Scurt istoric asupra schimbului ionic

Scurt istoric asupra schimbului ionic

Schimbul ionic nu este o descoperire a lumii industrializate; multe fenomene cu desfasurare in natura in sol in roci sedimentare precum si in multe materii organice sunt explicabile ca fiind procese de schimb ionic. Descoperirea schimbului ionic vine din istorie fara a fi legata de un anume inventator. Cele mai vechi prezentari sistematice asupra schimbului ionic sunt datorate lui Fuchs (1833) si se refera la schimbul ionic dintre un mediu lichid cu ioni si diferite tipuri de sol. In 1850, englezii Stephen Thompson si John Way, un agricultor si un chimist, realizeaza una dintre primele cercetari stiintifice care indica existenta proceselor de schimb ionic (Holl, 1997). In experimentul lor a fost trecuta prin sol o solutie de sulfat de amoniu si s-a constatat ca filtratul colectat a continut sulfat de calciu in loc de sulfat de amoniu. Importanta acestei descoperiri nu a fost pe deplin inteleasa decat mai tarziu, anume atunci cand s-a inteles ca aceasta reactie de schimb dintre ionii de amoniu din lichid si cei de calciu aflati in solid este reversibila. De atunci aceste tipuri de sol soluri au fost caracterizate ca avand in compozitie structuri complexe numite zeoliti .

Cercetarile in domeniul schimbului ionic elaborate, pana la inceputul sec XX, au avut ca obiect schimbul ionic in prezenta alumo-silicatilor si humatilor. In 1905 au fost fabricati alumosilicatii de sodiu sintetici. Acestea au fost primele substante utilizate pentru dedurizarea, prin schimb ionic, a apei. Deoarece se dizolva in apa cand pH-ul coboara sub 7 cat si pentru ca au capacitate redusa de schimb, utilizarea alumosilicatiilor la tratarea apei nu a ajuns sa fie aplicata industrial.Urmatoarea etapa in evolutia schimbului ionic a fost obtinerea carbunilor sulfonati. Ce face din aceasta o descoperire interesanta este faptul ca acest schimbator (carbunele sulfonat) putea opera intr-un interval mare de pH anume de la PH=1 pana la PH= 10; apar astfel noi posibilitati de utilizare in aplicatii industriale. Deficienta acestui material era datorata faptului ca avea o capacitate de schimb mai scazuta decat alumosilicatii la care s-a facut referire mai sus.

Cativa ani mai tarziu odata cu sintetizarea polimerului Novolac (obtinut prin copolimerzarea fenolului cu formaldehida) s-a procedat la sulfonarea acestuia ajungandu-se astfel la formarea unui cationit puternic acid. Utilizand acelasi polimer de baza, prin aminare s-a obtinut primul anionit slab bazic. S-a constatat repede ca acesti polimeri nu pot retine ioni la nivele ridicate ale pH-ului. Inainte de 1940 a fost sintetizat polimerul stiren divinilbenzen care a fost utilizat pentru fabricarea atat a cationitilor puternic acizi cat si a anionitilor puternic bazici; a fost astfel dezvoltata baza de rasini schimbatoare de ioni utilizate si in prezent in procesele de dedurizare si demineralizare (totala sau partiala) a apei (Tan, 2003;Inglezakis si Grigoropoulou, 2004; El Kamash si colab, 2005).

In prezent schimbul ionic este utilizat in tratarea apei, intr-un numar foarte mare de separari din medii apoase si neapoase, are o utilizare speciala in sinteza chimica, in cercetarea medicala, in agricultura si procesarea unui numar mare de alimente (Jorgensen si colab, 2002; Alguacil si colab., 2004; Chen si Wang, 2004; Chabani si colab 2006; Pehlivan si Altun, 2006). Utilitatea schimbului ionic este data in primul rand de posibilitatea regenerarii schimbatorului de ioni si implicit a reutilizarii lui. Schimbul ionic e tot mai utilizat in industria nucleara pentru recuperarea si separarea unor elemente radioactive ca Uraniul sau Plutoniul, a produselor de fisiune sau altor impuritati (Navratil,Way; 2001; Koivula, 2004). In industria farmaceutica schimbul ionic e utilizat pentru separarea si recuperarea produselor farmaceutice inclusiv a aminoacizilor respectiv a proteinelor (Holl, 1989; Douglas Le Van, 1999; Gallant, 2004).