La
PYROCRYSTAL S.r.l. progetta costruisce e
installa chiavi in mano impianti di demineralizzazione a scambio ionico su una o più
linee.
A seconda delle necessità possono essere installati a monte impianti di pre-trattamento
quali filtri dual-media quarzo antracite o filtri a carboni attivi. Per il
polishing finale normalmente si utilizzano unità a letto misto.
Cenni
sulla Demineralizzazione
a scambio ionico
Si è osservato che dei composti organici possono reagire selettivamente verso
anioni e cationi, fissandoli a se stessi in sostituzione di un radicale, e
quindi riprendere la forma originaria mediante un processo di sostituzione.
Questi composti, di varia natura, sono detti resine a scambio ionico e vengono
utilizzati nella rimozione di ioni positivi e negativi da solventi di vario
tipo. Hanno aspetto di sferette di diametro variabile tra il mezzo millimetro e
i due millimetri.
Si può quindi concepire un sistema di rimozione dei sali che utilizzi queste
resine.
Un demineralizzatore a scambio ionico è costituito da una o più camere, riempite
con uno o più tipi di resine a scambio ionico, attraverso le quali passa il
fluido da trattare.
Considerando il caso (più comune) dell'acqua, il demineralizzatore è costituito
da una prima camera, detta scambiatore cationico, in cui gli ioni metallici
reagiscono con le resine, fissandosi a queste, e sono sostituiti da atomi di
idrogeno, come ad esempio:
CaSO4 + 2 H+ ------> H2SO4 + Ca++
Si ottiene così un'acqua fortemente acida, praticamente libera da ioni
metallici. Si noti che lo scambiatore è detto cationico in quanto nell'acqua
restano i cationi; dicitura scorretta ma di uso comune.
Se nell'acqua di alimento sono presenti molti bicarbonati, si ha ad esempio la
reazione seguente:
2 NaHCO3 + H+ ------> Na2CO3 + CO2 + H2O
Poiché l'anidride carbonica può essere separata con mezzi fisici, quando
è conveniente l'acqua proveniente dallo scambiatore cationico viene inviata ad una
torre di decarbonatazione, in cui l'anidride carbonica viene separata in flusso
d'aria in controcorrente.
L'acqua proveniente dallo scambiatore cationico, eventualmente degasata, passa
quindi nello scambiatore anionico, dove i radicali acidi sono scambiati con
idrossili OH+, e la reazione è del tipo:
H2SO4 + 2 OH+ ------> 2 H2O + SO4--
Si sono quindi tolti anche i radicali acidi, ottenendo acqua pura.
In alcuni casi, le resine cationica e anionica vengono mescolate, e il
trattamento avviene in una camera unica. Questo tipo di apparecchio è detto a
letto misto, ed ha un'efficienza inferiore in termini di scambio di massa, ma
assai superiore in termini di purezza finale.
Le resine, cationiche e anioniche, hanno un certo numero di radicali
disponibili allo scambio; utilizzati questi, lo scambio cessa. È però possibile
ricostituire i radicali mediante un processo chimico detto rigenerazione. Dopo
un lavaggio in controcorrente per rimuovere sia eventuali solidi sospesi che polverino di resine macinatesi in fase di lavoro, la resina viene messa in
contatto con una soluzione attiva:
- nel caso della resina cationica, una
soluzione di acido forte (più frequentemente cloridrico, a volte solforico o
eccezionalmente di altra natura) e si avrà la reazione seguente, supponendo che
sia stato rimosso del calcio:
Ca++ + 2 HCl ------> CaC2 + 2 H+
-
nel caso della resina anionica, una base forte (più frequentemente soda
caustica, a volte ammoniaca) e si avrà la reazione seguente, nelle stesse
ipotesi:
-
SO4-- + 2 NaOH ------> Na2SO4 + 2 OH+.
Si ottiene quindi, nel caso di uso di HCl e NaOH, un eluato composto da cloruri
di metalli vari e sali vari di sodio.
