イオン交換の流れ・イオンとは・純水装置の原理



イオン交換の流れ

水を陽イオン交換樹脂(水素イオンH+)に充てんしたカラム(筒)に通過させます。

陽イオン交換樹脂は交換基に保持している水素イオン(H+)を放出して、代わりに水に溶解しているナトリウムイオン(Na+)を捕まえます。その結果、水に溶解していた塩分は薄い塩酸(HCl)に変わります。放出されたH+とCl-が、次の陰イオン交換樹脂(水酸化物イオン)のつまったカラム(筒)に流れていきます。

次に陰イオン樹脂(水酸化物イオンOH-)を充てんしたカラム(筒)を通過させると、陰イオン交換樹脂は水酸化物イオン(OH-)を放出して水中の塩化物イオン(Cl-)を捕まえます。

こうして水に含まれていた不純物(NaCl等)はH+とOH-にイオン交換されて純粋な水(純水)になります。これを反応式で表すとH++OH-→H2Oとなるのです。

飽和して交換能力がなくなった陽イオン交換樹脂は塩酸で、陰イオン交換樹脂は水酸化ナトリウム溶液で再生すれば(オルガノ全国代理店にてリサイクルシステム提供)、繰り返して使用することができます。


イオンとは

「イオン」とは電荷を持った原子や分子のことですが、自然水には塩化ナトリウム(NaCl食塩の成分)などがナトリウムイオン(Na+)と塩化物イオン(Cl-)の形で溶けています。イオン交換樹脂は、直径1mm弱のプラスチックの小さな球体ですが、球体の内部にイオン交換基を持っています。このイオン交換基をあらかじめ水素イオン形にしておくことで水中のナトリウムイオンに置き換えることができます。この現象をイオン交換といいます。水に溶解している不純物をNaClに代表させて不純物をイオン交換によって除去して純水とします。


純水装置の原理

純水装置は原水中のイオン化した電解質(Na+、Ca2+、Cl-など)を除去し、完全にH2Oだけの水、すなわち純水を製造する装置です。原水中の陽イオン(カチオン:Na+、Ca2+など)は陽イオン交換樹脂のH+と陰イオン(アニオン:Cl-、HCO3-など)は陰イオン交換樹脂のOH-と、それぞれイオン交換され、その結果純水が得られます。樹脂は一定のイオン交換を行うと、飽和し、イオン交換能力がなくなります。このような状態になりましたら、陽イオン交換樹脂は塩酸で、陰イオン交換樹脂は水酸化ナトリウムで再生するとイオン交換能力が復活し、ふたたび純水を採水することができます。