Volume 1

339 9.4 Trattamenti delle acque In base alla acidità dei gruppi funzionali impiegati si possono avere resine acide forti, quelle sostituite con il gruppo solfonico, e resine acide deboli, quelle sostituite con il gruppo carbossile. Le resine acide deboli possono anche essere prodotte polimerizzando l acido acrilico ed usando il divinilbenzene per reticolare le catene. CH 2 CH CH CH 2 CH CH 2 CH CH 2 CH CH 2 CH CH 2 O O S O O OH S O O CH OH CH 2 CH C OH O C CH 2 CH C C OH O CH 2 OH CH CH 2 CH CH 2 CH OH O O CH 2 OH CH CH O C O C CH 2 OH CH O S CH CH 2 Acido acrilico O C CH 2 C CH 2 OH OH OH Resine acide forti sostituenti: gruppi solfonici Fig. 9.7 Resine acide deboli sostituenti: gruppi carbossilici Resine acide deboli a base poliacrilato Resine acide. La rimozione della durezza si basa sul fatto che i gruppi funzionali distribuiti sulla macromolecola presentano una capacità di trattenere i cationi tanto più alta quanto maggiore è la loro carica e quanto minore è il loro raggio ionico. Ne risulta una scala di affinità (v. Fig. 9.8) in cui ogni catione legato alla resina scambiatrice può essere sostituito da tutti quelli che lo precedono, se presenti in acqua. Fe3+ > Al3+ > Pb2+ > Ba2+ > Sr2+ > Cd2+ > Zn2+ > Cu2+ > Fe2+ > Mn2+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ > NH+4 > Na+ > H+ > Li+ Fig. 9.8 Scala di affinità tra resine acide e cationi. Il gruppo SO3H delle resine acide presenta quindi una forte tendenza a scambiare lo ione H+ con qualunque altro ione presente nell acqua che presenti una affinità maggiore. La resina (Re) funziona egualmente bene con il gruppo SO3Na (resine sodiche), visto che il sodio presenta una affinità solo di poco superiore all idrogeno. Il litio non viene impiegato in quanto è un metallo troppo pregiato per questo tipo di applicazioni ed i costi di rigenerazione sarebbero inaccettabili a fronte di un vantaggio minimo e inoltre è molto più tossico del sodio. Le resine sodiche vengono impiegate nei trattamenti di addolcimento, mentre le resine acide nei trattamenti di demineralizzazione, come si vedrà più avanti. A contatto con acque dure le resine sodiche cedono facilmente lo ione Na+ per legarsi a Ca2+ ed Mg2+ e con tutti gli altri verso cui presentano una maggiore affinità: 2ReSO3Na + Ca2+ (ReSO3)2Ca + 2Na+ (9.14) 2ReSO3Na + Mg2+ (ReSO3)2Mg + 2Na+ (9.15) Tuttavia lo scambio ionico segue la legge di azione di massa degli equilibri chimici, di conseguenza in presenza di un forte eccesso di ioni Na+ è possibile ripristinare la resina sodica. 09a CAPITOLO_313-362.indd 339 30/07/12 15.40

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