Ioncserélők és működésük elmélete

Előszó

A természetes anyagok tulajdonságainak tanulmányozása gyakran vezet olyan felismerésekhez, melyek segítségével új laboratóriumi és ipari eljárások valósulnak meg, melyek új tudományágak kiinduló pontjává válnak. Ez történt egy agrokémiai szempontból érdekesnek ígérkező kísérletsorozattal is, melyet Thopson kezdeményezésére Spence indított el a múlt század közepén (1) annak a kérdésnek a vizsgálatára, hogy az esővíz miként mossa ki a talajból az ammóniát. A kérdés eldöntése végett Spence agyagos talajt ammónium szulfáttal kezelt, majd kolonnába töltötte és a kolonna tartalmát esővizzel mosta ki. A kísérlet azt a számára meglepő eredményt adta, hogy a szűrletben ammóniumszulfát helyett kálciumszulfát jelent meg. Hasonló kísérleti eredményekből kiindulva Way megállapította, hogy a talaj nemcsak ammóniumsók, hanem különböző fémsók oldatainak a kölcsönhatásakor is hasonlóan viselkedik. A jelenséget báziscserének nevezte és megállapította, hogy ez lényegében kémiai reakció (2,3); talán érdemes megjegyeznünk, hogy majdnem két évtizeddel a kémiai reakciók alapvető tulajdonságának a tömeghatás törvényének a felfedezése előtt. A későbbiek során megállapítást nyert, hogy a talaj ioncserélő aktivitásáért az alumínium szilikátok és humuszsavak a felelősek. Ennek ismeretében mesterséges ioncserélőket is előállítottak részben természetes anyagok (zeolitok, glaukonit) aktiválása, részben különböző összetételű alumínium szilikátok szintézise útján. 1934-ben Adams és Holms (4) nagymolekulájú szerves ioncserélőket állítottak elő és ezzel új korszakot nyitottak az ioncserélők előállítása terén. Az első iparilag gyártott ioncserélő műgyantát 1938-ban állították elő Németországban - Wolfenben - szulfonált fenolok és formaldehid, valamint metafeniléndiamin, fenol és formaldehid polikondenzációja útján, (a Wolfenben készült gyantákat Wofatit-nak nevezték, míg a Leverkusenben készült ioncserélőket Levatit elnevezéssel hozzák forgalomba). Az ioncserélő műgyanták széleskörű elterjedése világszerte a második világháború után indult meg. Az egyre növekvő felhasználás nemcsak a termelés mennyiségére, hanem minőségére is kedvező hatást gyakorolt, különösen a polimerizációs alapú ioncserélők megjelenése óta (5). Vissza