Wymiennik jonowy to urządzenie wypełnione złożem jonowymiennym, czyli materiałem zdolnym do wymiany jonów z przepływającą przez niego wodą lub roztworem. W technologii wody stosuje się go m.in. do zmiękczania wody oraz demineralizacji.
Zastosowanie w zmiękczaniu wody
Twardość wody powodują głównie jony wapnia Ca²⁺ i magnezu Mg²⁺. W wymienniku jonowym jony te są zatrzymywane na złożu, a do wody przechodzą inne jony, najczęściej sodu Na⁺. Dzięki temu woda traci właściwości powodujące powstawanie kamienia kotłowego.
Uproszczony zapis procesu:
- złoże sodowe + Ca²⁺ → złoże wapniowe + Na⁺
- złoże sodowe + Mg²⁺ → złoże magnezowe + Na⁺
Znaczenie dla obiegów wodno-parowych
Woda zasilająca kotły i obiegi wodno-parowe musi mieć odpowiednią jakość. Zbyt twarda woda powoduje:
- osadzanie kamienia kotłowego,
- pogorszenie wymiany ciepła,
- wzrost zużycia energii,
- ryzyko przegrzania powierzchni grzewczych,
- awarie instalacji.
Dlatego przed wprowadzeniem do obiegu wodno-parowego wodę często przepuszcza się przez wymienniki jonowe.
Regeneracja złoża
Po pewnym czasie złoże traci zdolność wymiany jonów, ponieważ zostaje nasycone jonami wapnia i magnezu. Wtedy przeprowadza się regenerację, zwykle roztworem chlorku sodu NaCl. Proces przywraca złożu formę sodową i umożliwia dalszą pracę urządzenia.
Ważne rozróżnienie egzaminacyjne
Węgiel aktywny usuwa głównie substancje organiczne, zapachy i chlor. Filtry ciśnieniowe oraz grawitacyjne zatrzymują przede wszystkim zawiesiny mechaniczne. Do właściwego zmiękczania wody przez usuwanie jonów Ca²⁺ i Mg²⁺ służy wymiennik jonowy.