BLOG

No tratamento de água industrial, desmineralização refere-se à remoção de sólidos dissolvidos da água de alimentação e correntes de processo. Se você está investigando opções de tratamento e purificação de água, você pode estar perguntando “O que é desmineralização de água e como funciona?”

O artigo seguinte oferece uma explicação simples de como a desmineralização funciona, o que você pode esperar de um sistema de desmineralização médio, e que contaminantes são normalmente removidos pelas tecnologias de desmineralização.

O que é desmineralização de água?

Demineralização é um tipo de purificação de água. Embora possa se referir a qualquer processo de tratamento que remova minerais da água, o termo desmineralização é tipicamente reservado especificamente para processos de troca iônica (IX) utilizados para a remoção quase total de contaminantes minerais iônicos. Muitas vezes, os termos desmineralização e desionização são usados de forma intercambiável.

IX desmineralização utiliza resinas de troca catiônica e aniônica, às vezes até mesmo na mesma coluna ou leito. Após a desmineralização, a água tratada será de alto nível de pureza comparável à água destilada, mas normalmente a um custo muito mais baixo.

O que está incluído num sistema básico de desmineralização?

O desenho e componentes específicos de um IX sistema de desmineralização podem variar de uma aplicação para outra com base nas condições de processo e composição do fluxo a ser tratado. Ainda assim, a maioria dos sistemas de desmineralização incluirá os seguintes componentes:

• Uma ou mais colunas IX
• Sistema de dosagem de regeneração
• Cisternas de armazenamento de alimentação química
• PLC, válvulas de controle e tubulação
• ResinasIX

Existe alguma flexibilidade na configuração de um sistema de desmineralização, a fim de atender de forma otimizada várias condições de processo e objetivos de pureza. Ao projetar um sistema de desmineralização, deve-se considerar a variabilidade da água de alimentação, nível de pureza necessária, pegada do sistema, tolerância a vazamento de íons (em particular sódio e sílica) e requisitos de alimentação química, entre outros fatores.

Como funciona a desmineralização?

Como já dissemos, a desmineralização normalmente se refere à remoção de sólidos minerais dissolvidos através de um processo IX. Mas antes de aprofundarmos como funciona a desmineralização, vamos rever os princípios básicos de uma reação IX.

Na presença de água, minerais e sais se dissociam em seus íons constituintes. Estes sólidos dissolvidos consistem em íons carregados negativamente conhecidos como ânions, e íons carregados positivamente conhecidos como cátions, cada um dos quais é atraído por counterions (ou íons de uma carga oposta). Presente dentro de uma coluna IX está uma resina que consiste em contas de plástico às quais foi ligado um grupo funcional iônico. Estes grupos funcionais retêm livremente os íons de uma carga oposta através de atração eletrostática mútua. Durante um ciclo IX ativo, uma água com íons dissolvidos é introduzida na resina. Os íons em solução trocarão de lugar com os íons nos grânulos de resina, agarrando-se aos grupos funcionais da resina, mesmo quando a solução resultante é drenada. IX acontece quando um íon tem maior afinidade com o grupo funcional do que o íon que já está presente. Os contaminantes iônicos específicos presentes ditarão se tipos de resina aniônica e/ou catiônica são necessários.

Em uma reação IX típica, a troca de íons simplesmente resulta na substituição de íons contaminantes por outros íons, menos censuráveis. Em um sistema de amolecimento com sódio IX, por exemplo, o objetivo é remover íons de dureza (por exemplo, Ca2+ ou Mg2+) da solução, substituindo-os por íons de sódio (Na+). Como resultado, a solução tratada terá pouca ou nenhuma dureza, mas conterá uma maior concentração de íons sódio.

Embora isto seja aceitável para muitas aplicações, alguns processos exigem uma remoção quase total dos sólidos dissolvidos. É aí que entra a desmineralização. Na desmineralização, os cátions na água de alimentação são trocados por íons hidrogênio (H+) e os cátions são trocados por íons hidroxila (OH-). O resultado é água: H+ + OH-OH → H2O. Em geral, os sistemas de desmineralização IX estão disponíveis em configurações de dois leitos ou de leitos mistos, conforme detalhado abaixo.

Dois leitos IX

Transmissores de dois leitos ou de leitos duplos usam dois ou mais leitos ou colunas de resina IX para tratar um fluxo, cada um contendo um tipo específico de resina IX. Na desmineralização de dois leitos, um jato é primeiro tratado com uma resina de cátion ácido forte (SAC) que captura os cátions dissolvidos, e libera íons de hidrogênio (H+) em troca. A solução de ácido mineral resultante é então encaminhada para o leito de resina de ânion base forte (SBA). Esta segunda etapa sequestra os contaminantes aniônicos enquanto libera íons hidróxidos (OH-), que se combinam com os íons hidrogênio (H+) existentes para formar água. O fluxo resultante é baixo em TDS e tem um pH quase neutro. Enquanto os trocadores de dois leitos são eficazes para a desmineralização, o vazamento de sódio pode afetar a qualidade de sua saída, especialmente para fluxos com alto TDS e/ou baixo pH.

Leito misto IX

Os trocadores de leito misto oferecem uma qualidade de água mais alta em comparação com os sistemas de leito misto. Os permutadores de iões de leito misto contêm uma mistura de diferentes resinas IX alojadas numa única coluna IX. Quando um fluxo é introduzido na unidade, as reações de troca catiônica e aniônica ocorrem simultaneamente dentro da unidade, o que tem o efeito de resolver os problemas de vazamento de sódio que podem comprometer a qualidade da água produzida por um sistema IX de leito duplo. Enquanto os permutadores de leito misto produzem água de maior qualidade, eles também requerem um processo de regeneração de resina mais envolvido. Além disso, as unidades de leito misto são mais suscetíveis à incrustação de resina e/ou ao funcionamento inferior do sistema devido a flutuações no conteúdo do fluxo e, portanto, são tipicamente utilizadas a jusante de outras medidas de tratamento.

Que contaminantes a desmineralização remove?

A desmineralização geralmente resulta na remoção quase completa de minerais e, portanto, é tipicamente reservada para aplicações que requerem um nível mais alto de pureza da água, tais como alimentação ou água de maquiagem para caldeiras de alta pressão, água de enxágüe para indústrias de alimentos e bebidas, ou fluxos de processo usados na fabricação de eletrônicos, por exemplo. Para aplicações em água doce, a desmineralização pode ser uma boa alternativa à destilação, pois é capaz de produzir água de qualidade similar à água destilada, mas através de um processo de troca iônica mais econômico.

Below temos delineado os contaminantes mais comuns tratados por desmineralizadores:

Cações

As resinas catiônicas dentro de um sistema de desmineralização irão trocar catiões, ou contaminantes com carga positiva. Contaminantes catiônicos comuns incluem:

• Cálcio (Ca2+)
• Iron (Fe3+)
• Magnésio (Mg2+)
• Manganês (Mn2+)
• Potássio (K+)
• Sódio (Na+)

Aniões

As resinas de ânions dentro de um sistema de desmineralização irão trocar ânions, ou contaminantes com uma carga negativa. Os contaminantes aniônicos comuns incluem:

• Alcalinidade (CO32-, HCO3-)
• Cloreto (Cl-)
• Nitrato (NO3-)
• Sulfatos (SO42-)
• Sílica (SiO2)

Como a SAMCO pode ajudar

SAMCO tem mais de 40 anos de experiência na identificação de tecnologias de desmineralização adequadas para ajudar a reduzir os custos e volumes de resíduos, enquanto aumenta a qualidade do produto. Para mais informações ou para entrar em contato, entre em contato conosco aqui para marcar uma consulta com um engenheiro ou solicitar um orçamento. Podemos acompanhá-lo através dos passos para desenvolver a solução adequada e custo realista para as necessidades do seu sistema de tratamento de desmineralização.

Para saber mais sobre as tecnologias inovadoras da SAMCO para remoção de dureza e sólidos dissolvidos, visite nossa página sobre desmineralização e soluções de tratamento de água ultrapura aqui.

Alguns outros artigos sobre desmineralização que você também pode achar útil incluem:

• Quanto custa um sistema de desmineralização de água para a sua planta?
• Qual é a melhor maneira de desmineralizar a água de processo industrial?
• Quais são as propriedades da água desmineralizada e como ela pode beneficiar sua planta?
• Qual é o melhor sistema de desmineralização de equipamentos e empresas de abastecimento?
• Qual é a diferença entre água desmineralizada, desionizada e destilada?