Troca Iônica

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Profa. Fabiana V. Fonseca 
 
}  Os íons presentes na água são substituídos por uma 
quantidade equivalente de outras espécies iônicas; 
}  No processo, os íons presentes na água são retidos em uma 
fase sólida imiscível denominada por resina. 
Resinas de troca iônica são produtos sintéticos, que colocados na 
água, poderão liberar íons sódio ou hidrogênio (resinas catiônicas) ou 
hidroxila (resinas aniônicas) e captar desta mesma água, 
respectivamente, cátions e ânions, responsáveis por seu teor de 
sólidos dissolvidos, indesejáveis a muitos processos industriais. 
 
 
•  As resinas trocadoras de são polímeros reticulados, tendo 
geralmente como matriz o poliestireno, que é um material 
plástico solúvel em vários solventes. 
 
•  O agente reticulante é o divinilbenzeno (DVB) que torna o 
material insolúvel. 
•  À matriz são fixados grupos funcionais iônicos, por 
exemplo, ácido sulfónico, o grupo amino quaternário, 
quelantes, etc. 
•  Dependendo do tipo de grupo funcional, as resinas podem 
ser do tipo ácido (resinas catiônicas) ou do tipo base 
(resinas aniônicas), forte ou fraca. 
Exemplo de resina de troca iônica 
Principais grupos 
funcionais de 
resinas de troca 
iônica 
}  Em função do tipo de íon envolvido no processo, 
as resinas podem ser: 
◦  Resinas Catiônicas: 
–  Apresentam capacidade para retenção de cátions; 
–  Os sítios ativos fixos apresentam carga negativa. 
 
◦  Resinas Aniônicas: 
–  Têm capacidade para retenção de ânions; 
–  Os sítios ativos fixos apresentam carga positiva. 
}  Catiônica fortemente ácida (CFA): 
 
São produzidas por sulfonação do polímero com ácido sulfúrico. 
O grupo funcional ativo é o ácido sulfônico, -SO3H. Estas resinas 
são efetivas em uma ampla faixa de pH. 
 
}  Catiônica fracamente ácida (CfA): 
O grupo funcional ativo é um ácido carboxílico –COOH. Este tipo 
de resina tem uma menor capacidade de troca iônica, comparada 
a CFA. Atua em faixa de pH de neutro para alcalino 
}  Aniônica fortemente básica (AFB): 
•  O grupo funcional ativo é uma sal de amônio 
quaternário (R-N(CH3)3+). 
 
}  Aniônica fracamente básica (AfB) : 
 Resinas funcionalizadas com grupos de amina 
primária (NH4), secundária(NHR),e terciária (NR2). 
 
 
Classificação – Resinas

Quanto ao grupo funcional 
Abrandamento 
}  Consiste na remoção de cátions (Ca2+ e Mg2+) da água com o 
uso de resinas que trocam íons sódio (Na+) ou hidrogênio (H+). 
Após saturação do leito, a regeneração é feita com NaCl ou HCl 
(ou H2SO4). 
 
Desmineralização 
}  Processo completo, removendo íons positivos e negativos da 
água deixando-a praticamente isenta de materiais dissolvidos. 
Inicialmente a água passa por um abrandador operando com 
resina de ciclo H+ e, após, passa por um leito de resina aniônica, 
que troca íons OH-. Após saturação do leito, normalmente é feita 
regeneração com soda cáustica (NaOH). 
 
 
}  Resinas catiônicas 
As reações envolvidas são: 
Ciclo do Sódio: Na2R + M2+ è MR + 2 Na+ 
Ciclo do Hidrogênio: H2R + M2+ è MR + 2 H+ 
 
 M = cátion a ser removido 
Resinas Aniônicas 
R(OH)2 +A2- RA + 2 OH- 
Troca iônica 
C- ânion a ser removido 
}  Resinas de troca iônica em solução, alcançam estado de equilíbrio 
entre os íons da solução e os íons presentes no grupo funcional da 
resina. 
 
}  A partir deste estado de equilíbrio, podem ser definidos coeficientes 
de seletividade baseados na razão dos íons da solução versus os íons 
nas resinas. 
}  Efetivamente, estes coeficientes de seletividade são uma medida de 
preferência por um determinado íon, em uma solução, a um 
determinado pH desta solução. Quanto maior o coeficiente de 
seletividade, maior a preferência da resina por este determinado íon. 
 
}  Resinas seletivas possuem grupos funcionais específicos e, por isso, 
alta seletividade por determinados íons, promovendo a separação dos 
mesmos de uma determinada solução e permitindo a passagem dos 
demais íons. 

 
No equilíbrio: 
Ktr= Coeficiente de troca (cte de seletividade) 
RSO3- = Resina Sulfônica 
Se K>1,0 a seletividade da resina é para o íon B+ 
Se K<1,0 a seletividade da resina é para íons H+ 
Resina Catiônica Fortemente Ácida¶ Resina Aniônica Fortemente Básica§ 
Cátion αi/Na+ Ânion αi/Cl- 
Ra2+ 13,0 CrO42- 100,00 
Ba2+ 5,8 SeO42- 17,00 
Pb2+ 5,00 SO42- 9,10 
Sr2+ 4,80 HSO4- 4,10 
Cu2+ 2,60 NO3- 3,20 
Ca2+ 1,90 Br- 2,30 
Zn2+ 1,80 HAsO42- 1,50 
Fe2+ 1,70 SeO32- 1,30 
Mg2+ 1,67 HSO33- 1,20 
K+ 1,67 NO2- 1,10 
Mn2+ 1,60 Cl- 1,00 
NH4+ 1,30 HCO3- 0,27 
Na+ 1,00 CH3COO- 0,14 
H+ 0,67 F- 0,07 
}  Por se tratar de uma fase sólida insolúvel, as 
resinas apresentam capacidade limitada; 
}  Em cada conta de resina existe um número 
limitado de sítios ativos; 
}  Quando todos este sítios ativos são ocupados diz-
se que a resina está saturada; 
}  Como este processo envolve uma reação de 
equilíbrio químico, as resinas podem ter a sua 
capacidade recuperada. 
}  A capacidade de troca das resinas está relacionada à 
quantidade de sítios ativos presentes; 
}  Esta quantidade de sítios ativos depende também do 
nível de regeneração das resinas; 
}  Este nível de regeneração está associado à 
concentração da solução regenerante; 
}  Quanto mais concentrada for a solução de 
regeneração maior será a capacidade de troca das 
resinas. 
}  A regeneração da resina catiônica é feita por meio 
de solução de ácido clorídrico, que com a sua 
passagem, retira os íons de minerais retidos, 
deixando íons H+ em seu lugar. 
Ciclo do Sódio 
MR + 2NaCl Na2R + MCl2 
 
Ciclo do Hidrogênio 
MR + 2HCl H2R + MCl2 
 ou H2SO4 ou MSO4 
 
M = Ca2+ e Mg2+ 
}  A regeneração da resina aniônica é feita por meio de solução de soda 
cáustica, que em passagem retira da água os íons de minerais retidos, 
deixando íons OH- 
 RA + 2NaOH R(OH)2 + A2- [ Na2A ou NH4)2A] 
 ou 2NH4OH 
RC RA Leito 
misto