Intercambio Iónico (Resumen)

AGUA PURA
MÉTODO Teórico Agua USP (bidestilada) ≅ 5 ppm ST Agua Tridestilada Intercambio Iónico Agua Destilada 28 veces en Cuarzo Ω - cm 26 x 106 0.1 - 0.5 x 106 1 x 106 18 x 106 23 x 106 μs – cm 0.04 10 – 50 1 0.055 0.043

OPERACIÓN DE INTERCAMBIO IÓNICO

Remoción de una especie iónica de una solución en intercambio con otra especie iónica.

PROPÓSITO

Concentrar un material deseableEliminar un constituyente indeseable

RESINAS DE INTERCAMBIO IONICO
CLASIFICACION SEGUN SU ORIGEN NATURALES Aluminio silicatos naturales: zeolitas Bajo intercambio - Bajo costo SINTETICAS Derivados de polímeros naturales Carbón sulfonado Lignita sulfonada

RESINAS DE INTERCAMBIO IONICO
CLASIFICACION SEGUN SU ORIGEN SINTETICAS Derivados de polímeros naturales Carbón sulfonado Lignitasulfonada Derivados de polímeros sintéticos Estireno divinilbenceno Acrílicas Gelulares Macroreticulares

RESINAS DE INTERCAMBIO IONICO
CLASIFICACION SEGUN SU GRUPO FUNCIONAL INTERCAMBIO CATIONICO Fuertes Grupo sulfónico -HSO3 Débiles Grupo metil sulfónico -CH3HSO3 Grupo carboxílico -COOH Grupo fosfonio -H2PO3 Grupo fenólico -OH

RESINAS DE INTERCAMBIO IONICO
CLASIFICACION SEGUN SU GRUPOFUNCIONAL INTERCAMBIO ANIONICO Fuertes Grupo amonio cuaternario -N⊕R4 Tipo I menor fugacidad SiO2 Tipo II mayor fugacidad SiO2 Débiles Grupo amino - N⊕ H3R

USOS MÁS COMUNES DE R.I.I.
ABLANDAMIENTO DE AGUA 2 R-SO3-Na + Ca++ → [R- SO3- ]2 Ca + 2Na+ DESMINERALIZACION R-SO3-H + NaCl → R- SO3-Na + HCl (Resina Catiónica) R-OH + HCl → R-Cl + H2O (Resina Aniónica)

INTERCAMBIO CATIÓNICO
Ciclo ácido R-H+ Z-A → R-Z + H-A
R: cadena de la resina Z: catión (p. ej.: Ca2+, Mg2+, Na+, K+, etc.) A: anión (p. ej.: Cl-, SO4=, HCO3-, CO3=, etc.)

Ciclo sódico R - Na + Z - A → R - Z + Na - A

INTERCAMBIO ANIÓNICO

R - OH + C - X

→ R - X + C - OH

C: catión o H+ X: anión (HCO3-, CO3=, Cl-, SO4=)

SELECTIVIDAD
INTERCAMBIO CATIÓNICO Valencia Fe3+ > Ca2+ > Na+ Número atómico (radio iónico) Ba2+> Sr2+ > Ca2+ > Mg2+ Concentración

SELECTIVIDAD
INTERCAMBIO ANIÓNICO Valencia PO43- > SO4= > ClNúmero atómico (radio iónico) SO4= > CrO4= > citrato > tartrato Concentración

CICLO RESINA

AGOTAMIENTO RETROLAVADO REGENERACION ENJUAGUE

REGENERACIÓN
LAVADO CONTRACORRIENTE REGENERACIÓN

15 min expansión > 50 % agua bruta 2 v/v

30 min NaCl 10 % agua bruta 3 – 10 v/vREGENERACIÓN
LAVADO LENTO LAVADO RÁPIDO

30 min agua bruta 1.5 v/v

15 min agua bruta 5 v/v = Q que producción

TAMAÑO EFECTIVO
90 % MAYOR QUE LA MALLA (a mm) (10 % PASA)

COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD
60 % PASA POR MALLA (b mm)

C.U.= b / a

ESPECIFICACIONES
HUMEDAD: 40 – 60 % GRANULOMETRÍA: malla 16 – 50 (1.2 – 0.3 mm) TAMAÑO EFECTIVO: 0.4 – 0.6 mm COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD: 1.6 – 2.0DEFINICIONES FUNDAMENTALES
Capacidad C = meq. intercambiados mL de resina
Asociada a: Tasa de regeneración Análisis del agua a tratar (cationes y aniones presentes) Flujo y concentración del regenerante Flujo en ciclo de agotamiento Fugacidad deseada pH y temperatura

DEFINICIONES FUNDAMENTALES
Eficiencia ε = meq regenerante meq removidos Fugacidad

PROBLEMAS GENERALES A TENER EN CUENTASHOCK OSMÓTICO Resinas catiónicas: se contraen durante la regeneración y se expanden durante su agotamiento Ensayo: 2000 ciclos regeneración/agotamiento

PROBLEMAS GENERALES A TENER EN CUENTA
SHOCK TÉRMICO Gradientes de temperatura elevados destruyen la resina, entre agotamiento y regeneración Consecuencia: pérdida de capacidad

PROBLEMAS GENERALES A TENER EN CUENTA
ATRICCIÓN MECÁNICA Porrozamiento y choque de la resina con sustancias arrastradas

PROBLEMAS GENERALES A TENER EN CUENTA
ATAQUE QUÍMICO Especialmente por oxidantes Ensayo: H2O2 3%. Se mide el tiempo vs humedad

PROBLEMAS GENERALES A TENER EN CUENTA
CONTAMINANTES ORGÁNICOS En resinas aniónicas: a. ácidos húmicos y fúlvicos b. residuos de tensoactivos c. ácidos ligninosulfónicos d. organofosfatos

PROBLEMAS...