Echange ionique

L’échange ionique est le remplacement réversible d’ions fixés sur un matériau insoluble par des ions de même signe présents dans une solution. Le solide conserve globalement son électroneutralité : un échangeur cationique échange des cations, tandis qu’un échangeur anionique échange des anions. Ce mécanisme intervient naturellement dans les sols et il est exploité pour traiter l’eau.

Matériaux et sélectivité

Les échangeurs comprennent des résines organiques portant des groupes ionisables, mais aussi des zéolithes, certaines argiles et d’autres solides minéraux. Leur capacité correspond à la quantité de charges échangeables. La préférence pour un ion dépend notamment de sa charge, de son hydratation, de la composition de la solution, du pH et de la structure du matériau. Il ne s’agit donc pas d’une simple adsorption indifférenciée.

Traitement de l’eau

Une résine cationique sous forme sodium peut adoucir l’eau en remplaçant le calcium et le magnésium par du sodium. Une chaîne associant échange cationique et échange anionique peut retirer une grande partie des espèces ionisées : elle produit une eau déminéralisée, mais ne retient pas nécessairement les molécules neutres, les particules ou les microorganismes. Lorsque les sites sont saturés, une solution concentrée appropriée régénère la résine et génère un effluent chargé des ions déplacés.