Análisis de aguas

ANALISIS DE AGUAS
DESALINIZACIÓN DEL AGUA CON RESINAS DE INTERCAMBIO IONICO

1. Introducción
El agua es un buen disolvente por eso el agua en la naturaleza (agua continental o agua de mar) contiene distintos tipos de sales disueltas. Las sales en disolución se disocian en sus iones, de manera que en el agua de mar predominan los iones Na+ y Cl- mientras que en las aguas continentalespredominan los iones Ca2+, Mg2+, Na+, HCO3-, SO42- y Cl-. Si la concentración de iones Ca2+ y Mg2+ en el agua es alta se dice que el agua es dura debido a las incrustaciones que se originan al hervirla, además las aguas duras impiden la acción detergente de los jabones.
La presencia de iones en el agua da lugar a un aumento de la conductividad (capacidad para conducir la corriente eléctrica) quedepende, además de la temperatura del agua, del tipo y concentración de iones que contiene.
El contenido en sales disueltas en el agua puede hacer que no sea adecuada para determinadas aplicaciones, en estos casos si no se tiene otro suministro alternativo hay que proceder a la desalinización. Uno de los procedimientos más empleados en el ámbito industrial para la desalinización del agua es el quese basa en el empleo de resinas de intercambio iónico.

2. Fundamento teórico
Las resinas de intercambio iónico comerciales son polímeros (ej. copolímero de estireno y divinilbenceno) que forman una estructura sólida porosa en la que se insertan grupos funcionales activos de carácter ácido o básico que permiten el intercambio reversible de iones según las condiciones de operación. Según elgrupo activo, y por tanto, el tipo de ion que intercambian, las resinas se clasifican en catiónicas y aniónicas.
Las reacciones de intercambio pueden escribirse de la siguiente forma según el tipo de resina:

1. Resina catiónica en forma H:
R-H (s) + M+ (ac) R-M (s) + H+ (ac)
los cationes del agua M+ se intercambian con una cantidad equivalente de iones H+ de la resina.

2. Resinaaniónica en forma OH:

R-OH (s) + X- (ac) R-X (s) + OH- (ac)
los aniones del agua X- se intercambian con una cantidad equivalente de iones OH- de la resina.
En los procesos de desalinización de aguas se montan dos columnas conectadas en serie la primera intercambia los cationes por H+ y la segunda intercambia los aniones



por OH-, como resultado del conjunto de columnas sale una corriente deagua desmineralizada.
Una de las características más importantes de las resinas de intercambio iónico es su capacidad de cambio que viene dada por el número de equivalentes que es capaz de intercambiar por unidad de masa o de volumen de resina. La capacidad permite determinar la cantidad de resina necesaria para tratar un determinado volumen de agua si se conocen las concentraciones de salesdisueltas en la misma.
Cuando se pasa suficiente cantidad de agua las columnas se saturan, dejan de intercambiar iones y se observa como el agua de salida contiene los iones que se querían eliminar. Es importante determinar la curva de ruptura de las columnas de resinas ya que proporciona información sobre la eficacia del intercambio en las condiciones de trabajo. Una forma sencilla de determinarlas curvas de ruptura es registrar las variaciones de pH y/o conductividad del agua de salida de las columnas en función del volumen de agua tratada.
Una de las ventajas de las resinas de intercambio iónico es la posibilidad de regeneración, que se basa en el hecho de la reversibilidad de las reacciones de intercambio. Cuando una resina se satura, es decir alcanza el punto de ruptura, se procedea su regeneración que devuelve a las resinas a sus condiciones de trabajo iniciales, de manera que una resina catiónica saturada se devuelve a la forma R-H pasando una disolución de ácido sulfúrico o clorhídrico a través de la resina; si la concentración del ácido es adecuada los iones H+ sustituyen los iones retenidos por la resina invirtiéndose la reacción 1. Las resinas de intercambio...