Ion-Exchange Softening
קשיות במים
משפחת הקטיונים הקשים מורכבת מסידן (Ca+2), מגנזיום (Mg+2), בריום (Ba+2) וסטרונציום
(Sr+2). כאשר מים קשים משמשים במחליפי חום תעשייתיים כמו דוודים, עלולה להיווצר הצטברות של אבנית על משטחי העברת החום. הצטברות האבנית עלולה להפריע לתהליך העברת החום ולגרום להתחממות יתר מקומית של המתכת המשמשת בגוף החימום. התחממות יתר זו יכולה להוביל לכשל תרמי, לאובדן מחליף החום ולהפסדים יקרים בייצור.
אבן גיר
מרבית הקושיות שבמי-התהום ובמים העיליים מקורה בהתמוססות סלעי גיר. אבן גיר היא תרכובת של סידן פחמתי (CaCO3) ומגנזיום פחמתי (MgCO3). החומר מסיס מאוד ונוצר לפני עידנים כחלק מקרום כדור-הארץ. מים המחלחלים דרך הקרקע מכילים לעיתים קרובות CO2 שהתמוסס בזמן המגע הראשוני של המים עם האוויר עוד כשהיו טיפות גשם או שלג. ה- CO2 עושה את המים מעט חומציים ע"י היווצרות חומצה פחמתית (H2CO3). כשמי התהום המעט חומציים מגיבים עם אבן הגיר הבסיסית, מתרחשת תגובת סתירה:
התגובה ממיסה לאט לאט את אבן הגיר, ומשחררת קשיות מסיסה למי התהום. מי בארות בעלי קשיות גבוהה לעיתים קרובות גם בעלי רמת אלקליות גבוהה. האלקליות עלולה לגרום לבעיות בשימושים תעשייתיים ע"י הפקת <span "="">CO2 בדוודים. ה- CO2 נעלם עם אדי הקיטור, אך מתמוסס שוב לאחר שהאדים התעבו לנוזל, מפחית את ערך ההגבה (pH) וגורם לקורוזיה במערכת.
הסרת קשיות
הסרת או הפחתת קשיות נקראות ריכוך. הריכוך הנפוץ להסרת או הפחתת קשיות נעשה בשיטת חילוף יונים. דמינרליזציה בשיטת חילוף יונים גם מסירה קשיות, אבל היא מסירה את כל המינרלים הקטיוניים מהמים. כשלעצמה, היא אינה נחשבת ל"ריכוך".
שרף מחליף יונים
השרף המשמש לריכוך הוא מחליף קטיונים חומצי חזק. תאי הקליטה של השרף מלאים ביוני נתרן (<span "="">Na+) שאותם הוא מחליף בתמורה לקטיונים שבמים, ולא ביוני מימן (H+)הממלאים את השרף המשמש בדיוניזציה. מכל הבחינות האחרות השרף הוא זהה לשרף השגרתי המשמש בטיהור מים ממינרלים (דיוניזציה).
