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1 - STRUCTURE DES DIVERS TYPES D’ÉCHANGEURS D’IONS

2 - PROPRIÉTÉS GÉNÉRALES DES RÉSINES

3 - RÉACTIONS D’ÉCHANGE D’IONS

| Réf : J2783 v1

Structure des divers types d’échangeurs d’ions
Échange d’ions - Principes de base

Auteur(s) : François de DARDEL

Date de publication : 10 mars 1998

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RÉSUMÉ

L'échange d'ions est un procédé dans lequel les ions d'une certaine charge contenus dans une solution sont éliminés de cette solution par adsorption sur un matériau solide (l'échangeur d'ions), pour être remplacés par une quantité équivalente d'autres ions de même charge émis par le solide. Cet article présente la structure des résines échangeuses d'ions, leurs propriétés et les réactions chimiques qui gouvernent l'échange d'ions.

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ABSTRACT

Ion Exchange ? Basic Principles

Ion exchange is a chemical process in which a solution containing ions with a given charge are removed from solution by adsorption on a solid material (the ion exchanger) and replaced by other ions with the same charge initially present in the solid ion exchanger. This paper presents the structure of ion exchange resins, their properties, and the chemical reactions involved in the ion exchange process.

Auteur(s)

  • François de DARDEL : Ingénieur-chimiste de l’École Polytechnique Fédérale de Zürich - Rohm and Haas France SA

INTRODUCTION

L’‘échange d’ions est un procédé dans lequel les ions d’une certaine charge contenus dans une solution (par exemple des cations) sont éliminés de cette solution par adsorption sur un matériau solide (l’échangeur d’ions), pour être remplacés par une quantité équivalente d’autres ions de même charge émis par le solide. Les ions de charge opposée ne sont pas affectés.

L’échangeur d’ions est un sel, un acide ou une base, solide et insoluble dans l’eau, mais hydraté, c’est-à-dire gonflé d’eau comme une éponge. La teneur en eau d’un matériau apparemment sec peut être de plus de 50 % de sa masse totale et les réactions d’échange se déroulent dans cette eau, dite eau de gonflement ou d’hydratation, à l’intérieur de l’échangeur.

L’échange d’ions est à la base d’un grand nombre de procédés chimiques qui peuvent se classer en trois catégories principales : substitution, séparation et élimination.

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KEYWORDS

chromatography   |   selective separations   |   water treatment   |   purification of sugar juices   |   resins   |   ion exchange

VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-j2783


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1. Structure des divers types d’échangeurs d’ions

Définitions

Substitution

Un ion noble (par exemple le cuivre) est récupéré dans la solution et remplacé par un autre sans valeur. De façon analogue, un ion nocif (par exemple un cyanure) est retiré de la solution et remplacé par un autre inoffensif.

Séparation

Une solution contenant un certain nombre d’ions différents (par exemple Li+, Na+, K+, Rb+, Cs+, tous sous forme de chlorures) est passée au travers d’une colonne de billes de résine. Les ions sont séparés et émergent par ordre croissant d’affinité pour la résine.

Élimination

En utilisant une combinaison de résine échangeuse de cations (sous forme H+) et de résine échangeuse d’anions (sous forme OH), tous les ions sont enlevés et remplacés par de l’eau (H+OH). La solution est ainsi déminéralisée. Ceci est en réalité une variante particulière de la substitution.

Nota :

bien que substitution et élimination puissent être réalisées en discontinu sans agitation, le procédé en colonne compacte utilisé pour la séparation est le plus souvent adopté pour les trois types d’applications, en raison de la meilleure efficacité des deux phases du cycle d’échange, à savoir la fixation et l’élution.

Nous examinerons tout d’abord les différents types de squelette puis les groupes fonctionnels.

1.1 Squelettes

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1.1.1 Squelette polystyrénique

La polymérisation du styrène (ou vinylbenzène), sous l’influence d’un catalyseur d’activation, le plus souvent un peroxyde organique, produit un polystyrène linéaire, matière plastique malléable, transparente, soluble dans certains solvants, avec une température de ramollissement définie. Si une certaine proportion de divinylbenzène (DVB) est mélangée au styrène, le polymère se réticule et devient alors totalement insoluble (figure 1).

Dans la fabrication des...

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