En química muchas veces es necesario separar una mezcla de sustancias en dos o más productos diferentes; para ello se utilizan los procesos de separación. La separación puede basarse en propiedades químicas, como la densidad o la solubilidad, o en propiedades físicas, como el tamaño de partícula.
Dentro de los procesos de separación químicos (o basados en las propiedades químicas), pueden encontrarse la evaporación, la destilación, la humidificación, la extracción, la cristalización, la adsorción, el intercambio iónico, la lixiviación y la absorción. Cabe destacarse, que en todos estos procesos de separación, partiremos de una mezcla y el producto logrado serán dos fases diferentes. En esta oportunidad se trata la Intercambio iónico.
El Intercambio iónico es un proceso de separación basado en la transferencia de materia fluido – sólido. Implica la transferencia de uno o más iones de la fase fluida a la fase sólida por intercambio o desplazamientos de iones de la misma carga. La eficacia del proceso depende del equilibrio sólido – fluido y de la velocidad de transferencia de materia. Los sólidos pueden ser de tipo polímero, siendo los más habituales los basados en resinas sintéticas.
Una resina de intercambio iónico puede considerarse como una estructura de cadenas hidrocarbonadas a las que se encuentran unidas de forma rígida grupos iónicos libres. Estas cadenas se encuentran unidas transversalmente formando una matriz tridimensional que proporciona rigidez a la resina y donde el grado de reticulación o entrecruzamiento determina la estructura porosa interna de la misma. Como los iones deben difundirse en el interior de la resina para que ocurra el intercambio, la selección del grado de reticulación puede limitar la movilidad de los iones.
Las cargas de los grupos iónicos inmóviles se equilibran con la de los otros iones, de signo opuesto, denominados contraiones, que están libres y que son los que se intercambian realmente con los del electrolito disuelto. Cuando dichos iones son cationes las resinas se denominan catiónicas y cuando son aniones, aniónicas.
Por este método pueden extraerse productos químicos de una disolución que contiene grandes cantidades de otros productos. Esto se lleva a cabo pasando la disolución a través de ciertos materiales sólidos porosos, normalmente minerales del grupo zeolita o resinas sintéticas preparadas especialmente que contienen moléculas grandes y complejas.
La dureza del agua, debido a los iones de calcio y magnesio que forman compuestos insolubles (carbonatos), se elimina por intercambio iónico. Se filtra el agua pasándola a través de una zeolita artificial y el sodio de la misma sustituye a los iones indeseables. Cuando la zeolita se satura con los iones metálicos, se lava con una disolución de sal común que vuelve a restituir los iones sodio.