Análisis del agua
El agua es un buen disolvente por eso el agua en la naturaleza (agua continental o agua de mar) contiene distintos tipos de sales disueltas.
Las resinas de intercambio iónico comerciales son polímeros (ej. copolímero de estireno y divinilbenceno) que forman una estructura sólida porosa en la que se insertan grupos funcionales activos de carácter ácido o básico que permiten el intercambio reversible de iones según las condiciones de operación.
Según el grupo activo, y por tanto, el tipo de ion que intercambian, las resinas se clasifican en catiónicas y aniónicas.
Las reacciones de intercambio pueden escribirse de la siguiente forma según el tipo de resina:
1. Resina catiónica en forma H: los cationes del agua M+ se intercambian con una cantidad equivalente de iones H+ de la resina.
2. Resina aniónica en forma OH:los aniones del agua X- se intercambian con una cantidad equivalente de iones OH- de la resina.
En los procesos de desalinización de aguas se montan dos columnas conectadas en serie la primera intercambia los cationes por H+ y la segunda intercambia los aniones por OH-, como resultado del conjunto de columnas sale una corriente de agua desmineralizada.
Una de las características más importantes de las resinas de intercambio iónico es su capacidad de cambio que viene dada por el número de equivalentes que es capaz de intercambiar por unidad de masa o de volumen de resina.
La capacidad permite determinar la cantidad de resina necesaria para tratar un determinado volumen de agua si se conocen las concentraciones de sales disueltas en la misma.
Cuando se pasa suficiente cantidad de agua las columnas se saturan, dejan de intercambiar iones y se observa como el agua de salida contiene los iones que se querían eliminar.
Es importante determinar la curva de ruptura de las columnas de resinas ya que proporciona información sobre la eficacia del intercambio en las condiciones de trabajo. Una forma sencilla de determinar las curvas de ruptura es registrar las variaciones de pH y/o conductividad del agua de salida de las columnas en función del volumen de agua tratada.
Una de las ventajas de las resinas de intercambio iónico es la posibilidad de regeneración, que se basa en el hecho de la reversibilidad de las reacciones de intercambio.
Cuando una resina se satura, es decir alcanza el punto de ruptura, se procede a su regeneración que devuelve a las resinas a sus condiciones de trabajo iniciales, de manera que una resina catiónica saturada se devuelve a la forma R -H pasando una disolución de ácido sulfúrico o clorhídrico a través de la resina; si la concentración del ácido es adecuada los iones H+ sustituyen los iones retenidos por la resina invirtiéndose la reacción 1.
Las resinas de intercambio aniónico se regeneran con disoluciones de bases fuertes como el hidróxido sódico.
Fuente: Departamento de Ingeniería Química Industrial y del Medio Ambiente de la Universidad Politécnica de Madrid
