troca ionica da

8/6/2019 troca ionica da

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Troca Iônica

Daniela dos SantosJackson Retzlaff

EGQ 361



A importância da água para a vida é inegável.Não há ser vivo sobre a face da Terra quepossa prescindir de sua existência e

sobreviver. Mas, assim como sua presençacria condições para a vida, a qualidade daágua também pode representar um sério riscoà saúde. Se em outras épocas bastava

procurar uma fonte ou um rio próximo para seabastecer, atualmente o consumo seguro daágua depende da qualidade do tratamentopelo qual ela passa.

1. A ÁGUA



1.2.A ÁGUA NA INDÚSTRIA

Atualmente a indústria nacional estásubmetida a dois grandes instrumentos depressão. De um lado, as imposições do

comércio internacional pela melhoria dacompetitividade e, do outro, as questõesambientais e as recentes condicionanteslegais de gestão de recursos hídricos,

particularmente as associadas à cobrançapelo uso da água.



Dependendo da disponibilidade hídrica, além de iniciativaspara a redução do consumo de água, a produção industrialfica condicionada à análise das seguintes opções, que nãosão necessariamente excludentes:

1.2.A ÁGUA NA INDÚSTRIA

I - Manter a situação tradicional, utilizando água de sistemaspúblicos de distribuição e dos recursos hídricos superficiais esubterrâneos;

II - Adquirir água de reúso ou água de utilidade, produzida por companhias de saneamento, através de tratamentocomplementar de seus efluentes secundários; ou,III - Reusar, na medida do possível, os seus próprios efluentes,após tratamento adequado.



2. ASPECTOS LEGAIS E INSTITUCIONAIS

A Constituição de 1988 estabelece que a água é umbem da União ou dos estados, ressaltando que oseu aproveitamento econômico e social deve buscar a redução de desigualdades.

Com base na Constituição de 1988 , foi elaborada aPolítica Nacional de Recursos Hídricos (Lei 9.433

de 1997), que define a água como um bem dedomínio público, dotado de valor econômico. APolítica também estabelece diretrizes para o melhor aproveitamento.



2. ASPECTOS LEGAIS E INSTITUCIONAIS

Na Lei 9.433, o Capítulo IV trata dos instrumentosdefinidos para gestão dos recursos hídricos, como aoutorga pelo direito de uso da água e a cobrançacorrespondente.

A primeira regulamentação que tratou de reúso deágua no Brasil foi a norma técnica NBR-13.696, desetembro de 1997.

O Conselho Nacional de Recursos Hídricos (CNRH),publicou a Resolução 54, em 2005, que estabelece oscritérios gerais para a prática de reúso direto nãopotável de água. Nessa resolução, são definidas as

cinco modalidades de reúso de água.



3.REUSO DE ÁGUA

Éimportante enfatizar que as opções de reúso sódevem ser consideradas após a implantação das

opções de redução do consumo de água. Para aprática adequada do reúso, deve ser identificada a

qualidade mínima da água necessária para umdeterminado processo ou operação industrial.

Utilização de efluentes como água de reúso

Para a aplicação da prática do reúso de água emindústrias, existem duas alternativas a seremconsideradas: o reúso macro externo e o reusomacro interno



3.REUSO DE ÁGUA

Em alguns casos, para possibilitar o reúso de umdeterminado efluente, é necessário umtratamento preliminar adicional, para permitir que a concentração de um poluente específicoseja compatível com o processo que o utiliza. Estetratamento adicional, muitas vezes, possibilita aeliminação dos contaminantes de interesse. Comisso, pode-se obter um efluente tratado comcaracterísticas de qualidade equivalentes à águaque alimenta toda a unidade industrial.



4. TROCA IÔNICA

A operação de troca iônica pode ser vista como umcaso especial de adsorção, onde o adsorvente éuma resina trocadora de íons especialmentepreparada.



Os Trocadores iônicos são matrizes sólidas quecontém áreas ativas.

4. TROCA IÔNICA



4.1. RESINAS DE TROCA IÔNICA

Resinas de troca iônica são produtos sintéticos,que colocados na água, poderão liberar íons sódioou hidrogênio (resinas catiônicas) ou hidroxila(resinas aniônicas) e captar desta mesma água,respectivamente, cátions e ânions, responsáveispor seu teor de sólidos dissolvidos, indesejáveis amuitos processos industriais.

As resinas sintéticas de troca iônica foramproduzidas em escala industrial a partir de 1938,representando um grande avanço nas técnicas detratamento de águas industriais



4.1. RESINAS DE TROCA IÔNICA

As unidades convencionais com fluxo co-correnteainda são utilizadas para pequenas vazões.

As unidades de segunda geração são, também,definidas como unidades contracorrente.

A terceira geração de unidades, utilizando oconceito de leito fluidizado.



4.2. CLASSIFICAÇÃO DAS RESINAS DE TROCAIÔNICA

De acordo com os grupos ionizáveis presos às estruturas dasresinas, elas se classificam em quatro grupos básicos: catiônicafraca, catiônica forte, aniônica fraca e aniônica forte.



4.2.1.Resina Catiônica Forte

Podem estar na forma de sal de sódio, quando sãoutilizadas para abrandamento da água ou na forma dehidrogênio, quando são utilizadas paradescarbonatação ou desmineralização da água.

São utilizadas para remoção de cálcio, magnésio esódio, ligados somente a ânion fraco, como obicarbonato e nunca aos ânions fortes, como sulfato,cloreto e nitrato.

4.2.2.Resina Catiônica Fracamente Ácida



4.2.3.Resina Aniônica Forte

Todas as resinas aniônicas fortemente básicasremovem ânions fortes e fracos, tais como cloretos,sulfatos, nitratos, bicarbonatos e silicatos.

4.2.4.Resina Aniônica Fracamente Básica

Estas resinas só removem ânions fortes, tais comosulfato, cloreto e nitrato, não removendo ânionsfracos, como os bicarbonatos e silicatos.



4.3.UTILIZAÇÃO DAS RESINAS DE TROCA IÔNICA

As resinas de troca iônica são aplicadas em váriasáreas de atuação como tratamento de águas,resíduos nucleares, indústria Alimentícia, indústria

farmacêutica, agricultura, metalúrgica.

Na área de tratamento de água industrial, as resinas

são muito utilizadas em tratamento primário de águade alimentação de caldeiras, em processos deabrandamento ou desmineralização.



4.3.1. Desmineralização

As resinas para aplicação em desmineralização oudeionização de água são resinas catiônicasfortemente ácidas de copolímero de poliestireno eoperadas no formato hidrogênio (H), seguidas por um outro leito com resinas aniônicas fortementebásicas de copolímero de poliestireno operadas no

formato OH.



4.3.2. Dealcalinização

A alcalinização se dá pelo excesso de bicarbonatose carbonatos presentes na água. Esse excessopode se apresentar naturalmente conforme ascondições de extração dessa água ou ser resultado

de algum processo industrial.

A desestabilização desses compostos é feita comaplicação de uma resina catiônica fraca, que alterao balanço químico de H+ livres na água de forma aeliminar o risco de formação de CO2 e outroselementos que dão dureza a água.



4.3.3. Polimento

Os leitos de polimento são equipamentosprojetados e desenhados para trabalharem com osdois tipos de resinas misturadas, proporcionandouma remoção simultânea de cátions e radicais

aniônios em uma única passagem pelo leito.



4.3.4. Descoloração

A descoloração da águas industriais e efluentes podeser feita com resinas de troca iônica com alto grau desucesso. No entanto, o cuidado na hora de escolher suas resinas garante vida longa e o melhor retorno

econômico para sua aplicação.

4.3.5. Purificação

Os purificadores de água industriais ou residenciais,garantem a qualidade da água consumida pelaspessoas e animais na ingestão direta, na preparação,limpeza e cozimento de gêneros alimentícios.



4.3.6. Remoção de Nitratos

A remoção de nitratos se aplica em sistemas depotabilização de água, onde esse radical aniônicose apresenta acima dos padrões recomendadospela OMS (Organização Mundial de Saúde), ouseja, 40ppm. Geralmente para a remoção denitratos utiliza-se resina com grupo funcional deamônia quartenária



4.3.7. Recuperação de Efluentes

Efluentes aquosos, podem conter elementos valiosos,que podem ser recuperados, ou compostos tóxicos,que devem ser removidos antes de expostos ao meioambiente. A água em si pode ser recuperada e

reutilizada, trazendo consigo grandes benefícioseconômicos na produção.

A aplicabilidade de resinas de troca iônica narecuperação de efluentes industriais é invariavelmentefocada na purificação de uma água que seja a maisadequada para o reuso do seu processo.



4.3.8. Catalise Química

Catálise é o termo genericamente usado paradescrever um processo químico que sofre aumentode taxa de conversão ou tem sua conversão

influenciada pela presença de uma determinadasubstância (o catalisador) que não é consumida nareação e pode ser removida na seqüência dosprocessos desde que isso não se constitua como

impureza.



4.4.TIPOS DE APLICAÇÕES

4.4.1.Desmineralização de LeiteNa fabricação de produtos lácteos como iogurtes eleite em pó, depois da desnatação, o soro do leite

deve ser desmineralizado, garantindo a qualidadedos produtos fabricados.



4.4.2.Sucos de Frutas

Uma das grandes riquezas tropicais é o cultivo defrutas cítricas e silvestres em larga escala, além dapotência do mercado exterior, que cada vez maisbusca novos sabores. As resinas de troca iônica

podem ser aplicadas nas seguintes cadeiasprodutivas:

Suco de laranja: Remoção do limoneno (redução do

amargor), desacidificação.Suco de Uva: Desmineralização, descoloração domosto.Suco de maçã: Desmineralização, descoloração.

Suco de abacaxi: Demineralização





4.4.3.Industria sucro-alcoeira

Na indústria sucro-alcoleira, além do tratamento deáguas industriais utilizadas em caldeiras e trocadoresde calor, as resinas de troca iônica desempenham

uma série de papéis importantes na cadeia produtiva.




4.4.4.Indústria de Refrigerantes e Cervejas

A fabricação de cervejas e refrigerantes exigecuidados especiais, pois a água desempenha opapel importante na composição desse produtos.

Como qualquer outro insumo, independentementedo ponto de captação ou da época do ano, acomposição da água deve ser acompanhada eenquadrada nos padrões de formulação que o

mercado conhece




4.4.5.Indústria de Hidroponia

A cultura hidropônica é umas das grandesresponsáveis pelo fornecimento de verduras dequalidade em grandes centros urbanos.

Por isso desenvolveu-se uma linha de resinas capazde controlar a dosagem de nutrientes na sua culturahidropônica para obter os melhores resultados.




4.4.6.Indústria de Gelatinas

Ao lado dos maiores produtores de gelatina asindustrias de resina buscam melhorar constantementesuas linhas de produtos que desmineralizam a

gelatina, viabilizando seu processo de industrialização.4.4.7.Indústria de Solventes Orgânicos

Na purificação e reuso de solventes orgânicos: Ácidos

utilizados em decapagem na indústria metalúrgicapodem ser recuperados com trocadores contínuos quegarantem melhor reaproveitamento dessas substâncias,normalmente, descartadas.



4.4.8.Indústria de Limpeza


Desinfecção de Resinas: Esse procedimento deveser executado no seu leito de troca iônica sempreque for constatada a presença de atividademicrobiológica, normalmente, causadas por bactérias

ou algas nas resinas.

Remoção de Ferro: O Ferro pode estar presente naágua sob várias resultados. Em uma concepçãomais prática, nestes casos, é entendido como emseu estado trivalente quando em contato com aresina



4.4.9.Indústria de Aço, Metais e Superfícies


A indústria galvânica utiliza grandes volumes de águano processo de manufatura de seus produtos. Estesefluentes podem ainda conter elementos de alto valor

econômico que podem ser recuperados como: platina,ouro, prata e cobre.

As resinas seletivas podem ser aplicadas em conjunto

com resinas convencionais em plantas galvânicascom diferentes seqüências de tratamento desuperfícies seja por imersão ou por jateamento deágua.



4.4.9.Indústria de Aço, Metais e Superfícies





4.4.10.Indústria Química e Petroquímica

A indústria química e petroquímica ainda conta coma utilização de resinas especiais que catalisam oprocesso de esterificação de metacrilatos, etilcrilatos

e ebutilcrilatos.4.4.11.Abrandamento e Desmineralização

A presença de carbonatos e sulfatos de cálcio emagnésio dissolvidos impedem a formação de umaespuma de sabão, causando o que chamam dedureza da água.




4.4.10.Indústria Química e Petroquímica

Sistema abrandador com resinas Sistema desmineralizador

Desmineralização com leito depolimento

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