¿Qué es el intercambio iónico?
El intercambio iónico es un proceso en el que un material sólido retiene iones disueltos en el agua y, a cambio, libera otros iones al agua. No se destruye nada y no desaparece nada. Se intercambia, y de ahí viene el nombre.
Ese material sólido es la resina. El agua pasa a través de ella, sale con una composición distinta, y el proceso continúa hasta que la resina se queda sin sitios libres.
Conviene decir desde el principio qué no es. El intercambio iónico no es una filtración. Un filtro retiene partículas por vía mecánica; el intercambio iónico actúa sobre iones disueltos, que ningún tejido puede retener. Las dos cosas aparecen juntas en una instalación, pero resuelven problemas distintos.
Qué es una resina de intercambio iónico y qué ocurre dentro del grano
Cuando en una planta se pregunta qué son resinas de intercambio iónico, la respuesta corta es esta: son granos esféricos de un polímero reticulado, normalmente de poliestireno, con grupos funcionales fijados a esa estructura.
Cada grupo funcional lleva una carga eléctrica fija. Junto a esa carga se sitúa un contraión móvil, y ese contraión es el que se puede intercambiar. Cuando el agua atraviesa el lecho, los iones disueltos compiten con los contraiones por el sitio. Los que tienen más afinidad desplazan a los que están unidos con menos fuerza, y estos últimos pasan al agua.
El tamaño de grano habitual está en el orden de algunas décimas de milímetro. Esa cifra importa más adelante, cuando se trata de retener la resina dentro del recipiente.
Resina de intercambio iónico: para qué sirve en una planta
En la práctica industrial, una resina de intercambio iónico sirve para tres cosas distintas, y conviene no mezclarlas.
| Objetivo | Qué se intercambia | Dónde aparece |
|---|---|---|
| Descalcificación | calcio y magnesio por sodio | agua de alimentación de calderas, agua de proceso |
| Desmineralización | cationes por hidrógeno y aniones por hidroxilo | agua desmineralizada y agua de alta pureza |
| Retirada selectiva | un ion concreto, por ejemplo nitrato o un metal pesado | aguas de proceso y de enjuague |
Las tres tareas usan resinas diferentes, y la elección de la resina es una decisión de proceso que se toma con el proveedor de la resina.
Resina catiónica: para qué sirve y qué intercambia
Una resina catiónica lleva carga fija negativa y retiene por tanto iones de carga positiva: calcio, magnesio, sodio, hierro o metales pesados. En la forma sódica los entrega contra sodio, que es el caso de la descalcificación. En la forma ácida los entrega contra hidrógeno, que es el primer paso de la desmineralización.
En la documentación técnica encontrará también el término resina de intercambio catiónico: para qué sirve es la misma pregunta y tiene la misma respuesta. Las dos denominaciones se refieren al mismo tipo de resina.
Resina aniónica: para qué sirve dentro del mismo circuito
Una resina aniónica lleva carga fija positiva y retiene iones de carga negativa: sulfato, cloruro, nitrato, silicato o carbonato. En la forma hidroxílica los entrega contra hidroxilo.
El punto interesante llega cuando ambas trabajan juntas. La resina catiónica entrega hidrógeno, la aniónica entrega hidroxilo, y los dos se combinan formando agua. Por eso al final del recorrido queda agua prácticamente libre de sales disueltas, sin que se haya añadido ninguna sustancia.
Por qué la capacidad de la resina se agota
Cada grano tiene un número limitado de sitios de intercambio. Cuando están ocupados, el agua atraviesa el lecho sin cambiar, y la planta deja de hacer lo que debería.
Ese momento no se anuncia. El paso entre “todavía funciona” y “ha roto” no es un interruptor, pero el margen es estrecho, y por eso la salida se vigila de forma continua, normalmente por conductividad en la desmineralización y por dureza residual en la descalcificación.
A partir de ahí hay dos caminos, regenerar o cambiar, y la decisión depende del tipo de resina, de la instalación y de la edad del lecho Más información.
Qué papel tiene la bolsa filtrante en un intercambiador iónico
Aquí es donde conviene separar tres responsabilidades, porque en las consultas se mezclan casi siempre.
La resina realiza el intercambio. El recipiente o la columna soporta la presión y conduce el flujo. La bolsa mantiene la resina en su sitio y hace manejable el llenado y el cambio.
Una bolsa filtrante no mejora la calidad del agua y no aumenta la capacidad. Lo que hace es evitar que la resina y los finos de rotura pasen a los elementos situados aguas abajo, y convertir el cambio de resina en una operación controlada Más información.
WINKLER fabrica esa bolsa. No vendemos resina, ni columnas, ni cartuchos completos, ni productos químicos de regeneración.
Dónde se utiliza el intercambio iónico
Descalcificación de agua de calderas y de agua de proceso
Desmineralización para etapas de agua ultrapura y para laboratorio
Retirada de iones concretos como nitrato o metales pesados en aguas de proceso Más información
Recuperación de sustancias de valor en aguas de enjuague de galvanotecnia
Preparación de productos químicos sensibles a la pureza, donde la propia lista de materiales de la bolsa pasa a ser un criterio de selección Más información
Tres ideas equivocadas que aparecen una y otra vez
“El intercambiador iónico filtra el agua.” No. Un filtro retiene partículas; un intercambiador iónico actúa sobre iones disueltos. Las partículas deben salir antes, porque de lo contrario recubren la superficie de la resina y reducen su rendimiento.
“El agua desmineralizada es agua estéril.” No. El intercambio iónico no elimina microorganismos, y un lecho de resina puede incluso ofrecer superficie para su crecimiento.
“Un tejido más fino en la bolsa mejora la calidad del agua.” No. La finura del tejido afecta a la retención de la resina, no a la concentración de iones en la salida.
Preguntas frecuentes sobre el intercambio iónico
Las preguntas que llegan a nuestro departamento técnico se refieren casi siempre al reparto de tareas entre resina, instalación y bolsa.
¿Qué es el intercambio iónico explicado en una frase?
Un material sólido retiene iones disueltos en el agua y entrega a cambio otros iones. La composición del agua cambia sin que se añada ninguna sustancia nueva.
¿Qué es una resina de intercambio iónico?
Un polímero reticulado en forma de granos esféricos, con grupos funcionales de carga fija a los que se unen contraiones móviles. Esos contraiones son los que se intercambian.
¿Venden ustedes resina de intercambio iónico?
No. WINKLER fabrica las bolsas textiles en las que se aloja la resina. La resina y la técnica de instalación las obtiene a través de sus proveedores habituales.
¿La bolsa filtrante influye en la conductividad del agua tratada?
No. La conductividad de salida depende de la resina, del agua bruta, de la regeneración y del modo de operación. La bolsa retiene la resina y facilita su manipulación.
¿Se puede usar el intercambio iónico para agua potable?
Esa es una cuestión de autorizaciones que afecta a la resina y a la instalación completa, no a la bolsa. Nosotros no damos ninguna aprobación para agua potable Más información.
¿Qué diferencia hay entre una resina catiónica y una resina aniónica?
La resina catiónica tiene carga fija negativa y retiene iones positivos como calcio o magnesio. La resina aniónica tiene carga fija positiva y retiene iones negativos como sulfato o cloruro. En la desmineralización trabajan las dos en serie o mezcladas en un mismo lecho.
