{"id":122,"date":"2020-03-12T16:51:37","date_gmt":"2020-03-12T16:51:37","guid":{"rendered":"https:\/\/www.manantialwater.com.mx\/purificacion\/?page_id=122"},"modified":"2020-03-12T17:13:00","modified_gmt":"2020-03-12T17:13:00","slug":"intercambio-ionico","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/www.manantialwater.com.mx\/purificacion\/intercambio-ionico\/","title":{"rendered":"Intercambio i\u00f3nico"},"content":{"rendered":"
\n\n\n

Los t\u00e9rminos\u00a0intercambio i\u00f3nico<\/strong>,\u00a0desionizaci\u00f3n<\/strong>\u00a0y\u00a0desmineralizaci\u00f3n a<\/strong>\u00a0menudo se usan como sin\u00f3nimos para referirse al mismo proceso.\u00a0Sin embargo, la desionizaci\u00f3n y la desmineralizaci\u00f3n pueden lograrse mediante tecnolog\u00edas distintas al\u00a0intercambio i\u00f3nico<\/strong>\u00a0(ver\u00a0\u00f3smosis inversa<\/a>\u00a0).\u00a0El intercambio i\u00f3nico es un proceso que se usa ampliamente en instalaciones nucleares, procesos industriales y operaciones m\u00e9dicas y farmac\u00e9uticas para controlar la pureza y el pH del agua mediante la eliminaci\u00f3n de iones indeseables y su reemplazo por otros aceptables.<\/p>\n\n\n\n

Espec\u00edficamente, es el intercambio de iones entre una sustancia s\u00f3lida (llamada resina) y una soluci\u00f3n acuosa, t\u00edpicamente agua potable municipal, pero con frecuencia involucra procesos o incluso aguas residuales (p. Ej., La industria de las placas). Dependiendo de la identidad de los iones que una resina libera al agua, el proceso puede resultar en la purificaci\u00f3n del agua o en el control de la concentraci\u00f3n de un ion particular en una soluci\u00f3n. Un intercambio i\u00f3nico es el intercambio reversible de iones entre un l\u00edquido y un s\u00f3lido.<\/p>\n\n\n\n

Este proceso se usa generalmente para eliminar iones indeseables de un l\u00edquido y sustituir iones aceptables del s\u00f3lido (resina). Los dispositivos en los que se produce el intercambio i\u00f3nico se denominan com\u00fanmente desmineralizadores. Este nombre se deriva del t\u00e9rmino desmineralizar, que significa el proceso por el cual las impurezas presentes en el fluido entrante (agua) se eliminan mediante el intercambio de iones impuros con iones H y OH, en la formaci\u00f3n de agua pura. H +<\/sup> y OH –<\/sup> est\u00e1n presentes en los sitios de perlas de resina contenidas en los tanques o columnas desmineralizadoras.<\/p>\n\n\n\n

EQUIPO<\/h2>\n\n\n\n

La resina de intercambio i\u00f3nico est\u00e1 contenida en un recipiente con un volumen de varios pies c\u00fabicos. Los elementos de retenci\u00f3n en la parte superior e inferior consisten en pantallas, cilindros ranurados u otros dispositivos adecuados con aberturas m\u00e1s peque\u00f1as que las perlas de resina para evitar que la resina se escape del recipiente. Cuando el lecho de resina es una mezcla uniforme de resinas cati\u00f3nicas y ani\u00f3nicas en un volumen (t\u00edpicamente en una proporci\u00f3n de 2 partes de resina cati\u00f3nica por 3 partes de resina ani\u00f3nica). Esta disposici\u00f3n se denomina resina de lecho mixto, en oposici\u00f3n a una disposici\u00f3n de resinas cati\u00f3nicas y ani\u00f3nicas en capas discretas o recipientes separados.<\/p>\n\n\n\n

El uso de diferentes vol\u00famenes de los dos tipos de resinas se debe a la diferencia en la capacidad de intercambio entre las resinas cati\u00f3nicas y ani\u00f3nicas. La capacidad de intercambio es la cantidad de impureza que una cantidad dada de resina puede eliminar, y tiene unidades de moles \/ ml, equivalentes \/ ml o moles \/ gm. La resina ani\u00f3nica es menos densa que la resina cati\u00f3nica; por lo tanto, tiene una capacidad de intercambio menor y se necesita un volumen mayor para las resinas ani\u00f3nicas que para las resinas cati\u00f3nicas para obtener capacidades de intercambio total iguales.<\/p>\n\n\n\n

Sitema de intercambio i\u00f3nico<\/h2>\n\n\n\n

Los sistemas de intercambio i\u00f3nico se utilizan en una variedad de industrias para fines de ablandamiento, purificaci\u00f3n y separaci\u00f3n de agua. Si bien la qu\u00edmica de las reacciones individuales de intercambio i\u00f3nico var\u00eda de una aplicaci\u00f3n a la siguiente, es un proceso de tratamiento en el que los iones disueltos se reemplazan por otros iones m\u00e1s deseables de una carga el\u00e9ctrica similar. <\/p>\n\n\n\n

Separan los contaminantes i\u00f3nicos de la soluci\u00f3n a trav\u00e9s de un proceso f\u00edsico-qu\u00edmico donde los iones indeseables son reemplazados por otros iones de la misma carga el\u00e9ctrica. Esta reacci\u00f3n ocurre en una columna IX o recipiente donde se pasa un proceso o flujo de desechos a trav\u00e9s de una resina especializada que facilita el intercambio de iones. Un ejemplo com\u00fan es un sistema IX de ablandamiento de agua , donde el objetivo es eliminar los iones de calcio o magnesio formadores de escamas de la soluci\u00f3n. Cuando la soluci\u00f3n se pasa a trav\u00e9s de una resina compuesta de iones de sodio concentrados, los iones de calcio y magnesio son efectivamente capturados de la soluci\u00f3n y retenidos por la resina, mientras que los iones de sodio se liberan de la resina a la corriente de efluente.<\/p>\n\n\n\n

\u00bfQu\u00e9 se incluye en un sistema b\u00e1sico de intercambio i\u00f3nico?<\/h2>\n\n\n\n

Un sistema de intercambio i\u00f3nico bien dise\u00f1ado se ajusta a las condiciones de una aplicaci\u00f3n espec\u00edfica tanto en las especificaciones de dise\u00f1o f\u00edsico como en el material de resina elegido. Los componentes comunes incluyen:<\/p>\n\n\n\n

  • Resina<\/li>
  • Sistema de distribuci\u00f3n de entrada<\/li>
  • Sistema de distribuci\u00f3n regenerativa<\/li>
  • Elementos de retenci\u00f3n<\/li>
  • PLC, v\u00e1lvulas de control y tuber\u00edas<\/li><\/ul>\n\n\n\n

    Las resinas son el factor m\u00e1s cr\u00edtico en el dise\u00f1o del sistema. <\/strong>Las sustancias presentes en la corriente de alimentaci\u00f3n, as\u00ed como otras condiciones del proceso, determinar\u00e1n la forma geom\u00e9trica, el tama\u00f1o y el material utilizado en la resina.<\/p>\n\n\n\n

    \u00bfC\u00f3mo funciona el intercambio i\u00f3nico?<\/h2>\n\n\n\n

    Por definici\u00f3n, los iones son \u00e1tomos o mol\u00e9culas cargadas. Cuando una sustancia i\u00f3nica se disuelve en agua, sus mol\u00e9culas se disocian en cationes (part\u00edculas cargadas positivamente) y aniones (part\u00edculas cargadas negativamente). Aprovechando esta caracter\u00edstica, reemplaza selectivamente las sustancias i\u00f3nicas en funci\u00f3n de sus cargas el\u00e9ctricas<\/strong> . Esto se logra haciendo pasar una soluci\u00f3n i\u00f3nica a trav\u00e9s de una resina IX que sirve como matriz donde se permite que tenga lugar la reacci\u00f3n de intercambio i\u00f3nico.<\/p>\n\n\n\n

    Con mayor frecuencia, las resinas toman la forma de peque\u00f1as microesferas porosas, aunque a veces est\u00e1n disponibles como una membrana en forma de l\u00e1mina. Las resinas se forman a partir de pol\u00edmeros org\u00e1nicos, como el poliestireno, que forman una red de hidrocarburos que se unen electrost\u00e1ticamente a una gran cantidad de grupos ionizables. A medida que el proceso o la corriente de desechos fluye a trav\u00e9s de la resina , los iones sueltos en la superficie de la resina son reemplazados por iones con una mayor afinidad por el material de resina.  <\/p>\n\n\n\n

    Con el tiempo, la resina se satura con los iones contaminantes y debe regenerarse o recargarse. Esto se logra enjuagando la resina con una soluci\u00f3n regenerante. T\u00edpicamente consistente en una soluci\u00f3n concentrada de sal, \u00e1cido o c\u00e1ustico, el regenerante revierte la reacci\u00f3n al reponer los cationes o aniones en la superficie de la resina y liberar los iones contaminantes en las aguas residuales.<\/p>\n\n\n\n

    \u00bfQu\u00e9 contaminantes eliminan los sistemas de intercambio i\u00f3nico?<\/h2>\n\n\n\n

    La aplicaci\u00f3n m\u00e1s com\u00fan es el ablandamiento de zeolita de sodio, aunque otras aplicaciones populares incluyen la producci\u00f3n de agua de alta pureza, la desalcalizaci\u00f3n y la eliminaci\u00f3n de metales. Puede ser una estrategia extremadamente efectiva para la eliminaci\u00f3n de contaminantes disueltos, aunque las resinas deben elegirse cuidadosamente en funci\u00f3n de las sustancias presentes en la corriente de alimentaci\u00f3n<\/strong> , como se detalla a continuaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

    Resinas cati\u00f3nicas<\/em><\/h3>\n\n\n\n

    Los intercambiadores de cationes pueden clasificarse como resinas de cati\u00f3n \u00e1cido fuerte (SAC) o resinas de cati\u00f3n \u00e1cido d\u00e9bil (WAC), las cuales se usan ampliamente para la desmineralizaci\u00f3n. Las resinas SAC tambi\u00e9n se usan com\u00fanmente para ablandar, mientras que las resinas WAC se usan para aplicaciones de descalcificaci\u00f3n. Los contaminantes eliminados por las resinas cati\u00f3nicas generalmente incluyen:<\/p>\n\n\n\n

    • Calcio (Ca 2+<\/sup> )<\/li>
    • Cromo (Cr 3+<\/sup> y Cr 6+<\/sup> )<\/li>
    • Hierro (Fe 3+<\/sup> )<\/li>
    • Magnesio (Mg 2+<\/sup> )<\/li>
    • Manganeso (Mn 2+<\/sup> )<\/li>
    • Radio (Ra 2+<\/sup> )<\/li>
    • Sodio (Na +<\/sup> )<\/li>
    • Estroncio (Sr 2+<\/sup> )<\/li><\/ul>\n\n\n\n

      Resinas ani\u00f3nicas<\/em><\/h3>\n\n\n\n

      Los intercambiadores de aniones se pueden clasificar como resinas de ani\u00f3n base fuerte (SBA) o resinas de ani\u00f3n base d\u00e9bil (WBA). Las resinas SBA se usan con frecuencia para la desmineralizaci\u00f3n, mientras que las resinas WBA a menudo se usan para la absorci\u00f3n de \u00e1cido. Los contaminantes eliminados por las resinas ani\u00f3nicas generalmente incluyen:<\/p>\n\n\n\n

      • Ars\u00e9nico<\/li>
      • Carbonatos (CO 3<\/sub> )<\/li>
      • Cloruros (Cl –<\/sup> )<\/li>
      • Cianuro (CN –<\/sup> )<\/li>
      • Fluoruro<\/li>
      • Nitratos (NO 3<\/sub> )<\/li>
      • Perclorato (ClO 4-<\/sub> )<\/li>
      • Ani\u00f3n sulfonato de perfluorooctano (PFOS)<\/li>
      • \u00c1cido perfluorooctanoico (PFOA)<\/li>
      • S\u00edlice (SiO 2<\/sub> )<\/li>
      • Sulfatos (SO 4<\/sub> )<\/li>
      • Uranio<\/li><\/ul>\n\n\n\n

        Los tipos de resina suelen abreviarse como:<\/em><\/h3>\n\n\n\n
        • SAC: resina de intercambio cati\u00f3nico de \u00e1cido fuerte<\/li>
        • WAC: resina de intercambio cati\u00f3nico de \u00e1cido d\u00e9bil<\/li>
        • SBA: resina de intercambio ani\u00f3nico base fuerte<\/li>
        • AMB: resina de intercambio de aniones base d\u00e9bil<\/li><\/ul>\n\n\n\n

          Resinas de intercambio Catat\u00f3nico frente a resinas de intercambio Ani\u00f3nico<\/h2>\n\n\n\n

          Hay dos tipos generales de resinas de intercambio i\u00f3nico: las que intercambian iones positivos, llamadas resinas de intercambio cati\u00f3nico<\/strong> , y las que intercambian iones negativos, llamadas resinas de intercambio ani\u00f3nico<\/strong> . Un cati\u00f3n<\/strong> es un ion con una carga positiva. Los cationes comunes incluyen Ca +2<\/sup> , Mg +2<\/sup> , Fe +2<\/sup> y H +1<\/sup> . Una resina cati\u00f3nica es aquella que intercambia iones positivos. Un ani\u00f3n es un ion con una carga negativa. Los aniones comunes incluyen Cl -1<\/sup> , SO4 -2<\/sup> y OH -1<\/sup> . Un ani\u00f3n<\/strong>La resina es aquella que intercambia iones negativos. Qu\u00edmicamente, ambos tipos son similares y pertenecen a un grupo de compuestos llamados pol\u00edmeros, que son mol\u00e9culas extremadamente grandes que se forman por la combinaci\u00f3n de muchas mol\u00e9culas de uno o dos compuestos en una estructura repetitiva que produce cadenas largas. Un desmineralizador es un recipiente, generalmente con un volumen de varios pies c\u00fabicos, que contiene la resina.<\/p>\n\n\n\n

          Un desmineralizador puede contener una mezcla \u00edntima de resinas de intercambio cati\u00f3nico<\/strong> y resinas de intercambio ani\u00f3nico<\/strong> y se denomina lecho mixto. Los desmineralizadores de dos lechos tienen dos recipientes, el primero que contiene resina cati\u00f3nica seguido de un recipiente separado que contiene resina ani\u00f3nica. F\u00edsicamente, las resinas de intercambio i\u00f3nico se forman en forma de cuentas muy peque\u00f1as, llamadas cuentas de resina, con un di\u00e1metro promedio de aproximadamente 0,5 mil\u00edmetros. La resina h\u00fameda tiene la apariencia de arena h\u00fameda, transparente y \u00e1mbar y es insoluble en agua, \u00e1cidos y bases. La relaci\u00f3n es normalmente de 2 partes de resina cati\u00f3nica a 3 partes de resina ani\u00f3nica.<\/p>\n\n\n\n

          Regeneraci\u00f3n<\/h2>\n\n\n\n

          El proceso de \u00abreactivaci\u00f3n\u00bb se llama regeneraci\u00f3n y se lleva a cabo utilizando un \u00e1cido fuerte para el cati\u00f3n (como fuente de iones hidronio) y un c\u00e1ustico l\u00edquido (hidr\u00f3xido de sodio) como fuente de iones hidroxilo para el ani\u00f3n. La resina se regenera en el sitio usando \u00e1cido clorh\u00eddrico o sulf\u00farico e hidr\u00f3xido de sodio (c\u00e1ustico) para regenerar el cati\u00f3n y el ani\u00f3n, respectivamente. Los controles hacen que la resina retrolave \u200b\u200by luego extraiga una cantidad establecida de producto qu\u00edmico regenerante durante un per\u00edodo de tiempo espec\u00edfico y con un caudal espec\u00edfico, seguido de un enjuague lento y r\u00e1pido. En el caso de la resina de lecho mixto, un retrolavado controlado hace que la resina se separe y dos funciones m\u00faltiples dirijan el \u00e1cido al cati\u00f3n y el c\u00e1ustico al ani\u00f3n. Alternativamente, la resina puede ser suministrada en recipientes por WaterProfessionals\u00ae y regenerada fuera del sitio,desionizaci\u00f3n .<\/p>\n\n\n

          <\/p>\n

          <\/p>\n\n<\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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