iones

CAPÍTULO 3

INTERCAMBIO IÓNICO

El intercambio iónico es una operación de separación basada en la transferencia de
materia fluido-sólido (Nevárez 2009; Pérez et al, 2006). En el proceso de intercambio
iónico ocurre una reacción química en la que los iones móviles hidratados de un sólido
son intercambiados por iones de igual carga de un fluido (Choi, 2002).
Este proceso consiste en pasarel fluido sobre un intercambiador catiónico y/o aniónico
sólido, reemplazando los cationes y/o aniones por el ion hidrógeno (H+) y/o el ion
hidroxilo (OH-) respectivamente (Manahan, 2007).
La eficiencia de este proceso depende de factores como la afinidad de la resina por un
ion en particular, el pH del fluido, la concentración de iones, la temperatura y la
difusión; éste último factor estáen función de la dimensión del ion, carga electrostática,
temperatura, estructura y tamaño del poro de la resina (Grágeda y Grágeda ,2006).
Cuando el intercambiador iónico generalmente sólido posee en su estructura cargas
negativas será capaz de retener e intercambiar iones cargados positivamente, llevándose
a cabo la reacción de intercambio catiónico (Ec. 3.1).
−

+

↔−

+

[3.1]

Donde R- representa al intercambiador catiónico, A+ al catión intercambiable del sólido y
B+s al catión intercambiable de la disolución que pasa por el sólido; por simplicidad se
ha representado al catión como monovalente, pero puede tener cualquier carga (Grágeda
y Grágeda, 2006; Manahan, 2007).

Cuando el intercambiador iónico generalmentesólido posee en su estructura cargas
positivas será capaz de retener e intercambiar iones cargados negativamente, llevándose
a cabo la reacción de intercambio aniónico (Ec. 3.2).
−

+

↔

−

+

[3.2]

Donde R+ representa al intercambiador aniónico, A- al anión intercambiable del sólido y
B-s al anión intercambiable de la disolución que pasa por elsólido; por simplicidad se ha
representado al anión como monovalente, pero puede tener cualquier carga (Grágeda y
Grágeda, 2006; Manahan, 2007).
Los primeros productos empleados en la industria como intercambiadores iónicos fueron
las zeolitas inorgánicas de origen natural, como los silicatos de aluminio; después se
introdujeron los intercambiadores iónicos orgánicos, hechos a partir deproductos
naturales sulfonados como el carbón, la lignita y la turba; sin embargo, en la actualidad
se utilizan resinas sintéticas en su mayoría de poliestireno-divinilbenceno conocidas
como resinas de intercambio iónico (Pérez et al, 2006).

3.1 Resinas de Intercambio Iónico
Son pequeñas sustancias granuladas o esféricas insolubles en agua, compuestas por una
alta concentración de grupospolares, ácidos o básicos, incorporados a una matriz
polimérica reticulada por la acción de un agente entrecruzante (Grágeda y Grágeda,
2006). Reaccionan como ácidos, bases o sales, pero tienen la peculiaridad de tener sólo
cationes o aniones con la habilidad de tomar parte de la reacción química por su
capacidad de migración (Nevárez, 2009).
Como la concentración de grupos polares en la resinaes un número finito, éstas tienen
una capacidad definida de intercambio. La ventaja de las resinas de intercambio iónico
es que tienen habilidad para recuperar la capacidad original mediante el tratamiento con

una solución que puede ser ácido, base o sal (según la resina y el uso) que desplace los
iones retenidos por la resina y los remplace por iones deseados. Este procedimiento sellama regeneración y se realiza cuando la resina agota su capacidad, permitiendo de ésta
manera utilizar la resina una y otra vez (Nevárez, 2009).
Las resinas sintéticas de intercambio iónico son pequeñas sustancias granuladas e
insolubles que consisten en una matriz polimérica reticulada por la acción de un agente
entrecruzante y con grupos inorgánicos que actúan como grupos funcionales; el...