Un échange d'ions est un procédé chimique, dans lequel les ions sont échangés entre deux solutions d'électrolyte ou une solution d'électrolyte entre une structure et matrice solide connu en tant que polymère échangeur d'ions. Lorsque la solution d'électrolyte réagit avec le polymère, ou d'une résine, les ions de la solution sont pris au piège et fixée au substrat solide, qui à son tour libère des ions différents de la même charge. D'échange de cations se produit lorsque des particules chargées positivement sont échangés, tandis que d'échange d'anions se produit lorsque des particules chargées négativement sont échangés.
L'échange d'ions peut se produire dans des milieux naturels par le biais des minéraux d'aluminosilicate connus comme les zéolithes, qui sont trouvés dans l'argile. Le niveau de l'échange de cations qui se produit dans le sol peut être utilisé comme un indicateur de la capacité du sol à retenir les éléments nutritifs. Il est également un facteur important dans la détermination de la pureté des eaux souterraines.
Dans les milieux industriels, échange d'ions se fait par l'utilisation de polymères organiques synthétiques. Un polymère échangeur d'ions peut être fabriqué à filtrer spécifiquement certains ions à partir d'une solution. Il existe quatre principaux types de polymères échangeuses d'ions qui ont des affinités différentes d'ions et les propriétés chimiques des résines anioniques fortes: de base, la faiblesse des résines anioniques fortes de base, des résines de cations acides, et la faiblesse des résines cationiques acides.
En plus de ces quatre groupes, d'autres types de résines échangeuses d'ions existent. Résines chélatantes sont importants pour filtrer les cations de métaux lourds toxiques tels que le plomb et le mercure. Ces résines sont utilisées dans les eaux usées et de traitement des eaux souterraines.
Les résines fortement acides peuvent être utilisées pour éliminer le calcium et le magnésium cations de l'eau dans un processus connu sous le nom adoucissement de l'eau. Les ions calcium et magnésium de la solution sont échangés contre des ions sodium ou d'hydrogène à partir de la résine. Produits ménagers tels que les détergents à lessive employer des zéolithes pour adoucissement de l'eau pour éviter l'interférence des ions calcium et magnésium avec l'action de nettoyage de savon.
La désionisation de l'eau est une autre application commune d'échange d'ions. Dans désionisation, les sels minéraux tels que le sodium et le calcium sont éliminés de l'eau et remplacés par des cations ou des anions hydroxyde d'hydrogène, selon le type de résine utilisé. Ce procédé permet d'obtenir une forme purifiée de l'eau comparable à l'eau distillée, qui est utile dans les processus de laboratoire et industrielles où une grande pureté de l'eau est nécessaire.
Les réactions d'échange d'ions sont généralement effectuées en utilisant des colonnes. Ces navires contenir un lit de résine, qui contient la résine échangeuse d'ions alors que la solution est passée à travers elle. Le débit peut être contrôlé par des vannes et des instruments fixés à la colonne. Que la solution est passée à travers la résine d'échange d'ions se produit jusqu'à ce que tous les sites de liaison à la résine sont remplis, produire une solution purifiée.