Operaciones Unitarias

CONTENIDO
I) Introducción | 2 |
II) Definición | 2 |
III) Principios básicos, propiedades y condiciones de equilibrio | 3 |
| 6 |
IV) Intercambio en columnas de lecho fijo y lecho fluidizado | 6 |
V) Aplicación del intercambio iónico para disminuir la dureza del agua | 7 |
VI) Aplicación del intercambio iónico para la reducción de acidezen los jugos de frutas | 8 |
VII) Bibliografía | 11 |
| |
| |

I) Introducción

A través de la historia del hombre, se sabe que el fenómeno de intercambio iónico fue notado, pero debido a que no se contaba con el conocimiento sobre las leyes químicas que rigen este fenómeno, poco era lo comprendido hasta entonces.
El crédito del uso práctico de los materiales de intercambioiónico se le otorga a H. S. Thompson, quien observó y reportó que al pasar un líquido que contenía sales de amonio a través de tierras vegetales, estas sales se adsorbían en dichas tierras, y que cuando esas tierras eran tratadas con cal, el amoniaco se podía recuperar. Los estudios de Thompson fueron continuados por Thomas Way durante los años 1850-1852, quien concluyó que las propiedadesintercambiadoras de los suelos eran debidas a pequeños contenidos de zeolitas, aunque no se pudo separar e identificar estas zeolitas en los suelos.
El intercambio de iones puede considerarse en el campo de la Ingeniería Química como una Operación Unitaria. La importancia del fenómeno de intercambio de iones en la industria, la medicina y la agricultura ha ido en aumento considerablemente desde 1940, envirtud de la disponibilidad de materiales de cambio de iones que abarcan un amplio campo de valores de basicidad, acidez y porosidad.
Los experimentos clásicos de Lemberg en 1876, explicaron la estequiometria y la reversibilidad de cambio de iones.

II) Definición

El intercambio iónico es el proceso mediante el cual iones que entran en contacto con determinadas sustancias sólidas (resinas“cambiadores de iones”) son adsorbidos por éstas, cediendo a la vez otros iones con la misma naturaleza eléctrica.

Además el intercambio iónico es una operación sólido líquido de gran importancia dentro de la Ingeniería Química ya que el intercambio de iones entre ciertos sólidos (resinas) y una solución de electrolitos es reversible; permitiendo la separación y fraccionamiento de solutoselectrolíticos. Su naturaleza es química, pero la interacción de los iones con el sólido comprende también la difusión de dichos iones dentro de la resina de intercambio.

Esta naturaleza química de las operaciones de intercambio iónico son principalmente reacciones químicas de sustitución. El mecanismo de estas reacciones y las técnicas utilizadas para lograrlas son muy parecidas a las de adsorción que,para la mayoría de las aplicaciones en ingeniería, se puede considerar como un caso especial de adsorción.

III) Principios básicos, propiedades y condiciones de equilibrio

La eficacia del proceso de intercambio iónico depende del equilibrio sólido-fluido y de la velocidad de transferencia de materia. Los sólidos suelen ser de tipo polimérico, siendo los más habituales los basados enresinas sintéticas.

Una resina de intercambio iónico puede considerarse como una estructura de cadenas hidrocarbonadas a las que se encuentran unidos de forma rígida grupos iónicos libres. Estas cadenas se encuentran unidas transversalmente formando una matriz tridimensional que proporciona rigidez a la resina y donde el grado de reticulación o entrecruzamiento determina la estructura porosainterna de la misma. Como los iones deben difundirse en el interior de la resina para que ocurra el intercambio, la selección del grado de reticulación puede limitar la movilidad de los iones participantes.

Las cargas de los grupos iónicos inmóviles se equilibran con las de otros iones, de signo opuesto, denominados contraiones, que están libres y que son los que se intercambian realmente con...