Ionenaustauscher

Ionentauscher oder Ionenaustauscher sind Materialien, mit denen gelöste Ionen durch andere Ionen gleicher Ladung (d. h. positiv oder negativ) ersetzt werden können; es findet demnach ein Ionentausch statt. Genauer gesagt sind Ionenaustauscher mit einem Ionenaustauschermaterial, dem sogenannten Ionenaustauscherharz, gefüllt und werden in Säulen bzw. Kartuschen oder als Membranen verkauft. Die zu behandelnde Lösung durchströmt den Ionenaustauscher, dabei werden die unerwünschten Ionen am Ionenaustauscherharz gebunden und eine äquivalente Ladungsmenge von vorher gebundenen Ionen in die Lösung abgegeben.

Beispielsweise kann ein Kationen-Austauscher Calcium-Ionen, die im normalen Leitungswasser gelöst sind, gegen Natrium-Ionen, die an den Ionenaustauscher gebunden sind, austauschen. Solche Kationenaustauscher sind auch in Geschirrspülern vorhanden. In ihnen wird für Spülvorgänge Wasser aufbereitet, das frei von Calcium-Ionen ist. Ohne Kationenaustauscher kann es schnell zur Bildung von weißen Kalkablagerungen (Kalkflecken) auf dem Geschirr kommen oder sich Kesselstein an Heizelementen und in Rohrleitungen der Maschine (Verkalkung) ablagern. Wenn der Kationenaustauscher erschöpft und somit vollständig mit Calcium-Ionen beladen ist, muss er regeneriert werden. Das geht so: Die gebundenen Calcium-Ionen werden durch eine möglichst hoch konzentrierte Lösung, z. B. Natriumchlorid (Kochsalz), wieder verdrängt. Diesen Vorgang bezeichnet man als Regeneration eines Ionenaustauschers.

Eine natürliche Bedeutung haben Kationenaustauscher vor allem für die Kationenaustauschkapazität im Boden. Sie sorgen dafür, dass Kationen für die Pflanzen verfügbar bleiben und nicht durch den Regen ausgewaschen werden. Für die Altlastensanierung von Gewässern und Böden können spezielle Kationenaustauscher hergestellt werden, die in der Lage sind, ganz gezielt bestimmte Schwermetallkationen aus Gewässern und Böden zu entfernen.