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Water Target

Columnas de intercambio iónico

En Water Target nos especializamos en la puesta en marcha, instalación y mantenimiento de columnas de intercambio iónico, ofreciendo una solución efectiva para la remoción de los minerales y sales disueltos en el agua. Los sistemas de desmineralización de intercambio iónico son utilizados para el acondicionamiento de agua cuándo se requiere agua con bajo contenido de minerales, sal, o conductividad para así lograr la calidad deseada.

Nuestras tecnologías

Las columnas de intercambio iónico de Water Target ofrecen una solución para la remoción de minerales en el agua a través del intercambio de iones mediante resinas de intercambio iónico, como el intercambio iónico es una reacción reversible, las resinas utilizadas en el proceso pueden ser regeneradas y utilizadas nuevamente.

El intercambio iónico es un proceso de separación que se realiza con polímeros de forma esférica que funcionan como un medio físico para facilitar el intercambio entre iones, por medio de una solución que pasa a través de ellos.

A estos polímeros de forma esférica se les conoce como Resinas de Intercambio Iónico.

Debido a que existen aniones y cationes en el agua, la desmineralización del agua se produce utilizando dos tipos de resinas: de intercambio catiónico (iones cargados positivamente) y de intercambio aniónico (iones cargados negativamente). Las resinas catiónicas se regeneran con un ácido y las resinas aniónicas se regeneran con sosa.

Dependiendo del tamaño de poro, estructura química y formulación, las resinas de intercambio iónico pueden variar de un tipo a otro y son útiles en una serie de transformaciones.

Tipos de plantas potabilizadoras

Columnas de intercambio iónico con válvulas neumáticas y control automático para regeneración de las resinas.

Estas columnas de intercambio iónico son las más comunes ya que permiten ejecutar el sistema en las columnas de intercambio iónico para el servicio y la regeneración con un nivel de precisión mayor que en un proceso manual, además de reducir riesgos por el error humano.

Columnas de intercambio iónico con válvulas manuales para la regeneración

Estas columnas de intercambio, aunque son eficientes requieren de un tiempo prolongado para la regeneración de las resinas de intercambio iónico.

Componentes

La columna de intercambio iónico consta de:

  1. Kit de válvulas de control
  2. Control (solo para sistemas automáticos)
  3. Tanque de poliestireno recubierto de fibra de vidrio 
  4. Resinas
  5. Distribuidores superior e inferior
  6. Tubo de distribución central

1. Kit de válvulas de control (manual o automática):

Estos kits de válvulas de control en el caso de equipos automáticos son totalmente programables, proporcionan la capacidad de ajustar la operación para cumplir con los requisitos de la aplicación, lo que resulta en: disminución de la interferencia al usuario, menos probabilidad de contaminación, fugas minimizadas que reducen la pérdida de agua, bajo riesgo de daños en tuberías y golpes de ariete.

En el caso de válvulas de control manual se necesita de un operador que manipule las válvulas para el retrolavado y regeneración de la columna de intercambio iónico, por lo que requieren de asistencia constante.

– Válvula 1. Catión (entrada)

– Válvula 2. Catión de retrolavado (entrada)

– Válvula 3. Catión de retrolavado (salida)

– Válvula 4. Ácido (entrada)

– Válvula 5. Inyector de ácido (entrada)

– Válvula 6. Enjuague ácido (salida)

– Válvula 7. Anión retrolavado (entrada)

– Válvula 8. Anión retrolavado (salida)

– Válvula 9. Cáustico (entrada)

– Válvula 10. Inyector cáustico (entrada)

– Válvula 11. Enjuague cáustico (salida)

– Válvula 12. Anión (entrada)

– Válvula 13. Anión (salida)

En Water Target manejamos:

– Válvulas de control manuales o automáticas marca Siata 

– Válvulas de control manuales o automáticas marca Aqmatic

2. Control

Es el elemento que controla de forma automática la apertura y cierre de las válvulas para la operación de filtrado, retro lavado y regeneración de las resinas de intercambio iónico.

Es el elemento que va a contener las resinas de intercambio iónico, hay aplicaciones industriales que requieren tanques de acero al carbón o en acero inoxidable.

Los tanques de fibra de vidrio son fabricados usando los más altos estándares de calidad, sus revestimientos son moldeados por soplado utilizando materiales de alta resistencia y calidad.

Cada tanque es recubierto con millas de hilo de fibra de vidrio con los equipos más avanzados del mundo en tecnología de bobinados asistida por computadora. Esto elimina cualquier fuga potencial ya que no hay puntos de soldadura, uniones o costuras en el revestimiento del tanque.

Manejamos tanques de fibra de vidrio de las siguientes marcas:

4. Resinas

Resina catiónica fuerte

Resinas catiónicas de ácido fuerte: Las resinas catiónicas de ácido fuerte Intercambian iones positivos (cationes) y funcionan a cualquier pH. Principalmente utilizadas en aplicaciones de suavización, o ablandamiento de agua, como primera columna de deionización en los desmineralizadores o para lechos mixtos. Elimina los cationes del agua y necesitan una gran cantidad de regenerante, normalmente ácido clorhídrico (HCl) o cloruro de sodio (Na).

Resinas catiónicas de sodio: eliminan la dureza del agua por intercambio de sodio por el calcio y el magnesio.

Resinas catiónicas de hidrógeno: pueden eliminar todos los cationes (calcio, magnesio, sodio, potasio, etc.) por intercambio con hidrógeno.

Resina catiónica débil

Las resinas catiónicas de ácido débil son más eficientes que las resinas de ácidos fuertes y requieren menos ácido para su regeneración, aunque trabajan a flujos menores, eliminan los cationes que están asociados con bicarbonatos, tienen menor capacidad de intercambio y no son funcionales a pH bajos, generalmente son regeneradas con el ácido de desecho procedente de las de ácido fuerte.

Nuestras resinas catiónicas fuertes estándar de alta eficiencia para desmineralización de grado alimenticio, permite que el intercambio de iones en el agua se efectúe con mayor rapidez obteniendo un menor consumo de sal y agua en cada regeneración.

En Water Target ofrecemos suavizadores de agua y el servicio de suministro y cambio de resina de sus suavizadores de las siguientes marcas:

Resina aniónica fuerte

Las resinas aniónicas de base fuerte eliminan todos los aniones, comúnmente usadas para la eliminación de aniones débiles en bajas concentraciones, como: carbonatos y silicatos, son comúnmente aplicadas para desmineralizar el agua o como segunda columna en las columnas de intercambio iónico o para lechos mixtos, eliminan los aniones del agua y necesitan una gran cantidad de regenerante.

Resina aniónica débil

Las resinas aniónicas de base débil, eliminan los aniones de los ácidos fuertes, tales como sulfatos, nitratos y cloruros, requieren menos sosa para su regeneración y no se pueden utilizar a pH altos.

Las resinas aniónicas son fabricadas en gel o macroporosa de poliestireno ligado con divinilbenceno.

En Water Target ofrecemos una amplia variedad de modelos para cubrir distintas necesidades.

5. Distribuidores superior e inferior

 Los distribuidores o colectores son un elemento indispensable en el sistema, es un elemento ranurado que evita que el medio granular salga del filtro con el flujo de agua.

6. Tubo de distribución central:

Recolecta el agua tratada y la lleva a la salida del sistema.

Principio de operación

El agua a presión entra por el manifould y válvulas de los filtros, forzando al agua a pasar por toda la cama de las resinas, logrando así un tiempo de contacto adecuado y en consecuencia la remoción de minerales.

En este proceso de intercambio iónico los minerales y sales son removidos pasando agua sobre un intercambiador catiónico y aniónico sólido, reemplazando los cationes y/o aniones por el ión hidrógeno (H+) y/o el ión hidroxilo (OH-) respectivamente, y eventualmente las resinas requerirán regeneración con ácido y sosa (NaOH, HCl, H2SO4) respectivamente para recuperar su capacidad de intercambio

La columna de intercambio iónico automática a presión está provista de un juego de válvulas de acción automática para la operación de filtrado, retro lavado y regeneración de resina de intercambio para tener de manera constante una buena calidad en el filtrado, así como incrementar la vida útil de los medios filtrantes.

Para que una columna de intercambio iónico opere adecuadamente se requiere que la misma realice los siguientes ciclos:

  1. Ciclo de servicio
  2. Ciclo de retrolavado
  3. Ciclo de regeneración de la resina
  4. Ciclo de lavado lento
  5. Ciclo de lavado rápido

1. Ciclo de servicio

Durante este ciclo la columna de intercambio iónico está en su operación normal, el agua a presión entra por el manifould y válvulas de los filtros, forzando al agua a pasar por toda la cama de las resinas, logrando así un tiempo de contacto adecuado y en consecuencia las resinas de intercambio iónico realizan la remoción de minerales.

INTERCAMBIO IONICO EN SERVICIO

2. Ciclo de retrolavado

Es el primer paso para que se realice el proceso de regeneración de la resina. El agua pasa por la válvula y es encausada a fluir por el tubo central de aspiración de arriba hacia abajo, lo que provoca una expansión de la resina. El flujo de agua ascendente a través de la columna de intercambio iónico, elimina la turbidez y otros sedimentos que se acumulan durante el ciclo de servicio y los elimina del sistema por el drenaje.

3. Ciclo de regeneración de la resina

Se realiza desde la parte superior hacia la parte inferior para luego pasar por el tubo central para descarga en el drenaje. La función de este ciclo es realizar el intercambio de iones para que cuando la columna de intercambio iónico entre de nuevo en el ciclo de servicio pueda capturar los aniones y cationes.

4. Ciclo de lavado lento

Se inicia una vez concluido el ciclo de regeneración, el agua sigue fluyendo por el inyector pasando por la resina, donde el agua es evacuada por el tubo central hacia el drenaje tal como se muestra en la figura. La importancia de este ciclo es eliminar el exceso de mineral que quede residual en la resina, la limpieza y eliminación de los residuos se hace por medio de un enjuague de la resina.

5. Ciclo de lavado rápido

El agua fluye desde la parte superior del tanque hacia la parte inferior para ser evacuada por el drenaje por el tubo central de aspiración. La función de este ciclo es compactar la resina para que quede listo para el ciclo de servicio.

Ventajas

Las ventajas de las columnas de intercambio iónico:

– Se adapta a las necesidades de las aguas en que las concentraciones de las impurezas iónicas son relativamente bajas.

– Las resinas actuales tienen alta capacidad de intercambio que permiten conseguir procesos compactos requiriendo inversiones moderadas.

– Las resinas son estables químicamente, de larga duración y de fácil regeneración.

– Las instalaciones pueden ser automáticas o manuales para adaptarse a las condiciones específicas.

– Protección de equipos y sistemas industriales.

– A comparación con la ósmosis inversa las columnas de intercambio iónico no producen agua de rechazo

Aplicaciones

En los procesos de la industria para

Su uso en la industria de la salud en

Mantenimiento

Es importante observar el buen funcionamiento de los componentes de las columnas de intercambio iónico

Se debe contar con los químicos requeridos en las concentraciones adecuadas para realizar la regeneración de las resinas de intercambio iónico.

Es importante observar el buen funcionamiento de los componentes de los filtros, las principales causas por las que la eficiencia puede disminuir son:

– Falta de retrolavado de los filtros.

– Acumulación de sedimentos en los filtros.

Para detectar la disminución en la eficiencia de las columnas de intercambio iónico es necesario verificar los siguientes parámetros:

– Verificar la efectividad para eliminar los contaminantes.

– Verificar los flujos de salida del filtro.

 

– Verificar la presión de entrada y salida de los manómetros instalados

Es importante que para un eficiente intercambio iónico el agua a tratar debe estar libre de, cloro, turbidez y partículas suspendidas en el agua, de manera que se evite tapar o dañar las resinas de intercambio catiónico y aniónico perdiendo eficiencia.

Cálculos

Regeneración de resinas de intercambio catiónico:

Cuando se diseña una columna de intercambio iónico, se tiene que establecer la concentración máxima admisible de iones indeseados en la salida del proceso. Llegando a esa esa concentración máxima, se tiene que regenerar la resina, para posteriormente utilizarla en un nuevo ciclo.

Cuando cualquiera de las resinas de intercambio catiónico débil o fuerte ya no tiene iones para intercambiar, se regeneran haciendo pasar una solución.

Al producirse el intercambio iónico, la capacidad de la resina comenzará a decrecer, debido a que posee una capacidad limitada para la remoción de iones de las soluciones y a causa de esto, en algún punto habrá cedido la mayoría de sus iones y se producirá un pase de iones no deseados en el agua producida, por lo cual se dice que esta la resina está “agotada” o saturada de los iones que ha atrapado.

Recomendaciones

Realizar adecuadamente el mantenimiento programado de las columnas de intercambio iónico

Realizar la regeneración de las resinas de intercambio iónico cuándo se encuentren agotadas o saturadas

Contar con los químicos requeridos para realizar el mantenimiento de las columnas de intercambio iónico y la regeneración de las resinas

 

Factores que afectan el intercambio iónico

– pH: ya que el intercambio iónico está relacionado directamente con la solubilidad
– Temperatura: se relaciona con la viscosidad.
– Tiempo de contacto: tiempo mínimo de contacto para asegurar remoción deseada.
– Tamaño de partícula del adsorbente.
– Naturaleza de los cationes: tamaño, carga iónica, forma.
– Concentración de los cationes en solución.
– Aniones asociados con los cationes en solución.
– Solvente, (agua, solventes orgánicos).

Contacto

Déjanos tus datos y nos pondremos en contacto contigo para ofrecerte la solución para el agua que tu proceso necesita.

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