Eliminación de la dureza
Las operaciones de eliminación de dureza se denominan ablandamiento de aguas.
La dureza puede ser eliminada utilizando el carbonato de sodio (o de potasio) y cal. Estas sustancias causan la precipitación del Ca como carbonato y del Mg como hidróxido.
Otro proceso para la eliminación de la dureza del agua es la descalcificación de ésta mediante resinas de intercambio iónico. Lo mas habitual es utilizar resinas de intercambio catiónico que intercambian los iones calcio y magnesio presentes en el agua por iones sodio u otras que los intercambian por iones hidrógeno.

La dureza se puede determinar facilmente mediante reactivos. La dureza también se puede percibir por el sabor del agua. Es conveniente saber si el agua es agua dura, ya que la dureza puede provocar depósitos o incrustaciones de carbonatos en conducciones de lavadoras, calentadores, y calderas o en las planchas.
Si ya se han formado, se pueden eliminar con algunos productos antical existentes en el mercado, aunque un método muy valido para conseguir disolver los carbonatos es aplicar un acido débil (acético, cítrico, etc.) en los depósitos.


METODOS DE Eliminación de la dureza del agua a escala industrial.



Eliminación de la dureza

Si ya se ha formado la dureza hay productos antical, aunque un método muy

Valido para diluir los carbonatos es aplicar un acido débil (acético, cítrico,etc.) en los
Depósitos. El proceso de reducción de la dureza del agua se denomina ablandamiento
del agua.

El ablandamiento mas usado es la de “adición de carbonato sódico”, que conlleva
la eliminación de Ca2+ mediante la reacción:

Ca2+(aq) + CO3
2-(aq) CaCO3 (precipitado)

Un proceso para la eliminación de la dureza del agua, es la descalcificación de
ésta mediante resinas de intercambio iónico. Lo mas habitual es utilizar resinas de
intercambio catiónico que intercambian iones sodio por los iones calcio y magnesio
presentes en el agua.

Cuando se utiliza el intercambio iónico para recuperar plata, el complejo de
tiosulfato de plata, de carga negativa, que se encuentra en el agua de lavado o en una
mezcla de aguas de lavados residuales, se intercambia con el anión de la resina. A esto
se le llama paso de agotamiento, y se realiza haciendo fluir la solución a través de una
columna que contiene la resina. 23

La cantidad de dureza en exceso de la carbonatada, conocida como dureza de no
carbonatos que se distingue como permanente, es decir, no puede eliminarse por
agitación térmica, sino que son necesarios procesos químicos para eliminarla del agua.
Entre estos procesos se pueden mencionar el ablandamiento con cal, cal-soda e
intercambiadores iónicos como ciertas resinas.

1. Método de cal - soda

El proceso de ablandamiento con cal- soda (Ca(OH)2 - Na2CO3) precipita la
dureza del agua. En este proceso se llevan a cabo las siguientes reacciones, las cuales
se deben de tener en consideración para estimar las cantidades de cal y soda
necesarias para el ablandamiento.

1. CO2 + Ca(OH) 2 → CaCO3 + H2O

2. Ca (HCO3)2 + Ca (OH) 2 → 2CaCO 3 + 2H2O

3. Mg (HCO3)2 + Ca (OH) 2 → CaCO 3 + MgCO3 + 2H2O

4. MgCO3 + Ca(OH) 2 → Mg(OH) 2 + CaCO3

5. 2NaHCO3 + Ca(OH) 2 → CaCO 3 + Na2CO3 + 2H2O

6. MgSO4 + Ca(OH) 2 → Mg (OH) 2 + CaSO4

7. CaSO4 + Na2CO3 → CaCO3 + Na2SO4
2. Métodos de intercambio iónico

Este método es una aplicación de un viejo proceso que desde hace años se ha
usado para suavizar el agua doméstica. El sistema funciona mediante el intercambio de
iones de una solución con los iones de carga similar de una resina.

Se utilizan tres sistemas comunes de intercambio iónico: el intercambio iónico
convencional, la precipitación in situ y el circuito electrolítico de intercambio iónico
(combinación de los dos primeros métodos).

3. Intercambio iónico convencional

La unidad de intercambio iónico colecta la plata del blanqueador-fijador. Después
se relava con tiosulfato de amonio [(NH4) 2S2O3)] y, luego se desplata
electrolíticamente. El efluente que sale de la unidad de desplatado se usa entonces para
la siguiente etapa de relavado. 24
4.Intercambio iónico con precipitación in situ

Se utiliza acido sulfúrico diluido para que la plata se precipite en los trozos de
resina como sulfuro de plata, en vez de extraerla con un regenerador. La resina puede
usarse en muchos ciclos sin que pierda su capacidad de recuperar plata. Cuando
finalmente la pierde (al cabo de seis meses a un año), o cuando la plata es insuficiente
para que la recuperación sea rentable, la resina se envía a un refinador de plata, que la
incinera para extraer el metal.

5. Sistema electrolítico e intercambio iónico combinados

Este método usa un sistema electrolítico para la recuperación primaria, y un
sistema de intercambio iónico con precipitación in situ para desplatar aún mas el
efluente.

6. Procesos catiónicos y aniónicos en intercambiadores iónicos

Las formas de suavizado del agua basadas en la utilización de “intercambiadores
iónicos” o “resinas de intercambio iónico” que son resinas artificiales que estan
formadas por una red organica gigante con numerosos grupos acidos o basicos.

Los intercambiadores iónicos han sido ampliamente utilizados en la industria para
la eliminación de iones que por su presencia pudieran provocar fenómenos o reacciones
perjudiciales, ya sea por formación de precipitados, sabores, coloraciones y obstrucción
de tuberías, roturas por calentamiento, corrosión, etc.

Estosintercambiadores también se han utilizado en aplicaciones domésticas,
descalcificaciones de aguas potables utilizadas en planchas o desionización de aguas de
la red pública y de hecho se conocen múltiples cartuchos y aparatos que se venden en
el mercado cuyo fin es “ablandar” el agua.

En las resinas existen iones unidos a los grupos funcionales, que no se
encuentran químicamente enlazados, sino que estan unidos por atracción electrostatica.
Estos iones pueden ser reemplazados por otros del mismo signo que presenten una
mayor atracción electrostatica. En función del signo de estos iones, positivo o negativo,
se habla de resinas catiónicas o aniónicas, respectivamente.

Si se deja que un intercambiador de iones acido se hinche en el seno del agua se
forman iones H3O
+
, los cuales quedan enlazados al resto o red cargada negativa. En los
cargadores de iones de tipo basico se producen iones OH-
de forma correspondiente.

Si se deja pasar una disolución con diferentes cationes y aniones, primero a
través de un cambiador de tipo acido y después a través de uno basico, se quedaran
los cationes, en lugar de los iones H3O
+
(“resina catiónica”), mientras que en los
cambiadores de tipo basico (“resina aniónica”) son intercambiados los aniones por iones
OH-
. Como los iones H3O
+
se combinan con los iones OH-
de acuerdo con el producto
iónico del agua,ésta llega a quedar completamente libre de electrolitos, como
consecuencia de tal intercambio.

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Proceso de una resina catiónica:

2RZ-SO3
-H
+
+ Ca2+ == (RZ-SO3
-
)2Ca2+ + 2H+


Proceso de una resina aniónica:

RZ-N+
(CH3)3OH-
+ Cl-
== RZ- N+
(CH3)3Cl-
+ OH-


Si sumamos los procesos obtenemos:

2H+
+ 2OH-
== 2H2O

Así pues lo que se obtiene es una desionización. Sin embargo las resinas pueden
actuar de forma independiente. En el caso de aguas duras, el objetivo es la eliminación
de cationes, por lo que se debe aplicar una resina catiónica. Para este caso las resinas
mas usadas son las que cuentan con iones Na+
y el proceso correspondiente es:

2RZ- SO3
-Na+
+ Ca2+ == (RZ-SO3
-
) 2Ca2+ + 2Na+

Estas resinas pueden ser regeneradas colocandolas en una solución de NaCl
concentrada para desplazar el equilibrio hacia la izquierda. O bien se pueden usar
resinas catiónicas donde el catión que se intercambia es el protón. La regeneración de
estas resinas se debe hacer colocandolas en un medio acido fuerte, normalmente HCl,
que desplazan el equilibrio en sentido inverso.

Consecuencias del consumo de aguas duras para la salud humana

Hay quienes otorgan a la dureza del agua la capacidad de afectar la salud
generando desde simples asperezas en la piel y/o produciendo el endurecimiento del
cabello, hastagenerar calculos renales, aumentar la incidencia de ataques cardiacos,
relacionarla con anomalías del sistema nervioso y varios tipos de cancer.

Algunos estudios han demostrado que hay una débil relación inversa entre la
dureza del agua y las enfermedades cardiovasculares en los hombres, por encima del
nivel de 170 mg de carbonato de calcio por litro en el agua. La organización mundial de
la salud ha revisado las evidencias y concluyeron que los datos eran inadecuados para
permitir una recomendación para un nivel de la dureza.

Otros dicen que las aguas duras no causan problemas al cuerpo humano y son
tan satisfactorias como las aguas blandas sin embargo, la aceptación del público es
variable de un lugar a otro, y su sensibilidad depende del grado de dureza al que las
personas estén acostumbradas. Muchos consumidores ponen objeción cuando la dureza
del agua excede de 150 mg/l CaCO3.

Un estudio realizado en el Perú, cuyo objetivo fue determinar si la dureza del
agua afectaba la salud de los pobladores de las irrigaciones de la parte baja del río Chili
arrojó un resultado que es interesante tenerlo en cuenta.
Durante los meses de Marzo y Abril de 2008, un número representativo de
residentes de las irrigaciones de La Joya-El Ramal, La Joya, Valle de Vítor, San Camilo,
San Isidro y La Cano fueron encuestados acerca de la ocurrencia de calculos renales