Que son resinas de intercambio cationicas – anionicas? y cual es su importancia en tratamiento de aguas

Bogotá D.C. Febreo 16  de 2019 (VERLEK INGENIERIA SAS-COLOMBIA)

El intercambio iónico, cationico y anionico  es una operación de separación basada en la transferencia de materia fluido-sólido. En el proceso de intercambio iónico ocurre un proceso en donde los iones móviles hidratados de un sólido son intercambiados por iones de igual carga de un fluido. Tambien se define como un proceso donde un ion es sustituido o intercambiado por otro de la misma carga, este proceso es utilizado para la extracción de disolventes sólidos en el agua así como para tratar dureza (suavizar), al remplazar el calcio y el magnesio contenidos en el agua por otro iones tales como el  sodio o el potasio.  Para un adecuado tratamiento de intercambio iónico el agua  a tratar debe esencialmente estar libre de turbidez y partículas de manera que se evite taponar las resinas de intercambio cationico y anionico perdiendo eficiencia.

Clasificación de las resinas de intercambio anionico y cationico .

• Intercambio cationes: Resinas del intercambio de cationes emiten iones como Hidrógeno(H+) y Sodio (Na+) u otros iones como intercambio por cationes impuros presentes en el agua.
• Intercambio de aniones: Resina de intercambio de Aniones despedirá iones como el hidroxilo (OH-) u otros iones de cargas negativas en intercambio por los iones impuros que están presentes en el agua.

Resinas catiónicas de ácido fuerte

Intercambian iones positivos (cationes). Funcionan a cualquier pH. Está destinada principalmente a aplicaciones de suavizado o ablandamiento de agua, como primera columna de deionización en los desmineralizadores o para lechos mixtos. Elimina los cationes del agua y necesitan una gran cantidad de regenerante, normalmente ácido clorhídrico (HCl) o cloruro de sodio (Na).

• Resinas catiónicas de sodio: eliminan la dureza del agua por intercambio de sodio por el calcio y el magnesio.
• Resinas catiónicas de hidrógeno: pueden eliminar todos los cationes (calcio, magnesio, sodio, potasio, etc) por intercambio con hidrógeno.

Resinas catiónicas de ácidos débiles

Eliminan los cationes que están asociados con bicarbonatos.

• Tienen menor capacidad de intercambio.
• No son funcionales a pH bajos.
• Elevado hinchamiento y contracción lo que hace aumentar las perdidas 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 flujos menores que las de ácido fuerte. Es habitual regenerarlas con el ácido de desecho procedente de las de ácido fuerte.

Resinas aniónicas de bases fuertes

Eliminan todos los aniones. Su uso se ha generalizado para eliminar aniones débiles en bajas concentraciones, tales como: carbonatos y silicatos.

• 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 regenerante, normalmente soda ( NaOH).

Resinas aniónicas de base débil

Eliminan con gran eficiencia los aniones de los ácidos fuertes, tales como sulfatos, nitratos y cloruros.

• Se trata de una resina muy eficiente, requiere menos sosa para su regeneración.
• No se puede utilizar a pH altos pueden sufrir problemas de oxidación o ensuciamiento.

Principales usos de las resinas cationicas en tratamiento de agua 

Suavización y Ablandamiento

Se emplea una resina intercambiadora de cationes fuertemente ácida en forma sodio. Los iones que constituyen la dureza de agua, principalmente el calcio Ca+ y el magnesio Mg+, se intercambian con el sodio de la resina. El agua suavizada sirve para varios usos como agua en lavanderías, Calderas domésticas e industriales e industria textil. Como ejemplo de resinas de intercambio para este uso está  Lewatit C249 (ver ficha tecnica)

En muchas regiones las aguas naturales contienen bicarbonatos. Los iones de calcio y de magnesio asociados con estos se pueden elminar con resinas débilmente ácidas en forma hidrógeno. Este proceso se llama también eliminación de la dureza temporal. El agua tratada contiene gas carbónico que se puede eliminar con una torre de desgasificación. La salinidad del agua tratada es más baja que la del agua bruta.

El agua descarbonatada sirve: a) para tratar el agua de producción de cerveza y otras bebidas. B) Ablandar las aguas de abastecimiento en ciudades y pueblos, c) desmineralizar parcialmente el agua. d) Como etapa inicial antes de una desmineralización completa. E) para procesos industriales