Ion exchange desalination

Resina de intercambio iónico

Mediante una técnica de inversión de fase en dos pasos, se prepararon con éxito membranas compuestas con porosidad controlable y una mejora significativa de las propiedades electroquímicas. La presencia de sílice mesoporosa (SS) funcionalizada en la superficie como relleno inorgánico en la matriz polimérica de polietersulfona sulfonada (sPES) demostró tener un gran impacto en la estructura de la membrana resultante, lo que posteriormente condujo a una mejora significativa de la conductividad iónica de las membranas. Se analizó en detalle la correlación entre los rellenos inorgánicos, las estructuras de los compuestos, las propiedades electroquímicas y el rendimiento de la desalinización por electrodiálisis (ED). La membrana óptima fue el compuesto con una carga de 0,2 wt% de SS, que poseía una buena conductividad iónica de 5,554 mS cm-1, una alta selectividad con un número de transporte de 0,95, manteniendo una buena resistencia mecánica y estabilidad térmica. Además, el rendimiento de esta membrana en ED fue comparable al de una membrana comercial (FKE), mostrando una eficiencia de corriente de 0,84 y 3,82 kW h kg-1 de sal eliminada.

Ion exchange desalination en línea

El intercambio de iones es un intercambio reversible de un tipo de ión presente en un sólido insoluble con otro de carga similar presente en una solución que rodea al sólido. La reacción se utiliza especialmente para ablandar o desmineralizar el agua, la purificación de productos químicos y la separación de sustancias.
El intercambio iónico suele describir un proceso de purificación de soluciones acuosas utilizando resina polimérica sólida de intercambio iónico. Más concretamente, el término engloba una gran variedad de procesos en los que se intercambian iones entre dos electrolitos[1]. Además de su uso para purificar el agua potable, la técnica se aplica ampliamente para la purificación y separación de una variedad de sustancias químicas de importancia industrial y medicinal. Aunque el término suele referirse a aplicaciones de resinas sintéticas (hechas por el hombre), puede incluir muchos otros materiales, como la tierra.
Los intercambiadores de iones típicos son las resinas de intercambio iónico (polímero poroso o gel funcionalizado), las zeolitas, la montmorillonita, la arcilla y el humus del suelo. Los intercambiadores de iones son intercambiadores de cationes, que intercambian iones con carga positiva (cationes), o intercambiadores de aniones, que intercambian iones con carga negativa (aniones). También hay intercambiadores anfóteros que son capaces de intercambiar cationes y aniones simultáneamente. Sin embargo, el intercambio simultáneo de cationes y aniones suele realizarse en lechos mixtos, que contienen una mezcla de resinas de intercambio aniónico y catiónico, o haciendo pasar la solución por varios materiales de intercambio iónico diferentes.

Reacción de intercambio iónico

El agua es un compuesto de hidrógeno y oxígeno que resulta de la combustión del hidrógeno. Es un excelente disolvente. Por esta razón, el agua natural no existe como una sustancia químicamente pura. Contiene minerales disueltos, sales y compuestos orgánicos y también sustancias dispersas y coloides dispersos, como los gases, en concentraciones y composiciones variables. Las sales disueltas están presentes en forma de iones y pueden eliminarse del agua mediante procesos especiales.
Las sales se disocian en el agua y forman iones: Los iones con carga positiva se denominan cationes y los de carga negativa, aniones. El agua contiene principalmente diferentes proporciones de los siguientes iones, dependiendo de la fuente del agua:
Los intercambiadores de iones son resinas sintéticas (polímeros orgánicos) en las que se incorporan varios grupos activos de intercambio, en los que se acumulan los iones. En el proceso de intercambio, los iones de la solución a tratar se intercambian con los iones acumulados con la misma carga eléctrica en la resina.
Básicamente, se diferencia entre intercambiadores de cationes y de aniones. Estos tipos se diferencian además en cuanto a los grupos activos de intercambio: Los términos «intercambiador de iones» y «resina» se utilizan como sinónimos cuando se refieren al tratamiento del agua.

Diagrama del proceso de intercambio iónico

El intercambio de iones es un intercambio reversible de un tipo de ion presente en un sólido insoluble con otro de carga similar presente en una solución que rodea al sólido. La reacción se utiliza especialmente para ablandar o desmineralizar el agua, la purificación de productos químicos y la separación de sustancias.
El intercambio iónico suele describir un proceso de purificación de soluciones acuosas utilizando resina polimérica sólida de intercambio iónico. Más concretamente, el término engloba una gran variedad de procesos en los que se intercambian iones entre dos electrolitos[1]. Además de su uso para purificar el agua potable, la técnica se aplica ampliamente para la purificación y separación de una variedad de sustancias químicas de importancia industrial y medicinal. Aunque el término suele referirse a aplicaciones de resinas sintéticas (hechas por el hombre), puede incluir muchos otros materiales, como la tierra.
Los intercambiadores de iones típicos son las resinas de intercambio iónico (polímero poroso o gel funcionalizado), las zeolitas, la montmorillonita, la arcilla y el humus del suelo. Los intercambiadores de iones son intercambiadores de cationes, que intercambian iones con carga positiva (cationes), o intercambiadores de aniones, que intercambian iones con carga negativa (aniones). También hay intercambiadores anfóteros que son capaces de intercambiar cationes y aniones simultáneamente. Sin embargo, el intercambio simultáneo de cationes y aniones suele realizarse en lechos mixtos, que contienen una mezcla de resinas de intercambio aniónico y catiónico, o haciendo pasar la solución por varios materiales de intercambio iónico diferentes.