Intercambio_ionico - 1 Capacidad de intercambio inico de...

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1 Capacidad de intercambio iónico de una resina La capacidad de intercambio iónico representa la cantidad de equivalentes químicos que pueden ser intercambiados por unidad de masa o de volumen de resina. Los datos de capacidad de intercambio iónico reportados por los fabricantes de resina están en función del tipo y de la concentración del regenerante utilizado. La capacidad típica de intercambio iónico de resinas sintéticas es de 2 a 10 eq/kg de resina. En cambio, la capacidad de intercambio catiónico de zeolitas naturales se ha reportado del orden de 0.05 a 0.1 eq/kg de zeolita. La capacidad de intercambio de una resina se puede determinar poniéndola, primero, en una forma conocida, por ejemplo en forma H + , al lavarla con un ácido fuerte; o bien en forma Na + al hacer pasar por la resina una solución concentrada de NaCl (salmuera). Posteriormente se hace pasar una solución con una concentración conocida (y valorada) de un ión específico (por ejemplo Ca 2+ ) hasta que el intercambio se ha completado. Esto se observa en el momento en que la concentración efluente del ión específico es igual a la concentración influente. La capacidad de intercambio se obtiene determinando la cantidad de masa del ión conocido que fue retenida en la resina. Ejemplo: Se realizó un estudio de capacidad de intercambio iónico de una resina catiónica. Al realizar el estudio 0.1 kg de resina fueron lavados con una solución concentrada de NaCl hasta que ésta estuvo en forma Na + . La columna se enjuagó para eliminar cualquier residuo de Cl - . La resina fue titulada con una solución de cloruro de calcio (CaCl 2 ) y se midió la concentración de Ca 2+ y de Cl - , y los correspondientes volúmenes pasados por la resina. La tabla siguiente sintetiza los resultados de la prueba. La concentración inicial de Ca 2+ y de Cl - fue de 40 y 71 mg/L respectivamente. Con la información anterior, determinar la capacidad de intercambio iónico de la resina, y la masa y volumen de resina requerida para tratar 4,000 m 3 de agua conteniendo 18 mg/L de ión NH 4 + . Considerar una densidad de la resina de 700 kg/m 3 .
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Volumen pasado, L Concentración, mg/L Cl - Ca 2+ 2 0 0 3 trazas 0 5 7 0 6 18 0 10 65 0 12 71 trazas 20 71 13 26 71 32 28 71 38 32 71 40 Solución: 1. Preparar una gráfica de concentraciones normalizadas de Ca 2+ y Cl - en función del volumen de solución pasado por la columna con la resina a analizar. - 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 0 5 10 15 20 25 30 35 C/Co Volumen de solución pasado, L C/Co Cl C/Co Ca
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2. La capacidad de intercambio iónico se puede determinar a partir de la siguiente ecuación: 𝐶𝐶𝐶𝐶 = 𝑉𝑉𝐶𝐶 0 𝑅𝑅 Donde, CI: capacidad de intercambio iónico, meq/kg V: diferencia de volumen de solución pasado al 50% de la concentración normalizada (C/C 0 = 0.5) para Ca 2+ y Cl - C 0 : concentración inicial del Ca 2+ , meq/L 𝐶𝐶𝐶𝐶 = (22.1 𝐿𝐿 − 7.5 𝐿𝐿 ) 40 𝑚𝑚𝑚𝑚 𝐿𝐿 20 𝑚𝑚𝑚𝑚 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 0.1 𝑘𝑘𝑚𝑚 𝑑𝑑𝑚𝑚 𝑟𝑟𝑚𝑚𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟 = 292
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