In questa guida spieghiamo come scegliere la migliore resina per addolcitore.
Lo scambio di ioni tra due sostanze è un processo chimico reversibile. Esso generalmente avviene tra una soluzione e una sostanza che, in questo tipo di processo, potremmo definire scambiatrice. Questa sostanza spesso non è altro che una resina ottenuta con un processo di sintesi. Queste resine sono dei polimeri non solubili, ed hanno la forma delle palline, con un diametro che varia tra il mezzo millimetro e il millimetro. La loro proprietà è quella di scambiare i propri ioni con quelli della soluzione che li attraversa.
Giusto per sintetizzare questo principio con una formula basilare, possiamo dire che, se indichiamo con R la Resina, con a quelli tra i suoi ioni che partecipano allo scambio, e con b gli ioni presenti nella soluzione, la somma dello ione a, appartenente alla Resina, e dello ione b, appartenente alla soluzione, danno, come risultato, una Resina che acquisisce lo ione b della soluzione e rilascia il proprio ione a. Quindi Ra + b = Rb + a.
La reversibilità, tra l’altro, determina lo spostamento dell’equilibrio chimico, in un verso o nell’altro, in dipendenza delle concentrazioni delle specie ioniche che entrano in contatto. Prima di procedere, però, per capire come scegliere la resina per l’addolcitore, occorre dedicare dello spazio a tre argomenti fondamentali, e cioè bisogna innanzi tutto catalogare le resine, comprendere il loro funzionamento e capire dove e come vengono impiegate.
Come Scegliere Resina per Addolcitore
Le resine si possono suddividere in quattro grandi famiglie, fondamentali, o, se preferisci due famiglie e due sottofamiglie. Esse infatti possono essere cationiche oppure anioniche, e, per ognuna delle famiglie, la valenza può essere forte o debole. La valenza forte o debole serve a identificare il campo d’azione della resina, per quello che riguarda l’intervallo del PH. Il PH, in pratica, è quell’indice che identifica il rapporto tra acidità e basicità di un elemento.
Le resine forti sono attive, e quindi operano in fase di scambio, in tutto l’intervallo del PH, dalla misura più acida a quella più basica.
Quelle deboli invece no, perché riescono ad attivarsi solo all’interno di un range ridotto, determinato dalla loro natura.
Infatti le resine cationiche deboli sono attive sull’intervallo del PH che copre dal centro a tutte le valenze basiche. Le anioniche deboli, invece, agiscono sul centro dell’intervallo, ma espandono la loro attività verso le valenze acide. Lo scambio ionico tra i due elementi, e cioè tra la resina e la soluzione, viene determinato dall’equilibrio chimico dato dalle concentrazioni ioniche nell’una e nell’altra.
Quando queste concentrazioni sono in equilibrio non avviene uno scambio. Se non lo sono, invece, si metterà in moto il meccanismo di scambio, che lavorerà per ripristinare l’equilibrio mancante. In pratica, se un dato ione della resina ha una concentrazione minore dello stesso ione presente nella soluzione, quello della soluzione si trasferirà sulla resina. Se invece la situazione è opposta, e la resina ha una concentrazione maggiore di quel tipo di ioni, allora sarà lei a cederli alla soluzione, rispettando quindi il principio di reversibilità di questa operazione chimica.
Ma gli ioni non sono tutti uguali e anche le loro differenze influiscono sulla capacità di scambio. Le due differenze fondamentali riguardano la carica elettrica e le dimensioni. Gli ioni più grandi e con maggiore carica elettrica hanno una capacità di scambio più elevata perché presentano più affinità tra loro. Ciò vuol dire che alcuni di loro, presenti in un determinato elemento, come l’acqua, ad esempio, hanno un’affinità maggiore, e quindi una maggiore capacità di scambio, di altri, presenti anch’essi nello stesso liquido.
Tanto per avere un’idea, tra i cationi, esiste una scala di affinità decrescente di questo tipo, e cioè Fe2+ > Ni2+ > Ca2+ > Cu2+ > Zn2+ > Mg2+ > Ag2+ > K+ > Na+ > H+. E cioè, volendo tradurre i simboli, diremo che il catione Ferroso possiede un’affinità maggiore del catione del Nichel, che, a sua volta, ne ha di più del catione del Calcio, e così procedendo nei confronti del catione rameico, di quello dello Zinco, del Magnesio, dell’Argento, del Potassio, del Sodio e del Mercurio. Lo stesso succede tra gli anioni, dove le differenze, ad esempio, tra alcuni di loro, possono essere identificati nella sequenza SO42- > CrO42- > HSO4– > NO3– > Br– > Cl– > HCO3– > F–.
Altra cosa da considerare che, almeno per ora, non esistono resine intelligenti. Questo significa che non è possibile identificare un singolo tipo di ione da rimuovere, ma l’attività di scambio interesserà tutti gli ioni dello stesso segno, anche se in differente percentuale.
Altra cosa da conoscere meglio è proprio il funzionamento delle resine. Esse infatti sovraintendono, grazie alle proprietà che abbiamo già visto, alle attività di scambio ionico. Per farlo devono essere messe dentro ad un serbatoio a colonna, che è dotato di una valvola che inverte le due fasi di lavaggio e di rigenerazione. La valvola in alcuni casi inverte il flusso automaticamente, perché c’è un sensore che rileva la saturazione della resina, oppure è regolata sul flusso in transito, o sul periodo medio di attività. In altri invece l’indicatore va tenuto d’occhio, calcolando mediamente il tempo di saturazione, e la valvola va azionata manualmente. L’operazione di rigenerazione è fondamentale per il loro funzionamento, perché le resine, dopo il passaggio di un certo volume d’acqua, si esauriscono e non funzionano più.
Quindi, prima che ciò succeda, esse vanno irrorate con una soluzione che abbia gli stessi ioni che hanno perso, e le ricarichi. In pratica, se la resina ha assorbito calcio e magnesio, e ha ceduto sodio, dovrà essere messa a bagno di una soluzione di sodio che le renda gli ioni mancanti, e che cacci via quelli di calcio e magnesio, che saranno eliminati con l’acqua di scarto. Ovviamente, durante l’operazione di rigenerazione, il contenitore con la resina non può rilasciare acqua utilizzabile, per cui va bypassato, e l’impianto va disattivato, oppure collegato ad un altro contenitore con una resina pulita.
Il dimensionamento di un impianto di resine, tramite il quale è possibile conoscere la sua capacità di trattare le acque e renderle potabili, è dato dalla formula Vat = (Cs × Vr)/D, dove Vat è il volume d’acqua che è possibile trattare, Cs è la capacità di scambio della resina che si usa, Vr è il volume della resina, e D la concentrazione da rimuovere, e cioè quanto è dura l’acqua da trattare.
Altro parametro da considerare è il tempo di contatto tra acqua da trattare e resine, che dipende dalla velocità di passaggio che è data dal rapporto tra la portata d’acqua, e cioè quanti metri cubi passano in un’ora, e la sezione del serbatoio che contiene la resina, calcolata in metri quadri. E infine è importante anche l’altezza del letto di resine, che non dovrebbe mai essere al di sotto di 60 o 75 centimetri, e non superare mai i due metri, in modo da garantire che il tempo di contatto sia sempre sufficiente.
Le resine a scambio ionico vengono usate per il trattamento delle acque e principalmente per l’addolcimento, scambiando gli ioni di calcio e magnesio con quelli di sodio, la demineralizzazione, per la rimozione forzata degli ioni positivi, con le resine cationiche, e quelli negativi, con le resine anioniche, e la rimozione dei nitrati. Quando il trattamento di rimozione dei nitrati serve per gli usi alimentari, siccome la resina può portare alla proliferazione dei batteri, bisogna montare, in uscita dal depuratore, un sistema di disinfezione a raggi solari, e un ulteriore ultrafiltro al rubinetto dell’acqua da bere.
Resine per Addolcitore più Vendute
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