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hydrogeochemischer Prozess, bei dem Ionen aus der Lösung an bzw. in Sorbenten eingebunden werden und dafür äquivalente Ionenmengen frei gegeben werden. Sind diese Ionen positiv geladen, nennt man diesen Prozess Kationenaustausch, bei negativ geladenen Ionen spricht man vom Anionenaustausch. Die Austauschvorgänge zwischen dem im Wasser
gelösten (A) und den im Austauscher (R) gebundenen Ionen (B) sind umkehrbar: A++B+R-↔A+R-+B+
Art und Umfang eines Ionenaustausch-Vorganges hängen von Art und Beschaffenheit der beteiligten Substanzen, deren Ionenbelegung, von der Art und Konzentration des gelösten Ions und den
begleitenden Komplimentär-Ionen ab. In den Wasser-Gesteins-Systemen konkurrieren vor allem H+,
K+, Na+, Ca2+ und Mg2+ um die Austauschplätze. Als Austauscher wirken im Untergrund v.a. Tonminerale, Zeolithe, Eisen- und Manganhydroxide bzw. -oxidhydrate sowie Huminstoffe.
Bei Tonmineralen stehen neben den Mineraloberflächen auch Zwischenschichtplätze für den
Ionenaustausch zur Verfügung. Art und Zahl der eingetauschten Ionen bestimmen daher auch die
Aufweitung der Zwischenschichten. Dies ist bei Smektiten besonders ausgeprägt. Während ein
Ca-gesättigter Smektit durch Einlagerung von Wasserschichten bis zu 10 Å aufweitet, kann bei einem
Na-gesättigten Smektit die Aufweitung durch Einlagerung von Hydratwasser bis zum völligen
Aufblättern des Schichtminerals führen (Verschlämmungsgefahr in Na-smektitreichen Böden). |
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