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Desmineralización de agua
¿Ósmosis Inversa o Intercambio Iónico?
Introducción
Ante la necesidad de desmineralizar agua, aparece
ante los ojos del Jefe del Proyecto, la necesidad de
seleccionar la tecnología que mas se adecue a sus
necesidades.
Este texto, tiene el objeto de orientar a la selección
de la tecnología de desmineralización, comparando
las dos tecnologías más utilizadas para esta
aplicación:
• Intercambio Iónico
• Ósmosis Inversa
Éstas han sido ampliamente desarrolladas por
INQUINAT S.A. quien ha estado trabajando en el
desarrollo de Equipos para el Tratamiento de Aguas
y Efluentes desde hace más de 30 años.
Por lo cual, nuestro objeto es transmitirles parte de
nuestra vasta experiencia en la selección de la
tecnología a implementar.
Descripción de las Tecnologías
El intercambio iónico es una reacción química
reversible, que tiene lugar cuando un ión de una
disolución se intercambia por otro ión de igual signo
que se encuentra unido a una partícula sólida
inmóvil (resina). Por sus propiedades como
disolvente y su utilización en diversos procesos
industriales, el agua normalmente tiene muchas
impurezas y contaminantes. Las sales metálicas se
disuelven en el agua separándose en iones, cuya
presencia puede ser indeseable para algunos usos del
agua.
Las resinas de intercambio iónico poseen un radical
fijo y un ión móvil o ión de sustitución. El ión móvil
es el ión que es intercambiado por iones que desean
eliminarse de la solución y este intercambio sólo
funciona entre iones de igual carga eléctrica:
cationes por cationes y aniones por aniones.
En general las resinas de intercambio iónico operan
en columnas, para favorecer el proceso de
intercambio. La reacción de intercambio se desplaza
en el lecho de resina, generalmente hacia los niveles
inferiores.
Al producirse el intercambio iónico, la capacidad de
la resina comienza a decrecer, debido a que posee
una capacidad limitada para la remoción de iones de
las soluciones y debido a esto, en un momento dado
habrá cedido la mayoría de sus iones de sustitución y
se producirá un cierto pase de iones no deseados en
el agua producida y se dice que esta resina está
"agotada" o saturada de los iones que ha atrapado.
Por este motivo, cuando se diseña una columna de
intercambio iónico, se establece a priori la
concentración máxima admisible de iones
indeseables en la salida del proceso. Cuando se llega
a la concentración pre establecida, se debe proceder
a regenerar la resina, para poderla utilizar en un
nuevo ciclo.
El esquema más sencillo para la tecnología de
intercambio iónico, propone que el agua atraviesa
sucesivamente un intercambiador de cationes en
ciclo H+ (regenerado por ácido) y un intercambiador
de aniones en ciclo HO- (regenerado generalmente
con soda cáustica).
Al pasar a través del intercambiador de cationes,
éstos últimos se fijan en la resina y sólo subsisten en
el agua los ácidos de las sales presentes inicialmente.
El intercambiador de aniones destinado a retener
éstos ácidos puede estar constituido:
• Por una resina débilmente básica que
retiene los aniones fuertes pero no los
débiles, como son el ácido carbónico o la
sílice.
• O por una resina de fuerte basicidad que
retiene a la vez los aniones fuertes y los
aniones débiles, incluso el anhídrido
carbónico y la sílice.
FIG. 1
La ósmosis inversa tiene su origen en la
comprobación de la reversibilidad del fenómeno de
ósmosis directa o natural.
FIG. 2
Si se aplica sobre una solución salina una presión
hidrostática superior a su presión osmótica, se
observa un flujo de agua pura en sentido inverso al
previsto, quedando las sales retenidas por la
membrana. Este fenómeno recibe el nombre de
ósmosis inversa.
Para la ósmosis inversa, se utilizan unas membranas
llamadas semi-permeables que dejan pasar el agua
en tanto que retienen del 90-99% de todos los
elementos minerales disueltos, del 95-99% de la
mayoría de los elementos químicos y el 100% de las
materias coloidales mas finas (bacterias, virus, sílice
coloidal).
El empleo de membranas semi-permeables permite
desalinizar agua y eliminar microorganismos y
carga orgánica en general, con una relación
costo/beneficio muy favorable. En efecto, la ósmosis
inversa ha evolucionado considerablemente en los
últimos años, convirtiéndose en una tecnología
económicamente accesible y con una amplia
presentación.
INQUINAT S.A. ha desarrollado una gran variedad
de sistemas de ósmosis inversa que contemplan el
tratamiento de agua, cuyas salinidades van desde las
200 ppm hasta 2.000 ppm o de mayor contenido
salino, aun como en el caso de agua de mar.
Aplicaciones típicas:
• Alimentación de calderas
• Reposición en sistemas de enfriamiento por
agua
• Agua potable para ciudades, barrios,
countries, hospitales, hoteles, campings,
establecimientos rurales, etc
• Industria alimenticia
• Petróleo y minería
• Agua para procesos industriales en general.
La esperada elección
Ventajas y desventajas
desarrolladas:
Intercambio
Iónico
Ósmosis
Inversa
de
Ventajas
- Muy buena calidad
producida a la salida
del tren de intercambio
iónico
- Bajo costo de
producción
- Producción continua
- Espacio reducido
-Fácil mantenimiento
- Proceso limpio, sin
efluentes ácidos o
alcalinos
- Fácil automatismo
las
tecnologías
Desventajas
- Proceso Sucio, con
efluentes alcalinos y
ácidos
- Automatismo
complejo
- Tecnología no
ecológica
- Se debe considerar en
el diseño el tiempo
perdido para
regeneración del lecho
- Reducción en el pH
del agua
- Proceso volumétrico,
en el cual la calidad de
salida depende de la
calidad de agua de
alimentación.
- Generación de
corriente de alta
concentración de sólidos
disueltos.
En base a lo expresado previamente, recomendamos:
• Utilizar Ósmosis Inversa: Cuando la
salinidad del agua de alimentación es alta o
cuando la salinidad de alimentación es baja
pero hay un compromiso ambiental en
utilizar tecnologías que generen efluentes
no contaminantes. En el caso de que un
simple paso de ósmosis inversa no alcance
para cumplir con la calidad del agua
requerida, se puede utilizar como pulido:
segundo paso de ósmosis inversa, lecho
mixto
o
incluso
sistemas
de
electrodeionización.
• Utilizar Intercambio Iónico: cuando la
salinidad del agua de alimentación es baja y
hay disponibilidad en planta de los
regenerantes. Es importante en el caso de
emplear
esta
tecnología
capacitar
apropiadamente a los operarios que
trabajarán con las columnas de intercambio
iónico en el correcto manipuleo,
almacenamiento y cuestiones de seguridad
de los productos utilizados.
Sin embargo, es importante que ante la creación de
un nuevo proyecto de desmineralización de agua
evalúe el proyecto en particular y se presente la
mejor alternativa técnico-comercial. Para esto les
recomendamos dirigirse al Dpto. Técnico-Comercial
de INQUINAT quienes se encargarán de orientarlos
en la selección de la tecnología.
Argentina
Tel: +54-11-4844-5560
ventas@inquinat.com.ar
Chile
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Realizado por:
Dpto. Comercial INQUINAT S.A.
Fecha: Julio de 2008