Resinas de Troca Iônica
Resinas de troca iônica são produtos sintéticos, que colocados na água, poderão
liberar íons sódio ou hidrogênio (resinas catiônicas) ou hidroxila (resinas
aniônicas) e captar desta mesma água, respectivamente, cátions e ânions,
responsáveis por seu teor de sólidos dissolvidos, indesejáveis a muitos processos
industriais.
As resinas de troca iônica sintéticas são constituídas, na sua maioria, de
copolímeros do estireno, com divinil benzeno (D.V.B.), na forma de partículas
esféricas de diâmetro 300 a 1.180 µm.
A estrutura tridimensional destas pequenas esferas varia com a quantidade de
D.V.B. utilizada para a copolimerização. Pequena quantidade de D.V.B. dará uma
estrutura tipo gel ou gelular, com baixa porosidade, e elevada quantidade, uma
estrutura macro-reticular com elevada porosidade.
Após a copolimerização processada, grupamentos ácidos ou básicos poderão ser
inseridos nos núcleos de benzeno dos monômeros utilizados, dando uma
funcionalidade às resinas.
Entre os grupamentos ácidos, o mais comum é o ácido sulfônico, produzindo a
resina catiônica fortemente ácida (C.F.A.) e o menos comum, o ácido carboxílico,
produzindo a resina catiônica fracamente ácida (C.f.A.).
Entre os grupamentos básicos inseridos nas cadeias das resinas aniônicas tem-se
aminas terciárias que produzem resinas fracamente básicas (R.A.f.) e os
quaternários de amônio, que produzem resinas fortemente básicas (R.A.F.).
As resinas com grupamentos ácidos ou básicos, ao contrário das soluções
aquosas de ácidos e bases, não se dissociam em duas espécies iônicas. Somente
uma espécie é dissociada nas resinas catiônicas, Na+ ou H+ ; nas aniônicas, mais
freqüentemente a hidroxila OH-. As demais ficam ligadas às cadeias de estireno e
divinil benzeno.
1. Classificação das Resinas
De acordo com os grupos ionizáveis presos às estruturas das resinas, elas se
classificam em quatro grupos básicos: catiônica fraca, catiônica forte,
aniônica fraca e aniônica forte.
• Resina Catiônica Forte: C.F.A.
Estas resinas podem estar na forma de sal de sódio, quando são utilizadas
para abrandamento da água ou na forma de hidrogênio, quando são
utilizadas para descarbonatação ou desmineralização da água.
- Reação de abrandamento
Ca2+
2+
+ 2 R.Na
2 Na+ +
Mg
Ca2+
R2
Mg2+
- Reação de descarbonatação/desmineralização
Ca2+
Mg2+
2Na+
+ 2 R.H
Ca
2 H + Mg R2
2Na
+
• Resina Catiônica Fracamente Ácida: C.f.A.
Estas resinas são utilizadas para remoção de cálcio, magnésio e sódio,
ligados somente a ânion fraco, como o bicarbonato e nunca aos ânions fortes,
como sulfato, cloreto e nitrato. Na realidade ela é somente usada em águas
com dureza temporária predominantemente elevada.
Ca2+
Mg2+ (HCO3)2 + 2R. COOH
2 Na+
2 RCOO
Ca
Mg + 2H2CO3
2Na
• Resina Aniônica Forte: A.F.B.
Todas as resinas aniônicas fortemente básicas removem ânions fortes e
fracos, tais como cloretos, sulfatos, nitratos, bicarbonatos e silicatos
H2SO4
2 HCl
+ 2R. OH
2 HNO3
2R
SO422Cl2NO3-
+ 2H2O
• Resina Aniônica Fracamente Básica: A.f.B
Estas resinas só removem ânions fortes, tais como sulfato, cloreto e nitrato,
não removendo ânions fracos, como os bicarbonatos e silicatos.
H2SO4
2 HCl
2 HNO3
+ 2R. OH
SO422 R 2Cl+ 2H2O
2NO3-
2. Utilização das Resinas de Troca Iônica
As resinas de troca iônica são aplicadas em várias áreas de atuação:
9 Tratamento de águas
9 Resíduos nucleares
9 Indústria Alimentícia
9 Indústria Farmacêutica
9 Agricultura
9 Metalúrgica
Na área de tratamento de água industrial, as resinas são muito utilizadas em
tratamento primário de água de alimentação de caldeiras, em processos de
abrandamento ou desmineralizaçãoo.
Para uma operação segura e efetiva de uma caldeira, impurezas que causam
incrustação e corrosão, como Cálcio, Magnésio, Sílica, Ferro entre outros,
devem ser rigorosamente removidas da água bruta, de acordo com o tipo,
estrutura, uso do vapor e condições operacionais do sistema. Portanto, a
correta operação de um sistema de desmineralização, juntamente com outros
processos mecânicos, passa a ser uma etapa importante dentro de um
tratamento de água para geração de vapor.
A Kurita comercializa uma linha completa de resinas de troca iônica para
tratamento de água, para as mais diversas finalidades.
Elaborado por: Tatiana de Oliveira Kremer
Novembro/07