Intercambio iónico
Enviado por Marizita13 • 26 de Agosto de 2013 • 1.998 Palabras (8 Páginas) • 363 Visitas
INTERCAMBIO IÓNICO
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.
Una resina de intercambio iónico puede considerarse como una estructura de
cadenas hidrocarbonadas a las que se encuentran unidos de forma rígida grupos iónicos
libres. Estas cadenas se encuentran unidas transversalmente formando una matriz
tridimensional que proporciona rigidez a la resina y donde el grado de reticulación o
entrecruzamiento determina la estructura porosa interna de la misma. Como los iones deben
difundirse en el interior de la resina para que ocurra el intercambio, la selección del grado
de reticulación puede limitar la movilidad de los iones participantes.
Las cargas de los grupos iónicos inmóviles se equilibran con las de otros iones, de
signo opuesto, denominados contraiones, que están libres y que son los que se
intercambian realmente con los del electrolito disuelto. Cuando dichos iones son cationes,
los cambiadores iónicos se denominan catiónicos y cuando son aniones se denominan
aniónicos. El intercambio iónico puede explicarse como una reacción reversible implicando
cantidades químicamente equivalentes. Un ejemplo común del intercambio catiónico es la
reacción para el ablandamiento del agua:
Ca++ + 2NaR ↔ CaR + 2Na+
donde R representa un lugar estacionario aniónico univalente en la malla del polielectrolito
de la fase intercambiador.
2.1. INTERCAMBIO IÓNICO EN LECHO FIJO
La operación de intercambio iónico se realiza habitualmente en semicontinuo, en un
lecho fijo de resina a través del cual fluye una disolución. El régimen de funcionamiento no
es estacionario por variar continuamente la concentración de los iones en cada punto del
sistema. Las instalaciones constan generalmente de dos lechos idénticos, de forma que si
por uno de ellos circula la disolución que contiene los iones que se desea intercambiar, el
otro se está regenerando.
Al inicio de la operación de un lecho, la mayor parte de la transferencia de materia
tiene lugar cerca de la entrada del lecho donde el fluido se pone en contacto con
intercambiador fresco. A medida que transcurre el tiempo, el sólido próximo a la entrada se
encuentra prácticamente saturado y la mayor parte de la transferencia de materia tiene lugar
lejos de la entrada. Debido a la resistencia que opone el sistema a la transferencia de iones
desde el seno del líquido a los centros de intercambio, se establece un gradiente de
concentración en el lecho (Figura 1). La región donde ocurre la mayor parte del cambio de
concentración es la llamada zona de transferencia de materia, esta zona separa la zona
virgen de la resina y la de saturación y sus límites frecuentemente se toman como c/co =
0,95 a 0,05.
A medida que progresa el intercambio iónico la zona de transferencia de materia se
traslada en el lecho hasta alcanzar su extremo inferior (figura 2), instante a partir del cual la
disolución de salida contendrá cantidades crecientes de los iones que se desea intercambiar.
El tiempo transcurrido desde el comienzo de la operación en el lecho hasta que los iones de
la disolución aparecen en la corriente de salida o más concretamente, cuando se alcanza la
máxima concentración permisible en el efluente, se denomina Tiempo de ruptura (tR). En
este momento, la corriente se desviaría a un segundo lecho, iniciando el proceso de
regeneración del primero. La curva que representa la evolución de la concentración del
efluente que abandona el lecho recibe el nombre de Curva de ruptura. (Fig. 3)
El conocimiento de la curva de ruptura, es fundamental para el diseño de un lecho
fijo de intercambio iónico, y en general debe determinarse experimentalmente, dada la
dificultad que entraña su predicción.
EXCLUSIÓN
La cromatografía de exclusión molecular (a menudo también llamada
filtración en gel o de tamiz molecular) es una de las técnicas más sencillas
de las empleadas en la separación de proteínas y ácidos nucleicos. Este tipo
de cromatografía se realiza en columnas cilíndricas rellenas con algunos de
los geles que se fabrican con este fín y que pueden ser de varios tipos:
dextranos con enlaces cruzados
...