إن عملية التبادل الشاردي الأيوني هي عبارة عن تفاعل كيميائي يتم فيه عملية تبادل بين مجموعة أيونات مميأه، تكون في مادة صلبة، مكافئ بمكافئ في مقابل مجموعة من الأيونات لها شحنة تكون مماثلة من المحلول. (¹)
ونجد أن البنية الخاصة للمادة التي تكون صلبة، تتشابه في الشكل بشبكة الصياد الخاصة بصيد الأسماك.
والشوارد الخاصة بها تمتلك شحنة كهرباء تكون معتدلة، أو إنها تمتلك شحنة تكون على شكل مجموعات ذات صلة مع الشبكة الخاصة بالمادة التي تتميز بالصلابة وتسمى المبادل الشاردي.
اكتشاف التبادل الشاردي الأيوني
- في عام 1852 كان ل(way) الفضل في اكتشاف التبادل الشاردي.
حين أعلن أن عملية إزالة الأمونيا من أي سائل مائي عن طريق مرورها خلال أنواع متميزة من التربة يكون في الواقع عملية تبادل مع عنصر الكالسيوم المترابط مع باقي السلكيات المتواجدة في التربة،وتم توضيح هذه الظاهرة حول راتنجات عملية التبادل العضوية.
- فقد قام آدم وهولمز بنشر البحث الخاص بهم حول عملية راتنجات “resine”، وهى عملية التبادل العضوية المركبة والقيام بوصفها براتنجات التبادل الأيوني.
- وفى يومنا هذا أصبحت عملية التبادل الأيوني من عمليات التحويل الكيميائي الهامة. (¹)
وتم انتشار الاستفادة منها بشكل كبير وواسع في المجال الصناعي.
يمكنك الاطلاع أيضًا على: الكيمياء اليومية: لماذا لا يختلط الزيت الماء؟
- وله دور رائع في عملية الإنتاج التجاري للماء الخالي من الشوار وهى تعمل على توصيل الكهرباء ولكن بصورة ضعيفة.
استخدامات التبادل الشاردي الأيوني
كل شئ خلقه الله في الكون له استخدام، وخلق من أجل غرض معين وسنستعرض في نقاط أهم استخدامات التبادل الشاردي الأيوني.
- نجد أن اكثر من 80% من الراتنجات الخاصة لعملية التبادل الأيوني في عملية معالجة المياه.
- له استخدامات أخرى بخلاف المياه تحظى بأهمية قصوى، وتزداد بصفة مستمرة في الكتابات التي تعمل على تغطية جميع استخداماتها الواسعة.
- يتم استخدام الراتنجات في عملية إزالة وتنقية عنصر اليورانيوم، أو اليتريوم ، أو الستربتومايسين وذلك من المحاليل المخففة من الماء، أو في عملية إزالة أي شوائب من المحلول المائي .
- كما نجد ذلك يحدث في شراب السكر لكى تتحسن عملية التبلور،.
- ويحدث في عملية التنقية الغذائية أو في الموارد الحفارة أو لسبب آخر مثل عملية تجفيف المذيبات اللا قطبية.
- كما نجد أيضًا عملية المعالجة باستخدام كاتيونات الصوديوم بشكل موسع حتي تيسر المياه، وفى أثناء رحلة التيسير يتم إزالة كلا من عنصري الكالسيوم والماغنيسيوم من الماء. (²)
(وذلك من خلال عملية التبادل التي تحدث ما بين الكاتيونات بأيونات الصوديوم)
وبهذا تصبح القدرة التبادلية ph، قادرة على تنشيط الراتنجات إلى صورة الصوديوم إلى محلول ملحى عند درجه تتراوح بين 6- 8.
(1,2)
مبدأ العمل
- تحدث عملية التبادل الكاتيونى cation exchange
بتبادل كاتيون شحنته موجبة، ومتحرك ودائم الالتصاق بمجموعة المبادل الايوني سالب الشحنة، بكاتيون بديل من المحلول.
- يمكن أن تحدث هذ العملية الخاصة بالتبادل الأيوني عندما
يقوم أنيون متحرك سلبى الشحن دائم الالتصاق بمجموعة مستقرة شحنتها موجبة، براتنج التبادل الأيوني بأنيون مختلف من المحلول.
- سلكيات الالمونيوم تعد واحدة من افضل الزيوليتات الطبيعية التي تم استخدامها صناعيا
بهدف التبادل عملية التبادل الأيوني وهذا لأن اهم خصائص هذه المادة هي إنها منخفضة التبادل بشكل كبير. (²)
وبهذا نكون وصلنا معكم إلى ختام موضوعنا اليوم، حث قد تحدثنا عن التبادل الشاردي الأيوني من حيث التعريف والاستخدام ومبدأ العمل، هذا الإضافة إلى نبذه عن اكتشافه.
المراجع
- What Is Ion Exchange? Fluence. Retrieved January 5, 2021, from https://www.fluencecorp.com/what-is-ion-exchange/
- https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/ion-exchanger
