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Intercambio iónico es el proceso por el cual se
remueven especies iónicas cargadas eléctricamente.
La resina "intercambia" un ión por otro,
lo retiene temporariamente y finalmente lo libera cuando
es regenerada.
La mayoría de las resinas se fabrican polimerizando
estireno con DVB (divinil benceno). Sin DVB, la resina poliestirénica
sería demasiado soluble en agua y el intercambio
no tendría lugar. Completada la polimerización,
las esferas de la resina son activadas para actuar como
intercambiadores.
El proceso de activación se lleva a cabo mediante
técnicas diferentes:
Por razones estrictamente ambientales y de seguridad, la
producción de resinas aniónicas no puede llevarse
a cabo en los Estados Unidos, habiéndose desplazado
las plantas elaboradoras a países cuyas normas no
son tan estrictas.
Las resinas se presentan en dos formas, gel y macroporosas.
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Gel: estructura porosa continua, más económicas,
mayor eficiencia y mejor cinética.
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Macroporosas: mejor resistencia fisicoquímica y a
contaminación con materia orgánica.
En lugar del clásico esqueleto poliestirénico,
existen también resinas cuya matriz es acrílica.
Si bien no pueden exponerse a altas temperaturas, resisten
la contaminación orgánica e involucran mayores
precios que las poliestirénicas
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Tipo
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Grupo funcional
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Características
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Catiónicas
Fuertes
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Sulfónico
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Remueve
todos los cationes (iones
cargados positivamente)
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Catiónicas
débiles
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Carboxílico
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Remueve
cationes de dureza y alcalinidad. Eficiencia prácticamente
estequiométrica
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Aniónicas
fuertes
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Tipo
I
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Metilos
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Resisten
mayor temperatura,
Mayor
hinchamiento (swelling)
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Tipo
II
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Etanol-metilos
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Mayor
eficiencia en regeneración,
Escasa
remoción silice y/o alcalinidad
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Aniónicas
débiles
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Poliamina
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Regeneración
practicamente estequiométrica, apta remoción altos
niveles de Cl- y SO4=
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Es
frecuente que en la selección de resinas se siga con un
criterio que fue establecido previamente sin que se haya
hecho un riguroso análisis de la situación particular.
Muchas veces, por no innovar, se mantienen especificaciones
de resinas que fueron adoptadas en el pasado,
sin que un análisis actual permita lograr la máxima relación
costo-beneficio.
La deionización se lleva
a cabo en dos pasos: remoción de cationes y de aniones.
Cuando la resina agotó su capacidad de intercambio se dice
que está “exhausta” o agotada, y debe regenerarse. Con ácido, para reponer H+,
con soda u otra base, para reponer OH- y eventualmente con
sal, para reponer Na+ cuando se desee ablandar, esto es
sustituir calcio y magnesio por sodio.
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