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Intercambio iónico y Adsorción

Intercambio iónico y Adsorción

Intercambio iónico 

En el tratamiento de intercambio iónico, el agua residual atraviesa un recipiente con partículas aniónicas o catiónicas de resina. Conforme la solución pasa por el lecho de resina, se lleva a cabo un intercambio en el que los iones inocuos (U o OH) de la resina reemplazan a los iones de la misma carga que se desea eliminar (Cu2+ o CN-), los cuales se encuentran disueltos en la solución.

Cada una de las resinas contiene un número único de lugares para iones, lo que caracteriza el máximo número de intercambios por unidad de resina. En el tratamiento de intercambio, alcanza un momento en que la resina agota totalmente su capacidad para absorber iones y debe ser sometida a un proceso de enjuague regenerador que produce una solución de poco volumen con una alta concentración de los iones que se desea separar.

Los equipos de intercambio iónico pueden ser tanques, pero normalmente se usan columnas cerradas bajo presión. El proceso puede ejecutarse en una sola unidad o en unidades en paralelo o en serie.

La resina usada en la columna se escoge de acuerdo con los componentes que se requiere dividir. Las resinas pueden clasificarse generalmente en resinas catiónicas ácidas fuertes o débiles y resinas aniónicas básicas fuertes o débiles. Las resinas de base o ácido fuerte funcionan indiferentemente del pH, mientras que el funcionamiento de las resinas de ácido o base débil depende del pH. También se puede usar cationes que formen compuestos quelatos, pero son costosos.

La utilización más efectiva del intercambio de iones en el pretratamiento es para procesar residuos y aguas de enjuague provenientes de los procesos de electroplastia con el fin de retener y recuperar los metales, el cianuro, los ácidos y las bases. El proceso de intercambio iónico puede recuperar los productos químicos de ácido, cobre, níquel, cobalto y cromo procedentes de los baños de electroplastia. También puede recuperar las soluciones ácidas gastadas y purificar las soluciones de electroplastia para que sean recicladas.

El intercambio iónico se ha convertido en un procedimiento común para reciclar baños de cromo en operaciones de cromado que emplean ácido crómico. Para ello, se usan resinas aniónicas. Debido a que el ión cromato es aniónico, la regeneración de las resinas con sosa cáustica genera bicromato sódico, el cual luego se procesa con una resina catiónica ácida para generar una solución concentrada de ácido crómico que puede ser añadida al baño de electroplastia. A veces, es necesario añadir agua evaporada antes de reutilizarlo.

El intercambio iónico es adecuado para retener metales en bajas concentraciones en corrientes de desecho de elevado caudal. Además, es posible eliminar aniones inorgánicos (halogenuros, sulfatos, nitratos, ácidos inorgánicos (carboxílicos, sulfónicos, fenólicos) y aniones orgánicos. De la misma forma, se usa para recuperar substancias valiosas, como metales preciosos. Algunos laboratorios fotográficos recuperan la plata haciendo pasar el agua residual procedente del revelado por columnas de intercambio iónico y recogiendo la plata en la solución regeneradora.

Adsorción

La adsorción es un tratamiento de división y concentración de uno o más elementos de un sistema sobre una superficie sólida o líquida. Los diversos sistemas heterogéneos en los que puede tener lugar la adsorción son: sólido-liquido, sólido-gas y líquido-gas. Como en otros procesos de este tipo, los componentes se distribuyen selectivamente entre ambas fases.

La adsorción comprende uno de los procesos más usados dentro de los procesos de tratamiento terciario de las aguas residuales. Se utiliza, esencialmente, para retener contaminantes de origen orgánico, presentes en general en concentraciones bajas, lo que complica su eliminación por otros procedimientos.

Cabe destacar la eliminación de elementos fenólicos, hidrocarburos aromáticos nitrados, derivados clorados, sustancias coloreadas, así como otras que comunican olor y sabor a las aguas. La operación es menos efectiva para sustancias de pequeño tamaño molecular y estructura sencilla, que suelen ser fácilmente biodegradables y, por ello, susceptibles de tratamiento biológico.

Los materiales adsorbentes más utilizados son el gel de sílice, la alúmina y, fundamentalmente, el carbón activo y determinadas resinas sintéticas. Estas últimas son específicamente interesantes para la separación de compuestos polares. Asimismo, son fácilmente regenerables, lo que las hace competitivas frente al carbón activo en muchos casos. El adsorbente más considerablemente empleado para el tratamiento de aguas residuales es, sin embargo, el carbón activo. Los primeros estudios sobre la aplicación de este adsorbente al proceso de aguas residuales se remontan a 1935; en la década de los años cincuenta ya se empleaba para el tratamiento de efluentes industriales procedentes de la fabricación de pesticidas y, hacia 1960, empieza a considerarse de interés su posible aplicación al tratamiento de aguas residuales urbanas.

Entre los factores más efectivos de la adsorción como método de tratamiento de aguas residuales, cabe señalar su capacidad para tratar eficazmente a concentraciones bajas de contaminante, su capacidad frente a las fluctuaciones de caudal y concentración, sus moderados requerimientos de espacio, la facilidad de automatización, la posibilidad de regenerar el adsorbente y la posibilidad de recuperar sustancias retenidas cuando resulte de interés económico.

Entre los factores negativos, hay que destacar que el coste de mantenimiento suele ser comparativamente alto y, por esta razón, su uso queda limitado, en general, a los casos de necesidad o a otros en que convenga reutilizar las aguas tratadas o recuperar algún producto de las mismas.

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