¿Qué es el Intercambio Iónico? | Fluence
Perlas de resina de intercambio iónico

Perlas de resina utilizadas en el tratamiento de agua mediante intercambio iónico.

El intercambio iónico es un proceso de tratamiento de agua utilizado generalmente para el ablandamiento o desmineralización del agua, aunque también es utilizado para remover otras sustancias del agua en procesos tales como la desalcalinización, desionización, y desinfección.

¿Pero de qué se trata exactamente el intercambio iónico?

El intercambio iónico describe un proceso químico específico en el que iones disueltos no deseados son intercambiados por otros iones con una carga similar.

Los iones son átomos o moléculas que contienen un número total de electrones que no es igual al número total de protones.

Hay dos grupos diferentes de iones, los cationes, que están cargados en forma positiva, y los aniones, que están cargados en forma negativa. Tenemos que agradecerle a Michael Faraday por estos nombres, que provienen de la atracción de los cationes hacia el cátodo y de la atracción de los aniones hacia el ánodo en un dispositivo galvánico.

Purificación de agua mediante intercambio iónico.

Una configuración típica de intercambio iónico.

Remoción de Contaminantes Iónicos

Esta atracción es utilizada para eliminar contaminantes iónicos disueltos del agua. El proceso de intercambio tiene lugar entre un sólido (resina o zeolita) y un líquido (agua). Durante el proceso, los componentes menos deseados son intercambiados por otros considerados más deseables. Estos iones deseables son los que se cargan sobre el material de la resina.

En el intercambio de cationes durante el tratamiento de agua, los iones cargados positivamente que entran en contacto con la resina de intercambio iónico son intercambiados con los iones cargados positivamente disponibles en la superficie de la resina, generalmente sodio.

En el proceso de intercambio aniónico, los iones cargados negativamente son intercambiados con iones cargados negativamente en la superficie de la resina, generalmente cloruro. Varios contaminantes — incluyendo a los nitratos, fluoruros, sulfatos y arsénico — se pueden remover mediante el intercambio de aniones.

Estas resinas pueden utilizarse solas o en conjunto, para eliminar los contaminantes iónicos del agua.

Si una sustancia no es iónica, como es el caso del benceno, entonces no podrá ser removida por medio del intercambio iónico.

El Intercambio Iónico en el Tratamiento del Agua Potable

En forma reciente ha comenzado a incrementarse el uso de resinas de intercambio iónico para la producción de agua potable. Se han diseñado resinas especiales para tratar diversos contaminantes realmente perjudiciales, como el perclorato y el uranio.

Hay diversas resinas diseñadas para estos propósitos, como la resina de base fuerte / anión fuerte, que se utiliza para eliminar nitratos y percloratos. También hay perlas de resina que se pueden utilizar para el ablandamiento del agua.

Recarga de Resinas

Los materiales con las que están fabricadas las resinas tienen una capacidad finita de intercambio. Cada uno de los sitios de intercambio se agotará si se le da un uso prolongado. Cuando ya no sea más posible intercambiar iones, la resina deberá ser recargada o regenerada para restaurar sus condiciones iniciales. Las sustancias utilizadas para ello pueden ser el cloruro de sodio, el ácido clorhídrico, el ácido sulfúrico, o el hidróxido de sodio.

El regenerante gastado es la sustancia principal que queda como remanente del proceso. Contiene no sólo todos los iones removidos, sino también los iones extra del regenerante y también tendrá un alto nivel de sólidos totales disueltos. Puede ser tratado en una planta de tratamiento de aguas residuales municipales, aunque su descarga deberá requerir supervisión.

La eficiencia del intercambio iónico para el tratamiento de agua puede verse limitada por la incrustación de minerales, por la obstrucción de las superficies, y por otros problemas que contribuyan a la contaminación de las resinas. Los procesos de tratamiento como la filtración o el agregado de productos químicos pueden ayudar a reducir o evitar estos problemas.

Mercado de las Resinas de Intercambio

El mercado mundial del intercambio iónico, que fue estimado en U$S 1,54 billones en 2014, se proyecta que será de U$S 2,46 billones hacia el año 2022, esto representa una tasa de crecimiento anual compuesta de aproximadamente un 6 por ciento en ese período, según información aportada por Stratistics MRC, una empresa de investigación de mercado con sede en Maryland. Sus analistas ven que una creciente demanda de la energía nuclear y del aumento de la rigurosidad de las normas ambientales le darán impulso al mercado, que continúa en crecimiento. Esto se ve particularmente en los mercados de la generación de energía eléctrica y del tratamiento de aguas residuales, y también en la región del Asia – Pacífico. La industria necesita encontrar nuevas aplicaciones para la tecnología, para poder seguir experimentando un continuo crecimiento.

Fotografía de Adam Smith, de dominio público.
Ilustración cortesía de la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPA).

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