Intercambio ionico

Intercambio Iónico
1. Consideraciones Generales 2. Resinas de Intercambio Iónico 3. Equilibrio binario de intercambio iónico 4. Intercambio en lecho fijo 5. Aplicaciones

Consideraciones Generales
La operación de intercambio iónico comprende el intercambio entre los iones presentes en una disolución (contaminantes) y los iones de un sólido (resina). Las operaciones de intercambio iónico son básicamente reacciones químicas de sustitución entre un electrolito en solución y un electrolito insoluble con el cual se pone en contacto la solución los mecanismos de estas reacciones son tan parecidos a las operaciones de adsorción que se considera como un tipo especial de adsorción.

Consideraciones Generales
Tipos de resinas de intercambio:
CATIÓNICAS: Intercambia iones positivos(cationes) Estructura con grupos funcionales ácidos (resina ácido fuerte/ácido débil) Ej. Fuerte: Ac. Sulfónica

ANIÓNICAS:

Intercambia iones negativos (aniones) Estructura con grupos funcionales básicos (resina base fuerte/base débil) Nº total grupos funcionales/ud. peso o volumen resina determina la CAPACIDAD DE CAMBIO Tipo de grupo funcional determina la SELECTIVIDAD y POSICIÓN DEL EQUILIBRIO DEINTERCAMBIO

Consideraciones Generales

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Consideraciones Generales
INTERCAMBIO MONOVALENTE (Cambiador catiónico): R-B+ + A+ + X - ⇔ R-A+ + B + + X R- matriz formada por grupos iónicos negativos fijados a la resina A+ yB + iones que se intercambian (CONTRAIONES) X- CO-IÓN Concentración iónica total en la solución: cT = cA + c B Concentración total de contraiones en la resina: cRT = cRA + c RB CRT está fijada por su estructura (concentración de cargas negativas) Principio de electroneutralidad, intercambio iónico estequiométrico Fracciones equivalentes de iones en solución o en la resina: xi = ci/cT ; yi = cRi/cRT (c expresadas eq/l)

Consideraciones Generales
INTERCAMBIO DIVALENTE-MONOVALENTE: D++ + 2R-B+ + 2X- ⇔ R2-D++ + 2B+ + 2XIón divalente D ++ ocupa dos centros sobre la resina Ecuaciones análogas a las de intercambio monovalente.

Consideraciones Generales

Consideraciones Generales

Resinas de Intercambio Iónico
RESINAS ÁCIDAS FUERTES: ü Esqueleto sólido: Poliestireno entrecruzado condivinilbenceno (DVB) ü Resinas Comerciales con 2-12% DVB ü Matriz polimérica retiene los grupos funcionales negativos (carga fija) e intercambia cationes ü Grupo funcional más característico resinas ácido fuerte es el grupo benceno-sulfónico ü Operan a cualquier pH ü Son las preferidas para suavización y es la primera unidad en un desmineralizador de dos lechos

Resinas de Intercambio Iónico
üü ü ü ü RESINAS ÁCIDAS DÉBILES: Esqueleto sólido: Copolímeros de DVB y Ac. Acrílico o metacrilato Tienen grupos carboxilicos como los sitios de intercambio Son altamente eficientes en su regeneración Son sometidas a una capacidad reducida de un incremento en el flujo volumétrico, bajas temperaturas y una relación de dureza a alcalinidad por debajo de uno Parcialmente ionizadas (menor capacidad decambio) No se pueden utilizar a pH bajos Elevado hinchamiento (o contracción) hace aumentar ∆P, provoca roturas en el lecho, mayores MTZ (estructura más compacta, lenta difusión de los iones) La resina de acido débil es regenerada con el ácidop de desecho de la unidad de ácido fuerte

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Resinas de Intercambio Iónico
RESINAS BÁSICAS FUERTES: ü Esqueleto sólido: Poliestirenoentrecruzado con divinilbenceno ü Grupo funcionales amonio cuaternario constituyen las cargas fijas positivas ü Resinas equivalentes a NaOH aunque pueden degradarse a T>60ºC, particularmente a altos pH ü Los dos principales grupos son Tipo I y Tipo II ü Las de tipo I tienen 3 grupos metilo ü Las de Tipo II un grupo etanol reemplaza uno de los grupos metilo

Resinas de Intercambio Iónico
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