calculador-troca-iónica

Este calculador está em construção.

Este calculador é baseado em cálculos teóricos e explica como utilizar coeficientes de seletividade, fatores de separação e como determinar o volume máximo de água que pode ser tratada com uma resina antes da sobressaturação acontecer. O calculador também mostra alguns cálculos que são necessários para o dimensionamento de uma instalação de troca iónica. Mas mais uma vez tenha cuidado, os cálculos são baseados em fórmulas teóricas e não são corrigidos com resultados reais de plantas de tratamento de ádua de troca iónica.

Há um exemplo sob as tabelas de cálculo para mostrar como como os cálculos são feitos pelo calculador.

Tabela 1: Tabela de entrada para concentrações de aniões

Aniões	MM g/mol	Concentração	unidade	concentração convertida	unidade
NO3-	62.00		eq/L meq/L g/L mg/L mol/L mmol/L		eq/L meq/L g/L mg/L mol/L mmol/L
NO2-	46.01		eq/L meq/L g/L mg/L mol/L mmol/L		eq/L meq/L g/L mg/L mol/L mmol/L
Cl-	35.45		eq/L meq/L g/L mg/L mol/L mmol/L		eq/L meq/L g/L mg/L mol/L mmol/L
SO42-	96.06		eq/L meq/L g/L mg/L mol/L mmol/L		eq/L meq/L g/L mg/L mol/L mmol/L
HCO3-	61.02		eq/L meq/L g/L mg/L mol/L mmol/L		eq/L meq/L g/L mg/L mol/L mmol/L
F-	19.00		eq/L meq/L g/L mg/L mol/L mmol/L		eq/L meq/L g/L mg/L mol/L mmol/L
TOTAL			eq/L

Tabela 2: Tabela de entrada para concentrações de catiões

Catiões	MM g/mol	Concentração	unidade	concentração convertida	unidade
Na+	22.99		eq/L meq/L g/L mg/L mol/L mmol/L		eq/L meq/L g/L mg/L mol/L mmol/L
K+	39.10		eq/L meq/L g/L mg/L mol/L mmol/L		eq/L meq/L g/L mg/L mol/L mmol/L
Ca2+	40.08		eq/L meq/L g/L mg/L mol/L mmol/L		eq/L meq/L g/L mg/L mol/L mmol/L
Mg2+	24.31		eq/L meq/L g/L mg/L mol/L mmol/L		eq/L meq/L g/L mg/L mol/L mmol/L
NH4+	18.04		eq/L meq/L g/L mg/L mol/L mmol/L		eq/L meq/L g/L mg/L mol/L mmol/L
Mn2+	54.94		eq/L meq/L g/L mg/L mol/L mmol/L		eq/L meq/L g/L mg/L mol/L mmol/L
TOTAL			eq/L

Tabela 3: Tabla para alguns parâmetros de dimensionamento para uma instalação de troca iónica

	Remoção anião	Remoção catião
Capacidade de troca			eq/L meq/L
Densidade da resina			kg/L kg/m3
Caudal de serviço			m3/h l/h m3/day l/day
tempo entre 2 regenerações (1 ciclo)			hour(s) day(s)
Iões na água (1 ciclo)			eq/cycle
Volume teórico de resina necessária			L/cycle
massa calculada de resina			kg/cycle
Área de superfície total necessária			m2
Diâmetro da coluna			m

Tabela 4: Tabela de saída para composição de equilíbrio e distribuições percentuais para os sítios ocupados na resina

Aniões (eq/L) Lágua/Lresina NO3- NO2- Cl- SO42- HCO3- F- total

Catiões (eq/L) Lágua/Lresina Na+ K+ Ca2+ Mg2+ NH4+ Mn2+ total

Pode enviar os seus valores pelo calculador para a Lenntech para determinar a melhor resina para a sua aplicação. Por favor preencha os campos na tabela Informações de contato. Não é possível enviar dados se não preencher o nome, país, telefone e email.

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Exemplo de cálculo para ilustrar as equações utilizadas pelo calculador:

Os pontos que se seguem são tratados no exemplo:

• Determinar o fator de separação para um ião relativamente aos outros iões presentes na água.
• Determinar a composição de equilíbrio da resina, e assim calcular a quantidade da capacidade de troca que é utilizada pelos diferentes iões.
• Determinar a quantidade máxima de água que pode ser tratada por litro de resina antes de ocorrer sobressaturação.
• Determinar a distribuição percentual dos sítios ocupados na resina pelos diferentes iões.

Vamos considerar água com a seguinte compisição:

Tabela 5:Composição da água utilizada neste exemplo

Pretendemos eliminar aniões da água por isso temos de utilizar uma resina aniónica. A resina tem uma capacidade de troca padrão de 1,4 eq/L e densidade de 0,7 kg/L.

Na Literatura¹ pode encontrar os seguintes os seguintes valores para coeficientes de seletividade e fatores de separação (Tabela 6).

Tabela 6: Coeficiente de seletividade e fator de separação para uma resina aniónica de base forte

Anião	Fator de Seletividade	Fator de Separação
Cl-	1.0	1
NO3-	4	3.2
SO42-	0.15	9.1

Explicação de quoeficiente de seletividade e noção de fator de separação:

	coeficiente de seletividade para permutador aniónico com resina para-Cl-
	fator de separação para permutador aniónico com resina para-Cl-

A resina tem preferências diferentes para os diferentes iões na água. Assim, no estado de equilíbrio os iões não ocupam a mesma quantidade de resina. A resina tem maior preferência por iões com valência elevada. A relação (1) pode ser escrita em relativamente à seletividade da resinas para os diferentes iões presentes na nosa amostra de água:

(1)

Os diferentes fatores de separação de um ião com respeito a outro são calculados com a fórmula (2):

(2)

	fator de separação para o contraião i com respeito ao ião k
	fator de separação para o contraião i com respeito ao ião j
	fator de separação para o ião j com respeito ao ião k

Cálculo do fator de separação para o Nitrato NO₃^- com respeito ao dois outros iões utilizando a fórmula (2):

fórmula exemplo utilizada para calcular

Assim, colocando os parâmetros escritos, na fórmula (2) os seguintes fatores de separação podem ser calculados para o nitrato relativamente aos outros 2 iões:

Os fatores de separação calculados para SO₄^2- relativamente aos outros 2 iões são:

Com estes fatores de separação calculados acima pode-se determinar a capacidade de equilíbrio da resina para os diferentes iões.

eq/L

eq/L

eq/L

Para controlar se o resultado é coerente pode-se adicionar as as capacidades de equilíbrio utilizada pelos diferentes iões para ver se é igual à capacidade de troca total da resina que é 1,4 eq/L.

eq/L

Assim é possível verificar que a soma das capacidades de equilíbrio ocupadas pelos diferentes iões é igual à capacidade de troca total da resina.

Cálculo do volume máximo de água que pode ser tratada por litro de resina antes de ocorrer sobressaturação:

Lágua/Lresina

Lágua/Lresina

Lágua/Lresina

Como se pode ver a partir dos cálculos do V_max a saturação ocorre primeiro para o Cloreto quando 60 L de água foram tratados. Assim, se não quer ter cloreto na água tem de parar o sistema de troca iónica ou se tiver um sistema duplo pode mudar para a outra coluna disponível e regenerar a coluna que está saturada com os iões absorvidos. Se a presença de iões cloreto na água não é um problema podemos tratar 178 L de água por litro de resina antes da sobressauração por Nitratos ocorra.

Cálculo da repartição do percentil dos sítios ocupados na resina:

álculos s

Vamos calcular a distribuição de percentil para as diferentes concentrações de iões na amostra de água (table 5)

Como se pode ver a distribuição de percentil para as concentrações não a mesma da distribuição de percentil para os sítios ocupados na resina no equilíbrio. Isto é devido ao facto da resina ser mais seletiva para certos iões. Os resultados para os cálculos acima são colocados de forma comparativa na tabela 7.

Anião
	20,8 %	4,3 %
	41,7 %	72,9 %
	37,5 %	22,8 %

Para cada aplicação diferente de acondicionamento de água estão disponíveis resinas de troca iónica específicas (Rohm & Haas / Purolite). A Lenntech pode aconselhar qual é a mais apropriada.

Outros Cálculos

Aviso: A Lenntech BV não pode ser responsabilizada por esrros nos cálculos, o programa em si ou a explicação. Para questões ou comentários por favor contacte-nos.