Leito misto

As reações de intercâmbio iônico, são frequentes no recorrido subterrâneo das águas naturais ao serem encontradas substâncias naturais com poder de intercâmbio, porém, as indústrias preferem resinas poliméricas de fabricação sintética, com claras vantagens de uso nos processos de abrandamentos e desmineralização da água, e em outros processos especiais também,  tais como a purificação de certos produtos químicos, a desmineralização de  xaropes de açúcar, etc.  

As resinas de intercâmbio iônico, catiônicos e aniônicos, quando misturadas, em contato com uma solução aquosa, tem a capacidade de intercambiar os minerais dissolvidos por iones hidrógeno e anions oxidrilos, quando as mesmas são geradas por ácido e base. As resinas se comportam como um eletrolito, com a particularidade que todos os grupos reativos estão unidos por um polímero insolúvel que forma a matriz da resina. A ação de intercâmbio iônico é uma reação reversível. 

Vantagens do processo iônico no tratamento da água são as seguintes:

  • As resinas atuais, têm altas capacidades de intercâmbio que permitem conseguir processos compactos necessitando inversões moderadas.
  • As resinas são estáveis químicamente, de larga duração e fácil regeneração.
  • As instalações podem ser automáticas ou manuais para adaptar-se às condições específicas.

É importante considerar que os vertidos da regeneração são corrosivos e em geral, mesmo depois de serem misturados, será necessário uma neutralização prévia no envio do efluente como vertido.

A maioria das resinas empregadas hoje em dia, são sintéticas, baseadas em um co-polímero de estireno-divinilbenceno, tratado apropriadamente para agregar-le os grupos funcionais. A sulfonação dá lugar a resinas catiônicas e a aminação a resinas aniônicas.

 RESINAS CATIÔNICAS FORTES

São capazes de eliminar todos os cationes da água.

Apresentam máxima seletividade para os cátions trivalentes, intermediária  para os bivalentes e inferior para os monovalentes.

A velocidade de intercambio é rápida e deixa pouca fuga iônica. São resinas muito estáveis e podem durar até 20 anos ou mais. São expandidas um pouco, menos de 8% ao passar da forma Na+ a H+. As resinas catiônicas suportam temperaturas altas  de mais de 100 graus centígrados.

 RESINAS ANIÔNICAS FORTES

São capazes de eliminar todos os anions de ácidos fracos ou fortes operando a qualquer pH.

Sua seletividade para os anions bivalentes, é superior aos monovalentes. São menos estáveis que as homólogas catiônicas, sua duração é bastante inferior e resistem a temperaturas limites inferiores (35 a 60 º). A expansão ao passar a formar OH- é inferior a 12%.


 DESMINERALIZAÇÃO

Existem inúmeras maneiras de combinar os quatro tipos básicos de resinas (catiônica e aniônica forte e fraca). Alguns são fundamentais para conseguir uma qualidade de água desejada a partir de uma alimentação determinada. Outras são combinações mais complexas, ou incluem um desgasificador de CO2, para melhorar o rendimento econômico.

A operação de intercâmbio iônico simples, deve ter antes um pré-tratamento adequado,  já que devem ser eliminadas as matérias em suspensão e a matéria coloidal que podem sujar as resinas, reduzindo a cinética de difusão dos ions e compactá-las, criando caminhos preferenciais com diminuição da eficácia. Algo similar ocorre com os óleos e gases que podem estar presentes na água de alimentação das resinas.

De acordo com a composição da água, são empregadas as quatro resinas em colunas independentes ou duplas. Quando for necessário qualidades superiores de água, é utilizado um leito mixto, no qual as resinas aniônicas e catiônicas, ambas fortes, vão sendo misturadas em uma coluna.

O leito mixto é como um polidor final.

Com o leito mixto, se consegue uma qualidade de água com condutividades inferiores a 1 microsiemens, e concentrações de sílice entre 0,001 e 0,005 ppm.