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Demineralizzazione

 
La PYROCRYSTAL S.r.l. progetta costruisce e installa chiavi in mano impianti di demineralizzazione a scambio ionico su una o più linee.
A seconda delle necessità possono essere installati a  monte impianti di pre-trattamento quali filtri dual-media quarzo antracite o filtri a carboni attivi. Per il polishing finale normalmente si utilizzano unità a letto misto.
 

Cenni sulla Demineralizzazione
a scambio ionico

Si è osservato che dei composti organici possono reagire selettivamente verso anioni e cationi, fissandoli a se stessi in sostituzione di un radicale, e quindi riprendere la forma originaria mediante un processo di sostituzione.
Questi composti, di varia natura, sono detti resine a scambio ionico e vengono utilizzati nella rimozione di ioni positivi e negativi da solventi di vario tipo. Hanno aspetto di sferette di diametro variabile tra il mezzo millimetro e i due millimetri.
Si può quindi concepire un sistema di rimozione dei sali che utilizzi queste resine.
Un demineralizzatore a scambio ionico è costituito da una o più camere, riempite con uno o più tipi di resine a scambio ionico, attraverso le quali passa il fluido da trattare.
Considerando il caso (più comune) dell'acqua, il demineralizzatore è costituito da una prima camera, detta scambiatore cationico, in cui gli ioni metallici reagiscono con le resine, fissandosi a queste, e sono sostituiti da atomi di idrogeno, come ad esempio:

CaSO4 + 2 H+ ------> H2SO4 + Ca++

Si ottiene così un'acqua fortemente acida, praticamente libera da ioni metallici. Si noti che lo scambiatore è detto cationico in quanto nell'acqua restano i cationi; dicitura scorretta ma di uso comune.
Se nell'acqua di alimento sono presenti molti bicarbonati, si ha ad esempio la reazione seguente:

2 NaHCO3 + H+ ------> Na2CO3 + CO2 + H2O

Poiché l'anidride carbonica può essere separata con mezzi fisici, quando è conveniente l'acqua proveniente dallo scambiatore cationico viene inviata ad una torre di decarbonatazione, in cui l'anidride carbonica viene separata in flusso d'aria in controcorrente.
L'acqua proveniente dallo scambiatore cationico, eventualmente degasata, passa quindi nello scambiatore anionico, dove i radicali acidi sono scambiati con idrossili OH+, e la reazione è del tipo:

H2SO4 + 2 OH+ ------> 2 H2O + SO4--

Si sono quindi tolti anche i radicali acidi, ottenendo acqua pura.

In alcuni casi, le resine cationica e anionica vengono mescolate, e il trattamento avviene in una camera unica. Questo tipo di apparecchio è detto a letto misto, ed ha un'efficienza inferiore in termini di scambio di massa, ma assai superiore in termini di purezza finale.
Le resine, cationiche e anioniche, hanno un certo numero di radicali disponibili allo scambio; utilizzati questi, lo scambio cessa. È però possibile ricostituire i radicali mediante un processo chimico detto rigenerazione. Dopo un lavaggio in controcorrente per rimuovere sia eventuali solidi sospesi che polverino di resine macinatesi in fase di lavoro, la resina viene messa in contatto con una soluzione attiva:
- nel caso della resina cationica, una soluzione di acido forte (più frequentemente cloridrico, a volte solforico o eccezionalmente di altra natura) e si avrà la reazione seguente, supponendo che sia stato rimosso del calcio:

Ca++ + 2 HCl ------> CaC2 + 2 H+

-          nel caso della resina anionica, una base forte (più frequentemente soda caustica, a volte ammoniaca) e si avrà la reazione seguente, nelle stesse ipotesi:

-          SO4-- + 2 NaOH ------> Na2SO4 + 2 OH+.

Si ottiene quindi, nel caso di uso di HCl e NaOH, un eluato composto da cloruri di metalli vari e sali vari di sodio.

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