Os permutadores de iões desempenham um papel central no tratamento moderno da água. São utilizados para remover eficientemente iões dissolvidos e adaptar a água a requisitos específicos - seja para processos industriais, para a produção de água desmineralizada (água totalmente desmineralizada) ou para a reciclagem de água de processo. Neste artigo, explicamos a função dos permutadores de catiões e aniões, que iões são removidos com diferentes tipos de resinas e quando faz sentido utilizar um filtro de gotejamento de CO₂.
Índice
Permutador de catiões: Remoção de iões positivos (catiões)
1. permutadores de catiões fortemente ácidos (SAC)
Os permutadores de catiões fortemente ácidos contêm grupos funcionais como o ácido sulfónico, que são altamente ionizados e, por isso, permanecem activos mesmo a um valor de pH baixo. Estas resinas de permuta substituem os iões de carga positiva (catiões) na água por iões de hidrogénio. Isto remove eficazmente os formadores de dureza, como o cálcio e o magnésio, o que é particularmente importante no amaciamento e na desmineralização.
Domínios de aplicação
- Amaciamento:
- Remoção de formadores de dureza, tais como (iões de cálcio) e (iões de magnésio), que causam depósitos de calcário.
- Desmineralização:
- Remoção de todos os catiões, incluindo (sódio), (potássio) e (ferro), em combinação com permutadores de aniões.
Ligações que são removidas
- Endurecedor
- Sódio e potássio
- iões de metais pesados, como o ferro, o cobre ou o chumbo
Ligações que não são removidas
- Aniões como o cloreto, o sulfato ou o nitrato
- Compostos não iónicos, tais como substâncias orgânicas ou partículas não dissolvidas
2. Os permutadores de catiões fracamente ácidos (WAC)
Os permutadores de catiões fracamente ácidos contêm grupos carboxilo que são ionizados em gamas de pH mais elevadas e podem, por conseguinte, ligar iões carregados positivamente (catiões). São particularmente eficazes na remoção de catiões que estão ligados à dureza do carbonato (bicarbonatos). Ao contrário dos permutadores de catiões fortemente ácidos, só funcionam numa gama de pH alcalino a neutro e são, por isso, mais selectivos na sua aplicação.
Domínios de aplicação
- Remoção selectiva da dureza dos carbonatos:
- Ligação dos iões de cálcio e de magnésio, que estão presentes sob a forma de bicarbonatos.
- Regeneração com pequenas quantidades de produtos químicos:
- Em comparação com as resinas fortemente ácidas, as resinas fracamente ácidas requerem menos ácido para a regeneração.
Ligações que são removidas
- Endurecedores sob a forma de bicarbonatos.
- Os iões de metais pesados, como o ferro, que se ligam aos bicarbonatos
Ligações que não são removidas
- Dureza não-bicarbonatada: sulfatos ou cloretos de cálcio e de magnésio
- Aniões como o cloreto ou o nitrato
Foto: Os nossos permutadores de catiões e aniões ALMA ION
Permutador de aniões: Remoção de iões negativos (aniões)
1. Permutadores de aniões fracamente básicos (WBA)
Os permutadores de aniões fracamente básicos têm grupos funcionais, como os grupos amino, que podem ligar ácidos fracos, como o ácido carbónico e aniões orgânicos. Funcionam numa gama de pH neutro a ligeiramente alcalino e são ideais para a remoção de aniões específicos. Uma desvantagem decisiva é que os permutadores de aniões fracamente alcalinos não podem remover diretamente o CO₂ dissolvido.
Domínios de aplicação
- Pré-tratamento:
- Alívio dos permutadores de aniões fortemente básicos através da remoção prévia de cloretos (), sulfatos () e bicarbonatos ().
- Eliminação de ácidos fracos:
- Ligação de ácido carbónico () e aniões orgânicos.
Ligações que são removidas
- Aniões como o cloreto, o sulfato e o nitrato
- Bicarbonato
- Aniões orgânicos fracos e ácido carbónico
Ligações que não são removidas
- Dióxido de carbono dissolvido
- Aniões fracamente dissociados que estão fora do intervalo de pH efetivo
2. Permutadores de aniões fortemente básicos (SBA)
Os permutadores de aniões fortemente básicos contêm grupos de amónio quaternário que têm uma elevada afinidade para todos os tipos de aniões, incluindo ácidos fracamente dissociados, como o ácido silícico. Funcionam numa vasta gama de pH e são ideais para remover quaisquer aniões, incluindo os que estão fracamente ou não totalmente ionizados.
Domínios de aplicação
- Desmineralização:
- Remoção de todos os aniões (por exemplo, cloreto, sulfato, nitrato) em combinação com permutadores de catiões fortemente ácidos.
- Eliminação do ácido silícico e da alcalinidade residual:
- Remoção de oligoelementos e iões residuais mínimos para obter a máxima pureza da água.
Ligações que são removidas
- Todos os aniões clássicos: Cloreto, sulfato, nitrato, fosfato
- Ácidos fracamente dissociados: ácido silícico
- Aniões orgânicos e resíduos de ácidos orgânicos
- Resíduos de alcalinidade, tais como bicarbonatos
Ligações que não são removidas
- Substâncias não iónicas, tais como substâncias orgânicas não dissolvidas
- CO₂ molecular, se não tiver sido utilizado previamente um riser de CO₂
Foto: O nosso permutador de iões ALMA ION com o filtro multicamada a montante ALMA Fil
Quando é que um CO₂-Riesler é útil?
Um filtro de gotejamento de CO₂ é utilizado quando é necessário remover o dióxido de carbono dissolvido da água. Este é produzido quando o bicarbonato é convertido em ácido carbónico num permutador de catiões. O ácido carbónico decompõe-se então em água. Este CO₂ dissolvido representa um desafio para o tratamento da água, especialmente em sistemas com permutadores de aniões.
Razões para a utilização de uma pinça de CO₂
1. Alívio do permutador de aniões
O CO₂ não pode ser removido diretamente pelos permutadores de aniões, uma vez que não está carregado. No entanto, volta a formar bicarbonato na resina ao reagir com iões hidróxido, o que sobrecarrega desnecessariamente a capacidade do permutador de aniões e reduz a eficiência.
Um gotejador de CO₂ expulsa este CO₂ da água antes de entrar no permutador de aniões. Isto protege a resina e prolonga a sua vida útil. Também reduz a quantidade de regeneração necessária, uma vez que menos iões regeneráveis, como o bicarbonato, permanecem na resina.
2. otimização do valor do pH
O CO₂ dissolvido na água baixa o valor do pH da água, uma vez que é parcialmente convertido em ácido carbónico. Um valor de pH baixo (inferior a 6) pode prejudicar a eficiência de um permutador de aniões e desestabilizar todo o processo de permuta iónica.
Um gotejador de CO₂ remove o excesso de CO₂, o que estabiliza o valor de pH para um nível mais neutro (6-7). Isto proporciona condições ideais para o permutador de aniões, uma vez que a resina funciona de forma mais eficiente neste intervalo de pH.
3. melhoria da qualidade da água
A remoção do CO₂ reduz a alcalinidade residual da água tratada. A alcalinidade, principalmente sob a forma de bicarbonatos, pode ser indesejável na água tratada, especialmente na produção de água desmineralizada (água totalmente desmineralizada).
Um gotejador de CO₂ ajuda o permutador de aniões a remover os restantes aniões, como o cloreto, o sulfato e o nitrato, de forma mais eficiente. Isto aumenta a pureza da água e reduz ainda mais a condutividade, o que é essencial para aplicações nas indústrias eletrónica, química e alimentar.
4. otimização dos custos
Um gotejador de CO₂ reduz os custos de funcionamento de um sistema de tratamento de água. Ao reduzir a carga no permutador de aniões, é necessário menos agente de regeneração (como a soda cáustica) e a vida útil das resinas é prolongada. Isto não só poupa em custos químicos, como também reduz os custos de manutenção e os tempos de paragem do sistema.
Resumo
A combinação de permutadores de catiões, permutadores de aniões e um filtro de gotejamento de CO₂ é um processo fundamental no tratamento de água:
- Os permutadores de catiões fortemente ácidos e fracamente ácidos removem iões de carga positiva, como o cálcio e o magnésio, e reduzem a dureza do carbonato, substituindo-os por iões de hidrogénio.
- Os permutadores de aniões fracamente alcalinos e fortemente alcalinos removem iões de carga negativa, como cloreto, sulfato, nitrato e mesmo substâncias fracamente dissociadas, como o ácido silícico.
- Um filtro de gotejamento de CO₂ é uma solução eficiente para remover o CO₂ dissolvido da água. Isto alivia o permutador de aniões, estabiliza o valor do pH e melhora a qualidade da água, reduzindo a alcalinidade residual.
Através da utilização orientada destas tecnologias, a água pode ser tratada com um elevado grau de pureza e, ao mesmo tempo, de forma económica. A seleção da combinação certa de permutadores de iões e de um purificador de CO₂ depende dos requisitos específicos do respetivo sistema. Com um planeamento e implementação bem pensados, os custos operacionais podem ser reduzidos e a eficiência do sistema de tratamento de água pode ser significativamente aumentada.
Para mais informações sobre os nossos produtos, não hesite em contactar-nos a qualquer momento!
