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Resinas de intercambio iónico y su función en el tratamiento de aguas

15 ENERO, 2023

Las resinas de intercambio iónico están diseñadas para diferentes aplicaciones. En la actualidad, su aplicación más conocida es el tratamiento de las aguas residuales. Sin embargo, pueden existir una infinidad más de aplicaciones.

En las siguientes líneas podrás encontrar más información sobre las resinas de intercambio iónico, sus propiedades y las ventajas del intercambio iónico en el tratamiento de aguas residuales y otros productos.

¿Qué son las resinas de intercambio iónico?

Las resinas de intercambio iónico son materiales sintéticos, normalmente esferas de 0,5-1 mm de diámetro. Estas tienen la capacidad, en contacto con una solución acuosa, de eliminar selectivamente partículas disueltas que tienen una carga ya sea positiva o negativa (iones), mantenerlas temporalmente unidas en combinación química y cederlas de nuevo frente a una solución fuerte de energía regenerante.

La acción de intercambio iónico es una reacción reversible. Si designamos a la resina por [R] podemos escribir:

[R]A + B ←→ [R]B + A

Aunque la resina tome como referencia unos iones A frente a otros iones B, al tratarse de una reacción reversible podemos invertir esta tendencia aumentando la concentración de B muy por encima de la de A. Este es el fundamento de la regeneración de resinas.

Propiedades del proceso de intercambio iónico

Las propiedades que rigen el proceso de intercambio iónico y determinan sus características principales son:

  • Las resinas actúan selectivamente, de forma que pueden preferir un ión sobre otro.

  • Las resinas se comportan como un electrolito cualquiera con la particularidad de que todos los grupos reactivos están unidos a un polímero insoluble que forma la matriz de la resina.

  • La reacción de intercambio iónico es reversible, es decir puede avanzar en los dos sentidos.

  • En la reacción se mantiene la electroneutralidad. Un ión simple se intercambiará por otro ión simple. Por ejemplo:

[R]H+ + Na+ + Cl- ←→ [R]Na+ + H+ + Cl-

Las resinas poliméricas de fabricación sintética tienen claras ventajas en procesos como ablandamiento y desmineralización del agua y en otros procesos especiales tales como la purificación de ciertos químicos, la desmineralización de jarabes de azúcares, etc.

Principales tipos de resinas iónicas

La mayoría de las resinas utilizadas hoy en día son sintéticas basadas en un copolímero de estireno-divinilbenceno, tratado apropiadamente para añadir los grupos funcionales. La sulfonación da lugar a resinas catiónicas y la animación a resinas aniónicas.

Existen cuatro tipos principales

  1. Catiónica fuerte (CF)

  2. Catiónica débil (CB)

  3. Aniónica fuerte (AF)

  4. Aniónica débil (AD)

La diferencia más importante es que las resinas fuertes operan a cualquier pH pero tienen una capacidad más limitada que las débiles y deben regenerarse más frecuentemente. Su regeneración es ineficiente e implica un alto coste de regenerante en cambio las resinas de carácter débil, además de mayor capacidad, se regeneran casi estequiométricamente, es decir, con un exceso mínimo de regenerante, pero operan dentro de pH limitados y no captan todos los iones.

¿Cómo funcionan las resinas de intercambio iónico en el tratamiento de agua?

El proceso de intercambio tiene lugar entre un sólido (resina) y un líquido (agua). Durante el proceso, los componentes menos deseados son intercambiados por otros considerados más deseables.

En el proceso de intercambio de iones cargados positivamente (cationes) durante el tratamiento de agua, los cationes que entran en contacto con la resina de intercambio iónico son intercambiados con otros cationes disponibles en la superficie de la resina, generalmente sodio (Na +).

En el proceso de intercambio de iones cargados negativamente (aniones) durante el tratamiento de aguas, los aniones son intercambiados con otros aniones en la superficie de la resina, generalmente cloruro (Cl-). Varios contaminantes (incluyendo a los nitratos, fluoruros, sulfatos y arsénico) se pueden remover mediante el intercambio de aniones.

Ventajas de este proceso

Las ventajas del proceso iónico en el tratamiento de agua son las siguientes se describen a continuación.

  • Se adapta a las necesidades de las aguas en que las concentraciones de las impurezas iónicas son relativamente bajas.

  • Las resinas actuales tienen alta capacidad de intercambio que permiten conseguir procesos compactos requiriendo inversiones moderadas.

  • Las resinas son estables químicamente, de larga duración y de fácil regeneración.

  • Las instalaciones pueden ser automáticas o manuales para adaptarse a las condiciones específicas.

  • Las resinas pueden utilizarse solas o en conjunto, para eliminar los contaminantes iónicos del agua.

La operación de intercambio iónico siempre debe de ir precedida del pretratamiento adecuado. Se debe eliminar la materia en suspensión y la materia coloidal que pueda ensuciar las resinas reduciendo la difusión de los iones y disminuir la eficiencia.

A continuación, te dejamos un video con para entender más sobre Las resinas de intercambio iónico del químico Gabriel Macías Mier, un especialista del equipo de Tratamiento Integral del Agua TIDA que nos enseña más sobre como fucinonan y las ventajas de este proceso.

Si quieres conocer más sobre los procesos y ventajas de las resinas de intercambio iónico puedes consultar nuestro blog o contactarnos para cotizar y conocer todas las ventajas de este y otros procesos para el tratamiento de aguas residuales.

Contyquim cuenta con este y otros procesos químicos que pueden favorecer tus necesidades y las de tu empresa. ¡Te esperamos!

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