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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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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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MOTS-CLÉS
Chromatographie Séparation sélective traitement de l'eau Purification de jus sucrés Résines Echange d'ions
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- Version courante de nov. 2015 par François DE DARDEL
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Structure des divers types d’échangeurs d’ions3. Réactions d’échange d’ions
3.1 Échange cationique
Ce procédé est utilisé en général pour éliminer des ions indésirables d’une solution sans changer la concentration ionique totale ou le pH. La résine peut être utilisée sous de nombreuses formes ioniques, mais, en pratique, la forme sodium est presque universellement employée, à cause de la relativement faible affinité de la résine pour le sodium, qui facilite la fixation des autres métaux, et du coût peu élevé du chlorure de sodium comme régénérant :
( 2 )
Notation : par souci de simplicité, on représentera toujours la résine par la lettre R ; on n’indiquera le groupe actif que lorsqu’il sera important pour la compréhension.
La réaction [1] illustre par exemple le traitement du vin tel qu’il est pratiqué dans certains pays. L’équation [2] illustre le procédé bien connu d’adoucissement de l’eau.
Dans chaque cas, la régénération est accomplie en utilisant une solution de chlorure de sodium dans une réaction telle que l’inverse de [1].
HAUT DE PAGE3.1.2 Résines fortement acides : échange d’hydrogène
Dans...
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