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TRATAMIENTO
TERCIARIO POR
RESINA DE
INTERCAMBIO IÓNICO
INTRODUCCIÓN
El agua es un bien escaso pero imprescindible. La mayor parte del agua que
se utiliza para usos industriales ...
OBJETIVOS
 Objetivos Generales
Diseñar un sistema de tratamiento de aguas residuales por
intercambio iónico mediante colu...
HIPOTESIS
"SE LOGRARA DISMINUIR LA CANTIDAD DE IONES PRESENTES EN
EL AGUA, EN FORMA SELECTIVA EMPLEANDO RESINA CATIONICA
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TRATAMIENTO TERCIARIO
El tratamiento terciario forma parte del proceso de
depuración de una EDAR. El papel de este tratami...
 El tratamiento terciario proporciona una etapa final para
aumentar la calidad del efluente al estándar requerido
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Métodos de tratamiento terciario
 Ósmosis Inversa: Es una tecnología de membrana en la
cual el solvente (agua) es transfe...
 Adsorción: La adsorción es un proceso donde un sólido se
utiliza para eliminar una sustancia soluble del agua. En este
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 Nitrificación – Desnitrificación: Son procesos llevados a cabo
por determinados grupos de microorganismos bacterianos qu...
TABLA DE CONTAMINANTES SOBRE LOS QUE ACTUAN LOS SISTEMAS DE
TRATAMIENTO TERCIARIO
RESINAS DE
INTERCAMBIO IONICO
 El intercambio iónico es una operación de separación
basada en la transferencia de materia fluido-sólido.
Implica la tra...
 Resina de Intercambio Iónico. Son materiales sintéticos,
sólidos e insolubles en agua, que se presentan en forma
de esfe...
 Descalcificación.
 Desnitratación
 Desionización.
 Desminaralización
 Ablandamiento de agua.
Uso de la resinas de in...
Hay 2 tipos básicos de resinas:
Intercambio de cationes.
 Resinas del intercambio de cationes emiten
iones hidrogeno (H+)...
En la parte superior de la imagen se muestra
resina catiónica, en la parte inferior aniónica
 Resinas catiónicas de ácido fuerte: Intercambian
iones positivos (cationes).
-Funcionan a cualquier pH.
-Es la destinada...
 Resinas catiónicas de ácido débil:
- Tienen menor capacidad de intercambio.
- No son funcionales a pH bajos.
- Elevado h...
 Resinas aniónicas de base fuerte:
- Intercambian iones negativos (aniones).
- Es la destinada a aplicaciones de suavizad...
 Resinas aniónicas de base débil:
- Se trata de una resina muy eficiente, requiere menos
sosa para su regeneración.
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 Una reacción de intercambio iónico es aquella en la cual un átomo o una
molécula que han ganado o perdido un electrón, y...
 Intercambian iones positivos (cationes).
 Funcionan a cualquier pH.
 Es la destinada a aplicaciones de suavizado de ag...
 Eliminación de la dureza del agua.
 Alcalinidad del agua
 Eliminación de nitratos
 Eliminación del ión amonio
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 Es que tienen habilidad para recuperar la capacidad
original mediante el tratamiento con una solución
que puede ser ácid...
CAPACIDAD DE LA RESINA
La capacidad de la resina es
un parámetro fundamental
para la selección del
intercambiador ya que
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Figura 2. Concentración de nitratos (ppm)
según el tiempo de trabajo (minutos).
Interpretación:
De acuerdo al gráfico se
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CÁLCULO DE LA CAPACIDAD REAL DE LA RESINA
Se calculó la capacidad real de la resina,
calculando la cantidad de gramos que ...
REGENERACIÓN Y LAVADOS DE LAS RESINAS DE
INTERCAMBIO IÓNICO
La regeneración de las resinas de intercambio
iónico es el pro...
los líquidos pasan de arriba abajo durante la etapa de agotamiento y
también durante la etapa de regeneración.
Se dice que...
Un término más apropiado sería flujo inverso puesto que la resina no se
mueve. No obstante, la expresión común es contra-c...
Para la regeneración de las resinas de intercambio
iónico se usa:
Sal común (cloruro de sodio) para regenerar resinas
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MATERIALES Y METODOS
 MATERIALES
 Resinas de intercambio iónico)
 270 gr de NaCl
 conductímetro
 NPK
 Agua destilada...
 METODOLOGÍA
La metodología de la investigación se inició con el
acondicionamiento del equipo, el caudal de la
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 METODOLOGÍA
Las columnas se alternaran para el funcionamiento, ambas conectadas a una
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Diseños de las columnas de intercambio
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Tanque de
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ETAPA DE DISEÑO:
 Medidas de la columna de intercambio iónico:
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Cálculo de las dimensiones de la
columna de intercambio iónico:
 Para el volumen de las columnas:
𝑉 = 𝜋 ∗ 𝑟2 ∗ 𝐻
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Cálculo de los caudales:
 Para el cálculo del caudal del ingreso y salida del agua a tratar dentro de las
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DETERMINACIÓN DEL INTERCAMBIO IÓNICO EN LA
RESINA CATIÓNICO ACIDO FUERTE:
 La prueba se realizó en la 1° columna, dentro ...
COSTOS Y PRESUPUESTOS.
MATERIAL UNIDADES COSTO UNITARIO (S/.) COSTO PARCIAL (S/.)
TANQUES DE PLASTICO 4 5 20
PARANTES DE M...
DISCUSIÓN
Según a la diferencia de afinidad entre varios iones, las resinas
intercambiadoras de iones pueden servir para l...
CONCLUSIÓN
 A través de un tratamiento de intercambio iónico a
partir de una resina catiónica acido fuerte se logra
reduc...
RECOMENDACIONES
 Es importante saber si la planta debe funcionar con un
caudal constante o variable. Algunos diseños nece...
ANEXOS
Fotografía 1: El sistema completo de Intercambio Iónico mediante Resina
Fotografía 2: tanque de agua sin tratamiento y tanque
de líquido regeneración
Fotografia 3: Columnas de intercambio Iónico Fotografia 4: Tanque de almacenamiento
Fotogrfia 5: Colocacion del material de filtración en el tanque de agua sin
tratamiento
Fotografía 6: Preparando el Sistem...
Fotografía 7: Preparando la solución de diversos compuestos Iónicos.
Fotografía 8: Midiendo la conductividad de la Solución
Fotografía 8: Mesclando la solución en el Tanque de almacenamiento
Fotografía 10
Fotografía 11: Recogiendo la muestra del agua tratada por la Resina
Fotografía 12: Muestras antes de la utilización de las...
Fotografía 13: Muestras después de la utilización de la Resina
Fotografía 14: Midiendo la conductividad después de la Util...
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Resina de intercambio ionico

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tratamiento de aguas residuales por intercambio inico

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Resina de intercambio ionico

  1. 1. TRATAMIENTO TERCIARIO POR RESINA DE INTERCAMBIO IÓNICO
  2. 2. INTRODUCCIÓN El agua es un bien escaso pero imprescindible. La mayor parte del agua que se utiliza para usos industriales o urbanos se toma de los ríos o pozos y contiene cantidades variables de sales de calcio y magnesio, las cuales pueden dar problemas para ciertos usos. El agua natural contienen sales disueltas, las cuales se disocian en el agua para formar partículas con carga, conocidas como iones. Estos iones están presentes por lo general en concentraciones relativamente bajas, y permiten que el agua conduzca electricidad. Algunas veces se conocen como electrolitos. Estas impurezas iónicas pueden causar problemas en los sistemas de enfriamiento y calefacción, generación de vapor, y manufactura. Los iones comunes que se encuentran en la mayoría de las aguas incluyen los cationes de carga positiva; calcio y magnesio—cationes que generan dureza, los cuales hacen que el agua sea “dura”—y sodio. Los aniones de carga negativa incluyen alcalinidad, sulfato, cloruro, y silicio.
  3. 3. OBJETIVOS  Objetivos Generales Diseñar un sistema de tratamiento de aguas residuales por intercambio iónico mediante columnas a escala planta piloto.  Objetivos Específicos  Simular un agua con alto contenido de iones.  Determinar la capacidad de intercambio iónico.  Medir la conductividad del agua bruta y del agua tratada.  Evaluar la el comportamiento de conductividad durante el proceso.  Determinar el tiempo de retención del sistema.  Medir el caudal de funcionamiento del sistema.
  4. 4. HIPOTESIS "SE LOGRARA DISMINUIR LA CANTIDAD DE IONES PRESENTES EN EL AGUA, EN FORMA SELECTIVA EMPLEANDO RESINA CATIONICA DE INTERCAMBIO IÓNICO"
  5. 5. TRATAMIENTO TERCIARIO El tratamiento terciario forma parte del proceso de depuración de una EDAR. El papel de este tratamiento en todo el proceso de depuración es el de adecuar el agua para el consumo urbano y aplicaciones industriales que requieran la máxima pureza del agua.  Existen varios tipos, todos ellos con el mismo fin: eliminar la carga orgánica residual y aquellas otras sustancias contaminantes no eliminadas en los tratamientos secundarios, como por ejemplo, los nutrientes, fósforo y nitrógeno, reduciendo su ionización. debemos de tener en cuenta que el tratamiento terciario no es lo mismo que tratamiento avanzado pues este incluye pasos adicionales para mejorar la calidad del efluente eliminando los contaminantes dañinos para la salud.
  6. 6.  El tratamiento terciario proporciona una etapa final para aumentar la calidad del efluente al estándar requerido antes de que éste sea descargado al ambiente receptor (mar, río, lago, campo, etc.) Más de un proceso terciario del tratamiento puede ser usado en una planta de tratamiento. Si la desinfección se practica siempre en el proceso final, es siempre llamada pulir el efluente.  Los sólidos disueltos se reducen por medio de procesos como la ósmosis inversa y la electrodiálisis. La eliminación del amoníaco, la desnitrificación y la precipitación de los fosfatos pueden reducir el contenido en nutrientes. Si se pretende la reutilización del agua residual, la desinfección por tratamiento con ozono es considerada el método más fiable, excepción hecha de la cloración extrema
  7. 7. Métodos de tratamiento terciario  Ósmosis Inversa: Es una tecnología de membrana en la cual el solvente (agua) es transferido a través de una membrana densa diseñada para retener sales y solutos de bajo peso molecular. Se considera una eliminación prácticamente total de las sales disueltas y total de los sólidos en suspensión, debido a esto este proceso es la elección cuando se necesita agua muy pura o de bebida.  Electrodiálisis :La electrodiálisis separa las moléculas o iones en un campo eléctrico debido a la diferencia de carga y de velocidad de transporte a través de la membrana. Las membranas tienen lugares cargados y poros bastante estrechos (1-2 nm).
  8. 8.  Adsorción: La adsorción es un proceso donde un sólido se utiliza para eliminar una sustancia soluble del agua. En este proceso el carbón activo es el sólido el cual se produce específicamente para alcanzar una superficie interna muy grande (entre 500 - 1500 m2 /g) dicha superficie interna grande hace que el carbón tenga una adsorción ideal.  Intercambio iónico: El intercambio iónico es un proceso donde un ion es sustituido o intercambiado por otro de la misma carga, este proceso es utilizado desde para la extracción de disolventes sólidos en el agua hasta para tratar la dureza de la misma, al reemplazar el calcio y el magnesio contenidos en el agua por otro ión , usualmente sodio. Para ese tratamiento el agua debe estar esencialmente libre de turbidez y materia particular o la resina podría funcionar como un filtro y llegar a taparce.
  9. 9.  Nitrificación – Desnitrificación: Son procesos llevados a cabo por determinados grupos de microorganismos bacterianos que se utilizan en aquellas plantas de tratamiento de aguas residuales, donde aparte de la eliminación de la materia orgánica se persigue la eliminación de nitrógeno.  La nitrificación es el proceso en el que el nitrógeno orgánico y amoniacal se oxida, transformándose primero en nitrito y, posteriormente en nitrato. Estas reacciones las llevan a cabo bacterias muy especializadas, diferentes de aquellas que se encargan de degradar la materia orgánica del medio.  Mientras que la desnitrificación consiste en el paso de los nitratos a nitrógeno atmosférico, por la acción de un grupo de bacterias llamadas desnitrificantes. Dicha forma de nitrógeno tenderá a salir a la atmósfera, consiguiéndose así, la eliminación de nitrógeno en el agua.
  10. 10. TABLA DE CONTAMINANTES SOBRE LOS QUE ACTUAN LOS SISTEMAS DE TRATAMIENTO TERCIARIO
  11. 11. RESINAS DE INTERCAMBIO IONICO
  12. 12.  El intercambio iónico es una operación de separación basada en la transferencia de materia fluido-sólido. Implica la transferencia de uno o más iones de la fase fluida al sólido por intercambio o desplazamiento de iones de la misma carga, que se encuentran unidos por fuerzas electrostáticas a grupos funcionales superficiales. La eficacia del proceso depende del equilibrio sólido-fluido y de la velocidad de transferencia de materia. Los sólidos suelen ser de tipo polimérico, siendo los más habituales los basados en resinas sintéticas. INTERCAMBIO IÓNICO
  13. 13.  Resina de Intercambio Iónico. Son materiales sintéticos, sólidos e insolubles en agua, que se presentan en forma de esferas o perlas de 0.3 a 1.2 mm de tamaño efectivo, aunque también las hay en forma de polvo.  Están compuestas de una alta concentración de grupos polares, ácidos o básicos, y actúan tomando iones de las soluciones (generalmente agua) y cediendo cantidades equivalentes de otros iones. 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. RESINAS DE INTERCAMBIO IONICO
  14. 14.  Descalcificación.  Desnitratación  Desionización.  Desminaralización  Ablandamiento de agua. Uso de la resinas de intercambio iónico:
  15. 15. Hay 2 tipos básicos de resinas: Intercambio de cationes.  Resinas del intercambio de cationes emiten iones hidrogeno (H+) u otros iones como intercambio por cationes impuros presentes en el agua. Intercambio de aniones.  Resina de intercambio de Aniones despedirá iones de hydroxil (OH) u otros iones de cargas negativas en intercambio por los iones impuros que están presentes en el agua. Tipos de resinas de intercambio iónico
  16. 16. En la parte superior de la imagen se muestra resina catiónica, en la parte inferior aniónica
  17. 17.  Resinas catiónicas de ácido fuerte: Intercambian iones positivos (cationes). -Funcionan a cualquier pH. -Es la destinada a aplicaciones de suavizado de agua, como primera columna de desionización en los desmineralizadores o para lechos mixtos. Elimina los cationes del agua y necesitan una gran cantidad de regenerante, normalmente ácido clorhídrico (HCl). Tipos particulares de Resina
  18. 18.  Resinas catiónicas de ácido débil: - Tienen menor capacidad de intercambio. - No son funcionales a pH bajos. - Elevado hinchamiento y contracción lo que hace aumentar las perdidas 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. Es habitual regenerarlas con el ácido de desecho procedente de las de ácido fuerte
  19. 19.  Resinas aniónicas de base fuerte: - Intercambian iones negativos (aniones). - Es la destinada a aplicaciones de suavizado de agua, como segunda columna de desionización en los desmineralizadores o para lechos mixtos. Elimina los aniones del agua y necesitan una gran cantidad de regenerante, normalmente sosa (hidróxidosódico - NaOH).
  20. 20.  Resinas aniónicas de base débil: - Se trata de una resina muy eficiente, requiere menos sosa para su regeneración. - No se puede utilizar a pH altos. pueden sufrir problemas de oxidación o ensuciamiento CATIONICA ANIONICA MIXTA
  21. 21.  Una reacción de intercambio iónico es aquella en la cual un átomo o una molécula que han ganado o perdido un electrón, y que por lo tanto adquiere una carga positiva o negativa, se intercambia por otra partícula de igual signo pero de naturaleza diferente. Esta última partícula inicialmente está ligada a la superficie de un cuerpo sólido inerte y pasa a solución y su lugar es ocupado por otra partícula que queda retenida (temporalmente) en la superficie del polímero o soporte. Este soporte sólido puede ser una zeolita natural o un polímero sintético, aunque en la actualidad por su mayor capacidad de intercambio y menor costo, casi siempre se emplea una resina sintética CINÉTICA Y EQUILIBRIO DEL INTERCAMBIO IÓNICO
  22. 22.  Intercambian iones positivos (cationes).  Funcionan a cualquier pH.  Es la destinada a aplicaciones de suavizado de agua, como primera columna de desionización en los desmineralizadores o para lechos mixtos.  Elimina los cationes del agua y necesitan una gran cantidad de regenerante, normalmente ácido clorhídrico (HCl). Resina de intercambio catiónico (acido fuerte )
  23. 23.  Eliminación de la dureza del agua.  Alcalinidad del agua  Eliminación de nitratos  Eliminación del ión amonio  Desionización del agua APLICACIONES DE LAS RESINAS PARA TRATAMIENTO DE AGUAS
  24. 24.  Es que tienen habilidad para recuperar la capacidad original mediante el tratamiento con una solución que puede ser ácido, base o sal (según la resina y el uso) que desplace los iones retenidos por la resina y los remplace por iones deseados.  Este procedimiento se llama regeneración y se realiza cuando la resina agota su capacidad, permitiendo de ésta manera utilizar la resina una y otra vez (Nevárez, 2009). La ventaja de las resinas de intercambio iónico
  25. 25. CAPACIDAD DE LA RESINA La capacidad de la resina es un parámetro fundamental para la selección del intercambiador ya que generalmente se requieren capacidades altas para la separación o purificación a realizar. Se define como Capacidad de la resina el valor de la concentración de iones que pueden ser retenidos por una unidad de peso de resina. Suele expresarse como meq de soluto retenidos/g resina seca.
  26. 26. Figura 2. Concentración de nitratos (ppm) según el tiempo de trabajo (minutos). Interpretación: De acuerdo al gráfico se observa que el agua sale prácticamente exenta de nitratos hasta aproximadamente 98 minutos de operación de las columnas, hasta que ésta se agota y se aprecia con una subida repentina en la concentración de salida, esto quiere decir que se debe regenerar la resina. Concentración(ppmde nitratos) Tiempo de trabajo de la columna Por los resultados obtenidos, se ha visto que el límite de 100 ppm corresponde a unos 98 minutos de operación, puesto que la muestra tomada a los 100 minutos ya supera el límite con una concentración de 113,88 ppm. EJEMPLO : CAPACIDAD DE UNA RESINA ESPECÍFICA PARA REMOVER NITRATOS
  27. 27. CÁLCULO DE LA CAPACIDAD REAL DE LA RESINA Se calculó la capacidad real de la resina, calculando la cantidad de gramos que ha atrapado ésta durante el proceso hasta su límite. Datos: Caudal = 24L/h Se incrementó la concentración de las aguas = 1,1 ppm de nitratos 98𝑚𝑖𝑛 ∗ 1 ℎ𝑜𝑟𝑎 60 𝑚𝑖𝑛 ∗ 24 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠 1 ℎ𝑜𝑟𝑎 ∗ 1,1 𝑔𝑁𝑂3 1.100𝑝𝑝𝑚 1 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜 = 43,12 𝑔𝑁𝑂3 Se calculó los gramos de nitratos que es capaz de atrapar un litro de resina, y con este valor, aparte, convirtiéndolo en equivalentes por litro de resina. 43,12𝑔𝑁𝑂3 ∗ 1 1,25 𝑙 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑛𝑎 = 34,50 𝑔𝑁𝑂3 34,50𝑔𝑁𝑂3 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑛𝑎 ∗ 𝑙𝑒𝑞 62𝑔𝑁𝑂3 = 𝟎, 𝟓𝟓 𝑒𝑞. 𝑁𝑂3 /𝐿. 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑛𝑎 INTERPRETACIÓN El resultado experimental obtenido es inferior que el teórico: de 0,8 eq/L a 0,55 eq/L. Esto no quiere decir que es erróneo, en este caso es totalmente normal, se debe en parte se aceleró el proceso, puesto que era impracticable tratar cientos de litros de agua en el laboratorio para obtener resultados y, por lo tanto, se pasó agua mucho más concentrada. Mientras que en la industria a la que va destinado este proyecto no va a pasar aguas con concentraciones superiores a los 250 ppm, en es-te proyecto se ha utilizado agua concentrada a 1.100 ppm.
  28. 28. REGENERACIÓN Y LAVADOS DE LAS RESINAS DE INTERCAMBIO IÓNICO La regeneración de las resinas de intercambio iónico es el proceso inverso del proceso de intercambio iónico y tiene por finalidad devolverle a la resina de intercambio iónico su capacidad inicial de intercambio. Esto se realiza haciendo pasar soluciones que contengan el ión móvil original, el cual se deposita en la resina y desaloja los iones captados durante el agotamiento. Existen dos tipos: regeneración de co- corriente y regeneración de contracorriente .
  29. 29. los líquidos pasan de arriba abajo durante la etapa de agotamiento y también durante la etapa de regeneración. Se dice que no es óptima, porque las resinas fuertemente ácidas y fuertemente básicas no están convertidas totalmente en forma H+ o OH— REGENERACIÓN EN CO-CORRIENTE
  30. 30. Un término más apropiado sería flujo inverso puesto que la resina no se mueve. No obstante, la expresión común es contra-corriente. En este caso, la solución regenerante pasa a través de la columna en la dirección opuesta del agua (o de la solución) de tratar. Hay dos casos distintos de regeneración en contra-corriente: a). Agotamiento de arriba abajo y regeneración de abajo arriba, como en los sistemas de bloqueo del lecho por aire o por agua, o en los procesos de lecho compacto UFDTM y UpcoreTM. b).Agotamiento de abajo arriba y regeneración de arriba abajo, como en los sistemas de lechos flotantes o AmberpackTM. REGENERACIÓN EN CONTRA-CORRIENTE a) . b) .
  31. 31. Para la regeneración de las resinas de intercambio iónico se usa: 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.. Hidróxido de sodio o hidróxido de amonio: para regenerar resinas aniónicas de bases fuertes y resinas aniónicas de bases débiles.
  32. 32. MATERIALES Y METODOS  MATERIALES  Resinas de intercambio iónico)  270 gr de NaCl  conductímetro  NPK  Agua destilada  2 columnas de PBC de 4 pulgadas  1 tanque de plástico  2 tinas cuadradas con tapa  grava  Mangueras de plástico  Llaves de triple vía  Pegamento  Tela tul  Soportes de madera  Libreta de apuntes
  33. 33.  METODOLOGÍA La metodología de la investigación se inició con el acondicionamiento del equipo, el caudal de la operación sería continuo por ende las dos columnas de intercambio iónico tendría que estar en operación constante, en este caso se optó por no parar el proceso así que se hizo la instalación de entrada del efluente del tanque de abastecimiento por la parte inferior de la columna ayudada por la gravedad, teniendo en cuenta que el tanque de abastecimiento se encuentra ubicado a una altura superior en comparación con la de las columnas. Ambas columnas se encuentran conectadas con mangueras de forma cíclica, contando a su vez con llaves de paso que regulan el flujo para así operar individualmente cada una de ellas. Se colocaron filtros haciendo uso de tul, las cuales fueron colocadas en los extremos de las bases donde se encuentran las mangueras de abastecimiento y descargue del agua para evitar la salida de la resina.
  34. 34.  METODOLOGÍA Las columnas se alternaran para el funcionamiento, ambas conectadas a una bandeja de regeneración en donde si una columna está funcionando, la otra columna al mismo tiempo se estará regenerando. Así mismo las columnas tienen conectados mangueras indicadas de otro color del efluente proveniente de la regeneración y otras mangueras del efluente proveniente del agua a tratar que se encuentra en la parte final del equipo. Posteriormente en la parte experimental, el funcionamiento se inició con la regeneración de la resina catiónica de ácido fuerte, teniendo como volumen de resina 550 ml, para lo cual se diluyo 270 gr de NaCl en 2700 ml de agua (10%). Seguido de eso se lavó con agua destilada. Para la obtención del agua contaminada se realizó una muestra diluyendo 1 kg de NPK en 5 L de agua. Ya culminado con todos estos pasos se hizo funcionar el equipo tomando 3 muestras cada 10 minutos en donde con la ayuda de un conductímetro se midió la conductividad inicial y final del agua tratada.
  35. 35. Diseños de las columnas de intercambio iónico Tanque de almacenamiento Columna de intercambio iónico Tanque de agua sin tratamiento Liquido de regeneración Columna de intercambio iónico CaO (0.01 g/L) Efluente Efluente de la regeneración
  36. 36. ETAPA DE DISEÑO:  Tanque de almacenamiento: El tanque que se utilizó posee un volumen de 40 L. Se le ha instalado el sistema de Marriot con la finalidad de mantener una presión uniforme dentro del tanque. Adicional al tanque de almacenamiento tiene una botella de suero de un volumen de 1 L que contiene CaO al 0.01 g/L  Tanque de agua sin tratamiento: Este tanque es una tina cuadrada que posee un volumen de 12 L. Se le ha instalado el sistema de Marriot con la finalidad de mantener una presión uniforme dentro del tanque. También se colocó graba de 0.5 mm de espesor hasta la tercera parte del volumen total de la tina.  Líquido de regeneración: El líquido de regeneración está dentro de una tina cuadrada de una capacidad de 12 L. Se le ha instalado el sistema de Marriot con la finalidad de mantener una presión uniforme dentro del tanque.
  37. 37. ETAPA DE DISEÑO:  Medidas de la columna de intercambio iónico: La columna de intercambio iónico consta de con una altura de 36 cm, donde se colocaron la resina catiónica de ácido fuerte donde se desarrollara el intercambio iónico. Consta con diámetro de 10 cm, la columna cuenta con 2 tapas en el extremo superior e inferior, dentro de la tapa se ha colocado una malla de tela tul para prevenir que la resina salga de la columna. El diseño presenta una manguera por la parte inferior donde ingresa el agua contaminada, también se cuenta con una manguera por la parte superior de la columna por donde se evacua el agua tratada por la resina.
  38. 38. Cálculo de las dimensiones de la columna de intercambio iónico:  Para el volumen de las columnas: 𝑉 = 𝜋 ∗ 𝑟2 ∗ 𝐻 Con la formula anterior se obtiene el volumen de las columnas: Dimensión Columna 1 Columna 2 Altura (cm) 36 36 Radio (cm) 5 5 Volumen (L) 2.827 2.827
  39. 39. Cálculo de los caudales:  Para el cálculo del caudal del ingreso y salida del agua a tratar dentro de las columnas de intercambio iónico:  Para el cálculo del caudal del ingreso y salida del líquido de regeneración dentro de las columnas de intercambio iónico: Dimensión Ingreso del agua contaminada Salida del agua tratada Columna 1 Columna 2 Columna 1 Columna 2 Tiempo promedio (s) 7.24 7.25 14.54 14.74 Volumen (ml) 50 50 50 50 Caudal (ml/s) 6.91 6.90 3.44 3.39 Dimensión Ingreso del líquido de regeneración salida del líquido de regeneración Columna 1 Columna 2 Columna 1 Columna 2 Tiempo promedio (s) 7.48 7.41 7.78 7.83 Volumen (ml) 50 50 50 50 Caudal (ml/s) 6.68 6.75 6.43 6.39
  40. 40. DETERMINACIÓN DEL INTERCAMBIO IÓNICO EN LA RESINA CATIÓNICO ACIDO FUERTE:  La prueba se realizó en la 1° columna, dentro de esta se colocaron 550 ml de resina catiónica acido fuerte, el agua a tratar es de 1 kilogramo de NPK en 12 litro de agua destilada, con una conductividad de 0.17 𝜇𝑆 𝑐𝑚. Agua sin tratamiento Agua tratada con la resina Conductividad (μS⁄cm) Conductividad (μS⁄cm) 1° repetición 2° repetición 3° repetición Columna 1 0.17 0.16 0.16 0.16
  41. 41. COSTOS Y PRESUPUESTOS. MATERIAL UNIDADES COSTO UNITARIO (S/.) COSTO PARCIAL (S/.) TANQUES DE PLASTICO 4 5 20 PARANTES DE MADERA 3 5 15 TUBO DE PVC 2 3 6 TAPAS DE PVC 2 1 2 PARANTES DE FIERRO 2 10 20 MESA DE MADERA 1 25 25 LLAVES DE PASO 9 2.5 22.5 MANGUERAS DE NIVEL 3 0.8 2.4 AGUA DESTILADA(EMBOTELLADA) 20 0.25 5 SILICONA 1 8 8 PEGAMENTO SOLDIMIX 2 8 16 RESINA LEWATITE 1567(L) 0.55 10.24 5.632 COSTO TOTAL = 147.532
  42. 42. DISCUSIÓN Según a la diferencia de afinidad entre varios iones, las resinas intercambiadoras de iones pueden servir para la eliminación selectiva de varios iones. Uno de los ejemplos más comunes es eliminar solo los iones de dureza Ca++ y Mg++. Es decir, el intercambio iónico permite eliminar dureza con una resina en forma Na+. De manera semejante, se puede eliminar nitratos y sulfatos, por lo menos en parte, con una resina intercambiadora de aniones en forma cloruro. Eso funciona porque la resina tiene más afinidad o una selectividad más alta para los iones nitrato o sulfato que para el cloruro. En cuanto a la regeneración de la resina se tiene, está conformada por solución de cloruro de calcio en su mayoría además del cloruro de sodio que se añade en un 10 %. El tratamiento de esta no representa un costo adicional debido a que se realiza como estabilizador de neumáticos, de modo que se obtendrían ganancias al destinarlas a este uso comercial.
  43. 43. CONCLUSIÓN  A través de un tratamiento de intercambio iónico a partir de una resina catiónica acido fuerte se logra reducir los iones disueltos en el agua, lo cual se consigue purificar el agua con una alta conductividad.  Con 550 gramos de resina catiónica acido fuerte, en una columna de 2.8 L, con un caudal de entrada de 6.9 𝑚𝐿/𝑠, se logró disminuir la conductividad del agua de 0.17 𝜇𝑆 𝑐𝑚 𝑎 0.16 𝜇𝑆 𝑐𝑚
  44. 44. RECOMENDACIONES  Es importante saber si la planta debe funcionar con un caudal constante o variable. Algunos diseños necesitan un caudal mínimo (por ejemplo AmberpackTM). Naturalmente, el sistema debe funcionar con el caudal máximo y mínimo.  En general, no es aconsejable operar de forma intermitente, es decir, detener la producción en el medio del ciclo y volver a iniciarla. La calidad del agua tratada puede verse afectada después de una parada no seguida de una regeneración.  Para un volumen dado de resina, es generalmente más barato construir una columna estrecha y alta en lugar de una columna ancha y baja  Tiempos de contacto cortos y concentraciones bajas de las soluciones de regeneración pueden afectar, sin embargo, la eficiencia de la regeneración.
  45. 45. ANEXOS Fotografía 1: El sistema completo de Intercambio Iónico mediante Resina
  46. 46. Fotografía 2: tanque de agua sin tratamiento y tanque de líquido regeneración
  47. 47. Fotografia 3: Columnas de intercambio Iónico Fotografia 4: Tanque de almacenamiento
  48. 48. Fotogrfia 5: Colocacion del material de filtración en el tanque de agua sin tratamiento Fotografía 6: Preparando el Sistema para su funcionamiento
  49. 49. Fotografía 7: Preparando la solución de diversos compuestos Iónicos. Fotografía 8: Midiendo la conductividad de la Solución
  50. 50. Fotografía 8: Mesclando la solución en el Tanque de almacenamiento Fotografía 10
  51. 51. Fotografía 11: Recogiendo la muestra del agua tratada por la Resina Fotografía 12: Muestras antes de la utilización de las Resina
  52. 52. Fotografía 13: Muestras después de la utilización de la Resina Fotografía 14: Midiendo la conductividad después de la Utilización de la resina
  53. 53. GRACIAS…..

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