UNIVERSIDADE INTERNACIONAL DA PARAÍBA

DISCENTES;

PROCESSOS DE TRATAMENTO TROCADORES IÔNICOS

• SUMÁRIO:Definição,Introdução,troca iônica,trocador iônico,,classificação dos trocadores iônicos,Resinas orga,Anicas naturais,Resinas inorganicas,Estrutura da rede polimétrica,Grupo fucional,matriz polimétrica,Cinética, Etapas da troca iônica,Aplicação,conclusão e Referência.

DEFINIÇÃO

• Troca iônica: este processo baseia-se no emprego de resinas sintéticas de troca iônica. As resinas seqüestram os sais dissolvidos na água por meio de uma reação química, acumulando-se dentro de si mesma. Por este motivo, periodicamente, as resinas precisam ser regeneradas com ácido e soda cáustica (reação química reversa) para remover os sais incorporados, permitindo o emprego das resinas em um novo ciclo de produção, e assim sucessivamente por anos.

INTRODUÇÃO

TROCADOR IÔNICO

EXEMPLOS DE REDE POLIMÉTRICA

GRUPO FUCIONAL• Filtração de Água com Resinas de Troca Iônica• O tratamento de água quer para uso humano quer para uso industrial, requer tratamentos ou

filtrações variáveis, de acordo com a necessidade. Alguns usos industriais exigem tratamentos mais cuidadoso e completos que o tratamento para uso humano (potabilidade). Empresas como a indústria farmacêutica demandam água de alta qualidade e necessitam água de alta pureza, com um polimento final e tirando todos os sais presentes. Em alguns casos se necessita retirar um metal pesado especifico dificilmente conseguido com tratamento usual. Água de caldeira, por exemplo, precisa de retirada de dureza (cálcio e magnésio) que poderia entupir a tubulação e reduzir a capacidade de funcionamento. Para estas aplicações mais específicas se desenvolveram as resina s de troca iônica (aniônica e catiônica) que retira estes ions da água, seletivamente.

• Resinas de troca iônica são grânulos que tem sua estrutura molecular radicais ácidos ou básicos passíveis de troca por outros íons em solução. Os íons positivos ou negativos fixos nestes radicais são substituídos pelos íons contaminantes na solução. A operação de troca iônica é a troca entre estes íons presentes (contaminantes) e íons sólidos presentes na resina.

As resinas de troca iônica podem ser tipo gel ou macro poros. A estrutura molecular é obtida por polimerização e a diferença apenas em porosidade. O tipo gel tem porosidade reduzida à distância intermolecular (micro poro) e o tipo macro poro é formada adicionando uma substância que produz o efeito

TROCADOR IÔNICOAs resinas de troca iônica podem ser monofuncionais, se tiverem apenas um tipo de radical, ou polifuncionais se a molécula tiver vários tipos de radicais intercambiáveis.

Resinas catiónicas de ácido forte: são produzidas por sulfonação do polímero com ácido sulfúrico, o grupo funcional é o ácido sulfônico, -SO3H, estas resinas trabalham em qualquer pH, separam todas as sais e requerem de uma quantidade elevada de regenerante. Esta é a resina que é escolhida para quase todas as aplicações de abrandamento de água.

• resina catiônica forte (em ciclo sódio) habitualmente utilizada nos abrandadores pode remover ferro e manganês quando presentes sob a forma iônica (dissolvida). No entanto, só se deve utilizar este método se as concentrações presentes forem reduzidas, tendo sempre o cuidado de eliminar qualquer contato com o ar (para evitar formação de precipitados). O sistema deve ser regenerado antes que atinja a exaustão da capacidade de troca iônica do leito de resinas. Existem dados de fabricantes que colocam o limite em 5ppm de ferro dissolvido (ou de ferro mais manganês).

• Resinas catiónicas de ácido fraco: O grupo funcional é um ácido carboxílico -COOH, presente em um dos componentes, principalmente o ácido acrílico ou metacrílico. Este tipo de resina é altamente eficiente e não precisa de uma quantidade elevada de regenerante, estas resinas tem uma menor capacidade de troca iônica devido à variação na velocidade do fluxo e a baixas temperaturas

Resinas aniônicas de base forte: São obtidas a partir da reação de estireno-DVB com aminas terciárias. O grupo funcional é uma sal de amônio quaternário. Os dois grupos principais destas resinas podem ser Tipo 1 (tem três grupos metilo) e as de tipo 2 (um grupo etanol substitui um dos grupos meti

• As resinas de troca iônica podem ser monofuncionais, se tiverem apenas um tipo de radical, ou polifuncionais se a molécula tiver vários tipos de radicais intercambiáveis.

Resinas catiónicas de ácido forte: são produzidas por sulfonação do polímero com ácido sulfúrico, o grupo funcional é o ácido sulfônico, -SO3H, estas resinas trabalham em qualquer pH, separam todas as sais e requerem de uma quantidade elevada de regenerante. Esta é a resina que é escolhida para quase todas as aplicações de abrandamento de água.

CINÉTICA

RESINAS• A resina catiônica forte (em ciclo sódio) habitualmente utilizada nos abrandadores

pode remover ferro e manganês quando presentes sob a forma iônica (dissolvida). No entanto, só se deve utilizar este método se as concentrações presentes forem reduzidas, tendo sempre o cuidado de eliminar qualquer contato com o ar (para evitar formação de precipitados). O sistema deve ser regenerado antes que atinja a exaustão da capacidade de troca iônica do leito de resinas. Existem dados de fabricantes que colocam o limite em 5ppm de ferro dissolvido (ou de ferro mais manganês).

• Resinas catiónicas de ácido fraco: O grupo funcional é um ácido carboxílico -COOH, presente em um dos componentes, principalmente o ácido acrílico ou metacrílico. Este tipo de resina é altamente eficiente e não precisa de uma quantidade elevada de regenerante, estas resinas tem uma menor capacidade de troca iônica devido à variação na velocidade do fluxo e a baixas temperaturas

Resinas aniônicas de base forte: São obtidas a partir da reação de estireno-DVB com aminas terciárias. O grupo funcional é uma sal de amônio quaternário. Os dois grupos principais destas resinas podem ser Tipo 1 (tem três grupos metilo) e as de tipo 2 (um grupo etanol substitui um dos grupos metil)

• Resinas aniônicas de base fraca: Resinas funcionalizadas com grupos de amina primária (NH4), secundária(NHR), e terciária (NR2). Podem ser aplicadas na adsorção de ácidos fortes com boa capacidade, mas sua cinética é lenta. Resinas Quelantes, são seletivas, mas são pouco utilizadas por ser custosas e cineticamente lentas.

• As resinas catiônicas e aniônicas fortes de leitos mistos• • polimento final da água desmineralizada;

• reter os cátions e os ânions que passam pelo sistema de osmose reversa;• garantir os limites de especificações da água para caldeiras.

• Abrandador e Abrandamento de Água• Equipamentos utilizados para redução dos teores de cálcio e/ou magnésio em água

dura. É um processo parcial de troca iônica, denominado de abrandamento, é obtido, quando a água bruta (potável) passa em um leito de resina catiônica forte, no ciclo sódio. Os íons cálcio e magnésio, Ca2+ e Mg2+, solúveis na água, são retidos no grupamento do ácido sulfônico e os íons sódio, (Na+), da resina, liberados para a água. Quando todos os íons sódio presos ao grupamento do ácido sulfônico foram trocados por cálcio e magnésio, a resina se encontra no estado saturado e necessita, então, ser regenerada.

A regeneração das resinas do abrandamento compreende quatro estágios:

• Exaustão: saturação da resina com íons cálcio e magnésio;

• • Expansão: contra-lavagem do leito saturado da resina, expandindo-a até a parte superior do vaso. A finalidade da expansão ou contra-lavagem é soltar as impurezas sólidas presas aos cristais e descompactação• Regeneração: é a rejeição dos íons de cálcio e magnésio (Ca2+ e Mg2+) captados da água, por meio da passagem de uma salmoura a 10% substituídos por íons de sódio que voltam a se prender ao grupamento do ácido sulfônico;• Enxágüe: o enxágüe lento completa a regeneração da resina e o enxágüe rápido final remove todo o excesso da salmoura regenerante do leito.

ABRANDADOR