INTERCAMBIO IÓNICO
El Intercambio Iónico es un proceso que se utiliza para eliminar cationes y/o aniones dependiendo del uso que se le dé al agua, en forma específica puede ser:
- Desmineralizada.- Es agua a la que se le eliminan los minerales o sales para obtener agua con baja conductividad utilizando, principalmente, resinas de intercambio ionico.
- Deionizada. El agua deionizada es aquella a la cual se le han quitado los cationes, como los de sodio, calcio, hierro, cobre y otros, y aniones como el carbonato, fluoruro, cloruro, etc. mediante un proceso de intercambio iónico. Esto significa que al agua se le han quitado todos los iones excepto el H+, o más rigurosamente H3O+ y el OH-, pero puede contener pequeñas cantidades de impurezas no iónicas como compuestos orgánicos.
En los procesos de Desmineralización y Deionización se utilizan resinas de intercambio ionico, dependiendo de la calidad del agua a tratar y de la aplicación del agua tratada:
- Resinas catiónicas de ácido fuerte
- Resinas catiónicas de sodio: eliminan la dureza del agua por intercambio de sodio por el calcio y el magnesio.
- Resinas catiónicas de hidrógeno: pueden eliminar todos los cationes (calcio, magnesio, sodio, potasio, etc) por intercambiocon hidrógeno.
- Resinas catiónicas de ácidos débiles: eliminan los cationes que están asociados con bicarbonatos
- Resinas aniónicas de bases fuertes: eliminan todos los aniones su uso se ha generalizado para eliminar aniones débiles en bajas concentraciones, tales como: carbonatos y silicatos.
- Resinas aniónicas de base débil: eliminan con gran eficiencia los aniones de los ácidos fuertes, tales como sulfatos, nitratos y cloruros.
Operación de una unidad de desmineralizado completa
Se denomina unidad de desmineralizado completa a una unidad constituida de: filtro de carbón activado, intercambiador catiónico de ácidos débiles, intercambiador catiónico de ácidos fuertes, intercambiador aniónico de bases fuertes, descarbonatador e intercambiador aniónico de bases débiles.
No todas las unidades de intercambio iónico tienen todos los equipos que se describen; esta descripción se hace para tener una idea completa, en caso de ser necesario.
a. Filtro de carbón activado: se usa para la eliminación del cloro residual del agua a desmineralizar. De no removerse el cloro residual, este producirá oxidación que degradará las resinas, no más de 0.1 ppm de cloro libre.
b. Intercambiador catiónico de ácidos débiles: estas resinas fijan los cationes de calcio, magnesio, sodio y potasio de los bicarbonatos, y liberan ácido carbónico; los cationes unidos a los aniones sulfatos, cloruros y nitratos no son intercambiados.
c. Intercambiador catiónico de ácidos fuertes: estas resinas fijan los cationes que están unidos a los iones cloruros, nitratos, sulfatos y silicatos, quedando en el agua los ácidos de las sales inicialmente presentes en el agua.
d. Intercambiador aniónico de bases débiles: fijan los aniones de los ácidos fuertes como sulfatos, cloruros y nitratos, pero no los aniones débiles del ácido carbónico (H2CO3), ni del ácido silícico (H2SiO3).
e. Descarbonatador: debido a que en el intercambiador catiónico débil se produce ácido carbónico (CO2 disuelto en agua), para evitar un trabajo excesivo de las resinas aniónicas de bases fuertes, se rebaja al mínimo el contenido de anhídrido carbónico mediante una corriente de aire insuflado por un ventilador.
f. Intercambiador aniónico de bases fuertes: este intercambiador fija los aniones de los ácidos débiles tales como el ácido carbónico y el ácido silícico.
Las resinas necesitan ser regeneradas con un ácido o una sustancia cáustica. Para reducir el coste de la regeneración de grandes sistemas de agua desmineralizada se pretrata el agua con una unidad de ósmosis inversa, que reduce el contenido de sales totales en más del 98% y reduce así el coste que produce la regeneración. A continuación de los intercambiadores catiónicos y aniónicos se pueden utilizar los intercambiadores de cama mixta para reducir la conductividad aún más.
El agua Desmineralizada, Deionizada se utiliza en: Agua para Calderas, Usos Farmacéuticos, Industria Electrónica, Usos alimenticios, Usos Industriales.
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