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DEMINERALIZZAZIONE DEMINERALIZZAZIONE PER SCAMBIO IONICO PER SCAMBIO IONICO PER DEMINERALIZZAZIONE DEMINERALIZZAZIONE DELL’ACQUA SI INTENDE L’ELIMINAZIONE DEGLI ELETTROLITI IN ESSA DISCIOLTI. QUESTO PROCESSO SI PUO’ REALIZZARE CHIMICAMENTE PER SCAMBIO IONICO SCAMBIO IONICO IN PARTICOLARI MATERIALI DETTI RESINE A RESINE A SCAMBIO IONICO. SCAMBIO IONICO. LE RESINE A SCAMBIO IONICO SONO POLIMERI SINTETICI INSOLUBILI A STRUTTURA RETICOLARE TRIDIMENSIONALE, SU CUI SONO INSERITI, MEDIANTE LEGAMI COVALENTI, GRUPPI GRUPPI FUNZIONALI IONIZZATI FUNZIONALI IONIZZATI. LE CARICHE, POSITIVE O NEGATIVE, DI QUESTI GRUPPI FUNZIONALI SONO NEUTRALIZZATE DA IONI DI CARICA OPPOSTA. LE RESINE A SCAMBIO IONICO PIU’ FREQUENTEMENTE UTILIZZATE SI OTTENGONO DALLA COPOLIMERIZZAZIONE DI STIRENE E DIVINILBENZENE (DVB).
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DEMINERALIZZAZIONE DEMINERALIZZAZIONE PER SCAMBIO IONICOPER SCAMBIO IONICO
PER DEMINERALIZZAZIONE DEMINERALIZZAZIONE DELL’ACQUA SI INTENDE L’ELIMINAZIONE DEGLI ELETTROLITI IN ESSA DISCIOLTI.
QUESTO PROCESSO SI PUO’ REALIZZARE CHIMICAMENTE PER SCAMBIO IONICOSCAMBIO IONICO IN PARTICOLARI MATERIALI DETTI RESINE A RESINE A
SCAMBIO IONICO.SCAMBIO IONICO.
LE RESINE A SCAMBIO IONICO SONO POLIMERI SINTETICI INSOLUBILI A STRUTTURA RETICOLARE TRIDIMENSIONALE, SU CUI
SONO INSERITI, MEDIANTE LEGAMI COVALENTI, GRUPPI GRUPPI FUNZIONALI IONIZZATIFUNZIONALI IONIZZATI. LE CARICHE, POSITIVE O NEGATIVE, DI QUESTI GRUPPI FUNZIONALI SONO NEUTRALIZZATE DA IONI DI
CARICA OPPOSTA.
LE RESINE A SCAMBIO IONICO PIU’ FREQUENTEMENTE UTILIZZATE SI OTTENGONO DALLA COPOLIMERIZZAZIONE DI STIRENE E
DIVINILBENZENE (DVB).
CLASSIFICAZIONE DELLE CLASSIFICAZIONE DELLE RESINE A SCAMBIO IONICORESINE A SCAMBIO IONICO
A SECONDA DEI GRUPPI FUNZIONALI PRESENTI SULLA MATRICE POLIMERICA LE RESINE A SCAMBIO IONICO SI DISTINGUONO IN
CATIONICHECATIONICHE
I GRUPPI FUNZIONALI DELLE RESINE CATIONICHE SONO GRUPPI SOLFONICI, CARBOSSILICI O
FENOLICI (ACIDITA’ DECRESCENTE)
ANIONICHEANIONICHE
I GRUPPI FUNZIONALI DELLE RESINE ANIONICHE SONO GRUPPI AMMONICI QUATERNARI, AMMINICI TERZIARI E
SECONDARI
FORTIFORTI
DEBOLIDEBOLI
GENERALITA’ SULLE RESINE A GENERALITA’ SULLE RESINE A SCAMBIO IONICOSCAMBIO IONICO
IL NOME GENERICO CHE VIENE ATTRIBUITO A QUESTE RESINE NON SI RIFERISCE A QUELLO CHE LE RESINE SONO CHIMICAMENTE MA A
CIO’ CHE ESSE PERMETTONO DI SCAMBIARE.
COSI’ UNA RESINA CATIONICA E’ QUELLA CHE PERMETTE LO SCAMBIO DI CATIONI, AVENDO DEI GRUPPI FUNZIONALI ANIONICI,
ED UNA RESINA ANIONICA E’ QUELLA CHE SCAMBIA ANIONI, AVENDO GRUPPI FUNZIONALI CATIONICI.
IN GENERALE LE RESINE A SCAMBIO ANIONICO, RISPETTO A QUELLE CATIONICHE, SONO PIU’ COSTOSE, HANNO UNA MINORE CAPACITA’ DI RIMOZIONE DEGLI IONI ED HANNO COSTI DI RIGENERAZIONE
PIU’ ELEVATI.
RESINE ANIONICHE E CATIONICHE HANNO DENSITA’ MOLTO DIVERSE E PERCIO’ E’ FACILE SEPARARLE PER RIGENERARLE QUANDO
PROVENGONO DA LETTI MISTI.
ESEMPI DI STRUTTURA CHIMICA ESEMPI DI STRUTTURA CHIMICA DI RESINE A SCAMBIO IONICODI RESINE A SCAMBIO IONICO
RESINA ANIONICA FORTE (POLIACRILICA)
RESINA CATIONICA FORTE (POLISTIRENICA)
STRUTTURA DI GRANULO DI STRUTTURA DI GRANULO DI RESINA A SCAMBIO IONICORESINA A SCAMBIO IONICO
Anione legato
Contro-catione
Stirene
Agente di cross-legame
(DVB)
Acqua di idratazione
LA PERCENTUALE DI DVB DETERMINA IL GRADO DI CROSS-LINKING DELLA RESINA;
IL GRADO DI CROSS-LINKAGE E’ DI SOLITO CIRCA 8%; SE TROPPO ELEVATO RENDE PIU’ DIFFICILE LA DIFFUSIONE DEGLI IONI ALL’INTERNO DEI GRANULI.
RESINA CATIONICA FORTE RESINA CATIONICA FORTE IDRATATAIDRATATA
RESINA ANIONICA FORTE RESINA ANIONICA FORTE IDRATATAIDRATATA
RESINE A SCAMBIO RESINE A SCAMBIO CATIONICOCATIONICOLE RESINE CATIONICHE SONO LE PRIME AD ESSERE STATE MESSE A PUNTO E SONO STATE USATE PER
L’ADDOLCIMENTO DELL’ACQUA.
LE RESINE CATIONICHE FORTIRESINE CATIONICHE FORTI PIU’ DIFFUSE SONO QUELLE SOLFONICHESOLFONICHE DEL TIPO RR--SOSO33H,H, CHE SI OTTENGONO PER SOLFONAZIONE DI POLIMERI
RETICOLATI STIRENE-DIVINILBENZENE.
LE RESINE CATIONICHE DEBOLIRESINE CATIONICHE DEBOLI PIU’ DIFFUSE SONO QUELLE CARBOSSILICHECARBOSSILICHE DEL TIPO RR--COOHCOOH, DERIVATE
DALL’ACIDO ACRILICO E METACRILICO.
LE RESINE CATIONICHE FORTI SCAMBIANO IL LORO H+ CON TUTTI I CATIONI, MENTRE QUELLE
CATIONICHE DEBOLI LO SCAMBIANO SOLO CON CATIONI LEGATI AD ACIDI DEBOLI
FORTEFORTE
DEBOLEDEBOLE
FORTE 2RSO3H + CaCl2 ���� (RSO3)2Ca + 2HCl
DEBOLE 2RCOOH + Ca(HCO3) → (RCOO)2Ca + 2H2O + 2CO2
RESINE A SCAMBIO RESINE A SCAMBIO ANIONICOANIONICO
LE RESINE ANIONICHE SONO STATE SVILUPPATE SUCCESSIVAMENTE A QUELLE CATIONICHE E SOLO ALLA FINE DEGLI ANNI ’30 E’ STATO POSSIBILE ESEGUIRE SU SCALA INDUSTRIALE LA DEMINERALIZZAZIONE
DELL’ACQUA.
LE RESINE ANIONICHE FORTIRESINE ANIONICHE FORTI PIU’ UTILIZZATE HANNO COME UNITA’
FUNZIONALI GRUPPI AMMONICI QUATERNARI (R(R--NRNR33OH)OH), QUELLE ANIONICHE DEBOLIANIONICHE DEBOLIHANNO GRUPPI AMMINICI SECONDARI E TERZIARI (RR--NHRNHR22OH, ROH, R--NHNH22ROHROH).
FORTEFORTE
DEBOLEDEBOLE
VA RICORDATO CHE LA REAZIONE DI SCAMBIO IONICO E’ UNA REAZIONE REAZIONE REVERSIBILEREVERSIBILE; QUESTO PERMETTE LA COSIDDETTA RIGENERAZIONERIGENERAZIONE DELLO
SCAMBIATORE MEDIANTE UNA SOLUZIONE CONTENENTE LO IONE INIZIALMENTE PRESENTE NELLA RESINA.
MECCANISMO DEL PROCESSO DI MECCANISMO DEL PROCESSO DI DEIONIZZAZIONE DELL’ACQUADEIONIZZAZIONE DELL’ACQUA
Tratto da: L’acqua nell’industria farmaceutica, Manuale tecnico AFI, OEMF, Milano, 1991
NEL PROCESSO DI DEIONIZZAZIONE DELL’ACQUA CON RESINE A SCAMBIO IONICO LE RESINE SCAMBIATRICI SONO NELLA FORMA HH++ E OHOH--,, CHE VENGONO RISPETTIVAMENTE SOSTITUITI DAI CATIONI E DAGLI ANIONI DELL’ACQUA DA TRATTARE.
STRUTTURA DELLE RESINESTRUTTURA DELLE RESINEPER DEMINERALIZZARE L’ACQUA SI USANO RESINE LA CUI
GRANULOMETRIA SIA COMPRESA TRA 0.3 E 1.2 mm.
LE RESINE A SCAMBIO IONICO POSSONO AVERE DUE STRUTTURE DIFFERENTI:
� RESINE OMOGENEE CONVENZIONALI TIPO “GEL”
� RESINE MACRORETICOLARI O MACROPOROSE
LE RESINE TIPO GEL SONO CONOSCIUTE FIN DAGLI ANNI ’50; SONO IN GRADO DI ASSORBIRE GRANDI QUANTITA’ DI LIQUIDO
RIGONFIANDOSI. MINORE E’ IL GRADO DI RETICOLAZIONEGRADO DI RETICOLAZIONE (CIOE’ IL NUMERO DI LEGAMI TRASVERSALI) MAGGIORE E’ LA VELOCITA’ DI
DIFFUSIONE DEGLI IONI.
LE RESINE MACRORETICOLARI SONO RAFFIGURABILI COME SFERETTE SOLIDE RIGIDE E POROSE, I CUI PORI POSSONO ARRIVARE FINO A
10 nm.
LE RESINE MACRORETICOLARI SONO PREFERIBILI PERCHE’ DURANO DI PIU’, SONO MECCANICAMENTE PIU’ RESISTENTI,
IMPIANTI DI IMPIANTI DI DEIONIZZAZIONE DELL’ACQUADEIONIZZAZIONE DELL’ACQUA
CI SONO FONDAMENTALMENTE TRE TIPOLOGIE DI IMPIANTOTRE TIPOLOGIE DI IMPIANTO DI DEIONIZZAZIONE D’ACQUA:
� UNA UNICA COLONNA A LETTO MISTOUNICA COLONNA A LETTO MISTO (RESINA ANIONICA E CATIONICA MESCOLATE)
� UNA COLONNA A RESINA CATIONICACOLONNA A RESINA CATIONICA ED UNA COLONNA A COLONNA A RESINA ANIONICARESINA ANIONICA, CON EVENTUALMENTE INTERPOSTA TRA LE DUE UNA TORRE DI DECARBONATAZIONETORRE DI DECARBONATAZIONE O DEGASAZIONE
� UNA COLONNA A RESINA CATIONICACOLONNA A RESINA CATIONICA ED UNA COLONNA ACOLONNA ARESINA ANIONICARESINA ANIONICA SEGUITE DA UNA COLONNA FINALE A LETTO COLONNA FINALE A LETTO
MISTOMISTO
IN OGNI CASO L’IMPIANTO DOVRA’ ESSERE PROVVISTO DI UN OPPORTUNO SISTEMA DI FILTRAZIONE DELL’ACQUA IN ENTRATA, UN SISTEMA DI POMPAGGIO A RICIRCOLO, UN
SISTEMA DI FILTRAZIONE DELL’ACQUA IN USCITA, UN SISTEMA DI ELIMINAZIONE DEGLI EFFLUENTI DI RIGENERAZIONE
SCHEMA DI IMPIANTO DI SCHEMA DI IMPIANTO DI DEIONIZZAZIONE DELL’ACQUADEIONIZZAZIONE DELL’ACQUA
Tratto da: L’acqua nell’industria farmaceutica, Manuale tecnico AFI, OEMF, Milano, 1991
RIGENERAZIONE RIGENERAZIONE DELLE RESINEDELLE RESINEIN GENERALE I LETTI DI RESINE SI
POSSONO RIGENERARE IN EQUICORRENTEEQUICORRENTEO IN CONTROCORRENTECONTROCORRENTE A SECONDA DELLA DIREZIONE DI FLUSSO DELLE SOLUZIONI RIGENERANTI. IL SECONDO METODO E’
PIU’ EFFICIENTE.
PER LE RESIONE CATIONICHE SI USANO SOLUZIONI DI ACIDI FORTIACIDI FORTI, PER QUELLE
ANIONICHE DI BASI FORTIBASI FORTI.
NEL CASO DI COLONNE A LETTO MISTO IL PROCESSO DI RIGENERAZIONE E’ PIU’ COMPLESSO PERCHE’ DEVE ESSERE
PRECEDUTO DALLA SEPARAZIONE FISICA DEI DUE TIPI DI RESINA MEDIANTE UN
PROLUNGATO LAVAGGIO IN LAVAGGIO IN CONTROCORRENTECONTROCORRENTE, CHE SFRUTTA LA
DIFFERENTE DENSITA’DIFFERENTE DENSITA’ DEI DUE TIPI DI RESINA.
RIGENERAZIONE DI COLONNA A LETTO MISTO
SANITIZZAZIONE DI SANITIZZAZIONE DI RESINE A SCAMBIO IONICORESINE A SCAMBIO IONICO
LE RESINE A SCAMBIO IONICO POSSONO TRATTENERE BATTERI E COLLOIDI. I BATTERI POSSONO CRESCERE
DENTRO LE RESINE, SOPRATTUTTO NEI PERIODI DI SOSTA DEGLI IMPIANTI.
OGNI 3-4 MESI SAREBBE OPPORTUNO SANITIZZARE L’IMPIANTO, SOPRATTUTTO SE QUESTO FUNZIONA AD
INTERMITTENZA.
GLI AGENTI SANITIZZANTI PIU’ USATI SONO:
� IPOCLORITO DI SODIO
� FORMALDEIDE IN SOLUZIONE
� CLORAMINA T
� SALI D’AMMONIO QUATERNARIO
ELETTRODEIONIZZAZIONEELETTRODEIONIZZAZIONE--11
E’ UN SISTEMA MODERNO (HA CIRCA 20 ANNI) CHE PER DEIONIZZARE L’ACQUA UTILIZZA RESINE SCAMBIATRICI DI RESINE SCAMBIATRICI DI IONI,IONI, MEMBRANE IONOMEMBRANE IONO--SELETTIVESELETTIVE ED UN CAMPO ELETTRICOCAMPO ELETTRICO. CONSENTE DI OTTENERE ACQUA DEIONIZZATA OPERANDO IN CONTINUO, CIOE’ SENZA INTERROMPERE IL PROCESSO PER
RIGENERARE LE RESINE. IL LETTO DI RESINA E’ FLUTTUANTEFLUTTUANTE.
Tratto da:LAB WATER PURIFICATION, Manuale Millipore
ELETTRODEIONIZZAZIONEELETTRODEIONIZZAZIONE--22
Tratto da:LAB WATER PURIFICATION, Manuale Millipore
ELETTRODEIONIZZAZIONEELETTRODEIONIZZAZIONE--33
AL CATODO:
Reduction of water:
2H2O + 2e-→ 2OH- + H2(g)
ALL’ANODO:
Oxidation of water:
H2O→ 2e- + ½ O2 (g) + 2H+
Tratto da: L’acqua nell’industria farmaceutica, Manuale tecnico AFI, OEMF, Milano, 1991
RUOLO DEGLI U.V. NELLA RUOLO DEGLI U.V. NELLA PURIFICAZIONE DELL’ACQUAPURIFICAZIONE DELL’ACQUA
GLI UV HANNO UN’AZIONEANTIBATTERICA…
…E RIDUCONO I TOC NELL’ACQUA
