Proceso de Desmineralización Por Intercambio Iónico.

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA QUÍMIC A E INDUSTRI INDUSTRIAS AS EXTRACTIVAS

DISEÑO DE PLANTAS PLANTAS INDUSTRIALES

Grupo: 5IM93 Profesor: Durán Preciado Alfonso Alumna: Maldonado Miranda Metzly

¿Qué es el agua desmie!ali"ada#  Agua desmineralizada es el agua completamente libre (o casi) de minerales o sólidos disueltos como resultado de uno o varios de los siguientes procesos: • Desionización por intercambio iónico • La filtración por membranas (ósmosis inversa o nanofiltración) • Destilación • Electrodiálisis o bien otras tecnologías La desmineralización es el proceso de eliminación de sales!minerales del agua Desmineralización en plantas de tratamiento de agua: El agua desmineralizada tambi"n conocido como agua desionizada es un agua libre de iones minerales# tales como: catiónes de sodio# calcio# $ierro# cobre# etc % aniones tales como cloruro# sulfato# nitrato# Etc &on comunes iones presentes en el agua La desionización es un proceso físico 'ue utiliza resinas de intercambio iónico en el 'ue se sustitu%en las sales % minerales en el agua#   iones * En el agua los elementos más pe'ue+os son las sales# por lo 'ue re'uiere una tratamiento poco convencional# la desionización produce un agua de alta pureza 'ue es generalmente similar a la del agua destilada Los siguientes iones se encuentran frecuentemente en las aguas crudas:

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,atiónes más comunes: ,alcio (,a- ) .agnesio (.g - ) &odio (/a ) 0otasio (1 )  Aniones más comunes:

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,loruro (,l) 2icarbonato (,*3) /itrato (/*3) ,arbonato (,*3-)

DESMINERALI$ACI%N MEDIANTE RESINAS DE INTERCAM&IO I%NICO' a% dos tipos básicos de resina# de intercambio catiónico % resinas de intercambio de anionico Las resinas de intercambio de cationes emiten iones $idrógeno ( ) u otros iones de carga positiva a cambio de cationes de impurezas presentes en el agua 4esinas de intercambio aniónico están cargados con $idro5ilos (*!) iones u otros iones cargados negativamente a cambio de aniones de impurezas presentes en el agua La aplicación de de intercambio iónico para tratamiento de agua % purificación puede funcionar de tres maneras6 primero# resinas de intercambio catiónico sólo se pueden emplear para ablandar el agua6 en segundo lugar# las resinas de intercambio aniónico por sí solo pueden ser utilizadas para materia orgánica o eliminación de nitratos6 % en tercer lugar# las combinaciones de intercambio catiónico % resinas de intercambio aniónico se pueden utilizar para eliminar 

prácticamente todas las impurezas iónicas presentes en el agua de alimentación# un proceso conocido como desionización o desmineralización 0ara muc$as aplicaciones de laboratorio e industriales# se re'uiere agua de alta pureza# esencialmente libre de contaminantes iónicos El agua de esta calidad puede ser  producida por deionization ,omo %a lo mencionamos los dos tipos más comunes de desionización son: • Desionización de dos camas separadas (cationica % anionica)  • Desionización de lec$o mi5to (cationica % anionica) en un sólo tan'ue Dos camas de desionización: El desmineralizador de dos lec$os consiste en dos vasos 7 uno 'ue contiene una resina de intercambio catiónico en la forma de $idrógeno ( ) % el otro 'ue contiene una resina de aniones en forma de $idro5ilo (*) El agua flu%e a trav"s de la columna de cationes# con lo cual todos los cationes son intercambiados por iones de $idrógeno 0ara mantener el agua el"ctricamente e'uilibrada# para cada catión monovalente# por  e8emplo# /a # un ion de $idrógeno se intercambia % para cada catión divalente# por  e8emplo# ,a- # .g-  o# se intercambian dos iones de $idrógeno El mismo principio se aplica cuando se considera de intercambio de aniones El agua flu%e entonces a trav"s de la columna aniónica Esta vez# todos los iones con carga negativa son intercambiados por iones de $idró5ido 'ue luego se combinan con los iones de $idrógeno para formar agua (-*) De lec$o mi5to de desionización: En el lec$o mi5to las resinas de intercambio de cationes % de aniones están mezcladas % contenidas en un sólo recipiente de presión La mezcla completa de intercambiadores catiónicos % intercambiadores aniónicos en una sola columna da como resultado una me8or calidad del agua obtenida 'ue la producida por una de dos lec$os separados 0or muc$o es más eficaz en la purificación del agua las camas de lec$o mi5to# pero tambi"n son más sensibles a las impurezas en el suministro de agua e involucran un proceso de regeneración más complicado Desionizadores de lec$o mi5to se utilizan normalmente para 9pulido del agua a niveles más altos de pureza# despu"s de $aber sido tratadas inicialmente por un desionizador de dos camas o de una unidad de  ósmosis inversa II.

El intercambio iónico es un proceso de tratamiento de agua utilizado generalmente para el ablandamiento o desmineralización del agua# aun'ue tambi"n es utilizado para remover  otras sustancias del agua en procesos tales como la desalcalinización# desionización# % desinfección

;0ero de 'u" se trata e5actamente el intercambio iónico< El intercambio iónico describe un proceso 'uímico específico en el 'ue iones disueltos no deseados son intercambiados por otros iones con una carga similar Los iones son átomos o mol"culas 'ue contienen un n=mero total de electrones 'ue es igual al n=mero total de protones

a% dos grupos diferentes de iones# los cationes# 'ue están cargados en forma positiva# % los aniones# 'ue están cargados en forma negativa >enemos 'ue agradecerle a .ic$ael ?arada% por estos nombres# 'ue provienen de la atracción de los cationes $acia el cátodo % de la atracción de los aniones $acia el ánodo en un dispositivo galvánico •

4emoción de ,ontaminantes @ónicos

Esta atracción es utilizada para eliminar contaminantes iónicos disueltos del agua El proceso de intercambio tiene lugar entre un sólido (resina o zeolita) % un lí'uido (agua) Durante el proceso# los componentes menos deseados son intercambiados por otros considerados más deseables Estos iones deseables son los 'ue se cargan sobre el material de la resina En el intercambio de cationes durante el tratamiento de agua# los iones cargados positivamente 'ue entran en contacto con la resina de intercambio iónico son intercambiados con los iones cargados positivamente disponibles en la superficie de la resina# generalmente sodio En el proceso de intercambio aniónico# los iones cargados negativamente son intercambiados con iones cargados negativamente en la superficie de la resina# generalmente cloruro arios contaminantes B inclu%endo a los nitratos# fluoruros# sulfatos % ars"nico B se pueden remover mediante el intercambio de aniones Estas resinas pueden utilizarse solas o en con8unto# para eliminar los contaminantes iónicos del agua &i una sustancia no es iónica# como es el caso del benceno# entonces no podrá ser  removida por medio del intercambio iónico •

El @ntercambio @ónico en el >ratamiento del Agua 0otable#

En forma reciente $a comenzado a incrementarse el uso de resinas de intercambio iónico para la producción de agua potable &e $an dise+ado resinas especiales para tratar  diversos contaminantes realmente per8udiciales# como el perclorato % el uranio a% diversas resinas dise+adas para estos propósitos# como la resina de base fuerte C anión fuerte# 'ue se utiliza para eliminar nitratos % percloratos >ambi"n $a% perlas de resina 'ue se pueden utilizar para el ablandamiento del agua •

4ecarga de 4esinas

Los materiales con las 'ue están fabricadas las resinas tienen una capacidad finita de intercambio ,ada uno de los sitios de intercambio se agotará si se le da un uso prolongado ,uando %a no sea más posible intercambiar iones# la resina deberá ser  recargada o regenerada para restaurar sus condiciones iniciales Las sustancias utilizadas para ello pueden ser el cloruro de sodio# el ácido clor$ídrico# el ácido sulf=rico# o el $idró5ido de sodio

El regenerante gastado es la sustancia principal 'ue 'ueda como remanente del proceso ,ontiene no sólo todos los iones removidos# sino tambi"n los iones e5tra del regenerante % tambi"n tendrá un alto nivel de sólidos totales disueltos 0uede ser tratado en una planta de tratamiento de aguas residuales municipales# aun'ue su descarga deberá re'uerir supervisión La eficiencia del intercambio iónico para el tratamiento de agua puede verse limitada por  la incrustación de minerales# por la obstrucción de las superficies# % por otros problemas 'ue contribu%an a la contaminación de las resinas Los procesos de tratamiento como la filtración o el agregado de productos 'uímicos pueden a%udar a reducir o evitar estos problemas •

.ercado de las 4esinas de @ntercambio

El mercado mundial del intercambio iónico# 'ue fue estimado en & F#GH billones en -IFH# se pro%ecta 'ue será de & -#HJ billones $acia el a+o -I--# esto representa una tasa de crecimiento anual compuesta de apro5imadamente un J por ciento en ese período# seg=n información aportada por &tratistics .4,# una empresa de investigación de mercado con sede en .ar%land &us analistas ven 'ue una creciente demanda de la energía nuclear % del aumento de la rigurosidad de las normas ambientales le darán impulso al mercado# 'ue contin=a en crecimiento Esto se ve particularmente en los mercados de la generación de energía el"ctrica % del tratamiento de aguas residuales# % tambi"n en la región del Asia 7 0acífico La industria necesita encontrar nuevas aplicaciones para la tecnología# para poder seguir e5perimentando un continuo crecimiento