Um permutador de aniões é um componente essencial dos sistemas de permuta iónica utilizados no tratamento de águas industriais e de águas residuais para remover impurezas aniónicas (iões com carga negativa) de soluções aquosas. O permutador de aniões é constituído por uma resina especial de permuta iónica capaz de ligar aniões como o cloreto (Cl-), o sulfato (SO₄²-), o nitrato (NO₃-) e os fosfatos (PO₄³-) da água e substituí-los por outros aniões, como os iões hidróxido (OH-).
Os permutadores de aniões são indispensáveis em muitas aplicações de tratamento de água, particularmente na desmineralização (dessalinização) da água, na remoção de contaminantes e na regeneração da água de processo. São frequentemente utilizados em conjunto com permutadores de catiões para produzir água desmineralizada (desmineralizada).
Foto: Cartucho DI cheio de resina de permuta iónica(ALMA ION)
Índice
Contexto técnico
A permuta an iónica baseia-se na interação eletrostática entre os aniões carregados negativamente na água e os grupos activos carregados positivamente no material de resina. A resina de permuta aniónica é normalmente constituída por um material de transporte polimérico poroso (como o poliestireno-divinilbenzeno), que possui grupos funcionais com uma elevada afinidade para os aniões.
Como funciona a permuta aniónica:
Resina de permuta aniónica: A resina contém grupos funcionais com carga positiva, tais como grupos de amónio quaternário ou grupos amino. Estes grupos atraem aniões com carga negativa e ligam-se a eles.
Processo de permuta: Quando a água contaminada flui através da resina de permuta iónica, os aniões indesejados (por exemplo, cloreto, nitrato, sulfato) são ligados aos grupos funcionais da resina. Ao mesmo tempo, os aniões que estavam originalmente ligados à resina (principalmente iões de hidróxido (OH-)) são libertados na água.
Regeneração: Assim que a capacidade do permutador de aniões se esgota, a resina deve ser regenerada. Este processo é realizado através da lavagem da resina com uma solução alcalina (por exemplo, solução de hidróxido de sódio, NaOH), que desloca os aniões ligados e liga novamente os iões hidróxido aos grupos funcionais da resina. A resina está então pronta para remover novamente os aniões da água.
Tipos de resinas de permuta aniónica
As resinas de permuta aniónica podem ser divididas em dois tipos principais:
Permutadores de aniões fortemente básicos:
- Estas resinas contêm grupos de amónio quaternário que permanecem fortemente básicos em todas as condições de pH. São principalmente utilizadas para desmineralização e podem trocar aniões numa vasta gama de valores de pH.
- Aplicação: Desmineralização de água de caldeira, produção de água desmineralizada (água desmineralizada), remoção de silicato e nitrato.
Permutadores de aniões fracamente básicos:
- Estas resinas contêm aminas terciárias, que só são básicas em soluções neutras ou ligeiramente alcalinas. Ligam principalmente ácidos fracamente dissociados e podem geralmente ser regeneradas com soluções alcalinas mais fracas.
- Aplicação: Remoção de substâncias orgânicas, tais como ácidos húmicos e taninos, bem como no tratamento de água potável.
Aplicações da permuta aniónica na prática
Os permutadores de aniões são utilizados numa grande variedade de processos industriais:
Desmineralização (água desmineralizada)
Na produção de água de elevada pureza, o permutador de aniões é utilizado em combinação com um permutador de catiões para remover quase todos os iões dissolvidos da água. Isto é necessário na indústria farmacêutica, na indústria eletrónica, na produção de hidrogénio e na indústria química, onde é necessária água de alta pureza para sistemas de caldeiras e circuitos de refrigeração.
Foto: Permutador de iões em tanques GRP(ALMA ION)
Eliminação de nitratos e fosfatos
No tratamento de águas residuais, os permutadores de aniões são utilizados para remover nitratos e fosfatos das águas residuais industriais e municipais. Isto evita a eutrofização da água causada por elevadas concentrações de nutrientes.
Eliminação de cromatos e sulfatos
Na indústria de galvanoplastia e noutros processos metalúrgicos, a permuta aniónica é utilizada para remover o cromato (CrO₄²-) e o sulfato das águas residuais para garantir o cumprimento dos limites legais de descarga nas massas de água.
Tratamento de água potável
Os permutadores de aniões são utilizados no amaciamento e desmineralização da água potável, em particular para remover substâncias nocivas como o nitrato ou o flúor.
Foto: Descalcificador de água potável com estação de regeneração(ALMA ION)
Vantagens da permuta aniónica
Elevada seletividade: Os permutadores de aniões podem ser especificamente ajustados a determinados aniões, o que aumenta a sua eficiência na remoção de impurezas específicas.
Regenerabilidade: As resinas de permuta aniónica podem ser reutilizadas através da regeneração com soluções alcalinas, o que prolonga a sua vida útil e reduz os custos de funcionamento.
Vasta gama de aplicações: Os permutadores de aniões são utilizados em muitos ramos da indústria, desde o tratamento de água e de águas residuais até processos específicos como a galvanoplastia e a indústria farmacêutica.
Desafios da permuta aniónica
Capacidade limitada: A capacidade de um permutador de aniões depende da quantidade de grupos funcionais na resina. Quando estes estão saturados, o reator tem de ser regenerado atempadamente para garantir um funcionamento contínuo.
Produtos químicos de regeneração: A regeneração requer a utilização de produtos químicos como a soda cáustica.
Conclusão
Os permutadores de aniões são componentes indispensáveis no tratamento de águas industriais e de águas residuais e são utilizados na desmineralização, na eliminação de nitratos e fosfatos e no tratamento de água potável. Permitem a remoção orientada de aniões e contribuem para melhorar a qualidade da água em vários processos industriais. É possível obter um elevado nível de eficiência e sustentabilidade no tratamento da água selecionando a resina de permuta aniónica correta para a respectiva composição da água.
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