صورة مقربة لراتنج تبادل أيوني مُستخدم في خرطوشة مرشح
الحد من عسر الماء
The net charge in water must always be neutral. Therefore, if you remove positively charged calcium ions, either of two things must occur: An equivalent amount of negatively charged ions (such as bicarbonate) must be removed or the calcium ions must be replaced with other positively charged ions (such as sodium). Ion-exchange resins work by removing the ions we want to remove and replacing them with other ions of the same type of charge that don’t contribute to hardness. Usually, they replace calcium ions with sodium, exchanging two sodium ions (Na+) for each calcium ion (Ca2+).
راتنجات التبادل الأيوني
يكون مرشح المياه النموذجي عبارة عن عمود طويل مليء بخرزات من راتينج البوليمر، حيث يوفر سطح هذه الخرزات الصغيرة مساحة كبيرة للتلامس مع الماء أثناء تدفقه خلالها. أما مرشح تبادل الكالسيوم، فيتكون الراتينج الموجود فيه من بوليمر يربط الأيونات موجبة الشحنة. وقد صُمم الراتينج للارتباط بالكالسيوم والماغنيسيوم بشكل أقوى من الصوديوم. وفي البداية، يكون الراتينج مشبعًا بأيونات الصوديوم، مما يتيح تبادل أيونات الصوديوم الموجودة على سطح كل خرزة.
وعندما يتدفق الماء العسر خلال الراتنج، ترتبط أيونات الكالسيوم والماغنيسيوم بالبوليمر، مما يؤدي إلى نزوح الصوديوم إلى الماء. وبالتالي، فإن الماء المتدفق من المرشح يكون أكثر يسرًا، لكنه يحتوي على نسبة أكبر من الصوديوم.
يوضح الشكل أعلاه مسار الماء العسر خلال تعرضه لراتنجات التبادل الأيوني. على اليسار: يتدفق الماء العسر إلى الداخل في المنتصف: يتم تبادل أيونات الكالسيوم والماغنيسيوم مع أيونات الصوديوم على سطح الراتنجات. على اليمين: يتدفق الماء اليسر عند إضافة أيونات الصوديوم نحو الخارج
كي نتمكن من إعادة استخدام المرشحات، يمكن تجديد الراتينجات بمجرد نفاذها عن طريق تمريرها عبر محلول ملحي مركز، مما يجبر الصوديوم على الارتباط بالراتنجات مرة أخرى.