Deionização (“Água Deionizada” ou “Desmineralização”) significa simplesmente a remoção de íons.
Os íons são átomos ou moléculas eletricamente carregados encontrados na água que têm uma carga líquida negativa ou positiva. Para muitas aplicações que usam água como enxágue ou ingrediente, esses íons são considerados impurezas e devem ser removidos da água.
Os íons com carga positiva são chamados de “cátions” e os íons com carga negativa são chamados de “ânions”. As resinas de troca iônica são usadas para trocar cátions e ânions indesejáveis com hidrogênio e hidroxila, respectivamente, formando água pura (H20), que não é um íon. Abaixo está uma lista de íons comumente encontrados na água de rua.
| Cátions (Removidos por Resinas Catiônicas) | Ânions (Removidos por Resinas Aniônicas) |
| Cálcio (Ca++) | Cloreto (Cl-) |
| Magnésio (Mg++) | Sulfato (SO4–) |
| Ferro (Fe+++) | Nitrato (NO3-) |
| Manganês (Mn++) | Carbonato (CO3–) |
| Sódio (Na+) | Sílica (SiO2-) |
| Hidrogênio (H+) | Hidroxil (OH-) |
Como funciona a troca iônica?
As resinas de troca iônica são usadas para produzir água deionizada. Essas resinas são pequenas esferas de plástico compostas por cadeias de polímeros orgânicos que possuem grupos funcionais carregados incorporados à esfera de resina. Cada grupo funcional tem uma carga positiva ou negativa fixa.
- A resina catiônica tem um grupo funcional negativo e, portanto, atrai íons carregados positivamente. Existem dois tipos de resinas catiônicas, cátion ácido fraco e cátion ácido forte. A resina de cátions ácidos fracos é usada principalmente em desalcalinização e outras aplicações exclusivas. Por esse motivo, nos concentraremos em explicar o papel das resinas de cátions de ácido forte usadas para produzir água deionizada:
- A resina aniônica tem um grupo funcional positivo e, portanto, atrai íons carregados negativamente. Existem dois tipos de resinas de ânion, ânion de base fraca e ânion de base forte. Ambos os tipos de resinas aniônicas são usados para produzir água deionizada, porém, possuem características diferentes listadas abaixo:
- As resinas ânion de base fraca não removem sílica, C02 ou têm a capacidade de neutralizar ácidos fracos e possuem pH inferior ao neutro quando usadas em um sistema de leito duplo separado.
- As resinas ânion de base forte removem todos os ânions na tabela acima, incluindo C02, e têm um pH mais alto que o neutro quando usadas em um sistema de leito duplo separado devido ao vazamento de sódio.
As resinas de leito misto usam resinas cátion de ácido forte e ânion de base forte combinadas.
Para produzir água deionizada, a resina catiônica é regenerada com ácido clorídrico. O hidrogênio (H+) é carregado positivamente e, portanto, liga-se ao grânulo de resina catiônica carregada negativamente. A resina aniônica é regenerada com hidróxido de sódio (NaOH). O hidroxil (OH-) é carregado negativamente e se liga à esfera de resina aniônica carregada positivamente.
Diferentes íons são atraídos por um cordão de resina com diferentes forças. Por exemplo, o cálcio é mais fortemente atraído por um grânulo de resina catiônica do que o sódio. O hidrogênio no grânulo de resina catiônica e o hidroxil no grânulo de resina aniônica não têm uma forte atração para o grânulo.
Isso é o que permite que a troca iônica ocorra. À medida que os cátions carregados positivamente fluem através dos grânulos de resina catiônica, os cátions são trocados por hidrogênio (H+). Da mesma forma, à medida que os ânions carregados negativamente fluem através dos grânulos de resina aniônica, os ânions são trocados por hidroxila (OH-). Quando você combina hidrogênio (H+) e hidroxila (OH-) você forma H20 puro.
Eventualmente, todos os locais de troca nos grânulos de resina de cátions e ânions são usados e o deionizador não produz mais água deionizada. Neste ponto, os grânulos de resina requerem regeneração para prepará-los para uso novamente.
Leito separado x Leito misto
A desmineralização, portanto, requer o uso de pelo menos dois tipos de resinas de troca iônica para produzir água deionizada. Uma resina removerá íons carregados positivamente e a outra removerá íons carregados negativamente.
Em um sistema de leito duplo, a resina catiônica é sempre a primeira da fila. À medida que a água da rua entra no tanque cheio de resina catiônica, todos os cátions carregados positivamente são atraídos para o grânulo de resina catiônica e trocados por hidrogênio.
Os ânions carregados negativamente não são atraídos para o grânulo de resina catiônica e passam. Por exemplo, vamos examinar o cloreto de cálcio na água de alimentação. Em solução, o íon cálcio é carregado positivamente e se liga à esfera de cátions e libera um íon hidrogênio.
O cloreto tem uma carga negativa e, portanto, não se liga ao grânulo de resina catiônica. O hidrogênio, que tem carga positiva, vai se ligar ao íon cloreto, formando ácido clorídrico (HCl). O efluente resultante de um trocador cátion de ácido forte terá um pH muito baixo e uma condutividade muito maior do que a água de alimentação de entrada.
O efluente da resina catiônica consistirá em ácidos fortes e fracos. Essa água ácida entrará em um tanque cheio de resina aniônica. A resina aniônica atrairá ânions carregados negativamente, como cloreto, e os trocará por hidroxila. O resultado é hidrogênio (H+) e hidroxila (OH-), que forma H20.
Na realidade, um sistema de leito duplo não produz H20 verdadeiro devido ao “vazamento de sódio”. Se o sódio vazar pelo tanque de troca catiônica, ele se combina com hidroxila para formar hidróxido de sódio, que possui alta condutividade. O vazamento de sódio ocorre porque o sódio e o hidrogênio têm uma atração muito semelhante ao grânulo da resina catiônica e, às vezes, o íon sódio não se troca por um íon hidrogênio.
Em um sistema de leito misto, o cátion ácido forte e a resina de ânion de base forte são misturados. Isso efetivamente faz com que o tanque de leito misto funcione como milhares de unidades de leito duplo em um tanque. A troca catiônica/aniônica está ocorrendo repetidamente dentro do leito de resina. O vazamento de sódio é abordado devido ao grande número de trocas repetidas de cátions/ânions ocorrendo. Ao usar um leito misto, você pode produzir a mais alta qualidade de água deionizada possível.
Como os íons são medidos?
Os íons conduzem eletricidade. A corrente elétrica passa pela água usando íons como trampolins. Como resultado, medindo a condutância elétrica da água podemos nos dizer qual é o conteúdo iônico da água. Menos íons na água tornarão a passagem de eletricidade mais difícil. Portanto, a água com menor valor de condutividade é considerada mais “deionizada” do que a água com alto valor de condutividade.
O que é um sistema de água deionizada?
Um sistema de água deionizada é um arranjo de tanques deionizadores e outros componentes que são usados para produzir água de alta pureza. Os tanques deionizadores são normalmente feitos de fibra de vidro ou plástico e vêm em vários tamanhos para acomodar diferentes taxas de fluxo de alimentação.
Um sistema de água deionizada pode ser tão simples quanto uma configuração de um tanque ou tão complexo quanto um sistema multitanque com equipamentos de apoio como osmose reversa, desinfecção ultravioleta (UV) e elaborados equipamentos de monitoramento da qualidade da água.
Os deionizadores contêm resina de troca iônica que remove seletivamente os íons da água. Eventualmente, os tanques deionizadores precisam ser substituídos pelo provedor de serviços e substituídos por um tanque novo. Muitos clientes exigem deionizadores com tanque reserva no local para garantir que eles tenham um fluxo ininterrupto de água deionizada.
A frequência de troca do deionizador depende da qualidade da água de entrada e da quantidade de água que está sendo usada. A carga iônica mais alta na água de alimentação de entrada resultará em menos litragem produzida pelo deionizador.
Um sistema de água deionizada é uma solução conveniente e limpa para a produção de água deionizada porque a Hipperquímica lida com todo o equipamento, regeneração fora do local, manuseio de produtos químicos perigosos, manutenção e reparos de emergência para o sistema de água deionizada.
Muitas vezes, um deionizador é usado com ou no lugar de um sistema de osmose reversa. O deionizador pode ser usado em conjunto com um sistema de osmose reversa para produzir água deionizada confiável de alta qualidade. O sistema de Osmose Reversa removerá uma grande quantidade de sólidos dissolvidos (90% a 99%) antes de entrar no deionizador, que removerá quaisquer íons restantes na água.
Colocar uma Osmose Reversa antes dos deionizador permitirá que você obtenha um uma vida útil muito maior de seus deionizadores e reduza os custos. No entanto, um sistema de osmose reversa requer um investimento inicial muito maior, manutenção constante e a capacidade de descarregar resíduos, o que deve ser considerado ao escolher um sistema de água deionizada.
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