Fundamentos da Água em Operações de Utilidades e Processos Industriais – Parte 4 - Desmineralização

A desmineralização é um processo fundamental de tratamento de água que visa a remoção total de sais inorgânicos de uma solução por meio da troca iônica. Este método é amplamente utilizado em ambientes industriais por ser significativamente mais econômico do que a destilação para o tratamento de águas frescas.

O funcionamento básico baseia-se em duas fases principais: a troca catiônica, que converte os sais dissolvidos em ácidos, e a troca aniônica, que remove esses ácidos, resultando em água quimicamente pura. Fisicamente, o sistema é composto por dois ou mais vasos de pressão que contêm as resinas de troca.

 

Resumo Técnico

• Princípios Químicos:
• Fase Catiônica: Utiliza resinas que trocam íons hidrogênio (H+) por cátions indesejáveis como cálcio, magnésio e sódio. As resinas fortemente ácidas transformam sais como cloretos e sulfatos em ácidos minerais livres (FMA), como o clorídrico e o sulfúrico.
• Fase Aniônica: As resinas trocam íons hidroxila (OH−) por ânions como sulfato, cloreto e nitrato. Resinas de base fraca removem ânions fortemente ionizados, enquanto resinas de base forte são necessárias para remover ácidos fracos, como a sílica e o dióxido de carbono.
• Ciclos Operacionais:
• Ciclo de Serviço: É o período em que a água é efetivamente tratada. O fim deste ciclo é marcado pelo breakthrough (saturação), ponto em que a resina esgota sua capacidade e os íons começam a passar para o efluente, elevando a condutividade ou os níveis de sílica.
• Ciclo de Regeneração: Processo para restaurar a capacidade de troca das resinas. Envolve a retrolavagem (para remover sujeira e fragmentos), a injeção de químicos (ácido sulfúrico para resina catiônica e hidróxido de sódio para a aniônica) e o enxágue final.
• Equipamentos e Configurações:
• Os vasos de troca são geralmente de aço carbono revestidos internamente com borracha ou plástico para suportar a corrosividade dos regenerantes.
• O sistema de Leito Misto é o que oferece a maior pureza, misturando resinas catiônicas e aniônicas no mesmo vaso, o que permite atingir uma condutância específica de até 0,055 microhms.
• Aplicações e Limitações: A água desmineralizada é essencial para caldeiras de alta pressão, indústrias eletrônicas e farmacêuticas. Contudo, o sistema exige água de entrada livre de sólidos suspensos e agentes oxidantes como o cloro, que podem degradar as resinas. Além disso, a presença de materiais orgânicos pode poluir severamente os leitos aniônicos.