Sauberes Wasser: Lösungen für die metallverarbeitende und ...

1.3. WAS SIND
IONENAUSTAUSCHER?
Ionenaustauscher bestehen aus feinkörnigen
Kunststoffperlen mit Durchmessern von 0,3
bis 1,2 mm. Sie werden als Schüttgut in Filterapparate
eingebaut. Als wässrige Suspension
lassen sie sich leicht in den Filterapparat
einschwämmen und wenn gewünscht ebenso leicht
wieder ausspülen.
von Austausch. Bevorzugt werden geladene
Teilchen, sogenannte Ionen, ausgetauscht. Der
Austausch an den funktionellen Gruppen folgt zwei
Triebkräften. Zum einen binden verschiedene Ionensorten
verschieden stark, sodass stärker bindende
Ionen die schwächer bindenden Ionen verdrängen
(chemische Triebkraft = Selektivität). Zum anderen
machen sich aber auch Konzentrationseffekte
bemerkbar: Umso höher die Konzentration in der
Lösung ist, umso eher kann auch eine schwächer
bindende Ionensorte eine stärker bindende Spezies
verdrängen ( Massenwirkungsgesetz).
Polymergerüst
Funktionelle
Gruppe
+
+
Abbildung 1.9.: Die sogenannte Ionenaustauschreaktion
an den in den Poren fixierten funktionellen
Gruppen ist die Grundlage aller in dieser Broschüre
beschriebenen Filtrationsvorgänge. Die Wechselwirkung
der ausgetauschten Teilchen mit der
funktionellen Gruppe erfolgt über elektrostatische
Kräfte.
Abbildung 1.7.: Ionenaustauscher werden als
Schüttgut in Filterapparate eingefüllt. Die Filtration
erfolgt im Filterbett.
Die Fähigkeit, Stoffe aus wässrigen
Lösungen herauszufiltrieren, basiert auf
sogenannten funktionellen Gruppen, die auf der
Oberfläche feiner Poren sitzen, welche die Polymer-
Perlen homogen bis in die innersten Bereiche
durchziehen.
Nach der Sättigung des Ionenaustauschers
mit den abfiltrierten Verunreinigungen können die
Filter vor Ort chemisch regeneriert werden, sodass
sie für einen erneuten Gebrauch wieder einsetzbar
sind. Die Konzentrate können dann zur
Wiedergewinnung von Wertstoffen herangezogen
oder einer kostengünstigen und umweltgerechten
Entsorgung zugeführt werden.
Beladen
Regenerieren
Spülen
Abbildung 1.8.: Blick in das Innere einer Ionenaustauscher-Perle:
Sie ist von feinen, mit Wasser
gefüllten Poren durchzogen. Im Wasser gelöste Stoffe
können hinein- und wieder hinausdiffundieren.
Im Wasser enthaltene Stoffe können durch
die Poren in die Perlen eindringen. Ebenso können
Stoffe, welche im Harz gespeichert sind, aus den
Perlen herausdiffundieren und an das umgebende
Medium abgegeben werden. Bei gleichzeitiger
Aufnahme und Abgabe von Teilchen spricht man
Abbildung 1.10.: Beladung eines Ionenaustauscher-
Filterbettes, Entfernen der Beladung mit einer
Regenerierlösung und Ausspülen der Regenerier-
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