Este documento trata sobre la separación por intercambio iónico utilizando resinas. Explica el concepto de intercambio iónico, los tipos de resinas catiónicas y aniónicas, el proceso y regeneración de las resinas, y los factores que afectan las operaciones de intercambio. Finalmente, detalla los usos comunes e industriales de las resinas de intercambio iónico en industrias como la nuclear, alimentaria, farmacéutica y de tratamiento de aguas.

1. SEPARACIÓN POR
INTERCAMBIO IÓNICO
RESINAS

2. MOISES
Éxodo 15,23-25
Aristóteles
Meteorología, Libro II, parte 3
Thompson y Way
(1850) Poder intercambiante
de los suelos

3. CONTENIDO:
 CONCEPTO DE INTERCAMBIO IÓNICO.
 LAS RESINAS DE INTERCAMBIO IÓNICO.
 TIPOS DE RESINAS.
 PROCESO Y REGENERACIÓN DE LAS RESINAS.
 FACTORES QUE AFECTAN LAS OPERACIONES
DE INTERCAMBIO.
 USOS COMUNES E INDUSTRIALES.

4. Intercambio iónico
𝑅−
− 𝐴+
+ 𝐵+
↔ 𝑅−
− 𝐵+
+ 𝐴+
𝑅+ − 𝐴− + 𝐵−
𝑅+ − 𝐵− + 𝐴−
pH del fluido,
afinidad de la
resina, CC,
T°, difusión
Adsorción
Transferencia
de la
materia(F-S)

5. -
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-
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Resina de
intercambio
iónico en
ciclo sodio

6. CONTENIDO:
 CONCEPTO DE INTERCAMBIO IÓNICO.
 LAS RESINAS DE INTERCAMBIO IÓNICO.
 TIPOS DE RESINAS.
 PROCESO Y REGENERACIÓN DE LAS RESINAS.
 FACTORES QUE AFECTAN LAS OPERACIONES DE
INTERCAMBIO.
 USOS COMUNES E INDUSTRIALES.

7. Antecedentes de las resinas de
intercambio iónico
Los primeros estudios científicos de tal fenómeno datan de 1850,
cuando dos químicos Ingleses: Thompson y Way, hicieron
observaciones del fenómeno de intercambio, encontrando entre
otras cosas lo siguiente:
 el fenómeno observado es una reacción de intercambio
químico entre iones.
 El intercambio de iones es equivalente.
 Algunos iones son más fácilmente intercambiables que
otros.
 El agente activo en el intercambio, es un silicato de
aluminio, presente en la tierra que se empleó en el
experimento.

8. • en 1905, Gans, un químico alemán, descubrió que los
aluminosilicatos de sodio, después de calentarse a altas
temperaturas, es un agente de intercambio de alta eficiencia,
pudiendo remover o intercambiar calcio y magnesio de aguas que
contienen estos cationes, por iones sodio, resultando una solución
con mayor contenido de sodio y mucho menor contenido de calcio
y magnesio.
• La tendencia en años posteriores fue a la producción de medios de
intercambio a partir de materiales sintéticos, derivados del petróleo,
los cuales son baratos y abundantes.
• Adams y Holmes en Inglaterra, desarrollaron una resina sintética a
partir de productos de condensación del fenol y formaldehído, los
cuales tienen una gran eficiencia en la remoción de cationes y
aniones, pero algunos compuestos que se desea remover como
ácido silícico y ácido carbónico no son retenidos completamente
por la resina.

9. • Finalmente en 1944 D´Alelio en Estados Unidos desarrolló una
resina sintética a partir de la condensación del estireno y del
divinilbenceno. Esta resina tratada con los grupos funcionales
adecuados, es capaz de remover todos los cationes y los aniones
disueltos en el agua, y a la fecha es el tipo de resina más
ampliamente empleado.
En conclusión podemos resumir que:
 La principal ventaja de las resinas de intercambio iónico es que
pueden recuperar su capacidad de intercambio original, mediante
el tratamiento con una solución regenerante.
Están compuestas de una alta concentración de grupos
polares, ácidos o básicos, incorporados a una matriz de un
polímero sintético (resinas estirénicas, resinas acrílicas, etc.) y
actúan tomando iones de las soluciones (generalmente agua) y
cediendo cantidades equivalentes de otros iones.

10. Detalle de las esferas de resina de
intercambio iónico.
El tamaño real de las esferas es superior
a 0.2 mm para que no puedan pasar a
través de las crepinas del
desmineralizador, y generalmente inferior
a 1 mm.

11. CONTENIDO:
 CONCEPTO DE INTERCAMBIO IÓNICO.
 LAS RESINAS DE INTERCAMBIO IÓNICO.
 TIPOS DE RESINAS.
 PROCESO Y REGENERACIÓN DE LAS RESINAS.
 FACTORES QUE AFECTAN LAS OPERACIONES DE
INTERCAMBIO.
 USOS COMUNES E INDUSTRIALES.

12. Resinas
catiónicas:
Resinas catiónicas de ácido fuerte:
 Intercambian iones positivos (cationes).
 Funcionan a cualquier pH.
 Es la destinada a aplicaciones de suavizado de agua
 Elimina los cationes del agua y necesitan una gran
cantidad de regenerante
 Selectividad de las resinas catiónicas de ácido
fuerte por orden decreciente (de mayor a menor)

13. Resinas catiónicas:
Resinas catiónicas de ácidos
débiles:
eliminan los cationes que están
asociados con bicarbonatos.
 Tienen menor capacidad de
intercambio.
 No son funcionales a pH bajos.
 Es de Elevado hinchamiento y
contracción lo que hace aumentar las
pérdidas de carga o provocar roturas
en las botellas cuando no cuentan con
suficiente espacio en su interior.
 Se trata de una resina muy eficiente, requiere
menos ácido para su regeneración, aunque
trabajan a flujos menores que las de ácido
fuerte

14. Resinas aniónicas:
Resinas aniónicas de base fuertes:
Eliminan todos los iones negativos
(aniones).
Su uso se ha generalizado para
eliminar aniones débiles en bajas
concentraciones
Es la destinada a aplicaciones de
suavizado de agua
Elimina los aniones del agua y
necesitan una gran cantidad de
regenerante

15. Resinas
aniónicas:
Resinas aniónicas de base débil:
Eliminan con gran eficiencia los
aniones de los ácidos fuertes, tales
como sulfatos, nitratos y cloruros.
Requieren menos sosa (NaOH)
No se puede utilizar a pH altos.
Pueden sufrir problemas de oxidación
o ensuciamiento.

16. CONTENIDO:
 CONCEPTO DE INTERCAMBIO IÓNICO.
 LAS RESINAS DE INTERCAMBIO IÓNICO.
 TIPOS DE RESINAS.
 REGENERACIÓN DE LAS RESINAS.
 FACTORES QUE AFECTAN LAS OPERACIONES DE
INTERCAMBIO.
 USOS COMUNES E INDUSTRIALES.

17. Después de que la resina se encuentra saturada (Ca, Mg, etc.) es
necesario regenerar esta. Para esto se efectúan las siguientes
operaciones.
RETROLAVADO: El retrolavado tiene la finalidad de redistribuir el lecho o cama de
resina y evitar que esta se compacte, formando canalizaciones en el agua que fluye, y
disminuyendo con esto la eficiencia y capacidad del filtro.
SALADO . La cantidad de sal empleada es de aproximadamente 5 Kg. de sal de grano
por cada pie cúbico de resina en el filtro (aprox. 180 gr por litro de resina).
LAVADO: El lavado tiene como finalidad eliminar toda la solución de salado, que tiene
una alta concentración de dureza (calcio y magnesio), para esto se hace fluir agua de
alimentación (el agua que entra al filtro para tratamiento) de arriba hacia abajo, es decir, en
la forma normal de operación del filtro, y el agua de lavado es desechada hacia el drenaje.

19. Regeneración de resinas catiónicas:
O en ciclo ácido, se emplea cualesquier ácido fuerte tal como: nítrico,
fosfórico, clorhídrico, sulfúrico, etc. En la práctica los ácidos más
empleados son el clorhídrico y el sulfúrico por su bajo costo y
disponibilidad.
• Sal común (cloruro de sodio) para regenerar resinas catiónicas de
ácidos fuertes.
• Ácido clorhídrico o ácido sulfúrico (depende del costo y de la
eficiencia): para regenerar resinas catiónicas de ácidos fuertes y
resinas catiónicas de ácidos débiles.

20. Regeneración de resinas aniónicas:
O en ciclo básico, se emplean como regeneradores carbonato de
sodio o hidróxido de sodio. Es frecuente que se produzca agua
desmineralizada o desionizada para usos industriales como: sistemas
de enfriamiento, en calderas de alta presión, etc. Pero no es común
que estos sistemas se empleen en tratamiento de aguas potables.
• Hidróxido de sodio o hidróxido de amonio: para regenerar resinas
aniónicas de bases fuertes y resinas aniónicas de bases débiles.

21. Vida útil de las resinas de intercambio iónico
• Las resinas catiónicas fuertes primero pierden su capacidad de
intercambio para captar cationes asociados a los ácidos fuertes y
las resinas aniónicas fuertes disminuyen su capacidad de captar
aniones débiles a baja concentración, tales como los carbonatos y
silicatos.
• Los especialistas de este tema asignan una vida útil esperada de
las resinas de intercambio iónico entre los 5 y los 10 años. Según
la empresa RHOM AND HASS (fabricantes de resinas de
intercambio ionico) las resinas aniónicas tienen una vida útil
teórica de 70 a 300 m3 de agua tratada por litro de resina y las
resinas catiónicas de 200 a 1500 m3 de agua tratada por litro de
resina; en ambos casos dependerá de la calidad del agua a tratar.

22. CONTENIDO:
 CONCEPTO DE INTERCAMBIO IÓNICO.
 LAS RESINAS DE INTERCAMBIO IÓNICO.
 TIPOS DE RESINAS.
 PROCESO Y REGENERACIÓN DE LAS RESINAS.
 FACTORES QUE AFECTAN LAS OPERACIONES
DE INTERCAMBIO.
 USOS COMUNES E INDUSTRIALES.

23. Factores que afectan las operaciones de
intercambio iónico
 Regenerantes.
 Calidad del agua para tratar.
 Falta o purga defectuosa.
 Agentes oxidantes ( 𝑂2, 𝐶𝑙2, 𝑂3 𝑢 𝑜𝑡𝑟𝑜𝑠).
 Temperatura.
 Distribución del flujo.
 Ruptura.
 Envejecimiento de los grupos funcionales.
 Perdida de resina.

24. Considerar:
 Tipo de material.
 Grado de enlaces cruzados.
 Tamaño.
 Grupo funcionales.
 Facilidad de regeneración.
 Capacidad de intercambio.
 Estabilidad a contaminantes.
 Vida efectiva.

25. CONTENIDO:
 CONCEPTO DE INTERCAMBIO IÓNICO.
 LAS RESINAS DE INTERCAMBIO IÓNICO.
 TIPOS DE RESINAS.
 PROCESO Y REGENERACIÓN DE LAS RESINAS.
 FACTORES QUE AFECTAN LAS OPERACIONES DE
INTERCAMBIO.
 USOS COMUNES E INDUSTRIALES

26.  en las industrias de alimentos y bebidas, hidrometalurgia, acabado de
metales, químico y petroquímico, farmacéutica, azúcar y edulcorantes,
agua subterránea y potable, nuclear, ablandamiento industrial del agua,
semiconductores, energía, y otras muchas industrias.
 también en el hogar como en los detergentes de lavado, o en los
filtros de agua) para producir agua blanda
 los procesos de intercambio de iones se utilizan para separar y
purificar metales, incluyendo la separación de uranio, plutonio y
otros actínidos
 también para separar otros conjuntos de elementos químicos muy
similares, tales como circonio y hafnio, que por cierto son también
muy importantes para la industria nuclear

27.  Las resinas de intercambio
iónico en forma de finas
membranas de intercambio de
protones se utilizan en el
proceso cloro-álcali
 Los intercambiadores de iones se
utilizan en el reprocesamiento del
combustible nuclear y el
tratamiento de los residuos
radiactivos.
 también se puede utilizar para
eliminar la dureza del agua
debida al calcio y el intercambio
de iones magnesio por iones de
hidrógeno y cloro en una
columna de intercambio iónico.

28.  Industria nuclear
 Industria alimentaria
 Industria farmacéutica
 Hidrometalurgia

29. Otras aplicaciones:
 En ciencia del suelo
 En la fabricación de guías de onda planas
 Desalcalinización, o eliminación de los iones
alcalinos de la superficie de un vidrio.

30. Gracias