Troca Ionar e Adsorção Resinas Aceleram o Processo de Reutilização

As águas residuais industriais geralmente contêm metais pesados, como cobre, chumbo, zinco e cádmio, que são prejudiciais ao meio ambiente e à saúde humana e difíceis de remover por meio de tratamento biológico. As resinas podem efetivamente eliminar esses íons metálicos por adsorção química ou troca iônica.
Na troca iônica, grupos carregados na superfície da resina trocam com íons de metais pesados em águas residuais, ligando os íons metálicos à resina enquanto liberam íons hidrogênio ou sódio. As resinas quelantes adsorem firmemente os íons metálicos formando ligações químicas dentro da matriz da resina:

R-H⁺ + Cu^{2 +} → R-Cu^{2 +} + 2H⁺

Em que,

• R-H⁺: O ião hidrogénio (H⁺) Na resina, que pode trocar com os cations na solução aquosa
• Cu^{2 +}: Íons cobre (Cu^{2 +}) Em solução aquosa

Algumas águas residuais industriais contêm compostos orgânicos refratários (por exemplo, fenóis, corantes), que não só degradam a qualidade da água, mas também podem produzir odores e descoloração. As resinas de adsorção podem remover essas substâncias orgânicas por adsorção física, garantindo que a água esteja limpa e atenda aos padrões de reutilização.

As resinas macroporosas removem poluentes orgânicos por adsorção física. Sua grande área superficial e estrutura porosa fornecem locais de adsorção para moléculas orgânicas, onde as interações hidrofóbicas entre os compostos orgânicos e a superfície da resina retêm as moléculas na resina:

C_Orgânico + R → R-C_Adsorvido

Em que,

• C: Poluentes orgânicos em águas residuais
• R: O local de adsorção da resina.

As moléculas orgânicas aderem aos poros ou superfície da resina através de forças intermoleculares.

Algumas águas residuais industriais contêm altos níveis de íons cálcio e magnésio, aumentando a dureza da água. Esses íons duros podem causar escalonamento nos dutos do equipamento, afetando o desempenho do sistema. O amolecimento da água através das resinas evita a incrustação e garante o funcionamento normal do equipamento.

Durante o amolecimento da água, os íons sódio na superfície da resina trocam com íons cálcio e magnésio na água, removendo íons de dureza e amolecendo a água:

2R-Na + Ca^{2 +} → R₂Ca + 2Na⁺

Em que,

• R: matriz de resina
• Na: iões sódio
• Ca: iões cálcio

A resina remove os íons de dureza trocando íons sódio por íons cálcio, alcançando um efeito suavizante.

Nitrogênio amoniacal e nitratos são poluentes inorgânicos comuns em águas residuais, particularmente em efluentes de indústrias eletrônicas e de semicondutores. A remoção desses poluentes ajuda a reduzir o risco de eutrofização da água e diminui o impacto ecológico das águas residuais.

Resinas trocadoras de cações trocam com íons de nitrogênio amoniacal em águas residuais, ligando nitrogênio amoniacal à resina. As resinas aníonicas removem íons nitrato por um processo de troca:

Remoção do nitrogênio da amônia:

NH + R-H₄⁺ → R-NH₄ + H⁺

Em que,

• R: matriz de resina
• H: o íon originalmente presente na resina de troca cation
• NH₄⁺: O íon nitrogênio amoníaco

Neste processo de troca, a resina adsorbe os íons poluentes alvo, purificando a água.

Remoção de iões de nitrato:

R-Cl + NÃO₃^- → R-NO₃ + Cl^-

Em que,

• R: matriz de resina
• Cl: o íon originalmente presente na resina de troca aniônica
• NÃO₃^-: O íon nitrato

Neste processo de troca, a resina adsorbe os íons poluentes alvo, purificando a água.