Embora muitas tecnologias de purificação de água estejam disponíveis, a troca iônica é adequada para a remoção altamente seletiva de contaminantes específicos
Os grânulos de resina usados na purificação da água de troca iônica devem ser tratados, ou regenerados, para uso contínuo.Foto: Sr. Smith Chetanachan / 123RF
A troca iônica é um processo de tratamento de água comumente usado para amaciar ou desmineralização da água, mas também é usado para remover outras substâncias da água em processos como dessalinização, deionização, desnitrificação e desinfecção. Com muitas outras tecnologias de sobreposição disponíveis, é importante determinar se a troca iônica é a melhor escolha em um determinado cenário.
O que exatamente é a troca iônica?
A troca iônica descreve um processo químico específico no qual íons dissolvidos indesejados na água e águas residuais – como nitrato, fluoreto, sulfato e arsênico – são trocados por outros íons com uma carga semelhante. Os íons são átomos ou moléculas contendo um número total de elétrons que não é igual ao número total de prótons.
Existem dois grupos diferentes de íons:
Cátions carregados positivamente
Ânions carregados negativamente
Devemos agradecer a Michael Faraday por esses nomes, que ele idealizou com base na atração dos cátions pelos cátodos e na atração dos ânions pelos ânodos em um dispositivo galvânico.
Removendo Contaminantes Iônicos
Esta atração é usada para remover contaminantes iônicos dissolvidos da água. O processo de troca ocorre entre um sólido (resina ou zeólita) e um líquido (água). No processo, os compostos menos desejados são trocados por aqueles considerados mais desejáveis. Esses íons desejáveis são carregados no material de resina. Essas resinas podem ser usadas sozinhas ou em conjunto para remover contaminantes iônicos da água .
Na troca de cátions durante o tratamento da água, íons carregados positivamente que entram em contato com a resina de troca iônica são trocados por íons carregados positivamente disponíveis na superfície da resina, geralmente o sódio.
No processo de troca aniônica, íons carregados negativamente são trocados por íons carregados negativamente na superfície da resina, geralmente cloreto. Vários contaminantes – incluindo nitrato, fluoreto, sulfato e arsênico – podem ser removidos por troca aniônica.
Em comparação com outras tecnologias, incluindo eletrodeionização contínua (CEDI), cromatografia, ultrafiltração e tratamentos biológicos, a troca iônica é particularmente adequada ao tentar remover um poluente específico de baixa concentração, por exemplo, removendo boro da água de poço.
Resinas de recarga
Os materiais de resina têm uma capacidade de troca finita. Cada um dos locais de troca individuais ficará cheio com o uso prolongado. Quando não for mais possível trocar íons, a resina deve ser recarregada ou regenerada para restaurá-la à sua condição inicial. As substâncias usadas para isso podem incluir cloreto de sódio, bem como ácido clorídrico, ácido sulfúrico ou hidróxido de sódio.
A substância primária remanescente do processo é chamada de “regenerante gasto”. Ele contém não apenas todos os íons removidos, mas também quaisquer íons regenerantes extras e também terá um alto nível de sólidos totais dissolvidos. O regenerante pode ser tratado em uma instalação de esgoto municipal , mas as descargas podem exigir monitoramento.
A eficácia da troca iônica para tratamento de água pode ser limitada por incrustação de minerais, entupimento de superfície e outros problemas que contribuem para incrustação de resina. Processos de pré-tratamento, como filtração ou adição de produtos químicos, podem ajudar a reduzir ou prevenir esses problemas.
Mercado de Resinas de Troca
O mercado global de resinas de troca iônica, estimado em US $ 1,54 bilhão em 2014, foi projetado em 2016 como US $ 2,46 bilhões em 2022, uma taxa composta de crescimento anual de cerca de 6%, de acordo com a Stratistics MRC , uma empresa de pesquisa de mercado com sede em Maryland . Seus analistas veem o aumento da demanda por energia nuclear e rígidas regulamentações ambientais direcionando o mercado. Isso é particularmente visto nos mercados de geração de energia e tratamento de águas residuais .
Troca iônica no tratamento de água potável
Recentemente, as resinas de troca iônica têm sido cada vez mais usadas para produzir água potável. Resinas especializadas foram projetadas para tratar vários contaminantes preocupantes, incluindo boro, perclorato e urânio.
Existem muitas resinas projetadas para esses fins, como a resina de base forte / ânion forte, que é usada para remover nitratos e perclorato. A troca iônica é amplamente usada no amaciamento de água, onde é considerada uma tecnologia sólida e comprovada.
Processamento de comida
Adsorção e troca iônica , ambas usadas no processamento de alimentos , são semelhantes em design e às vezes em seus ciclos operacionais. A troca iônica pode ser usada para vinho, suco de fruta e desmineralização de soro de leite e descoloração de açúcar de cana. Na desmineralização do soro de leite, a troca iônica é usada para recuperar e converter lactose e sais minerais em substâncias mais valiosas para uso em produtos como comida para bebês e produtos farmacêuticos. Na descoloração de sucos de frutas, a troca iônica é usada para descolorir o mosto de uvas, por exemplo, e também é usada para desmineralização em vinícolas.
A troca de íons é adequada para suas necessidades?
Embora a troca iônica e o tratamento biológico sejam amplamente reconhecidos como as duas principais tecnologias para desnitrificação, a troca iônica é normalmente usada para tratar nitratos em águas subterrâneas, enquanto o tratamento biológico é normalmente usado para tratar águas superficiais.
A troca iônica também pode ser usada na remoção de arsênio e outros metalóides e metais. Outras alternativas viáveis, incluindo a separação por membrana, podem ser mais eficientes, mas também têm um custo mais alto.
Determinar se a troca iônica é adequada para uma situação particular requer uma consideração cuidadosa.
Fonte: Fluence
