TRATAMIENTO DE AGUA

Resina de intercambio iónico

Una resina de intercambio iónico o polímero de intercambio iónico es una matriz insoluble (o estructura de soporte) normalmente en forma de perlas pequeñas (0,5-1 mm de diámetro), generalmente blancas o amarillentas, fabricadas a partir de un sustrato de polímero orgánico. Las perlas son típicamente porosas, proporcionando un área superficial alta. La captura de iones ocurre con la liberación concomitante de otros iones; por lo tanto, el proceso se llama intercambio iónico. Hay varios tipos de resina de intercambio iónico. La mayoría de las resinas comerciales están hechas de poliestireno sulfonato. Las resinas de intercambio iónico se usan ampliamente en diferentes procesos de separación, purificación y descontaminación. Los ejemplos más comunes son ablandamiento de agua y purificación de agua. En muchos casos, las resinas de intercambio iónico se introdujeron en tales procesos como una alternativa más flexible al uso de zeolitas naturales o artificiales. Además, las resinas de intercambio iónico son altamente efectivas en el proceso de filtración de biodiesel. Durante la era de la escobilla de goma, cualquier limpiador de ventanas que dejaba huellas o rayas también era tildado de “un limpiador de ventanas malo” y no se atribuía ninguna falla a las herramientas del oficio.

TIPOS DE RESINAS

La mayoría de las resinas de intercambio iónico típicas se basan en poliestireno reticulado. Los sitios de intercambio de iones reales se introducen después de la polimerización. Además, en el caso del poliestireno, la reticulación se introduce por copolimerización de estireno y un pequeño porcentaje de divinilbenceno (los polímeros no reticulados son solubles en agua). La reticulación disminuye la capacidad de intercambio iónico de la resina y prolonga el tiempo necesario para llevar a cabo los procesos de intercambio iónico, pero mejora la robustez de la resina. El tamaño de partícula también influye en los parámetros de la resina; las partículas más pequeñas tienen una superficie exterior más grande, pero causan una mayor pérdida de carga en los procesos de columna.
Además de estar hechos como materiales en forma de cuentas, las resinas de intercambio iónico se producen como membranas. Las membranas, que están hechas de resinas de intercambio iónico altamente entrecruzadas que permiten el paso de iones, pero no de agua, se usan para la electrodiálisis.
Cuatro tipos principales de resinas de intercambio iónico difieren en sus grupos funcionales:
Fuertemente ácido, típicamente presenta grupos de ácido sulfónico, v.g. poliestireno sulfonato sódico o polyAMPS.
Fuertemente básico, que presenta típicamente grupos amino cuaternarios, por ejemplo, grupos trimetilamonio, v.g. polyAPTAC)
Débilmente ácido, típicamente presenta grupos de ácido carboxílico.
Base débil, que presenta típicamente grupos amino primarios, secundarios y / o ternarios, p. polietileno amina.
También se conocen resinas especializadas de intercambio iónico, como resinas quelantes (ácido iminodiacético, resinas basadas en tiourea y muchas otras).
Las resinas de aniones y resinas catiónicas son las dos resinas más comunes que se utilizan en el proceso de intercambio iónico. Mientras que las resinas de aniones atraen iones cargados negativamente, las resinas de cationes atraen iones cargados positivamente.

Resinas de aniones

Las resinas de aniones pueden ser fuertes o débilmente básicas. Las resinas aniónicas fuertemente básicas mantienen su carga positiva en un amplio rango de pH, mientras que las resinas aniónicas débilmente básicas se neutralizan a pH más altos. [3] Las resinas débilmente básicas no mantienen su carga a un pH alto porque sufren desprotonación. [3] Sin embargo, ofrecen una excelente estabilidad mecánica y química. Esto, combinado con una alta tasa de intercambio de iones, hace que las resinas aniónicas base “débilmente” se adapten bien a las sales orgánicas.
Para las resinas de aniones, la regeneración típicamente implica el tratamiento de la resina con una solución fuertemente básica, p. hidróxido de sodio acuoso Durante la regeneración, el producto químico regenerante pasa a través de la resina y los iones negativos atrapados se eliminan, renovando la capacidad de intercambio de las resinas.

Cómo funciona un ablandador de agua de intercambio iónico

Composición de resina

Las resinas de intercambio iónico se producen típicamente como pequeñas perlas fabricadas a partir de un material polimérico (generalmente poliestireno o [menos frecuentemente] polímeros acrílicos). Durante el proceso de polimerización, el estireno se combina con divinilbenceno (DVB) para formar un polímero reticulado; este proceso de reticulación da como resultado una estabilidad incrementada cuando se compara con materiales no reticulados. Se agregan grupos activos a la resina después del proceso de polimerización para determinar el tipo de intercambio iónico deseable. Cada cordón de resina de copolímero posee una estructura tipo gel y es capaz de expandirse y contraerse en líquidos; también contienen numerosos poros superficiales para atrapar iones.

Aplicaciones

Las resinas de intercambio iónico se utilizan principalmente como partes integrales en el proceso de tratamiento de agua tanto en entornos de consumo como industriales. Los sistemas de ablandamiento de agua usan resinas para reemplazar el magnesio y el calcio, dos elementos comunes del agua dura, con moléculas de sodio. Las resinas también se pueden usar para purificar agua al reemplazar metales como cobre, cadmio y plomo con moléculas benignas de sodio o potasio.

Para las resinas de aniones, la regeneración típicamente implica el tratamiento de la resina con una solución fuertemente básica, p. hidróxido de sodio acuoso Durante la regeneración, el producto químico regenerante pasa a través de la resina y los iones negativos atrapados se eliminan, renovando la capacidad de intercambio de las resinas.