Actualmente debido al gran avance que ha tenido la ciencia y la tecnología el día de hoy hablaremos del tratamiento de agua utilizando el intercambio iónico y se utiliza principalmente en la desmineralización del agua, aunque también se utiliza para remover diversas sustancias tales como la des alcalinización, des ionización, y desinfección.
Purificar el agua por intercambio iónico
En los últimos años en la producción de agua potable se ha incrementado el uso de resinas de intercambio iónico, además también se han diseñado resinas especiales para los distintos contaminantes que son realmente perjudiciales tales como el uranio y el perclorato.
Para ello contamos con las resinas de base fuerte que se utilizan especialmente para eliminar nitratos y percloratos.
¿De qué se trata exactamente el proceso de intercambio iónico?
El intercambio de iones es un proceso químico reversible y rápido en el cual los iones disueltos no deseados que están presentes en el agua se reemplazan por iones con una carga similar.
Este intercambio se realiza por medio de un polímero de diminutas esferas las cuales son capaces de intercambiar. Estas esferas reciben el nombre de “Resinas de intercambio iónico”.
El ion es un átomo o moléculas que contiene la misma cantidad de electrones y protones, los cuales a su vez se dividen en dos grupos los cationes, que cuentan con carga positiva y los aniones, que poseen carga negativa, estos reciben este nombre gracias al físico – químico británico Michael Faraday.
Este intercambio de iones se efectúa mediante un polímero en forma de diminutas esferas que son capaces de intercambiar.
El objetivo principal en la purificación del agua es el de ablandar el agua para eliminar el contenido mineral esto se debe a que los cationes de sodio Na + son intercambiados por calcio Ca2 + y magnesio Mg2, los cuales son más fuertes.
Los procesos que utilizan intercambio iónico son los siguientes:
- Suavizador de agua (eliminación de dureza).
- De-alcalinización (eliminar carbonatos).
- Decationisation (eliminación de todos los cationes).
- Desmineralización (eliminación de todos los iones).
- Lecho mixto (Nitratos y desmineralización).
- Eliminar metales.
Suavización de agua
Las resinas de intercambio catatónica de ácido fuerte, que se utilizan en forma de sodio eliminan estos cationes de la dureza del agua. Los suavizadores, cuando se saturan con estos cationes, se regeneran con cloruro de sodio (NaCl, sal de mesa sin yodo).
El agua dura tiende a formar sarro en las tuberías y calderas, tanto en las domésticas e industriales
De-alcalinización
Durante este proceso se utiliza en particular una resina catiónica de ácido débil, debido a que este tipo de resinas tienen la capacidad de eliminar la dureza del agua aun asi contenga alcalinidad. Una vez pasado el tratamiento. el agua llega a contener dióxido de carbono. el cual se puede remover con una cama descalificadora.
Desmineralización
La desmineralización también es conocido como deionización. En diversas aplicaciones los iones su totalidad deben ser eliminados. En un caso en particular cuando el agua se calienta. Como sabemos existen cationes y aniones, debido a ello se debe utilizar 2 tipos de resinas: un intercambiador catiónico y un intercambiador aniónico. Esta combinación es la que produce el agua pura. Mientras que la resina de aniones se utiliza en forma de hidroxilo (OH) y la resina de iones se emplea en forma de hidrógeno (H +).
Ahora sabemos que un desgasificador se emplea para el dióxido de carbono que se crea después del debido intercambio iónico especialmente cuando el agua a tratar concentra una considerable cantidad de bicarbonato
Un desgasificador se utiliza para eliminar el dióxido de carbono creado después de intercambio catiónico cuando el agua contiene una concentración significativa de bicarbonato.
Lecho mixto o resinas mixtas
En las resinas mixtas (catiónicas y aniónicas) y se utilizan comúnmente después de un proceso de desmineralización por intercambio iónico u ósmosis inversa, como un pulido. Tienen preferencia por el sílice, donde se mezclan de catión de ácido fuerte y resinas aniónicas de base fuerte.
Unidades de lecho mezcla entrega una excelente calidad del agua tratada, pero es complicado su regeneración, debido a que las resinas deben separarse por el retro lavado para regenéralas. Además, se requieren grandes cantidades de productos químicos, y las condiciones hidráulicas para la regeneración no son óptimas.
Por lo tanto, lechos mixtos sólo se usan para tratar el agua pre-desmineralizada, cuando el plazo de servicio es largo.
En conclusión,
Este es un proceso muy efectivo y sus principales ventajas son:
- Las resinas son muy estables químicamente, de larga duración y fácil regeneración.
- Existe cierta facilidad de automatización y adaptación a situaciones específicas.
- Actualmente las resinas tienen altas capacidades de tratamiento, resultando compactas y económicas.
- Son equipos muy versátiles siempre que se trabaje con relativas bajas concentraciones de sales.