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Tratamiento de agua por intercambio iónico

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intercambio iónico

A la hora de elegir entre un tipo de tratamiento de agua u otro es primordial tener en cuenta, además de cuál es su fuente de origen, cuáles van a ser las necesidades dentro de la industria que va a cubrir este recurso. En función al procedimiento seleccionado, la calidad del agua suministrada puede variar.

Obtención de agua ultrapura por intercambio de iones

Uno de los tratamientos más empleados para eliminar las sales que se encuentran disueltas en el agua es el intercambio de iones.

El intercambio de iones es un proceso de tratamiento de agua comúnmente utilizado para el ablandamiento o la desmineralización de agua, pero también se utiliza para eliminar otros iones disueltos como nitratos (proceso de desnitrificación) o metales.

El intercambio iónico es una buena solución para el tratamiento de agua para uso industrial. Permite eliminar elementos como sales disueltas, que pueden precipitar y provocar graves daños en equipos. Del mismo modo, también facilita la obtención de un agua de calidad, como la que necesitan, por ejemplo, las calderas de alta presión o un agua purificada como la empleada en la industria farmaceútica.

Puesto que este tratamiento de agua es válido tanto en aguas subterráneas como en aguas superficiales y la industria puede utilizar ambas, merece la pena detenernos en la distinción de estas dos fuentes de agua:

  • En las aguas superficiales la contaminación por minerales es menos frecuente, pero el nivel de contaminación mediante materia orgánica es mucho mayor. Esto se debe principalmente a que este tipo de agua se encuentra en contacto directo con la vegetación y residuos de la superficie como podrían ser escombros.
  • En las aguas subterráneas es frecuente encontrar altos niveles de contaminación orgánica y microbiológica debido a la alta actividad bacteriológica que posee el suelo a través del cual se filtra el agua de terrenos porosos. Las aguas subterráneas se encuentran relativamente libres de sólidos en suspensión, pero cuentan con una mayor contaminación por minerales, como podría ser la caliza.

Tratamiento del agua mediante resinas de intercambio iónico

El intercambio de iones es un proceso unitario mediante el cual los iones de diferentes especies en disolución desplazan a los iones insolubles de un material de intercambio.

Específicamente, es el intercambio de iones entre una sustancia sólida -resina- y otra acuosa, la cual puede proceder de aguas residuales o potables. Según el tipo de iones que la resina libera en el agua, este procedimiento será útil para purificar el agua o realizar un control de la concentración de iones.

En lo que respecta a la sustancia sólida, cabe destacar que existen dos tipos de resinas en los intercambios iónicos. Por un lado encontramos las resinas de intercambio catiónico, que se encargan de intercambiar iones positivos (calcio, magnesio, sodio…). Y, por otro lado, las resinas de intercambio aniónico, responsables del intercambio de los iones negativos (nitratos, cloruros, sulfatos…).

Durante el intercambio iónico, como parte de los tratamientos de desmineralización, es posible encontrar ambas resinas, tanto catiónicas como aniónicas mezcladas en una misma columna, las cuales son denominadas como lecho mixto.

Estos lechos mixtos se utilizan comúnmente después de procesos de desmineralización por intercambio iónico u ósmosis inversa, como un sistema pulidor.

Aplicaciones de las aguas obtenidas por intercambio iónico

El fin del intercambio iónico es controlar la pureza y el pH del agua mediante la eliminación de iones indeseables para sustituirlos por otros aceptables.

Los procesos que utilizan intercambio iónico principalmente son los siguientes:

  • Suavizador de agua (eliminación de dureza).
  • De-alcalinización (eliminar carbonatos).
  • Descationización (eliminación de todos los cationes).
  • Desmineralización (eliminación de todos los iones).
  • Desnitrificación (eliminación de nitratos).
  • Eliminación de metales.

El agua obtenida mediante este tratamiento es utilizada en plantas químicas, petroquímicas, de fertilizantes y refinerías de petróleo que requieren, por ejemplo, vapor de agua de alta presión o ablandamiento de aguas.

También se considera una tecnología sólida y probada para el tratamiento de agua en industrias que requieren una alta calidad, agua purificada o ultrapura, como la destinada a instalaciones nucleares y a industrias como la farmacéutica, de alimentos o electrónica entre otras.

Sin olvidar que las resinas de intercambio iónico se han utilizado para producir agua potable o de consumo humano, si bien en la actualidad esta aplicación se ha visto desplazada por la desalinización por ósmosis inversa para el sector industrial y potabilización.

 
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