Micro – Ultra – Nanofiltrazione
7 Ottobre 2020
Elettrodeionizzazione
7 Ottobre 2020
Scambio ionico
La tecnologia dello scambio ionico è spesso impiegata sotto forma di addolcitori d'acqua per rimuovere la durezza ma quando viene utilizzata come tecnologia di finitura del trattamento dell’acqua è anche utile per la rimozione di sostanze chimiche inorganiche, metalli pesanti e solidi disciolti. Il fluoro, il radio e, in una certa misura, i nitrati sono tutti trattati efficacemente con resine a scambio ionico. La rimozione di questi contaminanti viene eseguita mediante adsorbimento degli ioni contaminanti su una resina di scambio. In questo caso, uno ione viene sostituito con un altro ione sulla superficie caricata del mezzo, solitamente una resina plastica sintetica. La superficie della resina è progettata come cationica (carica negativa) o anionica (carica positiva). Il mezzo è saturato con lo ione scambiabile prima dell'inizio delle operazioni di trattamento, durante lo scambio, gli ioni contaminanti sostituiscono gli ioni rigeneranti perché sono preferiti dal mezzo. Dopo che il mezzo raggiunge l'equilibrio con gli ioni contaminanti viene rigenerato con una soluzione adatta, come cloruro di sodio, cloruro di potassio, soda caustica o soluzione acida. Lo scarico dello scambio ionico è altamente concentrato e richiede uno smaltimento accurato.
Addolcimento dell'acqua
L'addolcimento dell'acqua è un processo per la rimozione di calcio e magnesio. Questi minerali sono la principale causa di durezza. Con acqua dura, sono necessarie grandi quantità di sapone per produrre una schiuma e incrostazioni possono formarsi sugli utensili da cucina o sui lavelli. La formazione di tali incrostazioni, simili al gesso, possono anche depositarsi anche all’interno delle tubazioni e delle caldaie.La maggior parte degli addolcitori utilizza il processo di scambio ionico, che effettua la sostituzione degli ioni di calcio e magnesio con ioni di sodio. Lo scambio avviene quando l'acqua ad alta durezza entra in contatto con un mezzo di scambio, solitamente una resina sintetica o zeolite gel.
Questi sono materiali granulari insolubili che possiedono la proprietà di scambio ionico. Dopo un certo periodo di produzione, la resina necessita di rigenerazione, questa avviene facendo passare un sale (NaCl) o una soluzione salina attraverso il letto di resina. Questo tipo di processo di addolcimento aumenta il contenuto di sodio dell'acqua e può renderla inadatta a persone che seguono una dieta a basso contenuto di sodio.
Rimozione dei nitrati (NO3)
I nitrati (NO3) sono un composto che si forma quando l'azoto si combina con l'ossigeno. Può capitare che quantità elevate di nitrati si infiltrano nell'acqua potabile a causa della contaminazione dovuta a fertilizzanti e rifiuti animali, in particolare nelle aree di agricoltura intensificata o in prossimità di sistemi di trattamento o smaltimento delle acque reflue o zone di scarico di rifiuti industriali e di lavorazione alimentare.Un test specifico è l'unico modo per rilevare la presenza di nitrati, poiché è insapore, inodore e incolore. I livelli di nitrati contenuti nelle falde variano nel corso dell'anno, spesso sono più alti in primavera (dopo la pioggia e lo scioglimento della neve) e a fine estate nelle aree dove c'è un'irrigazione estensiva.
Il nitrato è uno ione altamente solubile e stabile in acqua. Pertanto, varie tecniche sono state impiegate per la sua rimozione efficiente dall'acqua, tra queste l'adsorbimento, lo scambio ionico, l'osmosi inversa e i trattamenti biologici. Alcuni di questi metodi hanno costi operativi elevati, il processo di scambio ionico sembra essere il più adatto per le piccole portate per la sua semplicità, efficacia e costo relativamente ridotto. Il processo di scambio ionico è costituito dal passaggio di acqua ad alto contenuto di nitrati attraverso un letto di resina scambiatrice di anioni basici su cui gli ioni nitrato vengono scambiati con cloruro fino a quando la resina è esaurita.
Rimozione di ioni metallici: Arsenico (As), Zinco (Zn)
Le resine a scambio ionico hanno una buona selettività rispetto agli ioni metallici. Dipende in gran parte dalla struttura della resina e in particolare dal raggio ionico e dalla densità di carica ionica degli ioni metallici. Uno ione di densità di carica maggiore tende a spostare uno ione di densità di carica minore. Gli ioni trivalenti vengono adsorbiti preferenzialmente, poi anche gli ioni bivalenti. All'interno di ioni della stessa carica la selettività è regolata dalla forza di legame. Ciò è determinato dalla caratteristica elettrovalente dello ione metallico stesso. Gli ioni metallici che sono più elettrovalenti si legano più fortemente e sono preferenzialmente adsorbiti. Ad esempio, il rame è più elettropositivo dello zinco; come risultato, da un effluente contenente rame e zinco disciolti, gli ioni di rame vengono preferenzialmente adsorbiti. L'arsenico è una sostanza tossica che con la tecnologia dello scambio ionico è possibile trattare, utilizzando una resina anionica specifica i grado di sia l'arsenico pentavalente che trivalente. Si consiglia sempre la pre-ossidazione per convertire l'arsenico trivalente nella forma pentavalente prima della rimozione mediante resine a scambio ionico. Qualsiasi eccesso di ossidante deve essere comunque rimosso prima che l’acqua venda a contatto con la resina.
Rimozione del Boro
Il boro è un elemento naturale che è prevalente nelle falde acquifere provenienti da zone vulcanica, è presente nell'acqua di mare e viene utilizzato in prodotti commerciali come i detergenti. E’ leggermente tossico per l'uomo ma è spesso molto tossico per le piante, in particolare per parecchie varietà di agrumi, il contenuto di boro è infatti regolamentato nella maggior parte delle regioni del mondo. A seconda della salinità dell'acqua, della concentrazione di boro e della temperatura, vengono utilizzati due processi principali per produrre acqua potabile con contenuto al di sotto di 0,5 mg / L di boro:• Osmosi inversa con doppio passo: la progettazione prevede, dopo un primo passaggio con osmosi inversa anche un secondo passaggio del permeato addizionato con soda caustica per aumentare il pH intorno a 9,5. In alcuni casi, il permeato del primo passo può essere parzialmente miscelato per mantenere alcuni dei minerali nell'acqua.
• Osmosi inversa con resine a scambio ionico: in questo caso la resina selettiva a scambio ionico del boro, con o senza by-pass, può essere utilizzata per la rimozione del boro come trattamento successivo del permeato proveniente dal primo passo. La resina selettiva deve essere rigenerata in loco con soda caustica e acido cloridrico o solforico. Spesso è necessario un sistema a doppia colonna per garantire la continuità della produzione.