A resina de água ultrapura refere-se a resinas de permuta iónica especialmente desenvolvidas que são utilizadas no tratamento de água para produzir água ultrapura. Esta água, também conhecida como água ultrapura, está isenta de quase todos os iões dissolvidos, impurezas orgânicas e partículas e é utilizada em indústrias sensíveis, como a produção de semicondutores, a indústria farmacêutica ou na produção de água desmineralizada (água desmineralizada) para caldeiras a vapor e laboratórios.
Índice
Princípios técnicos da resina de água ultrapura
As resinas de água ultrapura são materiais sintéticos, à base de polímeros, com grupos funcionais que removem iões da água. São baseadas na tecnologia de permuta iónica e dividem-se em dois tipos principais:
Resinas de permuta catiónica
Estas resinas contêm grupos funcionais ácidos, normalmente grupos de ácido sulfónico (-SO₃H), que removem iões de carga positiva (catiões) como o sódio (Na⁺), o cálcio (Ca²⁺) ou o magnésio (Mg²⁺) da água. Os iões são trocados por iões de hidrogénio (H⁺).Resinas de permuta aniónica
Estas resinas têm grupos funcionais básicos, normalmente grupos de amónio quaternário (-NR₄⁺), que removem iões carregados negativamente (aniões), como cloreto (Cl-), sulfato (SO₄²-) ou nitrato (NO₃-). Os aniões são trocados por iões de hidróxido (OH-).
Ao combinar permutadores de catiões e aniões, quase todos os sais dissolvidos podem ser removidos, uma vez que os iões H⁺ e OH- libertados se combinam para formar água (H₂O).
Propriedades das resinas de água ultrapura
1. elevada capacidade de troca
As resinas de água ultrapura têm um elevado número de grupos funcionais activos que permitem a remoção eficiente de iões. A capacidade de troca é indicada em milimoles equivalentes por litro (mmol/L) ou quilogramas por volume de resina (eq/L).
2. estrutura de poros finos
A estrutura de poros das resinas é optimizada para absorver eficazmente iões pequenos e grandes. As resinas de poros finos oferecem uma maior superfície de permuta e melhoram a eficiência.
3. estabilidade química
As resinas de água ultrapura são quimicamente inertes a ácidos e álcalis fortes, o que as torna adequadas para utilização mesmo em condições de funcionamento extremas.
4. resistência térmica
As resinas suportam tipicamente temperaturas até 100 °C, o que as torna adequadas para utilização em sistemas térmicos.
5. Resinas de leito misto
In Reinstwasseranwendungen werden oft Mischbettharze verwendet, die aus einem sorgfältig abgestimmten Verhältnis von Kationen- und Anionenaustauschern bestehen. Diese Harze ermöglichen eine simultane Entfernung aller Ionen und liefern besonders niedrige Leitfähigkeitswerte (< 0,1 µS/cm).
Foto: O nosso sistema de permutador de iões ALMA ION com filtro multicamada ALMA FIL a montante
Aplicações das resinas de água ultrapura
1. produção de água ultrapura
Na indústria de semicondutores e eletrónica, as resinas de água ultrapura são utilizadas para produzir água com uma condutividade extremamente baixa (até 0,055 µS/cm). Esta água é utilizada como água de processo, por exemplo, para enxaguar bolachas, onde até as mais pequenas impurezas podem levar a erros de produção.
2. água desmineralizada (água totalmente desmineralizada)
As resinas de água ultrapura são frequentemente utilizadas para produzir água desmineralizada para utilização em caldeiras a vapor, laboratórios e na indústria farmacêutica. A água desmineralizada é isenta de sais dissolvidos e evita depósitos e corrosão.
3. tratamento das águas de processo
Na indústria química, é necessária água ultrapura para evitar que as reacções químicas sejam influenciadas por iões estranhos. As resinas de água ultrapura ajudam a alcançar a qualidade de água necessária.
4ª fase de polimento em sistemas de osmose inversa
Após um sistema de osmose inversa, são utilizadas resinas de água ultrapura para remover iões residuais e melhorar ainda mais a qualidade da água.
Realização técnica e dimensionamento
A seleção e o dimensionamento de sistemas de permuta i ónica com resinas de água ultrapura dependem de vários factores:
Tipo de resina
- Permutador de catiões fortemente ácido (por exemplo, forma H⁺): Para a remoção de catiões em água salgada.
- Permutador de aniões fortemente básico (por exemplo, forma OH-): Para remover aniões, especialmente metais pesados e nitratos.
- Resinas de leito misto: Para a produção de água ultrapura numa única fase do processo.
Capacidade de troca
A capacidade das resinas é dimensionada de acordo com a concentração de iões na água bruta. Os valores típicos situam-se entre 1,8 e 2,2 eq/L de volume de resina.
Condições de funcionamento
- Gama de pH: As resinas de água ultrapura funcionam numa vasta gama de pH de 0-14.
- Temperatura: As temperaturas de funcionamento situam-se normalmente entre 5 e 50 °C.
Pressão de funcionamento
A perda de pressão através da camada de resina deve ser mantida tão baixa quanto possível, mas normalmente situa-se entre 0,1 e 0,3 bar.
Foto: Permutador de iões em tanques GRP(ALMA ION)
Regeneração de resinas de água ultrapura
As resinas de água ultrapura podem ser reutilizadas por regeneração química. A regeneração é efectuada separadamente para os permutadores de catiões e aniões:
Permutador de catiões: Com ácido diluído (por exemplo, ácido sulfúrico ou ácido clorídrico) para substituir os catiões por iões de hidrogénio.
Permutador de aniões: Com lixívia diluída (por exemplo, soda cáustica) para substituir os aniões por iões hidróxido.
Resinas de leito misto
A regeneração de resinas de leito misto requer processos especiais, uma vez que as resinas têm de ser regeneradas separadamente por tipo e depois misturadas. Este processo é frequentemente efectuado externamente.
Indicadores-chave de desempenho das resinas de água ultrapura
O desempenho de uma resina de água ultrapura é determinado pelos seguintes parâmetros:
- Leitfähigkeit des Reinwassers: Ziel ist eine Leitfähigkeit < 0,1 µS/cm.
- Remoção de silicatos: Eficiência na remoção de silicatos (SiO₂), um parâmetro crítico no tratamento de água ultrapura.
- TOC-Wert: Total Organic Carbon, typischerweise < 5 ppb, um organische Verunreinigungen zu minimieren.
Desafios e otimização
Carga orgânica
As impurezas orgânicas podem reduzir a capacidade de troca das resinas. A utilização de filtros de carvão ativado a montante dos sistemas de resinas pode minimizar esta contaminação.
Incrustações de silicatos
O silicato (SiO₂) é difícil de remover e pode prejudicar a eficiência das resinas. Um sistema de osmose inversa a montante pode reduzir significativamente a carga de silicato.
Bloqueio e canalização
Um caudal insuficiente pode levar à canalização, o que significa que as resinas não são totalmente utilizadas. A lavagem regular da camada de resina pode evitar este problema.
Conclusão
As resinas de água ultrapura são componentes essenciais do tratamento de água e permitem a produção de água de elevada pureza para aplicações industriais exigentes. A sua estabilidade química, elevada capacidade de troca e versatilidade tornam-nas indispensáveis na produção de água ultrapura e água desmineralizada. O dimensionamento profissional, a utilização de materiais de alta qualidade e a regeneração regular garantem um funcionamento eficiente e económico. As resinas de água ultrapura contribuem significativamente para o cumprimento dos requisitos de elevada pureza das tecnologias modernas.
Para mais informações sobre os nossos produtos, não hesite em contactar-nos a qualquer momento!
