El objetivo de este Seminario Web es integrar los aspectos teóricos que constituyen el pilar fundamental para el trabajo y operación con resinas de intercambio iónico. A cargo de Eduardo Márquez Canosa tutor del Curso Ingeniería para el Tratamiento de Aguas Especiales de Fondo Verde. ----------------------------------------­------------------------------ Todo esto y más, en: http://www.fondoverde.org/ http://www.campusfondoverde.net/ ¡Siguenos en:...! Twitter: https://twitter.com/fondoverde Facebook: https://www.facebook.com/fondoverde Aquí, en YouTube: https://goo.gl/e9S4HS

1. Dr. Eduardo Márquez Canosa
E-mail: dr.marquezcanosa@gmail.com
Tratamiento del agua mediante
resinas de intercambio iónico.
Conceptos básicos
Diploma en Ingeniería para el Tratamiento de Aguas
Especiales
Fondo Verde
Agosto 2015

2. Características que distinguen a un agua natural
Introducción
Parámetros de calidad del agua.
Resinas de intercambio.
Procesos con resinas de intercambio.
Características de un agua natural.
Sistemas de pre tratamiento utilizados.
Impurezas iónicas.
Inconvenientes.
Procesos utilizados en la remoción de
impurezas iónicas.

3. Operaciones Unitarias presentes en un sistema de pre tratamiento
Filtración a través de material
poroso
Macrofiltración
Filtros Carbón Activado
Microfiltración
Desinfección
Filtros de Arena
Filtros Antracita
Filtros mixtos
Filtros Clarificadores
Introducción
Parámetros de calidad del agua.
Resinas de intercambio.
Procesos con resinas de intercambio.
Características de un agua natural.
Sistemas de pre tratamiento utilizados.
Impurezas iónicas.
Inconvenientes.
Procesos utilizados en la remoción de
impurezas iónicas.

4. Introducción
Parámetros de calidad del agua.
Resinas de intercambio.
Procesos con resinas de intercambio.
Características de un agua natural.
Sistemas de pre tratamiento utilizados.
Impurezas iónicas.
Inconvenientes.
Procesos utilizados en la remoción de
impurezas iónicas.

5. Introducción
Parámetros de calidad del agua.
Resinas de intercambio.
Procesos con resinas de intercambio.
Características de un agua natural.
Sistemas de pre tratamiento utilizados.
Impurezas iónicas.
Inconvenientes.
Procesos utilizados en la remoción de
impurezas iónicas.

6. Introducción
Parámetros de calidad del agua.
Resinas de intercambio.
Procesos con resinas de intercambio.
Características de un agua natural.
Sistemas de pre tratamiento utilizados.
Impurezas iónicas.
Inconvenientes.
Procesos utilizados en la remoción de
impurezas iónicas.

7. Inconvenientes de utilizar un agua con elevada concentración
de iones o sales disueltas
Incrustaciones
Introducción
Parámetros de calidad del agua.
Resinas de intercambio.
Procesos con resinas de intercambio.
Corrosión
Características de un agua natural.
Sistemas de pre tratamiento utilizados.
Impurezas iónicas.
Inconvenientes.
Procesos utilizados en la remoción de
impurezas iónicas.

8. Introducción
Parámetros de calidad del agua.
Resinas de intercambio.
Procesos con resinas de intercambio.
Características de un agua natural.
Sistemas de pre tratamiento utilizados.
Impurezas iónicas.
Inconvenientes.
Procesos utilizados en la remoción de
impurezas iónicas.

9. Introducción
Parámetros de calidad del agua.
Resinas de intercambio.
Procesos con resinas de intercambio.
Características de un agua natural.
Sistemas de pre tratamiento utilizados.
Impurezas iónicas.
Inconvenientes.
Procesos utilizados en la remoción de
impurezas iónicas.

10. Introducción
Parámetros de calidad del agua.
Resinas de intercambio.
Procesos con resinas de intercambio.
Características de un agua natural.
Sistemas de pre tratamiento utilizados.
Impurezas iónicas.
Inconvenientes.
Procesos utilizados en la remoción de
impurezas iónicas.

11. Introducción
Parámetros de calidad del agua.
Resinas de intercambio.
Procesos con resinas de intercambio.
Métodos empleados para la remoción de impurezas iónicas
EVAPORACIÓN / DESTILACIÓN
MEMBRANAS (ULTRAFILTRACIÓN, ÓSMOSIS INVERSA)
PRECIPITACIÓN QUÍMICA (PROCESO DE CAL SODA EN
FRIO Y CALIENTE)
INTERCAMBIO IÓNICO
Características de un agua natural.
Sistemas de pre tratamiento utilizados.
Impurezas iónicas.
Inconvenientes.
Procesos utilizados en la remoción de
impurezas iónicas.

12. Introducción
Parámetros de calidad del agua.
Resinas de intercambio.
Procesos con resinas de intercambio.
Definición.
Carácter reversible del proceso.
Estructura de la matriz polimérica.
Clasificación general de los tipos de
resinas.
Propiedades de las resinas de
intercambio iónico.
Absorben iones (cationes y aniones) de una solución y lo
intercambian por cantidades equivalentes de otros iones
de la misma carga, basado en una escala de selectividad
de los mismos.
Dentro del concepto se deben resaltar: el carácter reversible de la
reacción de intercambio, la misma se produce de equivalente a
equivalente de iones intercambiados y se realiza bajo una escala
de selectividad de iones.

13. Representación del proceso de intercambio de catión y anión por cada
resina
Definición.
Principio de selectividad presente en
cada resina
Estructura de la matriz polimérica.
Clasificación general de los tipos de
resinas.
Propiedades de las resinas de
intercambio iónico.
Introducción
Parámetros de calidad del agua.
Resinas de intercambio.
Procesos con resinas de intercambio.

14. Introducción
Parámetros de calidad del agua.
Resinas de intercambio.
Procesos con resinas de intercambio.
Definición.
Principio de selectividad presente en
cada resina.
Estructura de la matriz polimérica.
Clasificación general de los tipos de
resinas.
Propiedades de las resinas de
intercambio iónico.

15. Selectividad de los iones para cada tipo de resina
Para una resina catiónica fuerte Para una resina catiónica débil
Para una resina aniónica fuerte
Para una resina aniónica débil
Introducción
Parámetros de calidad del agua.
Resinas de intercambio.
Procesos con resinas de intercambio.
Definición.
Principio de selectividad presente en
cada resina.
Estructura de la matriz polimérica.
Clasificación general de los tipos de
resinas.
Propiedades de las resinas de
intercambio iónico.

16. Introducción
Parámetros de calidad del agua.
Resinas de intercambio.
Procesos con resinas de intercambio.
Definición.
Principio de selectividad presente en
cada resina.
Estructura de la matriz polimérica.
Clasificación general de los tipos de
resinas.
Propiedades de las resinas de
intercambio iónico.

17. Introducción
Parámetros de calidad del agua.
Resinas de intercambio.
Procesos con resinas de intercambio.
Definición.
Principio de selectividad presente en
cada resina.
Estructura de la matriz polimérica.
Clasificación general de los tipos de
resinas.
Propiedades de las resinas de
intercambio iónico.
Estructura de una resina de intercambio
1.- La Matriz polimérica.
2.- El agente de entrecruzamiento.
3.- El grupo funcional (intercambiador de iones).

18. Introducción
Parámetros de calidad del agua.
Resinas de intercambio.
Procesos con resinas de intercambio.
Definición.
Principio de selectividad presente en
cada resina.
Estructura de la matriz polimérica.
Clasificación general de los tipos de
resinas.
Propiedades de las resinas de
intercambio iónico.

19. Introducción
Parámetros de calidad del agua.
Resinas de intercambio.
Procesos con resinas de intercambio.
Definición.
Principio de selectividad presente en
cada resina.
Estructura de la matriz polimérica.
Clasificación general de los tipos de
resinas.
Propiedades de las resinas de
intercambio iónico.
Representación esquemática de la matriz polimérica
estirénica de una resina.

20. Introducción
Parámetros de calidad del agua.
Resinas de intercambio.
Procesos con resinas de intercambio.
Definición.
Principio de selectividad presente en
cada resina.
Estructura de la matriz polimérica.
Clasificación general de los tipos de
resinas.
Propiedades de las resinas de
intercambio iónico.
Representación esquemática de la matriz polimérica estirénica. Ejemplo
de la resina Catiónica fuerte (Amberlite IR-120).

21. Introducción
Parámetros de calidad del agua.
Resinas de intercambio.
Procesos con resinas de intercambio.
Definición.
Principio de selectividad presente en
cada resina.
Estructura de la matriz polimérica.
Clasificación general de los tipos de
resinas.
Propiedades de las resinas de
intercambio iónico.
Representación esquemática de la formación de la matriz polimérica acrílica
de una resina.

22. Introducción
Parámetros de calidad del agua.
Resinas de intercambio.
Procesos con resinas de intercambio.
Definición.
Principio de selectividad presente en
cada resina.
Estructura de la matriz polimérica.
Clasificación general de los tipos de
resinas.
Propiedades de las resinas de
intercambio iónico.
Representación esquemática de la matriz polimérica acrílica. Ejemplo de
la resina Aniónica fuerte (Amberlite IR-458)

23. Introducción
Parámetros de calidad del agua.
Resinas de intercambio.
Procesos con resinas de intercambio.
Definición.
Principio de selectividad presente en
cada resina.
Estructura de la matriz polimérica.
Clasificación general de los tipos de
resinas.
Propiedades de las resinas de
intercambio iónico.
Características principales de las resinas con matriz poliméricas acrílicas.

24. Introducción
Parámetros de calidad del agua.
Resinas de intercambio.
Procesos con resinas de intercambio.
Definición.
Principio de selectividad presente en
cada resina.
Estructura de la matriz polimérica.
Clasificación general de los tipos de
resinas.
Propiedades de las resinas de
intercambio iónico.
Tipos de resinas en función de su grupo funcional

25. Introducción
Parámetros de calidad del agua.
Resinas de intercambio.
Procesos con resinas de intercambio.
Definición.
Principio de selectividad presente en
cada resina.
Estructura de la matriz polimérica.
Clasificación general de los tipos de
resinas.
Propiedades de las resinas de
intercambio iónico.
Propiedades de las resinas de intercambio iónico
1.- No deben ser solubles en agua, ni en otros disolventes comunes, aunque no
pueden estar secas.
2.- La reacción de intercambio se produce estequiométricamente, equivalente a
equivalente.
3.- Los procesos de intercambio iónico son procesos en equilibrio. Esto permite el
trabajo en columnas de forma continua. Si el flujo es muy pequeño, el ion que sale
puede volver a entrar a la resina.
4.- Las resinas deben ser resistentes desde el punto de vista químico y mecánico.
5.- Presentan mayor afinidad por un ion que por otro, dependiendo entre otros
factores, de la carga, el número atómico y la concentración de la disolución.

26. Introducción
Parámetros de calidad del agua.
Resinas de intercambio.
Procesos con resinas de intercambio.
Etapas de trabajo con resinas de
intercambio iónico.
Variables que influyen en la operación.
Configuraciones existentes.
Selección de la resina.
Interpretación de las variables presentes
en el catálogo de una resina.

27. Introducción
Parámetros de calidad del agua.
Resinas de intercambio.
Procesos con resinas de intercambio.
Etapas de trabajo con resinas de
intercambio iónico.
Variables que influyen en la operación.
Configuraciones existentes.
Selección de la resina.
Interpretación de las variables presentes
en el catálogo de una resina.
Esquema general de un equipo de intercambio iónico

28. Introducción
Parámetros de calidad del agua.
Resinas de intercambio.
Procesos con resinas de intercambio.
Etapas de trabajo con resinas de
intercambio iónico.
Variables que influyen en la operación.
Configuraciones existentes.
Selección de la resina.
Interpretación de las variables presentes
en el catálogo de una resina.

29. Introducción
Parámetros de calidad del agua.
Resinas de intercambio.
Procesos con resinas de intercambio.
Etapas de trabajo con resinas de
intercambio iónico.
Variables que influyen en la operación.
Configuraciones existentes.
Selección de la resina.
Interpretación de las variables presentes
en el catálogo de una resina.

30. Introducción
Parámetros de calidad del agua.
Resinas de intercambio.
Procesos con resinas de intercambio.
Etapas de trabajo con resinas de
intercambio iónico.
Variables que influyen en la operación.
Configuraciones existentes.
Selección de la resina.
Interpretación de las variables presentes
en el catálogo de una resina.

31. Introducción
Parámetros de calidad del agua.
Resinas de intercambio.
Procesos con resinas de intercambio.
Etapas de trabajo con resinas de
intercambio iónico.
Variables que influyen en la operación.
Configuraciones existentes.
Selección de la resina.
Interpretación de las variables presentes
en el catálogo de una resina.
Representación esquemática de la estructura de una resina catiónica fuerte

32. Introducción
Parámetros de calidad del agua.
Resinas de intercambio.
Procesos con resinas de intercambio.
Etapas de trabajo con resinas de
intercambio iónico.
Variables que influyen en la operación.
Configuraciones existentes.
Selección de la resina.
Interpretación de las variables presentes
en el catálogo de una resina.
Representación esquemática de la estructura de una resina aniónica

33. Introducción
Parámetros de calidad del agua.
Resinas de intercambio.
Procesos con resinas de intercambio.
Etapas de trabajo con resinas de
intercambio iónico.
Variables que influyen en la operación.
Configuraciones existentes.
Selección de la resina.
Interpretación de las variables presentes
en el catálogo de una resina.
Variables que influyen en la operación con resinas de intercambio iónico
1. Naturaleza del agua a tratar.
2. Características y tipos de resinas intercambiadoras de iones.
3. Tipos de sistemas de intercambio iónico.
4. Calidad necesaria del agua tratada.
5. Características del equipo.
6. Costos de los sistemas de intercambio iónico.

34. Introducción
Parámetros de calidad del agua.
Resinas de intercambio.
Procesos con resinas de intercambio.
Etapas de trabajo con resinas de
intercambio iónico.
Variables que influyen en la operación.
Configuraciones existentes.
Selección de la resina.
Interpretación de las variables presentes
en el catálogo de una resina.
Procesos típicos de tratamiento de agua industrial

35. Introducción
Parámetros de calidad del agua.
Resinas de intercambio.
Procesos con resinas de intercambio.
Etapas de trabajo con resinas de
intercambio iónico.
Variables que influyen en la operación.
Configuraciones existentes.
Selección de la resina.
Interpretación de las variables presentes
en el catálogo de una resina.
Procesos típicos de tratamiento de agua industrial
Remoción de la dureza (Ca y Mg)
Uso de resinas catiónicas operadas en ciclo sodio y regenaradas
con cloruro de sodio.
El resto de los sólidos totales disueltos en el agua no se
intercambian.
Bajo costo de inversión de equipos.
Bajo costo de operación.
Alta capacidad de intercambio iónico.
Ventajas: Limitaciones:
Aguas para calderas de baja presión.
No remueve sílice.

36. Introducción
Parámetros de calidad del agua.
Resinas de intercambio.
Procesos con resinas de intercambio.
Etapas de trabajo con resinas de
intercambio iónico.
Variables que influyen en la operación.
Configuraciones existentes.
Selección de la resina.
Interpretación de las variables presentes
en el catálogo de una resina.
Agua Cruda Regenerante Agua tratada

37. Introducción
Parámetros de calidad del agua.
Resinas de intercambio.
Procesos con resinas de intercambio.
Etapas de trabajo con resinas de
intercambio iónico.
Variables que influyen en la operación.
Configuraciones existentes.
Selección de la resina.
Interpretación de las variables presentes
en el catálogo de una resina.
Ventajas: Limitaciones:
Aguas para calderas de baja presión.
No remueve sílice.
Reduce la alcalinidad constituida por hidrogeno carbonatos
normalmente asociados a la dureza.
Proceso requerido en tratamientos de aguas de caldera, fabricación de
bebidas, licores, fábricas de hielo y otros productos alimenticios.
Suaviza el agua.
Bajo costo de operación.
Equipos menos costosos.

38. Introducción
Parámetros de calidad del agua.
Resinas de intercambio.
Procesos con resinas de intercambio.
Etapas de trabajo con resinas de
intercambio iónico.
Variables que influyen en la operación.
Configuraciones existentes.
Selección de la resina.
Interpretación de las variables presentes
en el catálogo de una resina.
Agua Cruda Regenerante Agua tratada

39. Introducción
Parámetros de calidad del agua.
Resinas de intercambio.
Procesos con resinas de intercambio.
Etapas de trabajo con resinas de
intercambio iónico.
Variables que influyen en la operación.
Configuraciones existentes.
Selección de la resina.
Interpretación de las variables presentes
en el catálogo de una resina.
Agua Cruda Regenerante Agua tratada

40. Introducción
Parámetros de calidad del agua.
Resinas de intercambio.
Procesos con resinas de intercambio.
Etapas de trabajo con resinas de
intercambio iónico.
Variables que influyen en la operación.
Configuraciones existentes.
Selección de la resina.
Interpretación de las variables presentes
en el catálogo de una resina.
Agua Cruda Regenerante Agua tratada

41. Introducción
Parámetros de calidad del agua.
Resinas de intercambio.
Procesos con resinas de intercambio.
Etapas de trabajo con resinas de
intercambio iónico.
Variables que influyen en la operación.
Configuraciones existentes.
Selección de la resina.
Interpretación de las variables presentes
en el catálogo de una resina.
Agua Cruda Regenerante Agua tratada

42. Introducción
Parámetros de calidad del agua.
Resinas de intercambio.
Procesos con resinas de intercambio.
Etapas de trabajo con resinas de
intercambio iónico.
Variables que influyen en la operación.
Configuraciones existentes.
Selección de la resina.
Interpretación de las variables presentes
en el catálogo de una resina.

43. Introducción
Parámetros de calidad del agua.
Resinas de intercambio.
Procesos con resinas de intercambio.
Etapas de trabajo con resinas de
intercambio iónico.
Variables que influyen en la operación.
Configuraciones existentes.
Selección de la resina.
Interpretación de las variables presentes
en el catálogo de una resina.

44. Introducción
Parámetros de calidad del agua.
Resinas de intercambio.
Procesos con resinas de intercambio.
Etapas de trabajo con resinas de
intercambio iónico.
Variables que influyen en la operación.
Configuraciones existentes.
Selección de la resina.
Interpretación de las variables presentes
en el catálogo de una resina.
Agua Cruda Regenerante Agua tratada

45. Introducción
Parámetros de calidad del agua.
Resinas de intercambio.
Procesos con resinas de intercambio.
Etapas de trabajo con resinas de
intercambio iónico.
Variables que influyen en la operación.
Configuraciones existentes.
Selección de la resina.
Interpretación de las variables presentes
en el catálogo de una resina.

46. Introducción
Parámetros de calidad del agua.
Resinas de intercambio.
Procesos con resinas de intercambio.
Etapas de trabajo con resinas de
intercambio iónico.
Variables que influyen en la operación.
Configuraciones existentes.
Selección de la resina.
Interpretación de las variables presentes
en el catálogo de una resina.

47. Introducción
Parámetros de calidad del agua.
Resinas de intercambio.
Procesos con resinas de intercambio.
Etapas de trabajo con resinas de
intercambio iónico.
Variables que influyen en la operación.
Configuraciones existentes.
Selección de la resina.
Interpretación de las variables presentes
en el catálogo de una resina.

48. Introducción
Parámetros de calidad del agua.
Resinas de intercambio.
Procesos con resinas de intercambio.
Etapas de trabajo con resinas de
intercambio iónico.
Variables que influyen en la operación.
Configuraciones existentes.
Selección de la resina.
Interpretación de las variables presentes
en el catálogo de una resina.

49. Introducción
Parámetros de calidad del agua.
Resinas de intercambio.
Procesos con resinas de intercambio.
Etapas de trabajo con resinas de
intercambio iónico.
Variables que influyen en la operación.
Configuraciones existentes.
Selección de la resina.
Interpretación de las variables presentes
en el catálogo de una resina.
¿Cómo se calcula la cantidad de resina (volumen de resina necesario)?
¿Cómo realizar el diseño o evaluación de un equipo de intercambio iónico?
Cálculo de los siguientes parámetros operacionales:
1.- Flujo de operación (Qop) o servicio.
2.- Volumen de agua tratada procesada.
2. -Flujo en la operación de contra lavado (Qcont).
2.-Tiempo en la operación contra lavado.
3.- Masa del regenerante.
4.- Flujo de regeneración.
5.- Tiempo de regeneración.
6.- Flujo, tiempo de operación y volumen consumido en la operación de lavado.

50. Dr. Eduardo Márquez Canosa
E-mail: dr.marquezcanosa@gmail.com
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