Información Técnica y Comercial de la Aguas, desmineralizacion de

La desmineralización de agua es un proceso para eliminar los minerales del agua, casi siempre se piensa en los procesos de intercambio iónico (desionización de agua) que produce la eliminación de las sales disueltas (iones catiónicos y aniónicos).

La función de la desmineralización es eliminar los sólidos disueltos que contiene el agua, estos sólidos son partículas de tamaño reducido que se encuentran en el agua y que tienen cierta carga eléctrica. Cuando la carga es negativa se denominan aniones, y si es positiva se denominan cationes; sin la presencia de agua forman compuestos denominados sales.

Existen diferentes procesos para la desmineralización del agua, los más utilizados a nivel industrial son:

• Procesos de destilación, que se basan en la separación de los componentes no volátiles mediante cambios de estado en el agua.

• Procesos de membrana, se basan en las propiedades que presentan ciertos tipos de membranas las cuales permiten el paso de moléculas de cierto tamaño a través de sus poros (ósmosis inversa o electrodiálisis).

• Procesos de intercambio iónico, tienen lugar cuando un ion de una disolución se intercambia por otro ion del mismo signo que se encuentra unido a una partícula móvil. Se caracterizan por tener depósitos presurizados que contienen en su interior lecho de resinas donde se quedan retenidos los sólidos disueltos.

También se puede hablar de una desmineralización primaria: donde se elimina el grueso de las sales disueltas, mediante intercambiadores con resinas del tipo catión fuerte y anión fuerte, un sistema de evaporación o un sistema de ósmosis inversa.

Y desmineralización secundaria: donde se realiza el pulido final. Esta segunda etapa siempre estará constituida por intercambiadores de resinas del tipo catión y anión fuerte, formando dos lechos separados o un lecho mixto.

Los sistemas de desmineralización por intercambio iónico varían de acuerdo con:

1. El volumen y composición de las aguas crudas.

2. Requerimientos de calidad del efluente para diferentes empleos

3. Los costos comparativos de capital y de operación.

Las etapas para elegir un sistema de desmineralización son las siguientes:

1. Determinar calidad y volumen diario de agua requerida.

2. Analizar las calidades de los suministros de agua.

3. Seleccionar el tipo de pretratamiento.

4. Decidir el sistema de desmineralización y el tipo de resinas que se usarán.

5. Especificar la duración del ciclo, el tipo de regenerante y la disponibilidad de almacenamiento de agua tratada. 6. Determinar en función de las capacidades de intercambio, velocidades de paso, nivel de regenerante y parámetros físicos; los volúmenes de resina y otras características del sistema.

La operación de un sistema de desmineralización por intercambio iónico siempre debe ir precedida por un sistema de pretratamiento que elimine la materia en suspensión y coloidal que pueden ensuciar las resinas. Los pretratamientos, según la calidad del agua de partida, pueden incluir una descarbonatación previa, una decantación y una filtración. 

Para llevar a cabo un proceso de desmineralización iónico se utilizan resinas catiónicas para retener los sólidos disueltos en el agua. Los tipos de resinas y combinaciones se usan dependiendo de la calidad del agua que se quiere obtener, los principales son de doble columna, de triple columna y le lecho mixto, que es una combinación de resinas catiónicas y aniónicas que pulen el agua, pero se requiere separar la resina para generarla de manera independiente.

El tratamiento para desmineralizar el agua permite mejorar su calidad hasta las máximas exigencias, de tal forma que se cumplan con determinadas características que satisfagan su uso. En la industria es importante tener un agua con baja concentración de sólidos disueltos, eliminar en su totalidad la dureza y los diferentes minerales contaminantes que afectan interiores y superficies de unidades que intervienen en la transmisión del agua hacia equipos de procesos industriales. El sistema de intercambio iónico permite la desmineralización del agua para las industrias.

Un desmineralizador iónico utiliza resinas catiónicas y aniónicas, por lo que tiene la capacidad de entregar un agua sin sólidos totales disueltos, se regenera con ácido y sosa para que el equipo intercambie aniones y cationes por iones Hidrógeno e hidróxido.

Los métodos más comunes de desmineralización son:

Intercambio iónico: la mayoría de los procesos de desmineralización industrial en la actualidad se basan en éste. Usando resinas de intercambio iónico se pueden eliminar casi el 100% de las sales que contiene el agua, pero no compuestos orgánicos, bacterias o virus.

Destilación: e s el método más antiguo, consiste en el calentamiento del agua hasta llegar al punto de ebullición, después se enfría y por condensación se obtiene un agua sin sales disueltas. En la industria, actualmente no se usa por el excesivo gasto energético que requiere, además de que no elimina totalmente los elementos que contiene el agua, ya que algunos compuestos volátiles pueden evaporarse para luego condensarse con ella.
Ó smosis inversa: no es como tal un proceso de desmineralización ya que no elimina todas las sales contenidas en el agua, pero es capaz de reducir considerablemente los iones que contiene, bacterias, virus y compuestos orgánicos. Es capaz de eliminar aproximadamente: 95% de compuestos orgánicos y pesticidas. 90% sales disueltas como el Sodio, Calcio, carbonatos, Arsénico, bicarbonatos, Magnesio, Aluminio, fosfatos, flúor, cianuro, sulfato, Cobre, Níquel, zinc, Plata, Bario, Radio y Cloro. Entre el 70% y 80% de los nitratos. Entre 55% y 65% del Boro. (Estos valores pueden variar en función del tipo de membrana y el fabricante).

La desmineralización es lograda por el uso de dos resinas de intercambio iónico. Las sales minerales ionizadas.

encontradas en el agua son removidas con este proceso. La resina de intercambio catiónico reemplaza todos los cationes metálicos con iones Hidrógeno. Este proceso es idéntico al de suavización por zeolita de Hidrógeno. Los iones Calcio, Sodio y Magnesio son removidos removidos y reemplazados por iones Hidrógeno de el material de la resina.

El Carbón sulfonatado es a veces usado como el material de intercambio catiónico por economía, pero es a veces mas común usar una de las resinas de cationes orgánicos en las que el grupo activo es un grupo de ácido carboxílico o ácido sulfúrico. El residuo de la resina es de tal naturaleza que es insoluble, química y físicamente estable, y permeable a la difusión de iones de el agua.

El intercambio iónico es una reacción de equilibrio que puede ser reversible. En las resinas de intercambio catiónicas de Hidrógeno, el grupo activo muestra una gran afinidad por otros cationes en preferencia a los iones Hidrógeno. Esta reacción puede ser revertida en el proceso de regeneración. La reacción revertida toma lugar solo cuando el ion Hidrógeno esta presente en altas concentraciones. La posición del equilibrio depende de las concentraciones relativas de los cationes presentes en el agua.