Docente: Josiane Dantas Costa UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA AGROALIMENTAR ENGENHARA DE ALIMENTOS Operações III Discentes: Joeliton Alves Pedro Henrique Vanderleia Santos Troca iônica Docente: Josiane Dantas Costa Pombal, 2016

Roteiro Histórico Definição: Troca Iônica Resinas de troca iônica Classificação Aplicações da Troca Iônica Artigo Catiônica Forte Catiônica Fraca Aniônica Fraca Aniônica Forte

Histórico As primeiras observações registradas na leitura, referentes à troca iônica, foram feitas por WAY e por THOWSON em 1850. Estes químicos, especializados em solos, descobriram, nas primeiras décadas deste século, a capacidade destes em remover íons Em 1917, a literatura registra uma das primeiras tentativas do emprego da troca iônica para resolver problemas analíticos de investigação bioquímica, descrevendo a utilização deste método para a determinação do teor de amônio na urina, em trabalho desenvolvido por FOLIN e BELL. Por volta de 1935, começaram a ser produzidas resinas de troca iônica orgânicas, muito mais eficientes.

Definição É um processo pelo qual os íons presos em um sólido poroso e essencialmente insolúvel são trocados por íons presente em uma solução que é levada ao contato com o sólido

Resinas de Troca Iônica As resinas de troca iônica são produtos sintéticos constituídos (na sua maioria) por copolímeros do estileno, com divinil benzeno (D.V. B), na forma de partículas esféricas. Também pode ser encontradas em seus variados tipos, sendo essas: macroporosa ou do tipo gel, orgânica ou inorgânica e ainda pelo seu grupo funcional ou subdivisões :fortemente ácida, fracamente ácida, fortemente básica, fracamente básica e quelante. são comumente utilizadas em processos de tratamento (principalmente da água), no qual pode-se empregar as resinas trocadoras catiônicas e aniônicas, sendo este processo denominado desmineralização (ou seja, remove-se os sais minerais da água mediante troca iônica, estes indesejáveis a muitos processos industriais).

Classificação Catiônica forte Aniônica fraca Aniônica forte Podem ser classificadas como trocadores de ácido forte ou fraco ou como trocados de ânion forte ou de ânion fracamente básica. Catiônica forte Aniônica fraca Aniônica forte

Catiônica Forte Resinas catiônicas fortemente ácidas: são assim chamadas, pois seu comportamento químico é semelhante ao de um ácido forte, sendo altamente ionizado na forma de hidrogênio (R-SO3H), quando são utilizadas para descarbonatação ou desmineralização da água, e na forma de sal (R-SO3Na)quando são utilizadas para o abrandamento da água. Esta, pode operar em uma ampla faixa de pH.

Catiônica Fraca Resinas catiônicas fracamente ácidas: nestas, o grupo ionizável é um ácido carboxílico (COOH), em oposição ao grupo de ácido sulfônico (SO3H), usados em resina de ácido forte. Estas resinas se comportam de forma semelhante aos ácidos orgânicos fracos que são fracamente dissociados. São utilizadas para remoção de cálcio, magnésio e sódio (ligados a ânions fracos), em águas com dureza temporária predominantemente elevada, podendo atuar em faixa de pH neutro para alcalino.

Aniônica Fraca Resinas aniônicas fracamente básicas: são como as resinas de ácido fraco, em que o grau de ionização é fortemente influenciado pelo pH, consequentemente exibem capacidade de troca mínima acima de um pH de7,0, sendo assim empregadas em faixas de pH ácido. Estas são utilizadas na remoção de ânions fortes, como sulfato, cloreto e nitrato, não removendo ânions fracos como bicarbonatos e silicatos. Por não possuir uma forma íons hidróxidos, traz uma vantagem quanto a sua regeneração, pois só precisará neutralizar a ácido absorvido, empregando assim reagentes de baixo custo, tais como a amônia.

Aniônica Forte Resinas aniônicas fortemente básicas: estas de modo geral, são altamente ionizáveis o que possibilita operar em uma ampla faixa de pH, removendo ânions fortes e fracos, tais como cloretos, sulfatos, nitratos, bicarbonatos esilicatos.Estas resinas são divididas em dois subgrupos (tipo I e tipo II), cuja diferença é a basicidade que as mesmas apresentam: As resinas do tipo I possuem um caráter básico mais forte, o que resulta em uma menor fuga de íons, principalmente da sílica; As resinas do tipo II também possuem um caráter básico, porém não possibilitam a remoção da sílica; tendo como vantagem um menor uso da quantidade de regenerante

Regeneração das resinas A regeneração da resina (restauração de sítios ativos) se dá quando a mesma satura, perdendo assim a capacidade de remover íons; e esta relaciona-se ao grupo funcional ligada a respectiva resina. Em termos gerais, quanto maior a preferência a resina exibir quanto exposição de um determinado íon particular, a maior eficiência da troca em termos de capacidade de resina para remoção desse íon da solução. Sendo assim, de modo geral, em resinas catiônicas fortemente ácidas, após a sua exaustão é convertida para forma de hidrogênio, regenerada por contato com uma solução de ácido forte (podendo ser ácido clorídrico, entre outros), ou a resina pode ser reativada para a forma de sódio com uma solução de cloreto de sódio. Por sua vez, resinas catiônicas fracamente ácidas mostram uma afinidade para íons de hidrogênio. Esta característica permite a regeneração da forma de hidrogênio com ácido (sendo usado uma quantidade menor do quepara resinas ácido forte), completando a regeneração com quantidades suficientes de ácido, já que esta é influenciada pelo pH. Em contraponto, para regeneração de resinas aniônicas fortemente básicas utiliza-se soluções com hidróxido de sódio concentrado (NaOH), pois esta converterá a resina já esgotada para a forma de hidróxido. Resinas aniônicas fortemente básicas por não possuir a forma de íons hidróxido, para sua regeneração só é necessário que se neutralize o acido absorvido, um exemplo de reagentes que poderão ser empregados são o carbonato de sódio e a amônia. As propriedades de regeneração para resinas quelantes são semelhantes aos de uma resina de ácido fraco, pois esta pode ser convertida para forma de hidrogênio utilizando assim uma quantidade maior do que a estequiométrica de ácido por causa de uma possível interferência do pH

Aplicações As resinas de troca iônica são aplicadas em várias áreas de atuação: Tratamento de águas Resíduos nucleares Indústria Alimentícia Indústria Farmacêutica Agricultura Metalúrgica

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