agua Desmineralizada

Prévia do material em texto

�PAGE �
�PAGE �9�
UIRAPURU SUPERIOR
FACULDADE DE TECNOLOGIA
TECNOLOGIA EM PROCESSOS QUÍMICOS
ÁGUA DESMINERALIZADA
 			
EQUIPAMENTOS INDUSTRIAIS
ÁGUA DESMINERALIZADA
SOROCABA
2009�
SUMÁRIO
Introdução....................................................................................................4
Métodos de desmineralização ..................................................................4
Resina de troca iônica ...............................................................................4
Resinas trocadoras ....................................................................................7
Trocadores de leito misto .........................................................................8
Osmose reversa .........................................................................................9
Conclusão .................................................................................................10
Bibliografia ...............................................................................................11
Introdução:
Devido a capacidade de dissolver várias substâncias, a água é chamada de solvente universal. Na natureza, encontramos diversos tipos de água, dependendo dos elementos que ela contém.
Certos processos industriais ou de laboratório exigem o emprego de água com teor muito baixo de sais dissolvidos, praticamente zero, para esse tipo de água dá-se o nome de desmineralizada ou destilada.
Em pequena escala, a destilação fornece água com estas características. Modernamente, os processos de troca iônica também são largamente utilizados para a produção de água desmineralizada. Entretanto a osmose reversa vem sendo empregada cada vez mais para a produção de água desmineralizada e ultra-pura. 
A água desmineralizada é a mais pura para ser utilizada nos processos químicos industriais, pois esta tem todos os sais minerais naturalmente presentes em águas removidos. Somente as substâncias que se ionizam na água podem ser removidas com resinas. 
Dentro das utilizações cabíveis destacamos as indústrias farmacêuticas, químicas, alimentícias, de bebidas e notadamente para geração de vapor em caldeiras de alta pressão.
Métodos de desmineralização:
A desmineralização da água pode ser efetuada através de passagem por equipamentos de troca iônica onde as mesmas perdem os característicos íons minerais para a resina de troca iônica como vocês verão abaixo, também pode passar pelo processo de osmose reversa onde a água passa por uma membrana semipermeável e as partículas sólidas minerais são retidas e ainda temos o processo de destilação que apesar de não ser largamente empregado em escala industrial gera água ultra-pura através da ebulição da mesma e utiliza o calor como princípio.
Estes processos também são chamados de deionização, pois retira os íons da água.
Veremos nesta pesquisa os princípios de cada processo, assim como vantagens e desvantagens e uma comparação entre os mesmos. Adiantando que no Brasil o processo mais amplamente utilizado é o processo de troca iônica, pois é o mais rentável, devido à facilidade operacional e a alta taxa de recuperação da água que chega a 98%.
Resina de troca iônica
Em 1852, Way descobriu que a remoção de amônia de soluções aquosas que passavam por certos solos era, na realidade, uma troca com o cálcio de um tipo especial de silicato presente no solo. Adams e holmes publicaram um artigo sobre resinas puramente sintéticas e descreveram as resinas trocadoras de ânions, este foi um estímulo real para o emprego desta técnica. Na atualidade, a troca iônica tornou-se um dos principais métodos utilizados na desmineralização da água.
Este processo consiste em remoção total dos cátions presentes na água bruta. Estes cátions serão removidos numa coluna contendo resina catiônica fortemente ácida em ciclo hidrogênio, onde os cátions existentes na água bruta serão substituídos pelo cátion H+. 
Sendo:
Ca – Cálcio
Na2 – Sódio
Mg – Magnésio
(HCO3)2 – Bicarbonatos
HR - Resina trocadora ácida
Observamos na fórmula acima o processo de troca iônica ácida onde os íons minerais são retirados e trocados por um íon H+, a água sai deste tratamento com o pH ácido, provável e certamente água passará por um segundo tratamento, o de troca iônica este por sua vez pode ser fracamente básica ou fortemente básica.
Esta água contendo agora apenas o cátion H+, portanto uma água decationizada (ácida), deverá passar por outra coluna contendo resina aniônica fortemente básica que trabalhando no ciclo hidróxido (OH-) irá remover todos os ânions existentes, sílica e gás carbônico dissolvido, substituindo-os pelo ânion hidroxila que, em combinação com o cátion H+, formará uma molécula de água H2O.
Existem também os trocadores catiônicos sódicos, este é um dos processos mais amplamente usado no abrandamento da água, este processo assemelha-se muito com o método de troca catiônica ácida, onde os íons de cálcio e magnésio são trocados na resina por íons de sódio.
Sendo:
Ca – Cálcio
Mg – Magnésio
(HCO3)2 – Bicarbonatos
SO4 – Sulfatos
Cl2 – Cloreto
R – Resina trocadora catiônica sódica
Equação exemplificando em fórmulas o processo ocorrido dentro de um trocador catiônico sódico, onde os íons Ca e Mg ficam presos junto à resina enquanto que o íon Na segue juntos aos radicais. Para Cloretos e sulfatos segue abaixo:
Sendo:
SO4 – Sulfatos;
Cl2 – Cloretos;
Existem várias combinações possíveis das resinas existentes para se obter água desmineralizada, levando-se em conta a qualidade da água afluente, a qualidade da água efluente desejada e como se obter esta qualidade ao menor custo.
As resinas possuem capacidades de troca definidas pelos fabricantes, bem como taxas operacionais que deverão ser obedecidas, de modo a se obter os resultados esperados. Após cada ciclo operacional a resina catiônica deverá ser regenerada com uma solução ácida (ácido sulfúrico ou ácido clorídrico), a resina aniônica por uma solução de hidróxido de sódio (soda) e a resina trocadora sódica por uma solução de cloreto de sódio
Coluna de desmineralização
Resinas trocadoras:
Os primeiros produtos usados para troca iônica industrialmente foram os zeólitos de ocorrência natural, como a glauconita (silicato anidro de ferro e potássio), cuja capacidade de troca por pé cúbico é muito baixa. Em seguida houve a introdução de trocadores orgânicos obtidos através da sulfonação de alguns produtos naturais. Como o carvão, o linhito e o piche. Porém a maioria das resinas trocadoras de grande capacidade é baseada no poliestirenodivinilbenzeno. Mais de 80% das resinas trocadoras são empregadas no tratamento de água, os Estados Unidos por ter grande parte de sua água com dureza variável é um dos grandes empregadores deste método.
Cuidados:
Caso a água a ser desmineralizada contenha cloro, a unidade deve ser precedida de um filtro de carvão-ativo para evitar contaminação das resinas de troca iônica. 
Quando a água bruta apresenta altos teores de alcalinidade e gás carbônico dissolvido, é recomendada a colocação de uma torre descarbonatadora precedendo o trocador aniônico, visando diminuir o volume necessário de resina aniônica forte.
As resinas podem operar em colunas separadas (trocador de cátions e trocador de ânions), ou em uma única coluna trocador de leito misto. 
As colunas geralmente são confeccionadas em aço carbono revestido internamente com ebonite, fibra de vidro, aço inoxidável ou em plásticos de engenharia. São dotados de internos em PVC, PP ou aço inoxidável; visores em acrílico transparente, tubulações e válvulas em PVC, PP, aço inoxidável ou materiais compatíveis com os produtos empregados.O sistema de regeneração é composto de tanques de preparação geralmente fabricados em fibra de vidro, aço carbono revestido ou plásticos de engenharia, e a aplicação das soluções é feita através de ejetores hidráulicos em PVC ou bombas dosadoras. A operação de regeneração pode ser realizada em co- ou contracorrente, dependendo do sistema operacional empregado.
Os instrumentos necessários para controle e desempenho das unidades:
 
•Totalizador de vazão e controle do ciclo de trabalho; 
•Rotâmetros para indicação de vazão instantânea da água de alimentação e da água de diluição dos regenerantes nas unidades maiores, onde a injeção desses produtos se faz por meio de ejetores hidráulicos;
•Manômetros para controle da pressão e perda de carga na unidade;
•Condutivímetro com célula de medição da água desmineralizada.
Trocadores de leito misto:
A desmineralização por troca iônica pode ser realizada por um método conhecido como trocador de leito misto. Um único vaso trabalha com resinas catiônica e aniônicas adequadamente misturadas, obtendo água desmineralizada com valores abaixo de 1,0 micro Siemens/cm.
O princípio de operação é o mesmo, mas, com as duas resinas misturadas, esse contato íntimo entre ambas consegue produzir uma água de qualidade superior, superando assim o sistema de leitos separados em qualidade de água produzida.
O sistema de troca iônica por leito misto requer cuidados especiais para sua regeneração, como a separação física das resinas, introdução de ácido e soda simultâneos e diferentes lavagens. Necessita ainda de uma linha de ar comprimido (limpo e seco) com baixa pressão, para a mistura das resinas dentro do vaso após as etapas de regeneração das resinas.
Com duas resinas dentro do mesmo vaso, três visores de observação são necessários para um bom acompanhamento do processo de regeneração. Com um regenerante (ácido) entrando por baixo do vaso e outro por cima (soda), um coletor especial deve ser instalado exatamente na altura da linha de separação das resinas.
A água aqui obtida é ideal para alguns tipos de processo de galvanização, caldeiras de altíssima pressão, geradores de energia a vapor, fabricação de injetáveis (seguindo para outros métodos de purificação para tal fim após a desmineralização).
O trocador de leito misto pode ainda funcionar como polidor de um sistema de desmineralização por leitos separados, melhorando a água já desmineralizada e com isso prolongando o tempo de produção, necessitando de poucas regenerações
	
Osmose reversa:
Tipicamente utilizado em dessalinização de água do mar para potabilização; tratamento de águas salobras de poços; desmineralização de água para uso em processo nas indústrias químicas, alimentícias, de bebidas, farmacêuticas e outras; desmineralização de água para caldeiras.
Um equipamento de osmose reversa é basicamente composto por vasos de pressão tubulares arranjados em série ou em paralelo, contendo em seu interior as membranas de osmose reversa.
As membranas são formadas por um conjunto de filtros semipermeáveis, geralmente de poliamida com polisulfona, enroladas em forma de espiral.
Completam a máquina: bomba de alta pressão para pressurizar a água para dentro dos vasos, válvulas e instrumentação necessária para ajuste do equipamento. A bomba pressuriza a água para dentro dos vasos de forma que o fluxo de água percorre o vaso longitudinalmente no espaço entre a
parede interna do vaso e a membrana de osmose reversa. Ao longo do vaso, parte do fluxo de água atravessa a membrana em espiral chegando até o meio da membrana livre de sais dissolvidos, onde então é recolhida. Essa parte do fluxo é chamada permeada.
A parte que não atravessa a membrana, chamada rejeito, sai pela outra extremidade do vaso carregando consigo todos os sais.
O desempenho da máquina e a qualidade da água tratada dependem da configuração adequada do número de membranas, arranjos de vasos e da pressão suficiente fornecida pela bomba.
O sistema de osmose reversa pode ser projetado para operação totalmente manual ou automatizada.
Conclusão:
	
Bibliografia:
http://www.aquafil.com.br/desmi.htm
acessado em 07/05/2009
http://www.aquafil.com.br/filtros.htm#fca
acessado em 07/05/2009
http://www.merck-chemicals.com.br/trocador-ionico-de-leito-misto/c_9C.b.s1LRG0AAAEW5OEfVhTl
acessado em 07/05/2009
http://www.celco.com.br/agua/informacoes2.htm
acessado em 07/05/2009
http://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81gua_desmineralizada 
acessado em 07/05/2009
http://www.perenne.com.br/telas/pagina.asp?id=17
acessado em 07/05/2009
http://permution.com.br/www2/index.php?option=com_content&task=view&id=69&Itemid
acessado em 08/05/2009
http://www.enfil.com.br/agua7.asp
acessado em 10/05/2009
 
http://www.purolite.com.br/solucoes/abrand_desmineralizacao.asp
acessado em 10/05/2009
 
Equipamento Industriais e Processo - Archibald Joseph Macintyre Editora LTC
 
Indústrias de Processos Químicos - R. Norris Shreve / Joseph A. Brink Jr. 4ª Edição - Editora Guanabara
�PAGE �
�PAGE �9�