Resinas

Resinas para tratamento de água Aniônicas, Catiônicas, Mistas e Seletivas.


Resinas

Desmineralização

A desmineralização é um processo em que se remove os sais minerais da água mediante troca iônica.

Somente as substâncias que se ionizam na água podem ser removidas através de resinas trocadoras de íons.

A desmineralização inclui duas reações de troca iônica. Os cátions como Cálcio, Magnésio removem-se com resinas catiônicas (Ciclo Hidrogênio). Os ânions como Cloretos, Sulfatos e Nitratos, removem com resinas aniônicas.

A água a ser tratada passa opcionalmente primeiro por um Filtro de Carvão para remover o íon cloro presente na água potável com o objetivo de aumentar a vida útil das resinas, em seguida por um Trocador Catiônico, fluindo no sentido ascendente, deixando por troca iônica os minerais que lhe dão dureza, levando consigo íons H+.

A troca iônica, sendo um fenômeno superficial, para ser bem efetuada, necessita que a resina esteja com sua capacidade de troca prolongada o maior tempo possível.

Portanto, a água deve ser livre de materiais em suspensão e oleaginosos, pois a sua presença produz a colmatação da resina, necessitando proceder nesse caso lavagem freqüente.

Regeneração das resinas

A regeneração da resina catiônica é feita por meio de solução de Ácido Clorídrico, que com a sua passagem, retira os íons de minerais retidos, deixando íons H+ em seu lugar, permitindo obter uma água contendo somente os ácidos dos sais dissolvidos na água.

Esta regeneração deve ser feita em contracorrente e após o abaixamento de nível.

A resina catiônica regenerada com solução ácida permite obter a redução completa da alcalinidade e realizar assim uma desmineralização parcial por simples filtração. Após passar pelo Trocador Catiônico, a água flui através do Trocador de Ânion, e em presença de resinas aniônicas a água tratada desta forma ficará isenta de quase todos os sais dissolvidos.

A regeneração da resina aniônica é feita por meio de solução de Soda Cáustica, que em passagem retira da água os íons de minerais retidos, deixando íons OH+ em seu lugar concluindo assim o processo de desmineralização com uma qualidade de água superior a da água destilada.

Os vasos trocadores de cátion e ânion possuem distribuidores internos, para otimizar a distribuição homogeneamente da água durante a operação, bem como a perfeita distribuição da água em toda a área interna do vaso durante a fase de contra lavagem das resinas. Estes vasos possuem internamente coletor e distribuidor superior de água, para permitir o perfeito desempenho da unidade nas fases de operação e regeneração das resinas trocadoras.

Reiterando, a água tendo passado pelos Trocadores de Cátion e de Ânion, é considerada uma água desmineralizada, sendo utilizada em processos industriais, principalmente nos químicos, farmacêuticos, alimentação de caldeiras de média ou alta pressão, na geração de vapor por turbinas, além de outras finalidades que necessitem de água pura, com reduzido teor de sólidos dissolvidos e sem contaminantes. A pureza é medida através da condutividade elétrica, provocada pela presença de íons inorgânicos (cátions e ânions), sendo necessário removê-los para atingir a qualidade requerida.

Resinas trocadoras de íons

As resinas trocadoras de íons utilizadas no tratamento de água são polímeros ou copolímeros orgânicos tais como fenóis, aldeídos, estirenos e derivados de vinil. A maioria são sólidos granulares. Na fabricação das resinas são adicionados via reação química de grupos ácidos ou básicos. Desta forma, pode-se obter resinas que trocam cátions e outras que trocam ânions, com propriedades físicas e químicas adequadas (resistência à abrasão, capacidade de troca, etc.).

A facilidade ou dificuldade para a troca de cátions pela reação de troca iônica é dada pela série de Hoffmeister e Schoeller a seguir:

Um exemplo clássico de resina trocadora de íons é a resina derivada do poliestireno: Nas posições meta o poliestireno, possui hidrogênio que poderão ser substituídos por grupos derivados do ácido sulfônico. Este grupo sulfônico se comporta como uma resina trocadora de hidrogênio. Trocando-se o H+ pelo Na+, teremos uma resina catiônica sódica. Esta resina possui alta capacidade de troca, resiste às mais diversas condições de pH, até 95ºC em meio alcalino e até 120ºC em meio ácido e é perfeitamente adequada para abrandamento e desmineralização, pois pode ser comercializada na forma sódica e na forma hidrogeniônica.

Resinas trocadoras de íons catiônicas

As resinas trocadoras de íons catiônicas (R-H, ou R-Na), são compostas por uma matriz orgânica polimérica (R), de caráter forte (ácido sulfônico) ou de caráter fraco (ácido carboxílico), onde –H, ou –Na, consiste do cátion inorgânico relevante na troca.

Em solução aquosa, assim podemos expressar de modo geral uma reação de troca iônica com resinas catiônicas contendo o cátion Hidrogênio: Sendo R, a matriz orgânica polimérica, e n(H), o número de hidrogênio (cátions) ionizáveis contidos na resina trocadora. Estes íons hidrogênio são capazes de ter reação de troca com outros cátions contidos na água. A resina catiônica do grupo do Hidrogênio (R-H2), é mais utilizada no circuito de desmineralização ou desionização de águas.

Quando numa resina catiônica, o cátion contido nela é o sódio(Na), denominada resina catiônica do grupo sódio (R-Na), sendo muito utilizada na remoção de dureza e desalcalininzação de águas. Assim, se expressa a troca catiônica utilizando uma resina do grupo do sódio:

Para uma resina catiônica do grupo do hidrogênio, assim será a reação de troca:

As resinas de troca catiônicas R-Na, remove a dureza das águas, mas conserva sua alcalinidade e as resinas R-H removem a dureza e cria uma certa acidez livre no seu efluente. Na eliminação da dureza de águas com tratamento por resinas catiônicas e aniônicas, primeiro deixa-se a água passar pelo leito das catiônicas, pois estas são mais resistentes química e mecanicamente. Por último, a água passa pelo leito das aniônicas que são mais fracas tanto química quanto mecanicamente.

Resinas trocadoras de íons aniônicas

São resinas sintéticas do tipo fenol-formaldeído e do grupo poliestireno do qual foram tornadas aniônicas pela introdução na molécula polimérica de grupos amina básicos (aniônicos). Resinas fortemente básicas reagem com ácidos de acordo com a reação:

Tratamento de água industrial é um processo de recuperação da qualidade da água utilizada pela indústria. O tratamento da água deve ser orientado por um profissional da área, como um engenheiro químico, engenheiro ambiental, químico ou técnico químico.

Frequentemente, a água é utilizada pela indústria para diversas finalidades que vão desde a simples limpeza até no resfriamento de processos industriais. Esta água muitas vezes contém metais pesados ou outros produtos tóxicos ao meio ambiente e por isso a água necessita ser recuperada antes de seu lançamento na rede de esgotos ou nas vias fluviais.

A água é um elemento fundamental em praticamente todos os setores industriais. Incentivadas por razões econômicas, diversas empresas passaram a conduzir programas de gestão dos seus recursos hídricos, implementando projetos de reúso, redução de perdas e racionalização do uso, obtendo reduções expressivas do consumo de água e dos lançamentos de efluentes ao meio ambiente.