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Resinas de Troca Iônica Especial – Remoção de Boro

Rohm and Haas apresenta

Resinas de Troca Iônica Especial – REMOÇÃO DO BORO

O boro é potencialmente prejudicial à saúde quando presente na água potável. Apesar de não existir informações precisas até o momento, acredita-se que o teor do boro não deve exceder a 0.5 mg/L como B (0.5 ppm) na água potável.

A resina Amberlite IRA-743 remove o borato da água potável muito eficazmente da água potável. Esta resina é tão seletiva ao boro que praticamente nenhum outro ânion será removido da água, apenas o boro.

Existem diferentes possibilidades de aplicações desta resina para remoção de boro:

· Remoção do boro de água potável;

· Remoção de boro de água ultrapura;

· Remoção do boro de água para a irrigação;

· Tratamento da salmoura de magnésio que contenha boro.

Neste breve resumo iremos focar a aplicação desta resina na remoção de boro presente em água potável, embora a maioria das informações seguintes sejam também válidas para as outras possíveis aplicações.

Boro

O boro presente na água está sempre na forma de ácido bórico, que é um ácido muito fraco. Com pH abaixo de 7.0, o ácido bórico não está dissociado e se apresenta nas formas de H 3 BO 3 ou B(OH) 3 . Porém, com pH mais elevado, por exemplo na faixa de que 11.5, o boro pode ser encontrado na forma de borato dissociado [ B(OH) 4 ] – , representado na equação [1] .

B(OH) 3 + NaOH [B(OH) 4 ] ? + Na + [1]

Em solução concentrada, íons poliméricos de boro são formados, conforme equação [2] abaixo:

2 B(OH) 3 + [B(OH) 4 ] ? [B 3 O 3 (OH) 4 ] ? + 3 H 2 O [2]

Reação de troca iônica

Amberlite IRA-743 é uma resina produzida a partir de copolímero de estireno e divinilbenzeno c om grupo funcional metil glucamina , representada na fórmula química abaixo:

R -CH 2 -N(CH 3 )-CH 2 -CHOH-CHOH-CHOH-CHOH-CH 2 -OH

R representa a matriz de poliestireno e o grupo iônico ativo, que é e ssencialmente uma base fraca do tipo amina terciária e é representado na forma de cauda, ligada ao copolímero, cuja fórmula estrutural esta representada a seguir.

A remoção do boro na forma de ânion borato [ B(OH) 4 ] – é representada por um mecanismo de complexação do ânion borato com o grupo metil glucamina, conforme demonstrado na ilustração abaixo:

A alta estabilidade do complexo formado é a principal razão para a elevada eficiência do processo de remoção do boro e, como conseqüência uma baixa concentração residual do boro na água tratada por esta resina.

Resina

Amberlite IRA-743 é uma resina aniônica de base fraca, e por isso pode ser facilmente regenerada no sentido co-corrente e com baixo consumo de regenerante. O projeto da coluna para uso desta resina é muito simples e pode ser comparado a um projeto de abrandador de água pela sua simplicidade de construção e operação. O parâmetro mais importante que pode afetar a capacidade de operação é a taxa de serviço. A concentração do boro e de sais presentes na água não afetam a capacidade de troca da resina.

A taxa de serviço recomendada está no intervalo de 8 a 30 VL/h.

No gráfico acima demonstramos a eficiência da resina em operação a uma taxa de serviço de 30 VL/h, para uma água influente contendo 1,8 ppm de boro, sendo que a saturação da resina ocorreu ao final de 800 VL, quando a fuga de 0,1 ppm de boro foi detectada na saída da resina. [VL=Volume Leito]

Regeneração

A regeneração da resina Amberlite IRA-743 deve ser feita em duas etapas, sendo que o borato é deslocado primeiramente da resina com solução 5% de ácido sulfúrico ou ácido clorídrico. Em seguida a resina é convertida novamente para a forma de base livre com uso de pequena quantidade de solução 5% de soda cáustica. Estes são os produtos químicos requeridos para o processo de regeneração da resina.

Desempenho da resina Amberlite IRA-743

· Fuga de boro

O boro residual na água tratada pela resina é muito baixo: o gráfico acima mostra uma curva típica de saturação da resina, onde o limite de saturação foi considerado 0,10 mg/L de boro, sendo que durante a maior parte do ciclo de operação a fuga média de boro foi menor que 0,02 mg/L ( 20 ppb como B).

· By-pass

Considerando a alta eficiência da resina na remoção de boro e por conseqüência uma fuga média de boro muito baixa durante a maior parte do ciclo de operação, desta maneira um projeto de coluna de resina para remoção de boro, não necessitaria ser dimensionado tratar 100% da vazão necessária, ou seja de 10 a 30% de água bruta poderia ser ?by-passado?, e misturado ao final da água tratada pela resina, reduzindo-se assim consideravelmente o custo de investimento de capital e custo de operação de uma instalação com esta finalidade, e ainda ter um água tratada com baixo teor de boro para consumo.

· Eficiência

A alta seletividade da resina Amberlite IRA-743 torna o processo da troca iônica altamente eficiente: ao contrário de outros processos, como por exemplo, membranas de osmose reversa, quando o elemento a ser removido da água for somente o boro. Os outros íons (inofensivos) tais como o sódio, o bicarbonato de cálcio e os cloretos não serão removidos pela resina. A Amberlite IRA-743 é eficaz e única, dentre todas as resinas conhecidas quando se tratar de remoção seletiva de boro presente em água através da tecnologia de resinas de troca iônica.

Projeto de remoção de boro

A Rohm and Haas dispõe de informações completas para desenvolvimento de qualquer projeto e sistema para remoção de boro. Oferecemos uma descrição completa do processo incluindo o número de vasos (colunas), as dimensões, os volumes da resina de os consumos de regenerantes, bem como os procedimentos detalhados da regeneração.

Amberlite IRA900 OH

Artigo preparado por:
Osmar Ailton Alves da Cunha – Engenheiro Químico
Gerente de Desenvolvimento de Mercado
Resinas de Troca Iônica Região América Latina
Rohm and Haas Química Ltda

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Realizaremos nos dias 26 e 27 de março de 2009, o curso ” Desmineralização – Sistemas de Resinas de Troca Iônica”, ministrado por André Belarmino (Rohm & Haas), em São paulo – SP.

Este curso tem como objetivo transmitir ao participante os conceitos de resina de troca iônica e processo de produção, cálculo de sistema de abrandamento e demineralização, resinas seletivas, resinas de troca iônica X Osmose Reversa.