Intercambio ionico

Click here to load reader

  • date post

    06-Jul-2015
  • Category

    Business

  • view

    1.157
  • download

    1

Embed Size (px)

description

documento de computacion mi slideshare

Transcript of Intercambio ionico

  • 1. INTERCAMBIOIONICOINTEGRANTES:FATIMA ROJASYOLANDA RIOS

2. INTERCAMBIO INICO Desde 1850 Thompson y Way, 1906 Gans, 1935Holmes y Adams, hasta la tecnologa delintercambio inico ablandamiento del agua y aguade alimentacin en la smosis inversa. El intercambio inico es una de las operacinunitaria, que tienen como funcin la separacin, queest basada en la transferencia de materia fluido-slido.Que involucra la transferencia de uno o msiones, de la fase fluida al slido por intercambio odesplazamiento de iones de la misma carga, que seencuentran unidos por fuerzas electrostticas agrupos funcionales superficiales. La eficacia delproceso depende del equilibrio slido-fluido y de lavelocidad de transferencia de materia. 3. DEFINICION Es un mtodo de separacin qumica, y sereconoce como una operacin unitaria. Reaccinqumica que tiene lugar entre dos iones mviles deuna disolucin y los iones de igual signo que sehallan unidos a una partcula solida inmvil. Elintercambio inico est basado en la adsorcin, quees un proceso de separacin de ciertoscomponentes de una fase fluida hacia la superficiede un slido adsorbente. Generalmente pequeaspartculas de adsorbente se mantienen en un lechofijo mientras que el fluido alcanzar ya la separacindeseada, con lo cual el lecho se ha de regenerar. 4. La mayora de los adsorbentes son resinas, compuestosorgnicos de gran peso molecular que tiene la propiedad dedisponer de un residuo catinico o aninico intercambiable, ygracias a su alta porosidad, la adsorcin puede tener lugarfundamentalmente en el interior de las partculas, yaumentado as el rea de contacto. La separacin se producedebido a la diferente afinidad de las resinas con los cationes yaniones que se desean eliminar, y por tanto la buena eleccindel lecho favorecer la separacin de los iones y la eficaciadepender del equilibrio slido-lquido y de las velocidades detransferencia de materia. 5. ALIMENTO AGENTE DE SEPARACION PRODUCTO PRINCIPIOS DESEPARACIONEJEMPLOliquido resina solida liquido+resina solidaley de accion de masas,aplicada a inones o cationesdisponiblesablandamiento de aguaEJEMPLO DE INTERCAMBIO INICO ENTRE ELSODIO Y EL POTASIO 6. Propiedades generales:Hinchamiento: facilita el movimiento de los iones dentrode los grnulos e influye tanto en la velocidad delintercambio como en la distribucin. Cintica del intercambio inicoDisfuncin del ion a la superficie de la resina.Difusin del in a travs de la resina l sitio delintercambio.Intercambio de los iones.Difusin del in cambiado a travs de la resina a lasuperficie.Desorcin y disfuncin del in cambiado en la solucinexterior. 7. TECNICA DEL INTERCAMBIOIONICO Concentrar un in deseable en un pequeo volumen.Ej. Separacin de un alcaloide de una solucin o extracto. Remover o separar un in indeseable.Ej. El agua purificada por calcio de la cual se deseaeliminar el in calcio. 8. TIPOS DE INTERCAMBIADORES INICOS Los intercambiadores de iones pueden ser: Intercambiadores de cationes, que intercambian ionescargados positivamente (cationes). Intercambiadores de aniones que intercambian iones concarga negativa (aniones). Anfteros que son capaces de intercambiar cationes y anionesal mismo tiempo. El intercambio inico puede explicarse como una reaccinreversible implicando cantidades qumicamente equivalentes. Ejemplo Un ejemplo comn del intercambio catinico es la reaccinpara el ablandamiento del agua: Ca++ + 2NaR CaR + 2Na+ Donde R representa un lugar estacionario aninico univalenteen la malla del polielectrolito de la fase intercambiador. 9. SUSTANCIAS DE INTERCAMBIO INICO Las sustancias de intercambio inico presentandeterminada selectividad o afinidad influenciada por laspropiedades de las sustancia, los iones intercambiados,la solucin en la cual estn presentes los ines, lamagnitud de la carga y el tamao de los ines.Las sustancias intercambiadores se clasifican en: origen naturales arcillas zeolitas , resinasnaturales y permutitas. sintticos resinas sintticas, carbnsulfonado. Los intercambiadores de iones suelen contener resinasde intercambio inico porosas o en forma degel, zeolitas, montmorillonita, arcilla y humus del suelo. 10. RESINAS DE INTERCAMBIOINICO CaractersticasUna resina de intercambio inico puede considerarse como unaestructura de cadenas hidrocarbonadas a las que se encuentranunidos de forma rgida grupos inicos libres. Estas cadenas seencuentran unidas transversalmente formando una matriztridimensional que proporciona rigidez a la resina y donde elgrado de reticulacin o entrecruzamiento determina la estructuraporosa interna de la misma.Como los iones deben difundirse en el interior de la resina paraque ocurra el intercambio, la seleccin del grado de reticulacinpuede limitar la movilidad de los iones participantes.Las cargas de los grupos inicos inmviles se equilibran con lasde otros iones, de signo opuesto, denominados contraiones, queestn libres y que son los que se intercambian realmente con losdel electrolito disuelto. Cuando dichos iones son cationes, loscambiadores inicos se denominan catinicos y cuandoson aniones se denominan aninicos. 11. RESINAS DE INTERCAMBIOIONICO SO DE DOS TIPOS: Intercambiadores catinicosContiene grupos activos cidos que : sulfnico, carboxlico,fenlico, fosfrico.Acido fuerte y acido dbil. Intercambiadores aninicos Contiene grupos amnicos: NH2, NHR, NR2Base fuerte y base dbil. 12. INTERCAMBIO INICO EN LECHO FIJO 13. La operacin de intercambio inico se realizahabitualmente en semicontinuo, en un lecho fijo deresina a travs del cual fluye una disolucin. El rgimende funcionamiento no es estacionario por variarcontinuamente la concentracin de los iones en cadapunto del sistema. Las instalaciones constangeneralmente de dos lechos idnticos, de forma que sipor uno de ellos circula la disolucin que contiene losiones que se desea intercambiar, el otro se estregenerando 14. EVOLUCIN DE LA CONCENTRACIN EN UN LECHODE INTERCAMBIO INICO 15. CAPACIDAD DE LA RESINAEl valor de la concentracin de iones que pueden serretenidos por una unidad de peso de resina.La determinacin de la capacidad mxima de una resinacatinica se realiza intercambiando sta con una disolucinbsica: se produce una reaccin irreversible entre el catinsaliente de la resina con los iones OH- de la disolucin detal forma que si existe suficiente concentracin de solutollega a agotarse la capacidad total de la resina 16. Aplicaciones El intercambio inico es utilizado para diversos fines entre losque se destacan : Ablandamiento, separacin de calcio y magnesio. Desmineralizacin Tratamiento de agua. Este es un proceso tpico para ablandaro desionizar el agua, aunque es recomendable aplicarsedespus de un tratamiento previo adaptado a cada calidad deagua bruta, y que consista, especialmente, en la eliminacinde las materias en suspensin, materias orgnicas, clororesidual, cloraminas. Proceso muy utilizado en las fbricas textiles. El intercambio inico es utilizado ampliamente en la industriasde alimentos y bebidas, hidrometalrgica, acabado demetales, qumica y petroqumica, farmacutica, azcar yedulcorantes, agua subterrnea y potable, nuclear,ablandamiento industrial del agua, semiconductores, energa,acabado textil. 17. APLICACIONES FARMACEUTICAS Las resinas de intercambio inico se utilizan en laseparacin de alcaloides en solucin o contenido enextractos vegetales. De dos modos: Con intercambiadores catinicos o con aninicos. A si mismo se han separado aminocidos, protenas,enzimas, hormonas , vitaminas, antibiticos. Como lapenicilina, se separa con intercambiadores, esta sefija sobre resinas carboxlicos y es eludida con cidosminerales. Desintegrantes en la elaboracin de comprimidos. Prolongar el efecto de algunos frmacos. 18. Diagrama de flujo Esquema de un proceso de desionizacin de agua.Intercambio inico 19. REGENERACION DE RESINAS DEINTERCAMBIO IONICOTipos de regenerantes El cloruro de sodio (NaCl) se emplea normalmente para regenerar las resinas fuertemente cidas usadasen ablandamiento, y las resinas fuertemente bsicas en la eliminacin de nitratos. En ablandamiento, el cloruro de potasio (KCl) puede tambin emplearse cuando la presencia de sodioen la solucin tratada es indeseable. En ciertos procesos de tratamiento de condensados muy calientes, el cloruro de amonio (NH4Cl) sepuede utilizar tambin. En la eliminacin de nitratos, la resina fuertemente bsica se puede regenerar con otros compuestos queproducen iones de cloruro, tales como el cido clorhdrico (HCl). y a veces ms barato, pero es menos eficaz que el clorhdrico: la capacidad til de la resina SAC es Enel proceso de descationizacin la primera etapa de una desmineralizacin la resina fuertementecida (SAC) se debe regenerar con un cido fuerte. Los regenerantes ms comunes son el cidoclorhdrico y el cido sulfrico. El cido clorhdrico (HCl) es muy eficaz y no produce precipitados en el lecho de resina. 20. o El cido sulfrico (H2SO4) es ms fcil de transportar y almacenar menor. Adems, suconcentracin se debe ajustar precisamente para impedir la precipitacin de sulfato de calcioen la resina (detalles abajo). Una vez precipitado en la columna, CaSO4 es muy difcildisolver de nuevo.o El cido ntrico (HNO3) se puede tambin emplear, por lo menos en principio, pero no esrecomendado, porque puede producir reacciones muy exotrmicas, hasta explosiones. Porlo tanto, hay que considerar el cido ntrico como peligroso.o En descarbonatacin, lo mejor es regenerar la resina dbilmente cida (WAC) con cidoclorhdrico (HCl). El sulfrico se debe aplicar a concentraciones muy bajas (< 0,8%) paraque no precipite sulfato de calcio. La cantidad de agua de dilucin es por lo tanto muy grande.Otros cidos ms dbiles pueden tambin regenerar resinas WAC, por ejemplo el cidoactico (CH3COOH) o el cido ctrico, una molcula con tres grupos COOH: (CH2COOH-C(OH)COOH-CH2COOH = C6H8O7).o En desmineralizacin las resinas fuertemente bsicas se regeneran siempre con sosacustica (NaOH) aunque la potasa custica (hidrxido de potasio KOH) es otra opcin, peroen general ms cara.o resinas d