2) K+, Na+
3) OH-, Ca2+
4) Cl-, SO42- (+)
Анионит — это нерастворимый ионообменный материал с неподвижными положительно заряженными функциональными группами, чаще всего четвертичными аммониевыми или аминогруппами. Для сохранения электронейтральности в его структуре находятся подвижные противоионы-анионы, которые могут замещаться анионами из раствора. Поэтому к типичным обмениваемым ионам относятся хлорид-, сульфат-, гидрокарбонат- и нитрат-ионы.
Пара хлорид- и сульфат-ионов является правильной, поскольку оба компонента имеют отрицательный заряд. Обмен протекает эквивалентно: один сульфат-ион с зарядом 2− занимает два обменных эквивалента, тогда как один хлорид-ион — один. Катионы, например K+, Na+ и Ca2+, обмениваются на катионитах, содержащих кислотные неподвижные группы; присутствие в одном варианте аниона и катиона делает такую комбинацию некорректной.
| Тип ионита | Неподвижные функциональные группы | Основные обмениваемые ионы | Пример применения |
|---|---|---|---|
| Сильнокислотный катионит | Сульфогруппы –SO3− | Na+, K+, Ca2+, Mg2+, H+ | Умягчение и деминерализация воды |
| Слабокислотный катионит | Карбоксильные группы –COO− | Преимущественно щёлочноземельные катионы | Удаление временной жёсткости воды |
| Сильноосновный анионит | Четвертичные аммониевые группы –N+(R)4 | Cl−, SO42−, NO3−, HCO3− | Глубокая деминерализация и очистка воды |
| Слабоосновный анионит | Первичные, вторичные или третичные аминогруппы | Преимущественно сильные кислые анионы | Удаление хлоридов и сульфатов при определённых значениях pH |
| Анионит в OH−-форме | Положительно заряженная матрица с гидроксид-ионами | Анионы раствора замещают OH− | Получение обессоленной воды в ионитной установке |
| Анионит в Cl−-форме | Положительно заряженная матрица с хлорид-ионами | Анионы раствора обмениваются на Cl− | Селективное удаление отдельных анионов |
| Критерий различия ионитов | Знак заряда фиксированной группы | Катионит связывает катионы, анионит — анионы | Выбор материала для конкретной схемы очистки |
Ионный обмен является обратимым процессом и зависит от концентрации ионов, их заряда, степени гидратации и селективности полимерной матрицы. Регенерацию анионитов обычно проводят растворами щелочей, например гидроксидом натрия, переводя материал в OH−-форму. В схемах полного обессоливания анионит используют совместно с катионитом: катионит удаляет катионы с выделением H+, анионит удаляет анионы с выделением OH−. В результате образуется вода, а содержание растворённых электролитов существенно снижается.