intercambio ionico en el tratamiento de agua

PROCESOS BÁSICOS DE INTERCAMBIO IONICO EN EL TRATAMIENTO DE AGUA
Varias tecnologías de intercambio iónico existen para tratar aguas:
Ablandamiento (o suavización, eliminación de la dureza)
Descarbonatación (eliminación del bicarbonato)
Descationización (eliminación de todos los cationes)
Desmineralización (eliminación de todos los cationes y aniones)
Lecho mezclado o lecho mixto, pulidofinal
Eliminación de nitratos
Eliminación selectiva de varios contaminantes
ABLANDAMIENTO
Calcio:
2 R-Na + Ca++  R2-Ca + 2 Na+
R representa la resina, la cual está inicialmente en forma sodio. La reacción con el magnesio es idéntica.
Esta reacción es un equilibrio se puede invertir aumentando la concentración de sodio en el lado derecho. Eso se hace con NaCl y la reacción de regeneración es:R2-Ca + 2 Na+  2 R-Na + Ca++
Aguas naturales contienen iones de calcio y de magnesio que forman sales no muy solubles. Estos cationes, así como el estroncio y el bario que son menos comunes y aún menos solubles, se llaman iones de dureza. Cuando se evapora el agua, estos cationes pueden precipitar. Eso es lo que se puede observar cuando bulle agua en el hervidor de la cocina.
El agua duraproduce incrustaciones en tuberías y calderas domésticas e industriales. Puede crear turbidez en la cerveza o bebidas gaseosas. Sales de calcio ensucian vasos en su lavaplatos si la dureza del agua municipal es alta o si olvidó adicionar sal.
Resinas intercambiadoras de cationes fuertemente ácidas, usadas en forma de sodio eliminan los cationes de dureza del agua. Columnas de ablandamiento agotadascon estos cationes se regeneran con cloruro de sodio (NaCl, sal común).

¿Qué ocurre en el agua?

Agua bruta
SAC (Na)


Agua ablandada
La salinidad del agua es igual que antes, pero contiene ahora sodio en lugar de dureza. Un pequeño residuo de dureza permanece, que depende de las condiciones de regeneración.
Usos
Ejemplos de uso de ablandadores:
Tratamiento de agua para calderas de bajapresión
Cervecerías y productores de refrescos tratan el agua de producción con resinas de calidad alimentaria
Ablandar el agua no reduce su salinidad: solo elimina los cationes de dureza y los reemplaza por sodio. Las sales de sodio son mucho más solubles, de manera que no producen incrustaciones. 

DESCARBONATACIÓN
Este proceso emplea una resina intercambiadora de cationes débilmente ácida(WAC), que es capable de eliminar dureza del agua cuando esa tiene alcalinidad (es decir bicarbonatos). El agua tratada tiene gas carbónico libre que se puede eliminar en una torre desgasificadora. La resina se regenera muy fácilmente con un ácido fuerte, preferentemente ácido clorhídrico.
Reacciones:
2 R-H + Ca++(HCO3–)2  R2-Ca + 2 H+ + 2 HCO3–
Después, los cationes de hidrógeno se combiancon los aniones de bicarbonato y producen ácido carbónico y agua:
H+ + HCO3–  CO2 + H2O
¿Qué ocurre en el agua?

Agua bruta
WAC (H)


Agua descarbonatada
Recombinación del hidrógeno con el bicarbonato y eliminación del dióxido de carbono en la torre de desgasificación:

Agua descarbonatada
DEG


Agua desgasada
La salinidad ha sido reducida. La dureza temporal ha desaparecido.
UsosLa descarbonatación sirve:
En cervecerías
En cartuchos domésticos de agua potable
Para calderas de baja presión
Como primera etapa de una desmineralización
La descarbonatación disminuye la salinidad del agua eliminando cationes de dureza y aniones de alcalinidad. 

DESCATIONIZACION
La eliminación de todos los cationes no es un proceso individual muy corriente, sino como primera etapa de untratamiento de condensados ante un lecho mezclado. Se hace con una resina intercambiadora de cationes fuértemente ácida (SAC) en forma H+.
Reaciones
Aquí el ejemplo del sodio, pero todos los cationes reaccionan igualmente. Es una reacción de equilibrio:
R-H + Na+  R-Na + H+
La reacción inversa (de regeneración) ocurre aumentando la concentración de hidrógeno en el lado derecho. Se hace con...