Tractament d'Aigua: Intercanvi Iònic i Osmosi Inversa

Intercanvi Iònic: Fonaments i Aplicacions

El mètode d'intercanvi iònic es basa en l'ús de substàncies insolubles en aigua, anomenades reïnes intercanviadores d'ions. Aquestes reïnes tenen la capacitat d'absorbir ions de l'aigua, cedint a canvi una quantitat equivalent d'altres ions. L'intercanvi es realitza entre ions del mateix signe i es produeix a una velocitat elevada.

L'estructura química de les reïnes consta d'una matriu sòlida macromolecular de tipus inorgànic o orgànic, simbolitzada per una Rx, i uns ions mòbils que la reïna intercanvia amb els ions de l'aigua.

Classificació de les Reïnes Intercanviadores

Les reïnes es poden classificar en:

1. Catiòniques i Aniòniques: segons intercanviïn cations (com Rx-H i Rx-Na) o anions (com Rx-OH, Rx-Cl) durant el procés.

2. Fortes i Dèbils: les reïnes fortes intercanvien tot tipus d'ions i operen, en general, a qualsevol valor de pH.

Propietats i Estabilitat de les Reïnes

La capacitat o poder d'intercanvi es defineix com la quantitat d'ions que poden intercanviar per unitat de volum o massa de la reïna. Un aspecte clau és la possibilitat de recuperació de l'estructura inicial de la reïna, una vegada utilitzada, mitjançant l'ús de solucions regeneradores.

Les reïnes són químicament estables, tot i que algunes poden ser afectades per oxidants molt energètics, com l'ozó i el clor. A més, les reïnes poden actuar selectivament, preferint uns ions enfront d'altres.

Osmosi Inversa: Principis i Aplicacions

L'osmosi inversa es basa en la reversibilitat forçada del procés d'osmosi natural o directe. Això s'aconsegueix mitjançant l'aplicació d'una pressió que superi la diferència de pressió osmòtica entre dues dissolucions, per exemple, aigua salada i aigua dolça. D'aquesta manera, es pot forçar a passar aigua a través d'una membrana semipermeable des de la zona d'aigua salina (amb major concentració de sals i, per tant, més pressió osmòtica) cap a la zona d'aigua dolça (amb menor concentració i menor pressió osmòtica).

L'eficàcia d'aquest mètode per eliminar sals se situa entre el 90% i el 99% (amb un pas de sals per les membranes de l'1% al 10%). Cal tenir en compte que les membranes permeten el pas, a més de les molècules d'aigua, a gasos dissolts, molècules orgàniques de baix pes molecular, àcids i bases dèbils, i una petita fracció d'ions de sals en funció de la seva naturalesa, la qual cosa fa que no s'obtingui una aigua completament pura.

Característiques Clau de l'Osmosi Inversa

• El consum energètic és relativament baix.
• Resulta útil per a qualsevol tipus d'aigua salina.
• Pot separar bacteris i virus, actuant com a sistema desinfectant.
• Presenta problemes d'incrustacions i dipòsits a les membranes.

Mòduls d'Osmosi Inversa: Tipus i Configuracions

El conjunt de membrana i contenidor s'anomena mòdul d'osmosi inversa. Les configuracions comercials més utilitzades són:

• Tubulars: Es tracta de tubs llargs porosos amb longituds que oscil·len entre 1,5 i 3 metres i amb diàmetres entre 1,3 i 2,5 cm, els quals porten, concèntricament, en el seu interior la membrana. L'aigua bruta es fa passar per l'interior, recollint l'aigua neta entre la paret exterior de la membrana i la interior del tub contenidor.
• Fibra Buida: Estan constituïts per milers de fibres buides (tubs capil·lars) formant un feix a l'interior del contenidor. El diàmetre exterior d'aquests capil·lars oscil·la entre 60 i 80 micres per a la poliamida i 200 i 300 micres per a l'acetat. L'aigua és obligada a passar a través de la paret del capil·lar, de gruix aproximat de 20 micres.
• Espirals: Consisteix en làmines de membrana que es col·loquen sobre un suport porós i un espaiador. Aquest conjunt s'enrotlla sobre un tub de PVC que serveix de col·lector de l'aigua tractada. És el sistema més utilitzat a causa dels seus avantatges:
  • Bona relació àrea de membrana / volum del mòdul.
  • Permet la seva utilització en la majoria de les aplicacions, admet tres vegades més de terbolesa i permet treballar en règim turbulent.