Intercambiadores ionicos

INTERCAMBIADORES IONICOS (RESINAS)

Consideraciones generales

La presencia de impurezas con carga en el agua llamadas electrolitos pueden acarrear problemas para sistemas de enfriamiento y calefacción. Los electrolitos son sales disueltas que le confieren a la solución la capacidad de conducir electricidad, en el agua pura suele encontrarse los cationes (carga positiva): calcio y magnesio. Estoscationes son los responsables de que determinada agua se denomine “dura”, de igual forma se encuentra también el sodio como catión. Para compensar y equilibrar cargas se encuentran los aniones (carga negativa), clasificados como dureza, sulfatos, cloruros y silicio, estas sustancias se retiran mediante intercambio iónico.

Definición de intercambio iónico

Las operaciones de intercambio iónicoson básicamente reacciones químicas de sustitución entre un electrolito en solución y un electrolito insoluble con el cual se pone en contacto la solución. Es una reacción química en la que los iones móviles hidratados de un sólido no soluble, son intercambiados equivalentemente, por iones de igual carga en solución. El sólido tiene una estructura de red de pesca abierta y los iones móvilesneutralizan eléctricamente a los grupos cargados, o potencialmente cargados, que están adheridos a la matriz sólida, conocido como intercambiador iónico. El intercambio cationico es el desplazamiento de un ion positivo por otro ion positivo; el intercambio aniónico es el desplazamiento de iones negativos o aniones por otros iones negativos. La naturaleza de esta reacción implica que hasta cierto punto seareversible. Al proceso de retornar el intercambiador iónico a su estado original se denomina regeneración de lecho. Pese a que el intercambio es una reacción “reversible”, con cada regeneración del lecho, se pierde cierta capacidad de intercambio, bien sea por la pérdida de sitios de intercambio superficiales, sometimiento a condiciones rigurosas de pH y temperatura y/o por acción de oxidantesseveros.

Clasificación de los intercambiadores iónicos

Intercambiadores iónicos inorgánicos

* Naturales: Son aluminosilicatos como zeolitas, arcillas minerales, feldespatos y zeolitas.
* Sintéticos: sus propiedades de intercambio se debe a la sustitución isomorfica de átomos de silicio de su estructura cristalina por otros átomos. Generalmente se pueden subdividir en las siguientescategorías:

* Óxidos metálicos hidratados, Ej. Óxido de titanio hidratado, ácido poliantimónico.
* Sales insolubles de metales polivalentes, Ej. fosfato de titanio.
* Sales insolubles de heteropoliácidos, ej. molibdofosfato amónico.
* Sales complejas basadas en hexacianoferratos insolubles.
* Zeolitas sintéticas.

Intercambiadores iónicos orgánicos

* Resinas orgánicas naturales:Existen varios polímeros naturales que actúan como intercambiadores iónicos, como celulosa, ácido algínico, chitina, chitosan, dextrano y agarosa, y también derivados de éstos.
* Resinas orgánicas sintéticas:

Tipos de resinas de intercambio iónico según su estructura de red:
* Tipo gel
* Resinas macro porosas
* Resinas isoporosas

Tipos de resinas de intercambio iónico según el grupofuncional:
* Resinas catiónicas de ácido fuerte
* Resinas catiónicas de ácido débil
* Resinas aniónicas de base fuerte
* Resinas aniónicas de base débil
* Resinas quelatantes (selectivas)

Resinas impregnadas:

Constan de un soporte polimérico que se impregna con una disolución orgánica que contiene a un extractante selectivo a un metal en concreto. Estas resinas tienen ungrave inconveniente que es la pérdida de disolvente durante su uso, lo cual reduce su aplicabilidad.
Descripción de sustancias de intercambio iónico de uso común

Sintéticas

Usualmente se emplean resinas sintéticas, las cuales tiene una amplia capacidad para concentraciones bajas de electrolitos, son regenerables y estables, además de ser muy versátiles. Se fabrican mediante isomerización de...