TÍTULO: Regeneração de resinas trocadoras de íons utilizando ácido sulfúrico e hidróxido de sódio
AUTORES: SILVA,J.I.S.DA (UFCG) ; FRANÇA,K.B (UFCG) ; MELO,E.J.DE (UFCG) ; SILVA,E.E.P.DA (UFCG) ; SILVA,L.P.G.DA (UFCG)
RESUMO: Resinas de troca iônica são polímeros insolúveis, contendo grupos funcionais capazes de realizar reações de troca iônica com os cátions ou ânions presentes na água. Durante o processo de purificação da água, as resinas trocadoras de íons retêm os sais dissolvidos na água e liberam íons OH- e H+, tendo como produto final a água purificada. Com o tempo, as resinas perdem a capacidade de desmineralizar a água. Assim o objetivo deste trabalho foi avaliar as variações do pH e da condutividade elétrica das soluções de hidróxido de sódio (NaOH) e de ácido sulfúrico (H2SO4), ambas a 5%, durante a regeneração das resinas trocadoras de íons. Conclui-se, portanto, que com as soluções estudadas obteve-se bons resultados no processo de regeneração das resinas trocadoras de íons.
PALAVRAS CHAVES: palavras-chave: água, resina catiônica e aniônica, regeneração.
INTRODUÇÃO: Um trocador iônico é constituído por um material poroso inerte, natural e sintético, praticamente insolúvel em água e em solventes orgânicos, que apresenta cargas elétricas em sua estrutura, contrabalanceadas por íons de carga oposta (ALMEIDA, 1999).
Na natureza a água, depois de submetida a processos de tratamento por filtração, apresenta-se isenta de sólidos em suspensão, embora ainda não seja um composto quimicamente puro, pois apresenta ainda sais e ácidos, além de algumas substâncias dissolvidas. O processo utilizado para a obtenção de água, com as características e condições acima é o da permutação iônica, onde íons dissolvidos na água entram em contato com determinadas substâncias sólidas, insolúveis na água, pelas quais são adsorvidos e permutados por outros íons. O tratamento que emprega às resinas trocadoras catiônicas e aniônicas é denominado desmineralização. Neste tratamento temos a substituição dos íons catiônicos (Ca, Mg, Na,...) por íons hidrogênio e dos íons aniônicos (Cloretos, Sulfatos, Carbonatos, Sílica, Bicarbonatos, Gás Carbônico e Nitratos) por íons hidroxila. Deste modo, elimina-se parte dos sais presentes na água, tornando-a equivalente à água destilada, eliminando o problema de incrustações, cristalizações e corrosões (Desmineralizador, 2007).
Assim, a desmineralização é um processo em que se removem os sais minerais da água mediante troca iônica. Somente as substâncias que se ionizam na água podem ser removidas através de resinas trocadoras de íons. Este processo inclui duas reações de troca iônica. Os cátions removem-se com resinas catiônicas (Ciclo Hidrogênio); os ânions, com resinas aniônicas.
Este trabalho visou estudar e desenvolver uma metodologia para o uso das resinas, regenerá-las e avaliar o processo de permutação iônica.
MATERIAL E MÉTODOS: Utilizado no sistema
Tubulações de Policloreto de Vinila (PVC) de ½ cm de espessura e 8 cm de diâmetro; Válvulas de passagem DECA ½ polegada; Tubos e conexões em PVC de ½ polegada; Tubos plásticos; mangueiras de plásticos de ¼ de polegada; Recipientes plásticos com cerca de 40 ml; vidrarias para analise físico-química.
Instrumentação
Bomba d’água ½ HP da DANCOR; Condutivímetro modelo 600 da Analyser; Cronômetro; pHmetro digital PG1000 da GEHAKA.
Produtos químicos
Ácido sulfúrico P.A da MERCK; hidróxido de Sódio P.A. da MERCK; água dessalinizada; Água deionizada.
MÉTODOS
A regeneração da resina catiônica é feita por meio de solução de ácido clorídrico, que em contato com as mesmas, retira os íons de minerais retidos, deixando íons H+ em seu lugar, permitindo obter uma água contendo somente os ácidos dos sais dissolvidos.
A regeneração da resina aniônica é feita por meio de solução de NaOH, que em passagem retira da água os íons de minerais retidos, deixando íons OH- em seu lugar, concluindo assim o processo de regeneração.
Coluna de resina mista: A coluna de resina mista saturada de sais é constituída por uma bomba hidráulica, mangueiras de plástico, válvula esférica, suporte físico para a coluna e tanque com a solução ácida ou alcalina .
O processo de regeneração da resina é de recirculação, a solução ácida e a alcalina é inserida na coluna, entra em contato com a resina já separada, saindo da coluna e retornando para o tanque de alimentação. O procedimento para se averiguar a capacidade de troca durante a regeneração da resina é medido através da condutividade elétrica da solução de alimentação e do potencial hidrogeniônico, pH. A água utilizada para o processo de regeneração da resina tem que ser de boa qualidade, com condutividade elétrica na faixa de 3 a 5µS/cm.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Os resultados obtidos são pertinentes ao processo de regeneração das resinas, utilizando soluções de ácido sulfúrico (H2SO4) e soluções de hidróxido de sódio (NaOH), ambas variando 5%. As variações do pH e da condutividade elétrica durante os experimentos, pôde-se avaliar a regeneração das resinas e verificar a o quanto a adsorção se faz presente em todo este processo.
Variação do pH durante a regeneração
O comportamento do pH com o tempo durante a regeneração da resina aniônica com uma solução de 5%. Após 90 minutos de operação, observa-se que o pH tornou-se constante em 7,2, concluindo, assim, a regeneração.
A análise da regeneração da resina catiônica com uma solução de H2SO4 a 5% (pH ≈1). Observa-se uma considerável elevação do valor do pH, tornando-se constante em 7, para um tempo de 90 min de experimento.
Variação da condutividade elétrica (K) durante a regeneração
A variação da condutividade elétrica durante o processo de regeneração das resinas com soluções de ácido sulfúrico (H2SO4) e de hidróxido de sódio (NaOH) a 5%.
Observa-se uma rápida variação da condutividade elétrica entre os 10 primeiros min de regeneração da resina aniônica. Em seguida observa-se uma elevação, tornando-se constante aos 85 minutos, evidenciando a regeneração da resina saturada. O tempo de regeneração tornou-se constante aos 82 min (174 mS).
CONCLUSÕES: A condutividade elétrica das soluções ácidas e alcalinas utilizadas na regeneração das resinas aumentam com o tempo de regeneração podendo chegar a um valor constante quando a resina for totalmente regenerada. Assim a troca iônica entre as resinas e as soluções ocorreu de forma evidente, indicando que o intercâmbio iônico ocorrido é um bom mecanismo para se obter uma água com condutividade elétrica próxima de zero.
O pH diminui durante a regeneração com solução alcalina. Enquanto aumenta durante a regeneração com solução ácida.
A metodologia usada é eficaz e de fácil aplicação e bem eficiente.
AGRADECIMENTOS: LABDES, UFCG E CNPq
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: ALMEIDA, A. M., A Resina de Troca Iônica Como Extrator Multielementar em Análise de Solos Para Fins de Fertilidade. Dissertação de Mestrado, Instituto de Química, Departamento de Química Analítica, Universidade Estadual de Campinas, São Paulo, 1999.
AMORIM, E., Adsorção de Tensoativos em Resina Trocadora de Cátions. Tese de Doutorado, Instituto de Química, Universidade Estadual de Campinas, São Paulo, 1995.
CURSO DE TECNOLOGIA SUCRO-ALCOOLEIRA/UNIMEP/, Produção de água ultrapura para caldeiras de alta pressão, www.fluidbrasil.com.br , acessado em outubro de 2007.
Web: http://www.powertechnology.com/contractors/environmental/graver2/graver25.html, acessado em outubro de 2007.
Desmineralizador, www.filtrando.com.br/desmi.htm, acessado em outubro de 2007.
