Ablandamiento de Agua: Intercambio Catiónico y Ósmosis Inversa

Proceso de Intercambio Catiónico en Ciclo Sódico para Ablandar Agua

En el ablandamiento de aguas municipales mediante intercambio catiónico, una porción del agua se ablanda completamente hasta alcanzar una dureza de 0. Luego, este flujo se mezcla con agua cruda para lograr la composición deseada en el efluente. El proceso se basa en el uso de resinas de intercambio iónico (zeolitas), sostenidas por un lecho de grava y arena. La cantidad y el tipo de resina varían según la dureza del agua y el ciclo operativo.

El agua fluye a través del lecho de resinas, donde cede sus cationes de calcio (Ca) y magnesio (Mg), que son retenidos. A cambio, las resinas liberan una cantidad equivalente de iones de sodio (Na):

H₂O + Ca + Mg + R-Na / H₂O + Na + R-(Mg o Ca)

Al final del ciclo, la unidad se regenera. La regeneración implica reemplazar los iones Ca y Mg retenidos por iones Na, permitiendo que la resina vuelva a su estado original y pueda reanudar el ciclo de ablandamiento.

Etapas de la Regeneración de Resinas

1. Retrolavado: Se invierte el flujo de agua para limpiar el lecho de resinas.
2. Regeneración: Se introduce una solución de sal (cloruro sódico, NaCl) que intercambia los iones Ca y Mg por Na, restaurando la resina.
3. Lavado: Se elimina el exceso de cloruros de calcio y magnesio, así como el exceso de sal, utilizando agua blanda.

El agua de mar, por su contenido salino, se utiliza a menudo como regenerador, especialmente en zonas costeras.

Ablandamiento en Dos Etapas: Cal en Frío e Intercambio Catiónico

Este proceso reduce la dureza del bicarbonato cálcico y/o la dureza total de bicarbonatos en dos etapas:

1. Tratamiento con hidróxido cálcico (cal) y coagulación: Se reduce la dureza y se filtra el efluente.
2. Intercambio catiónico en ciclo sódico: El efluente filtrado pasa a través de intercambiadores catiónicos, y luego se mezclan los efluentes para obtener la calidad de agua deseada.

Ósmosis Inversa: Tecnología Avanzada para Purificación de Agua

La ósmosis ocurre cuando una membrana semipermeable separa dos soluciones con diferentes concentraciones de sal. Esta membrana permite el paso de agua pero restringe el de las sales. El agua fluye desde la solución menos concentrada hacia la más concentrada, buscando igualar las concentraciones.

Si se aplica presión a la solución concentrada, el flujo se detiene. La presión necesaria para detenerlo se llama presión osmótica. Aplicando una presión mayor, se invierte el flujo: el agua pasa de la solución más concentrada a la menos concentrada. En sistemas prácticos, se aplican presiones entre 5 y 50 veces la presión osmótica.

Las membranas modernas, fabricadas con poliamidas aromáticas, ofrecen mejores propiedades mecánicas y químicas que las antiguas de acetato de celulosa. Aunque la ósmosis inversa no desmineraliza completamente el agua (los gases disueltos, como el CO₂, pueden pasar), el agua producida es de alta calidad. El CO₂ puede causar un ligero aumento del pH en el lado de rechazo y cierta acidez en el lado del producto.

La ósmosis inversa es una tecnología muy eficaz para la producción de agua potable, superando a otros métodos como el intercambio iónico y la electrodiálisis.