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Concept
Échangeur d'ions
Résumé
Les échangeurs d'ions sont des macromolécules insolubles (résine) comportant des groupements ionisables ayant la propriété d'échanger de façon réversible certains de leurs ions au contact d'autres ions provenant d'une solution.
thumb|Système d'échangeur d'ions
thumb|Résine échangeuse d'ions
Le principe des systèmes échangeurs d'ions consiste à échanger le cation central d'un complexe pour en former un autre, dont la stabilité dépend des conditions opératoires (concentration, numéro atomique de l'élément).
Des échangeurs d'ions naturels (comme la zéolithe naturelle) existent mais les résines échangeuses d'ions utilisées (y compris les zéolithes), sont souvent synthétiques : un polymère est modifié de telle façon que des groupes ioniques soient présents sur ses chaînes.
Si la résine est échangeuse de cations, le polymère attire les ions positifs par la présence de groupes chargés positivement mais ayant un potentiel d'électronégativité plus fort que celui du composé dans l'eau.
Il existe également des procédés électrolytiques d'échange d'ions mettant en œuvre des membranes semi-perméables plus ou moins fines. De telles membranes sont par exemple utilisées dans le procédé chlore-alcali, les piles à combustible et les batteries redox vanadium.
Les échangeurs d'ions sont utilisés d'une façon générale pour modifier la concentration et la composition ionique d'une solution et notamment :
pour l'adoucir et la déminéraliser de l'eau ;
pour traiter des eaux industrielles chargées en métaux lourds avant leur rejet ;
pour séparer des composés chimiques à des fins analytiques ;
pour séparer des éléments radioactifs (via des résines à squelette polystyrénique et des résines anionique DUOLITE A 101-OH- et/ou cationique DUOLITE C 20-H+, avec la difficulté supplémentaire qui est que le traitement en fait un déchet radioactif devant lui-même être traité. Pour dégrader ces résines devenues radioactives afin de détruire leur « matrice organique » pour concentrer la radioactivité afin de la confiner par la suite).
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