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 [email protected] Chile Tel: +562-333-4336 [email protected] Brasil Tel: + 55-11-3539-1650/1/2 [email protected] Realizado por: Dpto. Comercial INQUINAT S.A. Fecha: Julio de 2008
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