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Nel processo di scambio ionico, l'acqua che attraversa un letto misto di resina a scambio ionico, scambia gli ioni dell'acqua con altri ioni fissatisulle resine. L'addolcimento e la deionizzazione sono i metodi di scambio ionico più comuni. L'addolcimento viene utilizzato principalmente come metodo di pretrattamento per ridurre la durezza dell'acqua prima di un processo ad osmosi inversa. Gli addolcitori contengono resine che a causa della differenza di carico, scambiano due ioni di sodio per ogni ione di calcio o magnesio presenti nell'acqua. Le resine di deionizzazione (DI) scambiano sia ioni di idrogeno con i cationi che ioni ossidrile con gli anioni. Le resine scambiatrici di cationi, formate da stirene e divinilbenzen contenenti dei gruppi sulfonici, scambieranno uno ione idrogeno con qualsiasi catione con cui vengono in contatto (es. Na+, Ca++, Al+++, organici solubili caricati) . Similmente, le resine a scambio ionico anionico, formate da stirene e divinilbenzene contenenti gruppi amminici quaternari, scambieranno uno ione idrossilico con qualsiasi anione (es. Cl-). Gli idrogenioni provenienti dalle resine cationiche e gli ossidrilioni provenienti dalle resine anioniche si combinano per formare acqua. Queste resine possono essere inserite in scambiatori a letto misto (resine anioniche e cationiche miscelate insieme). Una volta che le resine hanno scambiato tutti i loro idrogenioni e/o ossidrilioni con i contaminanti ionici presenti nell'acqua, devono essere rigenerate. Questa rigenerazione inverte il processo di purificazione rimpiazzando i contaminanti legati alle resine con i ioni idrogeno ed idrossido. Una cartuccia con letto misto permette di ottenere la più elevata purezza ionica ottenibile, con una conducibilità di 0.1 µS/cm, e se utilizzato quale trattamento finale dopo un modulo ad osmosi si ottiene acqua ultrapura con una resistività di 18.2 MO x cm (a 25°C)
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