Les résines d'échange ionique et d'adsorption accélèrent le processus de réutilisation de l'eau

Les eaux usées industrielles contiennent souvent des métaux lourds tels que le cuivre, le plomb, le zinc et le cadmium, qui sont nocifs pour l'environnement et la santé humaine et difficiles à éliminer par un traitement biologique. Les résines peuvent éliminer efficacement ces ions métalliques par adsorption chimique ou échange d'ions.
Dans l'échange d'ions, les groupes chargés sur l'échange de surface de résine avec les ions de métaux lourds dans les eaux usées, liant les ions métalliques à la résine tout en libérant des ions hydrogène ou sodium. Les résines chélatantes adsorbent fermement les ions métalliques en formant des liaisons chimiques dans la matrice de résine:

R-H⁺ + Cu^{2 +} → R-Cu^{2 +} + 2H⁺

Dans ce,

• R-H⁺: L'ion hydrogène (H)⁺) Sur la résine, qui peut échanger avec des cations dans la solution aqueuse
• Cu^{2 +}: Ions de cuivre (Cu)^{2 +}) Dans la solution aqueuse

Certaines eaux usées industrielles contiennent des composés organiques réfractaires (p. ex., des phénols, des colorants) qui non seulement dégradent la qualité de l'eau, mais peuvent également produire des odeurs et une décoloration. Les résines d'adsorption peuvent éliminer ces substances organiques par adsorption physique, ce qui garantit que l'eau est claire et répond aux normes de réutilisation.

Les résines macroporeuses éliminent les polluants organiques par adsorption physique. Leur grande surface et leur structure poreuse fournissent des sites d'adsorption pour les molécules organiques, où les interactions hydrophobes entre les composés organiques et la surface de la résine retiennent les molécules sur la résine:

C_Organique + R → R-C_Adsorbé

Dans ce,

• C: Les polluants organiques dans les eaux usées
• R: Le site d'adsorption sur la résine.

Les molécules organiques adhèrent aux pores ou à la surface de la résine par des forces intermoléculaires.

Certaines eaux usées industrielles contiennent des niveaux élevés d'ions de calcium et de magnésium, ce qui augmente la dureté de l'eau. Ces ions de dureté peuvent provoquer une mise à l'échelle dans les pipelines d'équipement, ce qui affecte les performances du système. L'adoucissement de l'eau par les résines empêche l'entartrage et assure le fonctionnement normal de l'équipement.

Pendant l'adoucissement de l'eau, les ions sodium sur la surface de résine échangeuse de cations échangent avec des ions calcium et magnésium dans l'eau, éliminant les ions de dureté et adoucissant l'eau:

2R-Na + Ca^{2 +} → R₂Ca + 2Na⁺

Dans ce,

• R: la matrice résine
• Na: ions de sodium
• Ca: ions de calcium

La résine élimine les ions de dureté en échangeant des ions sodium contre des ions calcium, ce qui permet d'obtenir un effet adoucissant.

L'azote ammoniacal et les nitrates sont des polluants inorganiques courants dans les eaux usées, en particulier dans les effluents des industries de l'électronique et des semi-conducteurs. L'élimination de ces polluants permet de réduire le risque d'eutrophisation de l'eau et de diminuer l'impact écologique des eaux usées.

Les résines échangeuses de cations échangent avec les ions azote ammoniacal dans les eaux usées, liant l'azote ammoniacal à la résine. Les résines échangeuses d'anions éliminent les ions nitrates par un processus d'échange:

Élimination de l'azote ammoniac:

R-H + NH₄⁺ → R-NH₄ + H⁺

Dans ce,

• R: la matrice de résine
• H: l'ion présent à l'origine sur la résine échangeuse de cations
• NH₄⁺: L'ion azote ammoniac

Dans ce processus d'échange, la résine adsorbe les ions polluants cibles, purifiant l'eau.

Élimination des ions nitrates:

R-Cl + NON₃^- → R-NO₃ + Cl^-

Dans ce,

• R: la matrice de résine
• Cl: l'ion présent à l'origine sur la résine échangeuse d'anions
• NON₃^-: L'ion nitrate

Dans ce processus d'échange, la résine adsorbe les ions polluants cibles, purifiant l'eau.