Az ioncsere egy reverzibilis kémiai reakció, amelyben ionok cserélődnek szilárd anyag ( ioncserélő ) és elektrolit oldat között . Az ioncsere történhet homogén közegben ( több elektrolit valódi oldata ) és heterogén közegben is, amelyben az egyik elektrolit szilárd (amikor az elektrolit oldat érintkezésbe kerül csapadékkal, ioncserélővel stb.).
A kationcsere az ioncsere egy speciális esete, amely a kémiában az ionok két érintkező fázis közötti sztöchiometrikus cseréjének reverzibilis folyamataként értendő
Az ioncsere ioncserélők alkalmazásán alapul - különböző fokú térhálósodási fokú, gél mikro- vagy makropórusos szerkezetű, ionogén csoportokhoz kovalensen kötődő polimerek . A kicserélt ionokat ellenionoknak nevezzük. Az ioncserélők egy rögzített keretből - mátrixból és funkcionális csoportokból - álló ionokból állnak, amelyek mereven kapcsolódnak a mátrixhoz és kölcsönhatásba lépnek az ellenionokkal. Az ellenionok töltésének előjelétől függően az ioncserélőket kationcserélőkre és anioncserélőkre osztják. Ha az ellenionok pozitív töltésűek, akkor kationok (például hidrogénionok H + vagy fémionok), az ioncserélőt kationcserélőnek nevezik. Ha az ellenionok negatív töltésűek, azaz anionok (például hidroxidion OH- vagy savmaradékok), az ioncserélőt anioncserélőnek nevezzük.
Az ioncsere kinetikája határozza meg az ioncsere reakció sebességét. A következő tényezők befolyásolják az ioncsere sebességét:
Az ioncsere folyamat teljes sebessége az oldatban ( ellenionok diffúziója a szemcsék felé és az ioncserélő szemcséjéből) és az ioncserélőben (ellenionok diffúziója a felületről a az ioncserélő szemcse középpontjában és ellenkező irányban; az ioncserélő ellenionjainak cseréje az oldatból származó ellenionokra). A víztisztítás valós körülményeihez közeli körülmények között az ioncsere sebességét meghatározó domináns tényező az ionok diffúziója az ioncserélő szemcséjén belül. Ezért az ioncsere sebessége elsősorban az ionit szemcseméretétől függ, és a szemcseméret csökkenésével növekszik. A mátrix jellegétől függően szervetlen és szerves ioncserélőket különböztetünk meg.
Ezenkívül az ioncsere a következőket jelenti: