Yksikköprosessit, ioninvaihto

Tänään 14.4.2015 teimme parini kanssa työn, jossa piti kokeilla miten vaikuttaa sähkönjohtavuuteen ja pH:on kun bariumkloridia (BaCl2) valutetaan ioninvaihtohartsin läpi. Aloitimme työn hakemalla statiivin, muhvin, kouran, kromotografikolonnin, suppilon, 500ml dekantterilasin, laboratoriolasivillaa, pH-mittarin ja johtokyvynmittarin. Laitoimme laboratoriolasivillaa kromotografikolonnin pohjalle n. 1cm. Seuraavaksi kiinnitimme kromotografikolonnin statiiviin muhvin ja kouran avulla. Sitten huuhtelimme sekaioninvaihtohartsia ionivaihdetun veden avulla kromotografikolonnin pohjalle n. 10cm. Sitten laskimme ionivaihdettua vettä hartsin läpi, kunnes veteen ei enään tullut pölyä ioninvaihtohartsista. Sitten otimme 500ml dekantteriin 0,05molaarista bariumkloridia n.200ml ja katsoimme siitä pH:n ja sähkönjohtokyvyn. Säähkönjohtokyky oli 10,17mS ja pH oli 4,2 eli hieman hapan. Seuraavaksi laitoimme bariumkloridin valumaan ioninvaihtohartsin läpi. Kun bariumkloridi oli valunut, mittasimme sähkönjohtokyvyn ja pH:n uudelleen. Sähköjohtokyky oli 0,06mS ja pH oli 4,0. Tästä teimme johtopäätökset, että pH ei juuri muuttnut ioninvaihdossa mutta sähkönjohtavuus muuttui merkittävästi.

Kertauskysymyksiä:
1.Mitä tarkoitetaan ioninvaihtoaineilla?
  V: Ioninvaihtajat ovat aineita, jotka pystyvät vaihtamaan ioneja ympäristöstään. Anionin vaihtajat vaihtavat anioneja, eli negatiivisesti varautuneita hiukkasi ja kationin vaihtajat vaihtavat kationeja, eli positiivisesti varautuneita hiukkasia.
2.Mainitse neljä esimerkkiä ioninvaihdon käytännön sovelluksista.
  V: Suolanpoisto vedestä, ioninpoisto orgaanisista aineista ja jätevedestä, uraanin puhdistus ja harvinaisten maametallien erotus toisistaan.
3.Millä yksiköllä ilmoitetaan ioninvaihtohartsin kapasiteetti?
  V: mmol/g kuivaa hartsia tai mmol/ml kosteaa hartsia.
4.mitä tarkoitetaan a) yksialustaisella ioninvaihtokolonnilla?
                               b) kaksialustaisella ioninvaihtokolonnilla?
   V: a) Anionin ja kationin vaihtimet ovat yhdessä samassa säiliössä / kolonneissa.
   V: b) Anionin ja kationin vaihtimet ovat erillään eri säiliöissä / kolonneissa.
5.Mitä tarkoitetaan veden kovuuden poisolla?
  V: Siinä poistetaan veden kovuutta aiheuttavat ionit eli Mg2+ ja Ca2+ -ionit.
6.Miten voidaan havaita ioninvaihtimen ioninvaihtokapasiteetin loppuminen vettä puhdistettaessa?
  V: Sähkönjohtavuus mittarilla. Mitä pienempi johtavuus sitä puhtaamp neste on.