Intercambio Iónico

Intercambio iónico

El intercambio iónico es una de las operaciones unitarias, que tienen como función la separación, que está basada en la transferencia de materia fluido-sólido. Que involucra la transferencia de uno o más iones, de la fase fluida al sólido por intercambio o desplazamiento de iones de la misma carga, que se encuentran unidos por fuerzas electrostáticas a grupos funcionalessuperficiales.
La eficacia del proceso 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 en resinas sintéticas.
El intercambio iónico está basado en la adsorción, que es un proceso de separación de ciertos componentes de una fase fluida hacia la superficie de un sólido adsorbente.Generalmente pequeñas partículas de adsorbente se mantienen en un lecho fijo mientras que el fluido pasa continuamente a través del lecho hasta que el sólido está prácticamente saturado y no es posible alcanzar ya la separación deseada, con lo cual el lecho se ha de regenerar.

La mayoría de los adsorbentes son resinas, compuestos orgánicos de gran peso molecular que tiene la propiedad de disponer de unresiduo catiónico o aniónico intercambiable, y gracias a su alta porosidad, la adsorción puede tener lugar fundamentalmente en el interior de las partículas, y aumentado así el área de contacto. La separación se produce debido a la diferente afinidad de las resinas con los cationes y aniones que se desean eliminar, y por tanto la buena elección del lecho favorecerá la separación de los iones y laeficacia dependerá del equilibrio sólido-líquido y de las velocidades de transferencia de materia.

Flujo
Agente de Separación
Producto
Principios de separación
Ejemplo
Líquido
Resina solida
Líquido + Resina Sólida
Ley de acción de masas aplicada a iones o cationes disponibles
Ablandamiento de agua

Cambiadores iónicos

Cuando los iones son cationes, los cambiadores iónicos se denominan catiónicosy cuando son aniones se denominan aniónicos.

Resina de intercambio iónico

Una resina de intercambio iónico se considera como una estructura de cadenas hidrocarbonadas a las que se encuentran unidos de forma rígida los grupos iónicos libres.

Estas cadenas están unidas transversalmente formando una matriz tridimensional que proporciona rigidez a la resina y donde el grado de reticulación oentrecruzamiento determina la estructura porosa interna 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 de alguna manera limitar la movilidad de los iones participantes
tipos de resinas.

Las resinas de intercambio iónico pueden cumplir varias funciones como: descalcificación, desnitratación,desionización, desnitratación.


Las resinas se clasifican en:


Resinas catiónicas de ácido fuerte:

Intercambian iones positivos (cationes).
Funcionan a cualquier pH.
Es la destinada a aplicaciones de suavizado de agua, como primera columna de desionización en los desmineralizadores o para lechos mixtos. Elimina los cationes del agua y necesitan una gran cantidad de regenerante, normalmente ácidoclorhídrico (HCl).

Resinas catiónicas de ácido débil:

Tienen menor capacidad de intercambio.
No son funcionales a pH bajos.
Elevado hinchamiento y contracción lo que hace aumentar las pérdidas de carga o provocar roturas en las botellas cuando no cuentan con suficiente espacio en su interior.
Se trata de una resina muy eficiente, requiere menos ácido para su regeneración, aunque trabajan a flujosmenores que las de ácido fuerte. Es habitual regenerarlas con el ácido de desecho procedente de las de ácido fuerte.

Resinas aniónicas de base fuerte:

Intercambian iones negativos (aniones).
Es la destinada a aplicaciones de suavizado de agua, como segunda columna de desionización en los desmineralizadores o para lechos mixtos. Elimina los aniones del agua y necesitan una gran cantidad de...