Proyecto - Intercambio Ionico

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UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE PANAM FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL LICENCIATURA EN INGENIERIA AMBIENTAL

Presentado por: Almillategui, Bella Meza, Luzzby Morales, Stephanie Noel, Job Tejada, Gabriel

PROYECTO DE TRATAMIENTO DE AGUA RESIDALES: INTERCAMBIADORES IONICOS

0

INDICE

RESUMEN INTERCAMBIADORES INICOSExisten diferentes tipos de tratamientos para la potabilizacin y

acondicionamiento del agua para consumo humano, uso industrial y riego. En este caso trataremos de uno en especifico, Intercambiadores Inicos, se trata de un sistema integrado de remocin de resinas de minerales inorgnicos; en donde los iones que se mantiene unidos a grupos funcionales en la superficie del slido por fuerzas electrostticas se intercambian por especies diferentes en disolucin. Generalmente la capacidad de los materiales de intercambio inico esta en el rango de 2 a 10 mequiv/gr o cerca de 15 a 1000 kg /m3 la regeneracin es realizada usando de 80 a 160 kg de cloruro de sodio por metro cbico de resina en una solucin que puede ir del 5 al 20 % a una velocidad de flujo cercana a 40l/min m2. Las condiciones o parmetros que se deben cumplir para este tipo de proceso es que el agua debe estar esencialmente libre de turbidez y materia partculas o la resina podra funcionar como un filtro y llegar a obstruirse. Tambin es posible utilizar dentro de la desmineralizacin procesos de

tratamientos de corriente continua, en los que el parte del agua residual del efluente se desmineraliza y se combina despus con parte del efluente que ha sido desviado del tratamiento para producir un efluente de calidad especifica. Por lo que existen dentro de este tratamiento, procesos o tecnologas tales como: ablandamiento, descarbonatacin, descationizacin, desmineralizacin, lecho mezclado o lecho mixto, pulido final ,eliminacin de nitratos y eliminacin selectiva de varios contaminantes. PALABRAS CLAVES: Descarbonatacin, Descationizacin, Fuerza

electroesttica, Resinas, Remocin.

INTERCAMBIO INICOEl agua disuelve minerales y sales de piedras y rocas, nutrientes y substancias orgnicas de los suelos y gases del aire. Todo esto depende de la composicin geolgica donde se infiltre el agua. Las aguas superficiales son de composicin muy variable y depende de los cambios estacionales. Las aguas de Pozo son ms estables. Los slidos disueltos son una de las causas de los depsitos minerales en diferentes sistemas. En estos cuadros 1,2 y 3: son diferentes tipos solidos y estados de los materiales a disolver 1. Dureza, Hierro y Manganeso

Minerales y Sales a tratar son: Sodio Na+, Potasio K+ Calcio Ca2+, Magnesio Mg2+ Hierro Fe2+/3+,Manganeso Mn2+ Cloruro ClSulfato SO42-, Sulfuro S2Slice SiO32- (Polimrfico).

2. Depsito mineral (generalmente insoluble) O de solubilidad en medio acido

3. Salinidad

Las substancias disueltas en el agua son esenciales para la vida de los micros organismos. En la figura No. 1: ejemplo de microrganismos flagelados.23

Gases: Oxigeno O

2

y CO (o como HCO , CO )2 3

Nutrientes: Fsforo

(como

PO42-),

Nitrgeno

(como NH4+, NO2-, NO3-) y Materia orgnica

Figura No.1

La influencia de las impurezas del agua

1. Incrustacin

Mineral

(Scaling):

Sedimentacin

de

minerales sobre una superficie. En la figura No. 2: podemos observar superficie cilndrica. a incrustacin de mineral en una

Figura No. 22. Ensuciamiento: Sedimentacin de sustancias orgnicas sobre una superficies. 3. Biofouling: Adhesin de micro organismos sobre las superficies.

4. Sedimentacin: deposicin de partculas sobre superficies, como limos, arcillas, arenas En el proceso de intercambio inico el agua residual pasa por un recipiente con partculas aninicas o catinicas de resina. A medida que la solucin pasa por el lecho de resina se realiza un intercambio en el que los iones inocuos (U o OH) de la resina, reemplazan a los iones de la misma carga que se desea eliminar (Cu2+ o CN-), los cuales se encuentran disueltos en la solucin. Cada resina tiene un nmero especfico de lugares para iones, lo que determina el mximo nmero de intercambios por unidad de resina. En el proceso de intercambio llega un momento en que la resina agota totalmente su capacidad para absorber iones y debe ser sometida a un proceso de enjuague regenerador que produce una solucin de poco volumen con una alta concentracin de los iones que se desea separar.

Las unidades de intercambio inico pueden ser estanques pero normalmente se utilizan columnas cerradas a baja presin. El proceso puede realizarse en una sola unidad o en unidades en paralelo o en serie. El tipo de resina utilizada en la columna se selecciona acorde con los componentes que se necesita separar. Las resinas pueden clasificarse en lneas generales: Resinas catinicas cidas fuertes o dbiles: depende del pH. Resinas aninicas bsicas fuertes o dbiles: funcionan indistintamente del pH. El uso ms efectivo y comn del intercambio de iones en el pre tratamiento es para tratar residuos y aguas de enjuague procedentes de los procesos de electroplasta que consiste en separar y recuperar los metales, el cianuro, los cidos y las bases. El proceso de intercambio inico puede recuperar los productos qumicos de cido, cobre, nquel, cobalto y cromo procedentes de los baos de electroplastia. Tambin puede recuperar las soluciones cidas gastadas y purificar las soluciones de electroplasta para que sean recicladas. Este tratamiento inico se ha convenido en un mtodo comn para reciclar baos de cromo en operaciones de cromado que utilizan cido crmico. Para ello se utilizan resinas aninicas. Debido a que el in cromato es aninico. Otras consideraciones de su uso: Tambin este mtodo de potabilizacin del agua es apropiado para separar metales en bajas concentraciones en corrientes de desecho de alto caudal.

Tambin puede eliminar: aniones inorgnicos (halogenuros, sulfatos, nitratos, cidos inorgnicos (carboxlicos, sulfnicos. fenlicos), y aniones orgnicos.

Igualmente se utiliza para recuperar substancias valiosas, como metales preciosos. Algunos laboratorios fotogrficos recuperan la plata haciendo pasar el agua residual procedente del revelado por columnas de intercambio inico y recogiendo la plata en la solucin regeneradora. Por lo tanto las tecnologas aplicadas dentro siguientes: Ablandamiento (o suavizacin, eliminacin de la dureza). Descarbonatacin (eliminacin del bicarbonato). Descationizacin (eliminacin de todos los cationes). Desmineralizacin (eliminacin de todos los cationes y aniones) . Lecho mezclado o lecho mixto, pulido final. Eliminacin de nitratos. Eliminacin selectiva de varios contaminantes. de este tratamiento son las

Cuadro No.1: Los tipos de procesos que se llevan acabo dentro del tratamiento del Intercambio Inico con sus caractersticas generales y sus diferentes usos. Proceso Tecnolgico Caractersticas generales Ablandamiento o ( suavizacin o eliminacin Aguas naturales contienen iones de calcio de y de magnesio que forman sales no muy solubles. Estos cationes, as como el estroncio y el bario que son menos comunes y an menos solubles, se llaman iones de dureza. El agua dura produce incrustaciones en tuberas y calderas domsticas e industriales. Puede crear turbidez en la cerveza o bebidas gaseosas.

Usos

Tratamiento

de

agua

para

calderas de baja presin En Europa, muchos lavaplatos tienen un cartucho de resina ablandadora en el fondo de la mquina Cerveceras y productores de refrescos tratan el agua de

dureza)

produccin con resinas de calidad alimentaria

0

Descarbonatacin (eliminacin del bicarbonato)

Este

proceso

emplea

una

resina

En cerveceras En cartuchos domsticos de agua potable

intercambiadora de cationes dbilmente cida (WAC), que es capaz de eliminar dureza del agua cuando esa tiene

Para calderas de baja presin Como primera etapa de una desmineralizacin

alcalinidad (es decir bicarbonatos). El agua tratada tiene gas carbnico libre que se puede eliminar en una torre

desgasificadora. La resina se regenera muy fcilmente con un cido fuerte, preferentemente cido clorhdrico. .

Descationizacin todos los cationes)

(eliminacin

de La eliminacin de todos los cationes no es No tiene uso un proceso individual muy corriente, sino como primera etapa de un tratamiento de condensados ante un lecho mezclado. Se hace con una resina intercambiadora de cationes furtemente cida (SAC) en forma H+.

3. Desmineralizacin

(eliminacin

de En muchas aplicaciones se deben eliminar todos los iones del agua. Cuando se calienta cualquiera agua para producir en ella vapor, puede

Agua

para

calderas

de

alta

todos los cationes y aniones)

presin en centrales elctricas nucleares o trmicas y en otras industrias

impureza

precipitar y puede causar dao. Como hay cationes y aniones en el agua bruta, se deben usar dos tipos de resina: un intercambiador de cationes y un

Agua de lavado en la produccin de semiconductores y otros

productos electrnicos

Agua

de

proceso

en

varias

intercambiador de aniones. La resina catinica se usa en forma hidrgeno (H+) , y la anionica en forma hidrxido (OH), de

aplicaciones de las industrias qumicas, de tejidos y de papel Agua para bateras

manera que se regenera la catinica con Agua para laboratorios un cido y la aninica con un lcali. El dixido de carbono se elmina con una torre desgasificadora cuando el torre agua desgasificadora contiene una

concentracin apreciable de bicarbonato. En general, el intercambiador de cationes est colocado en primer sitio, delante del intercambiador de