Intercâmbio Iônico na Indústria Química

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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL 
 
 ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUIMICA E INDUSTRIAS 
EXTRACTIVAS 
 
 
“EL INTERCAMBIO IONICO, SU DESCRIPCION Y 
COMPORTAMIENTO QUIMICO” 
 
PROYECTO DE INVESTIGACION SIP.20110525 
 
 TRABAJO DE INVESTIGACIÓN PARA OBTENER EL TITULO DE: 
INGENIERO QUIMICO INDUSTRIAL 
 
PRESENTA: 
BERENICE REYNA AVILA 
 
ASESOR DE INVESTIGACION: 
DR. ELOY VAZQUEZ LABASTIDA 
 
MEXICO, D.F., JUNIO 2014 
El Intercambio Iónico, su Descripción y Comportamiento Químico___________________________________________________ Tesis 
4 Berenice Reyna Avila 
 
 
 
 
AGRADECIMIENTOS 
 
Un especial agradecimiento al Dr. Eloy Vázquez Labastida, director de esta investigación por 
la orientación y ayuda que me brindó para la realización de esta tesis, por su apoyo y amistad 
que me permitieron aprender mucho más que lo estudiado en el proyecto. 
 
Al Instituto Politécnico Nacional y a la Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias 
Extractivas por darme la preparación, el cariño hacia los libros y la sed de conocimiento. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
El Intercambio Iónico, su Descripción y Comportamiento Químico___________________________________________________ Tesis 
5 Berenice Reyna Avila 
 
Contenido 
 
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 Resumen 10 
Justificación 11 
 Introducción 12 
I. Antecedentes 13 
 I.1 El agua 14 
I.2 Los iones 14 
II. Qué es el intercambio iónico 16 
II.1 Impurezas en el agua 16 
II.2 Resinas intercambiadoras de iones 16 
II.3 Ablandamiento de agua 17 
II.4 Desmineralización 18 
II.5 Regeneración 20 
II.6 Regeneración de un ablandador 20 
II.7 Regeneración de una planta de desmineralización 20 
II.8 Funcionamiento en columnas 21 
II.9 Capacidad de intercambio 21 
 II.9.1 Capacidad total 21 
 II.9.2 Capacidad útil 21 
 II.9.3 Limites del intercambio iónico 22 
 II.9.4 Selectividad 23 
III. Aplicaciones del intercambio iónico 24 
III.1 Aplicaciones de las resinas de intercambio iónico en el tratamiento 
 de agua 
24 
 III.1.1 Ablandamiento 24 
 III.1.2 Descarbonatación 25 
 III.1.3 Desmineralización 27 
 III.1.3.1 Regeneración de la cadena de desmineralización 30 
 III.1.3.2 Regeneración en serie de la cadena de 
 desmineralización 
32 
 III.1.3.3 Lechos mezclados de pulido o acabado 33 
 III.1.3.4 Lechos mezclados de trabajo 33 
III.2 Industria azucarera 34 
 III.2.1 Ablandamiento de agua para la extracción de azúcar 34 
 III.2.2 Ablandamiento de jugos de remolacha antes de evaporar 34 
 III.2.3 El proceso de recuperación 35 
 III.2.4 El proceso Gryllus 35 
 III.2.5 Desmineralización del jugo antes de evaporar 35 
 III.2.6 Decoloración de jarabes de caña después de evaporar 35 
 III.2.7 El proceso Quentin 36 
 III.2.8 Recuperación de azúcar en melazas 36 
 III.2.9 Inversión de sacarosa 36 
 III.2.10 Separación cromatográfica 36 
 III.2.11 Desmineralización de glucosa 36 
 
 
El Intercambio Iónico, su Descripción y Comportamiento Químico___________________________________________________ Tesis 
6 Berenice Reyna Avila 
 
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 III.3 Otras aplicaciones en la industria de los alimentos 37 
 III.3.1 Desmineralización de suero de leche 37 
 III.3.2 Industria de las bebidas 37 
 III.3.3 Tratamiento de jugos de frutas 37 
 III.4 Recuperación de poli fenoles 37 
 III.5 Ácido cítrico 38 
 III.6 Aminoácidos 38 
 III.7 Desmineralización de sorbitol 38 
 III.8 Desmineralización de grenetina 38 
IV. Otras aplicaciones de las resinas de intercambio iónico 39 
 IV.1 Recuperación y eliminación de metales 39 
 IV.2 Producción de sosa y de cloro 40 
 IV.3 Fenol 40 
 IV.4 Purificación de peróxido de hidrógeno 40 
 IV.5 Eliminación selectiva de varios elementos 41 
 IV.6 Catálisis 42 
 IV.6.1 Alquilación 42 
 IV.6.2 Condensación 42 
 IV.6.3 Esterificación 42 
 IV.6.4 Eterificación 42 
 IV.6.5 Deshidratación 43 
 IV.6.6 Hidrogenación 43 
 IV.7 Industria farmacéutica 43 
 IV.7.1 Extracción y purificación de antibióticos 43 
 IV.7.2 Medicamentos de liberación progresiva 43 
 IV.7.3 Resinas utilizadas directamente como medicamento 44 
 IV.7.4 Enmascaradores de sabor 44 
 IV.7.5 Cromatografía de producción 44 
 IV.8 Otras aplicaciones 44 
 IV.8.1 Industria minera 44 
 IV.8.2 Inmovilización de enzimas 44 
 IV.8.3 Hidrocultura 45 
V. Estructura química de las resinas de intercambio iónico 45 
V.1 Estructura del gel macroporoso 46 
V.2 Funcionalización del polímero 48 
 V.2.1 Resinas de intercambio catiónico fuertemente ácidas 48 
 V.2.2 Resinas de intercambio aniónico fuerte y débilmente básicas 48 
 V.2.3 Resinas de intercambio catiónico débilmente ácidas 50 
 V.2.4 Resinas de intercambio aniónico acrílico 51 
V.3 Resinas quelantes 52 
V.4 Grupos activos de las resinas de intercambio iónico 53 
V.5 Reacciones de intercambio iónico 55 
 V.5.1 Equilibrio 55 
 V.5.2 Regeneración 56 
 V.5.3 Operación en columna 56 
V.6 Resinas fuertemente ácidas 57 
 V.7 Resinas débilmente ácidas 57 
 
El Intercambio Iónico, su Descripción y Comportamiento Químico___________________________________________________ Tesis 
7 Berenice Reyna Avila 
 
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V.8 Resinas fuertemente básicas 58 
V.9 Resinas débilmente básicas 59 
VI. Propiedades químicas de las resinas de intercambio iónico 60 
 VI.1 Granulometría 60 
 VI.1.1 Medida de la granulometría 61 
 VI.1.2 Para qué sirve la granulometría 63 
 VI.2 Capacidad de intercambio 64 
 VI.2.1 Capacidad total 64 
 VI.2.2 Capacidad útil 64 
 VI.3 Humedad 64 
 VI.4 Materia seca 65 
 VI.5 Densidad real 65 
 VI.6 Densidad aparente y peso entregado 66 
 VI.7 Compresión del lecho 66 
 VI.8 Aspecto (visual) 67 
 VI.9 Forma iónica y variaciones de volumen 69 
 VI.10 Estabilidad 69 
VII. Capacidad de intercambio 70 
 VII.1 Capacidad total 70 
 VII.2 Capacidad util 70 
 VII.3 Zona de intercambio 71 
 VII.4 Cinética de intercambio 74 
 VII.5 Parámetros que afectan la capacidad útil 74 
 VII.6 Medida de la capacidad total 75 
 VII.7 Capacidad útil en practica 75 
VIII. Regerenación 76 
VIII.1 Métodos de regeneración en una columna de intercambio iónico 76 
 VIII.1.1 Regeneración en paralelo 76 
 VIII.1.2 Regeneración a contracorriente 77 
 VIII.1.3 Etapas de la regeneración 78 
 VIII.1.4 Relación de regeneración 79 
 VIII.1.5 Regeneración en serie 81 
 VIII.1.6 Tipos y concentración de los regenerantes 82 
VIII.2 Complementos 83 
 VIII.2.1 Características de agua para consumo humano 83 
 VIII.2.2 Análisis de agua 85 
 VIII.2.3 Resinas comerciales 90 
Conclusiones 92 
Bbliografía 93 
 
 
 
 
 
 
 
El Intercambio Iónico, su Descripcióny Comportamiento Químico___________________________________________________ Tesis 
8 Berenice Reyna Avila 
 
Índice de figuras, tablas y gráficas 
 
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Figura 1 Los iones no están atados al agua 15 
Figura 2 Iones hidratados 15 
Figura 3 Representación esquemática de resinas intercambiadoras de cationes y 
aniones 
17 
Figura 4 Ablandamiento en una resina 18 
Figura 5 Descationización 19 
Figura 6 Resinas agotadas 19 
Figura 7 Desmineralizacion del agua 20 
Figura 8 Funcionamiento en columnas 21 
Tabla 1 Aplicaciones del ablandamiento 24 
Figura 9 Ablandamiento de agua 25 
Tabla 2 Aplicaciones de la descarbonatación 26 
Figura 10 Descarbonatación 26 
Figura 11 Eliminación del CO2 en torre de desgasificación 27 
Tabla 3 Aplicación de la desmineralización 28 
Figura 12 Desmineralización 29 
Figura 13 Intercambio de aniones en una descationización 29 
Figura 14 Descarbonatación y descationización 31 
Figura 15 Desgasificación y eliminación de ácidos fuertes 31 
Figura 16 Cadena de desmineralización 32 
Figura 17 Regeneración de una cadena de desmineralización 32 
Figura 18 Lecho mezclado en fase de producción y regeneración 33 
Tabla 4 Aplicación de lechos mezclados 33 
Figura 19 Cubos de azúcar completamente blancos 34 
Figura 20 Desmineralización del suero de leche 37 
Figura 21 Recuperación de oro para joyería 39 
Figura 22 Eliminación de nitratos 41 
Tabla 5 Alquilación 42 
Tabla 6 Condensación 42 
Tabla 7 Esterificación 42 
Tabla 8 Eterificación 42 
Tabla 9 Deshidratación 43 
Tabla 10 Hidrogenación 43 
Figura 23 Estructura química del estireno 45 
Figura 24 Estireno polimerizado 45 
Figura 25 Segundo enlace de la molécula de DVB 46 
Figura 26 Estructura del gel 47 
Figura 27 Estructura de los macroporos 47 
Figura 28 Reacción de sulfonación 48 
Figura 29 Clorometilación 49 
Figura 30 Reacción de aminación 49 
Figura 31 Dimetilamina 49 
Figura 32 Polimerización del acrilonitrilo y del acrilato de metilo 50 
Figura 33 Hidrólisis del poliacrilato con sosa cáustica 50 
Figura 34 Carboxilato sódico 51 
 
El Intercambio Iónico, su Descripción y Comportamiento Químico___________________________________________________ Tesis 
9 Berenice Reyna Avila 
 
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Figura 35 Complejo organometálico con metales divalentes 51 
Figura 36 Amidación del poliacrilato con DMAPA 52 
Figura 37 Cuaternización de una resina acrílica WBA a SBA 52 
Tabla 11 Resinas selectivas 52 
Figura 38 Resina quelante 52 
Tabla 12 Grupos del ácido sulfónico 53 
Gráfica 1 Campana de Gauss 61 
Tabla 13 Granulometría real de una resina 61 
Figura 39 Formula de la media armónica 62 
Grafica 2 Resina Gaussiana 63 
Tabla 14 Valores experimentales 63 
Tabla 15 Densidad real en función de la forma iónica 66 
Grafica 3 67 
Figura 40 Aspecto óptico de una resina usada 67 
Tabla 16 Formas iónicas 68 
Figura 41 Variaciones de volumen en las resinas 69 
Figura 42 Capacidad de intercambio de una resina 70 
Figura 43 Caso ideal 71 
Figura 44 Resina totalmente regenerada al inicio del ciclo 72 
Figura 45 Resina agotada al inicio del ciclo 73 
Figura 46 Resina regenerada en paralelo 73 
Figura 47 Cinética de intercambio 74 
Tabla 17 Capacidad total y operativa 75 
Figura 48 Regeneración en paralelo 77 
Figura 49 Zona de intercambio de una regeneración en paralelo 77 
Figura 50 Agotamiento de arriba a abajo y regeneración de abajo a arriba 78 
Figura 51 Agotamiento de abajo a arriba y regeneración de arriba a abajo 78 
Figura 52 Parejas de resinas separadas 81 
Figura 53 Regeneración en paralelo 82 
Tabla 18 Contaminantes que se eliminan con intercambio iónico 83 
Figura 54 Iones y compuestos del agua natural 85 
Tabla 19 Unidades de concentración 87 
Tabla 20 Iones encontrados en el tratamiento de agua 87 
Tabla 21 Resultados de análisis de agua 88 
Tabla 22 Composición iónica del TA y TAC 89 
Tabla 23 Resinas catiónicas de intercambio iónico fuertemente ácidas 89 
Tabla 24 Resinas de intercambio iónico débilmente ácidas 90 
Tabla 25 Resinas catiónicas de intercambio iónico fuertemente básicas 91 
Tabla 26 Resinas catiónicas de intercambio iónico débilmente básicas 91 
Tabla 27 Resinas selectivas y quelantes 91 
 
 
 
 
 
 
El Intercambio Iónico, su Descripción y Comportamiento Químico___________________________________________________ Tesis 
10 Berenice Reyna Avila 
 
El intercambio iónico, su descripción y comportamiento 
químico 
 
 
Resumen 
 
 
El intercambio iónico es una tecnología muy poderosa para ablandar y desmineralizar agua 
hasta una pureza extrema. Fue desarrollada inicialmente en la década de 1950, y a la fecha 
ya ha logrado una gran madurez. Continua siendo insustituible para producir agua ultra-pura, 
es decir para eliminar cualquier traza de contaminantes no biológicos. 
 
Además del tratamiento de agua, el intercambio iónico tiene varios usos en la industria e 
incluso en el hogar. Con esta tecnología se puede por ejemplo: 
 
 Eliminar el color de jarabes de caña para producir azúcar blanca. 
 Purificar antibióticos y otros productos farmacéuticos como un proceso anterior a la 
ultrafiltración. 
 Extraer uranio de sus minerales. 
 Separar metales en solución. 
 Eliminar compuestos indeseables o tóxicos de varias soluciones. 
 Participar como excipiente en formulaciones farmacéuticas. 
 Catalizar reacciones para producir los agentes antidetonantes de la gasolina. 
 Producir agua pura y clara para su café o té en casa. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
El Intercambio Iónico, su Descripción y Comportamiento Químico___________________________________________________ Tesis 
11 Berenice Reyna Avila 
 
 
Justificación 
 
El intercambio iónico es una tecnología poderosa, aunque poco difundida. 
 
Tierras naturales contienen sólidos con cargas que intercambian iones, y ciertos minerales 
llamados zeolitas son también buenos intercambiadores. El intercambio de iones sucede en 
materiales vivientes porque las paredes de las células, membranas celulares, y otras 
estructuras también tienen cargas. En aguas naturales y en aguas de desperdicio, hay 
ocasionalmente iones no deseables .El intercambio iónico no sólo sirve para ablandar agua, 
también sirve para controlar la alcalinidad, eliminar materia orgánica, eliminar nitratos, 
eliminar amonio, tratar residuos nucleares, desmineralizar jarabes azucarados, catálisis, 
agricultura, metalurgia, cromatografía, existe un gran campo de aplicación y tipos de resinas 
de intercambio iónico. 
 
El presente trabajo proporciona una descripción más hacia el sentido de la química de las 
resinas de intercambio iónico, acorde a su relación científica con los aspectos técnicos, que en 
muchas ocasiones causa problemas para las personas que no están relacionadas con el tema. 
 
 
Además se pretende: 
 
 Conocer con certeza la química fundamental de las resinas de intercambio iónico 
 
 Sus principales aplicaciones en el campo de la purificación, principalmente del agua en 
todos sus posibles requerimientos, dentro de la investigación, la industria y la 
academia 
 
 Conocer y relacionar sus propiedades con la química orgánica y establecer sus 
parámetros de aplicación. 
 
 Su regeneración y el tipo de resina a aplicar en cada campo de trabajo 
 
 
 
 
El Intercambio Iónico, su Descripción y Comportamiento Químico___________________________________________________ Tesis 
12Berenice Reyna Avila 
 
Introducción 
 
Los compuestos intercambiadores de iones son sustancias sólidas, granulares e insolubles que 
tienen dentro de su estructura iones moleculares, ácidos o básicos, que intercambian sin 
ninguna modificación evidente de su aspecto físico y sin deterioro de su solubilidad, los iones 
positivos o negativos fijados en estos materiales con los iones de la misma muestra en solución 
en el líquido y en contacto con ellos. 
 
Este proceso, conocido como intercambio de iones, permite una composición iónica del líquido 
que es tratado para ser modificado sin cambiar el número total de iones en el líquido antes 
del intercambio. 
 
Las sustancias empleadas anteriormente para el intercambio iónico eran; tierras naturales 
arcillas o zeolitas, seguidas por compuestos inorgánicos sintéticos (aluminosilicatos) estos 
últimos materiales se utilizan hoy, bajo el nombre de resinas. Este término se ha empleado 
incorrectamente para describir a cualquier clase de cambiador. 
 
La mayoría de estos materiales se comercializan en forma de gránulos y se pueden encontrar 
en el mercado bajo dos categorías. Las resinas del tipo gel y las de tipo poroso o libremente 
macro reticulado. Su estructura básica es idéntica: la estructura macromolecular es obtenida 
en ambos casos por la copolimerización entre el estireno y el divinilbenceno. La diferencia 
entre ellas la encontraremos en su porosidad. Son materiales altamente reticulados. Su alto 
grado de entrecruzamiento aumenta su fuerza mecánica a las tensiones físicas y del producto 
químico (cambio en la saturación iónica, o estado de agotamiento). 
 
Las resinas de tipo gel tienen una porosidad natural, como resultado del proceso de 
polimerización, y se limita fundamentalmente a las distancias intermoleculares. Es una 
estructura de tipo micro poroso. 
 
Las resinas del tipo macro poroso presentan una porosidad artificial adicional, que es obtenida 
agregando una sustancia diseñada para este propósito. Así, una red de grandes canales 
conocidos como macro poros se crean en la matriz. Estos productos tienen una mejor 
capacidad para la adsorción y desorción de sustancias orgánicas. 
 
La estructura química de los materiales empleados como intercambiadores de iones es tal, 
que en su molécula encierra radicales que son ácidos y/o básicos. Para una mejor comprensión 
de los fenómenos del intercambio, los cambiadores de cationes pueden ser comparados con un 
ácido y los cambiadores de aniones estarán formados por una base. La fuerza del ácido o de la 
base dependerá de la naturaleza del núcleo molecular y de los radicales que se unan a él, 
como por ejemplo; HCO2, HSO3, NH3, OH, etc. Se conocen como intercambiadores mono 
funcionales si solamente hay una sola variedad de radicales, como por ejemplo HCO2 o HSO3. 
Se denomina como poli funcional a la molécula que contenga a varios tipos de radicales al 
mismo tiempo y de variadas fuerzas iónicas. 
 
 
 
 
 
El Intercambio Iónico, su Descripción y Comportamiento Químico___________________________________________________ Tesis 
13 Berenice Reyna Avila 
 
I. Antecedentes 
 
Se tienen antecedentes en la biblia y entre los griegos, de que ya desde entonces se 
conocía el hecho de que existían tierras naturales que eran capaces de remover la sal de 
las aguas de mar o de salmueras. Los primeros casos documentados del estudio de tal 
fenómeno data de 1850, cuando dos químicos Ingleses: Thompson y Way, hicieron 
observaciones del fenómeno de intercambio, encontrando entre otras cosas lo siguiente: 
 
1: El fenómeno observado es una reacción de intercambio químico entre iones. 
2: El intercambio de iones es equivalente. 
3: Algunos iones son más fáciles de intercambiar que otros. 
4: El agente activo en el intercambio, es un silicato de aluminio, presente en la 
tierra que se empleó en el experimento. 
 
Posteriormente se tuvieron nuevos descubrimientos sobre el intercambio iónico, y en 
1905, Gans, un químico alemán, descubrió que el aluminosilicato de sodio, después de 
calentarse a altas temperaturas, es un agente de intercambio de alta eficiencia, 
pudiendo remover o intercambiar calcio y magnesio de aguas que contienen estos 
cationes, por iones sodio, resultando una solución con mayor contenido de sodio y 
mucho menor contenido de calcio y magnesio. 
 
El uso de las zeolitas se extendió a fines prácticos, por lo que en 1913 fueron 
comercializadas a gran escala por la compañía Permutit en Estados Unidos y 
posteriormente en los siguientes años se siguió investigando para encontrar nuevos 
medios de intercambio para ponerlos a disposición del gran mercado que demandaba 
este producto. 
 
La tendencia posteriormente fue a la producción de medios de intercambio a partir de 
materiales sintéticos, derivados del petróleo, los cuales eran baratos y abundantes. 
Adams y Holmes en Inglaterra, desarrollaron una resina sintética a partir de productos 
de condensación del fenol y formaldehído, los cuales tenían una gran eficiencia en la 
remoción de cationes y aniones, pero algunos compuestos que se desea remover como 
ácido silícico y ácido carbónico no eran retenidos completamente por la resina. 
 
Finalmente en 1944 D´Alelio en Estados Unidos desarrolló una resina sintética a partir de 
la condensación del estireno y del divinilbenceno. Esta resina tratada con los grupos 
funcionales adecuados, es capaz de remover todos los cationes y los aniones disueltos en 
el agua, y a la fecha es el tipo de resina más ampliamente empleado. 
 
Este trabajo tratará de explicar en términos sencillos que implica el intercambio iónico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
El Intercambio Iónico, su Descripción y Comportamiento Químico___________________________________________________ Tesis 
14 Berenice Reyna Avila 
 
I.1 El agua 
 
El agua es, aparentemente, un líquido compuesto de moléculas de agua, con fórmula química 
H2O. No obstante, se sabe que esta simplificación no vale, y que la realidad es más compleja. 
 
Todas las aguas en la naturaleza contienen una cierta cantidad se sustancias extrañas en 
pequeñas cantidades, además de algunas sales disueltas. El agua del río, del pozo, del grifo 
en su casa; no es solo H2O, sino que además contiene: 
 
 Sustancias sólidas insolubles, como arena o fragmentos vegetales que en principio se 
pueden filtrar. 
 
 Compuestos solubles, estos se encuentran homogéneamente distribuidos, 
generalmente no se ven y no se pueden filtrar. Estos compuestos tienen un origen 
mineral u orgánico, pueden ser ionizados (cargados eléctricamente) o no. 
 
Los compuestos solubles no ionizados existen en el agua en forma de moléculas de tamaño y 
de fórmula variables, por ejemplo: 
 
 El gas carbónico (las burbujas de agua con gas) es una molécula pequeña con una 
fórmula sencilla: CO2. 
 
 El azúcar (sacarosa) es una molécula más grande con fórmula complicada abreviada 
C12H22O11. No obstante, los azúcares no se fijan en resinas intercambiadoras de iones. 
 
Si desea eliminar del agua estas sustancias extrañas, lo puede hacer por medio del 
intercambio iónico, siempre que sean ionizadas. 
 
I.2 Los Iones 
 
Las sustancias solubles ionizadas disueltas en agua están presentes como iones, que son 
átomos o moléculas que muestran una carga eléctrica. Los iones con carga positiva se llaman 
cationes, los de carga negativa aniones. Puesto que el agua es universalmente neutra 
eléctricamente (de lo contrario, se sufriría una descarga eléctrica cuando se sumerja la mano 
en el agua) el número de cargas positivas es igual al número de cargas negativas. 
 
Los iones pueden llevar una carga o más, generalmente entre 1 y 3. También pueden ser de 
soloun átomo (iones mono atómicos) o una combinación de varios átomos juntos, como 
moléculas (poli atómicos). 
 
Ejemplos: 
 
 Un catión monovalente monoatómico: el ion sodio Na+ 
 Un catión divalente de un monoatómico: el ion calcio Ca++ 
 Un catión monovalente poli atómico: el ion amonio NH4
+ 
 Un anión monovalente poli atómico: el ion nitrato NO3
– 
 Un anión divalente poli atómico: el ion carbonato CO3
= 
 Un anión divalente poli atómico complejo: el ion cromato CrO4
= 
 El catión trivalente monoatómico aluminio Al+++ no existe sino en soluciones muy 
ácidas, no en agua normal. 
El Intercambio Iónico, su Descripción y Comportamiento Químico___________________________________________________ Tesis 
15 Berenice Reyna Avila 
 
Los iones no están fijos: se mueven en el agua, y no están atados a iones de carga opuesta. Sin 
embargo, la suma de las cargas de los cationes y de los aniones es idéntica. La figura 1 
representa esquemáticamente iones en agua. 
 
Figura 1: Los iones no están fijos en el agua. 
 
 
 
Las sales son sustancias cristalizadas (en su estado anhidro) que contienen una proporción fija 
de cationes y aniones. Por ejemplo, la sal común tiene exactamente el mismo número de 
cationes sodio (Na+) y de aniones cloruro (Cl—). Su fórmula es NaCl. Cuando disolvemos sal en 
agua, sus cationes y aniones se mueven libres como se ilustra en la figura 1. 
 
 
En el agua, los iones son débilmente asociados a moléculas de agua. Se dice que están 
hidratados. Los cationes son atraídos por el átomo de oxígeno O, y los aniones por los átomos 
del hidrógeno H de la molécula de agua H2O, como se describe en la figura 2. 
 
 
 
Catión disuelto Anión disuelto 
 
 Figura 2: Iones hidratados, se muestra al Na+ en rojo y al Cl– en azul. 
 
 
El sulfato de magnesio es una sal con exactamente el mismo número de cationes magnesio 
(con carga doble: Mg++) y de aniones sulfato (también con carga doble SO4
=). La fórmula de 
esta sal es entonces MgSO4. 
 
El Intercambio Iónico, su Descripción y Comportamiento Químico___________________________________________________ Tesis 
16 Berenice Reyna Avila 
 
El cloruro de calcio tiene iones de calcio (con dos cargas positivas Ca++), y iones cloruro (con 
una sola carga, Cl–). Necesitamos entonces 2 aniones de cloro para equilibrar cada catión de 
calcio. La fórmula del cloruro de calcio es entonces, CaCl2. 
 
De manera similar, el carbonato de sodio tiene cationes sodio Na+ y aniones carbonato CO3
=, y 
necesitamos dos iones sodio por cada carbonato, lo que produce la fórmula, Na2CO3. 
 
Cuando se hierve agua, y se evaporara completamente, queda un residuo seco, que contiene 
sales y tal vez otras sustancias como sílice o materias orgánicas. Solo el agua de mar dejará 
una masa significativa de residuo seco, de 30 a 40 gramos por litro de agua. En el agua de río 
o de la llave, este residuo es muy pequeño, con valores de 50 a 500 mg/L. Se trata de sólidos 
disueltos totales (TDS por sus siglas en inglés). 
 
Estas sustancias se pueden eliminar del agua por intercambio iónico si son solubles y 
ionizadas. 
 
 
II. Qué es el intercambio iónico 
 
II.1 Impurezas en el agua 
 
Como se mencionó anteriormente, el agua contiene pequeñas cantidades de materias 
extrañas. En muchos casos, estas materias no producen ningún problema. Es mejor beber agua 
con una cierta salinidad y no agua ultra-pura (desmineralizada). No obstante, estas sustancias 
son consideradas como impurezas en ciertas aplicaciones y deben ser eliminadas. 
 
Materias insolubles (basuras, ramas, hojas o arena etc.) se pueden separar por filtración. 
Existen varias tecnologías de filtración, hasta la ultrafiltración que puede eliminar partículas 
de menos de una micra. Materias solubles, por el otro lado, necesitan otras técnicas. 
 
Las sustancias solubles ionizadas se pueden eliminar por intercambio iónico. 
 
II.2 Resinas intercambiadoras de iones 
 
Generalmente se presentan en el comercio como minúsculas perlas de plástico, con un 
diámetro aproximado de 0.6 mm. Estas bolitas son porosas y contienen agua, que es invisible 
y no se puede eliminar. Esta proporción de agua presente en las resinas de intercambio iónico 
se denomina como "retención de humedad". La estructura de la resina es un polímero (como 
todos los plásticos) en la cual un ion fijo, ha sido inmovilizado de manera permanente. Este 
ion no se puede eliminar o reemplazar ya que pertenece a la estructura de la resina. Para 
mantener la neutralidad eléctrica de la resina, cada uno de estos iones fijos está neutralizado 
por un contra-ion de carga opuesta. Este es móvil y puede entrar o salir de la resina. 
 
La figura 3 representa esquemáticamente perlas de resinas intercambiadoras de cationes y 
aniones. Las líneas oscuras representan el esqueleto polimérico de la resina: es poroso y 
contiene agua. Los iones fijos de la resina intercambiadora de cationes son sulfonatos (SO3
–) 
atados al esqueleto. En esta imagen, los iones móviles son los cationes sodio (Na+). 
 
 
El Intercambio Iónico, su Descripción y Comportamiento Químico___________________________________________________ Tesis 
17 Berenice Reyna Avila 
 
Las resinas intercambiadoras de cationes, por ejemplo la Amberlite 1200, son muchas veces 
suministradas en la forma sódica. 
 
Figura 3: Representación esquemática de resinas intercambiadoras de cationes y aniones. 
 
 
La perla de resina intercambiadora de aniones tiene un esqueleto semejante. Los grupos 
activos son aquí, el amonio cuaternario, es decir cationes representados por la fórmula N+R3; 
una fórmula más precisa sería CH2
-N+-(CH3)3. Los iones móviles de la resina intercambiadora de 
aniones, son aquí los iones cloruro (Cl—). La forma cloruro es la forma de suministro de muchas 
resinas intercambiadoras de aniones. Cada ion que entra en la resina produce la salida de otro 
ion de la misma carga para mantener la neutralidad eléctrica. Eso es lo que se conoce como 
intercambio iónico. Solo iones de la misma carga se pueden cambiar. No es posible fabricar 
una resina que pueda intercambiar simultáneamente cationes y aniones, porque los cationes 
fijos dentro de la resina neutralizarían a los aniones fijos, y ningún intercambio sería posible. 
Por lo tanto se deben producir resinas intercambiadoras de aniones y resinas intercambiadoras 
de cationes por separado. 
 
 
II.3 Ablandamiento del Agua 
 
Entre las sustancias disueltas en el agua se encuentra lo que se denomina dureza. Esta es una 
expresión común que incluye principalmente a las sales de calcio y magnesio. En ciertas 
condiciones, estas sales pueden precipitar y formar depósitos (sarro), que se ven en la olla 
donde se hierve el agua de su cocina, y también pueden obstruir los tubos de agua caliente y 
producir incrustaciones en calderas. El ablandamiento de agua es la eliminación de esta 
dureza: o sea los iones de Ca++ y Mg++ que forman el sarro, estos iones se intercambian por los 
iones de Na+ que son mucho más solubles y no precipitan. 
 
Para ablandar agua se toma una resina intercambiadora de cationes en la cual los iones 
móviles dentro de la resina son sodio (Na+) y se pasa el agua a través de una columna rellena 
con esta resina en forma sódica. Los iones de la dureza Ca++ y Mg++ entran en las perlas de 
resina, y cada uno de estos iones produce la salida de dos iones sodio. La reacción de 
intercambio (1) se puede escribir de la siguiente forma: 
 
 
(1) 2 RNa + Ca++ R2Ca + 2 Na
+ 
 
 
El Intercambio Iónico, su Descripción y ComportamientoQuímico___________________________________________________ Tesis 
18 Berenice Reyna Avila 
 
En la figura 4 se ilustran perlas de la resina inicialmente cargadas con los iones sodio (Na+). 
Cada ion de calcio o magnesio que penetra en la resina es reemplazado por dos iones de (Na+) 
que salen. Los aniones del agua (no representados en esta figura) no pueden entrar en la 
resina, porque serían rechazados por los aniones sulfonato fijos (SO3
—) que forman los grupos 
activos de la resina. 
 
 
Figura 4: Ablandamiento, intercambio de sodio en una resina 
 
Este intercambio de cationes es eficaz porque la resina intercambiadora tiene una afinidad 
más grande para los cationes de dureza que para el sodio. En términos sencillos, la resina 
prefiere al calcio. El resultado del ablandamiento no es una eliminación total de los cationes 
"duros" del agua, sino una sustitución por iones sodio. 
 
Evidentemente, este intercambio no es ilimitado: después de un cierto tiempo, la resina ha 
quitado tantos cationes de calcio y magnesio del agua que no queda espacio para admitir 
otros. El período de agotamiento está terminado y hay que cambiar la cantidad de resina 
agotada por resina fresca, o regenerarla (véase más adelante). 
 
 
II.4 Desmineralización 
 
Si cambiamos todos los cationes disueltos en el agua por iones H+ y todos los aniones por iones 
OH—, estos se van a recombinar para producir nuevas moléculas de agua. Para conseguir esto, 
necesitamos una resina intercambiadora de cationes en la forma H+ y una resina 
intercambiadora de aniones en la forma OH-. Todos los cationes y aniones del agua se 
intercambian y el resultado es una desaparición completa de las impurezas ionizadas. La 
reacción del intercambio de cationes, se puede resumir en las siguientes ecuaciones (2) y (3): 
 
(2) 2 R'H + Ca++ R2Ca + 2 H
+ 
 
(3) R'H + Na+ R'Na + H+ 
 
 En estas ecuaciones, la R' representa la resina intercambiadora de cationes. 
 
El intercambio de cationes es ilustrado en la figura 5. La resina está inicialmente en la forma 
hidrógeno (H+). Los aniones no aparecen en esta ilustración. Se observa que un ion calcio Ca++ 
que entra en la resina causa la salida de dos iones H+, mientras que un ion Na+ se intercambia 
por un ion H+. 
 
El Intercambio Iónico, su Descripción y Comportamiento Químico___________________________________________________ Tesis 
19 Berenice Reyna Avila 
 
 
 
Figura 5: Descationización, todos los cationes son remplazados por el H+ 
 
De forma similar, una resina en la forma OH– puede eliminar todos los aniones, como se puede 
apreciar en las siguientes reacciones: 
 
(4) R’’OH + Cl– R’’Cl + OH– 
 
(5) 2 R’’OH + SO4
= R’’2SO4 + 2 OH
– 
 
En las ecuaciones (4) y (5), R’’ representa la resina intercambiadora de aniones. Todos los 
aniones son remplazados por iones hidróxido (OH–). No hay aquí ilustración de este 
intercambio aniónico, porque es exactamente similar al intercambio de cationes ilustrado en 
la figura 5. 
 
Al final del proceso de intercambio, las perlas de resina han eliminado todos los cationes y 
aniones presentes en el agua y liberado una cantidad equivalente de iones H+ y OH–. Y las 
resinas son completamente agotadas, como se puede apreciar en la figura 6. 
 
Estos iones H+ y OH– se recombinan instantáneamente y producen nuevas moléculas de agua, 
como lo describe la reacción (6): 
 
(6) H+ + OH– HOH H2O 
 
Los contaminantes ionizados están ahora en las dos resinas (Na, Ca y Mg en el intercambiador 
de cationes, Cl, SO4 y HCO3 en el intercambiador de aniones), y el agua ha sido 
completamente desmineralizada. Su salinidad es ahora casi nada, y solo unos cuantos iones 
escapados de las columnas de resina, se les denomina como fuga iónica. 
 
Figura 6: Resinas agotadas. Iones H+ y OH– fueron liberados en el agua. 
El Intercambio Iónico, su Descripción y Comportamiento Químico___________________________________________________ Tesis 
20 Berenice Reyna Avila 
 
La desmineralización se esquematiza en la figura 7: 
 
 
 
 
Figura 7: Desmineralización del agua 
 
 
II.5 Regeneración 
 
Una vez agotadas las resinas, se pueden regenerar a su forma inicial para reiniciar la 
operación de intercambio. Así, el intercambio iónico es un proceso cíclico y no continuo. La 
regeneración de las resinas se hace de acuerdo a las reacciones inversas presentadas en los 
párrafos anteriores. 
 
II.6 Regeneración de un ablandador 
 
La regeneración de una resina para ablandamiento de agua se hace con iones sodio (Na+) 
suministradas por una solución de cloruro de sodio (sal común NaCl). La reacción de 
regeneración (7) es entonces descrita mediante la siguiente expresión: 
 
(7) R2Ca + 2 NaCl 2 RNa + CaCl2 
 
La regeneración es eficaz solo cuando la concentración del regenerante es alta, de manera 
unanime 1000 veces la concentración en agua normal. Por ejemplo, la sal de regeneración de 
un ablandador se utiliza en una salmuera con una concentración al 10 % (un poco más de 100 
g/L). 
 
 
II.7 Regeneración de una planta de desmineralización 
 
Ácidos fuertes, por ejemplo el ácido clorhídrico (HCl) o el ácido sulfúrico (H2SO4) son 
totalmente disociados en solución y pueden proporcionar los iones H+ necesarios para 
remplazar los iones cargados durante la fase de agotamiento de la resina que ahora ocupan los 
sitios activos, de la siguiente manera: 
 
(8) R’Na + HCl R’H + NaCl 
 
De manera similar, bases fuertes (en la práctica se emplea siempre sosa cáustica NaOH) que 
puede proporcionar los iones OH— para remplazar los aniones eliminados por la resina, la 
reacción que describe el hecho es la que a continuación se muestra: 
 
(9) R’’Cl + NaOH R’’OH + NaCl 
 
El Intercambio Iónico, su Descripción y Comportamiento Químico___________________________________________________ Tesis 
21 Berenice Reyna Avila 
 
Se puede ver en estas reacciones que la regeneración produce vertidos salinos. Esta es una de 
las principales desventajas del intercambio iónico. 
 
 
 
II.8 Funcionamiento en columnas 
 
Tanto en el laboratorio como en plantas industriales, las resinas se utilizan en columnas. El 
agua o la solución a tratar fluye a través de la resina. En la imagen (8) a la izquierda se ve la 
resina fresca, posteriormente se ve como la resina se carga progresivamente con los iones de 
la solución de alimentación. Al final de la operación, algunos de estos iones se escapan en la 
solución tratada (aparición de fuga) y se detiene la operación. 
 
 
 
Figura 8: Funcionamiento en columnas 
 
 
II.9 Capacidad de intercambio 
 
Se define como la cantidad de iones que una resina puede intercambiar en determinadas 
condiciones experimentales. Depende del tipo de grupo activo y del grado de entrecruzamiento 
de la matriz y se expresa en equivalentes por litro de resina. 
 
II.9.1 Capacidad total 
 
La capacidad total de una resina es definida como el número de grupos activos. Puesto que 
hay millones de millones de grupos en una sola perla de resina, la capacidad volumétrica total 
se expresa en equivalentes por litro de resina. Un equivalente representa 6.02×1023 grupos 
activos. Sin embargo, no hay que acordarse de este número, llamado número de Avogadro. 
 
 Una resina intercambiadora de cationes fuertemente ácida tiene una capacidad total 
de 1.8 a 2.2 eq/L 
 Una resina intercambiadora de cationes débilmente ácida tiene una capacidad total 
de 3.7 a4.5 eq/L 
 Una resina intercambiadora de aniones ya sea débil o fuerte tiene una capacidad total 
de 1.1 a 1.4 eq/L 
 
 
 
El Intercambio Iónico, su Descripción y Comportamiento Químico___________________________________________________ Tesis 
22 Berenice Reyna Avila 
 
 
II.9.2 Capacidad útil 
 
 
En la figura 8, la resina es totalmente regenerada al principio de cada ciclo, pero no 
totalmente agotada al final de la fase de producción. La definición de capacidad útil, o 
capacidad operativa, es la diferencia entre los sitios regenerados al principio y al final del 
período de producción. Se expresa también en equivalentes por litro. 
 
En operación normal, la capacidad útil de una resina es de aproximadamente la mitad de la 
capacidad total. Los valores normales son de 40 a 70 % de la capacidad total, en función de las 
condiciones de operación. Lo importante en el intercambio iónico es el número de iones y su 
carga, y no de su masa. Entonces todos los análisis de agua deben ser presentados 
convirtiendo las masas (concentraciones en mg/L) en equivalentes (meq/L). 
 
¿Por qué está expresada la cantidad de resina en volumen y no en peso? 
Para el diseño de una columna de intercambio iónico, lo importante es el volumen de resina y 
no su masa. Las resinas tienen distintos valores de densidad, así que estas se venden por 
unidad de volumen, en litros o metros cúbicos, o en pies cúbicos en los EUA. Muchas de las 
propiedades de las resinas se expresan también en volumen. 
 
 
 
II.9.3 Límites del intercambio iónico 
 
Para ser eficiente, el intercambio iónico necesita de una diferencia de afinidad entre los 
iones en solución y el ion colocado inicialmente en la resina. 
 
El intercambio iónico es una técnica perfecta para eliminar o sustituir contaminantes de baja 
concentración en el líquido de tratar, en tal caso, la duración del ciclo es larga, y puede 
variar de entre unas horas a varias semanas o meses. Por el contrario, si la concentración es 
alta, digamos varios gramos por litro de agua o solución, el ciclo llega a ser muy corto y la 
cantidad de regenerante aumenta hasta valores intolerables. Para el tratamiento de aguas 
salubres (aguas de pozo en algunas regiones áridas) o de agua de mar, el intercambio iónico 
no es una técnica viable y otras tecnologías (ósmosis inversa o destilación) serán por mucho 
las más apropiadas. 
 
Además, contaminantes no ionizados no se pueden eliminar por intercambio iónico. Las 
tecnologías adecuadas emplean carbón activado, adsorbentes sintéticos, tamices moleculares 
y otros medios filtrantes. Ciertos tipos de filtración con membranas, tal como la ultrafiltración 
y la nano-filtración, pueden también constituir buenas alternativas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
El Intercambio Iónico, su Descripción y Comportamiento Químico___________________________________________________ Tesis 
23 Berenice Reyna Avila 
 
II.9.4 Selectividad 
 
Se define como la afinidad que tiene una resina para un ion en particular con respecto a 
otros iones presentes en la misma solución. 
 
A continuación se detalla el orden de selectividad de las resinas de intercambio iónico, en 
orden decreciente (de mayor a menor selectividad): 
 
Resinas catiónicas de ácidos fuertes: 
 
Ag+, Pb++, Hg++, Ca++, Cu++, Ni++, Cd++, Zn++, Fe++, Mg++, K+, Na+, H+ 
 
Resinas catiónicas de ácidos débiles: 
 
H+, Cu++, Ca++, Mg++, K+, Na+ 
 
Resinas aniónicas de bases fuertes: 
 
CO3
=, SiO3
=, I-, HSO4
-, NO3
-, Br-, HSO3
-, NO2
-, Cl-, HCO3
-, F- 
 
Resinas aniónicas de bases débiles: 
 SO4
=, CRO4
=, NO3
-, I-, Br-, Cl-, F- 
 
 
La selectividad depende de las interacciones electroestáticas que se establezcan entre el ion y 
el intercambiador, y de la formación de enlaces con el grupo iónico. La regla principal es que 
un intercambiador preferirá aquellos iones con los que forme los enlaces más fuertes. 
 
La afinidad de una resina por un ión, se expresa por el coeficiente de selectividad, el cual se 
menciona más a detalle en el capítulo V.5 
 
 
Los factores que influyen en la selectividad son: 
 
 Valencia del contraión: una resina de intercambio iónico tiene mayor afinidad por 
contraiones con mayor valencia, esta preferencia aumenta con una mayor dilución de 
la solución y con el grado de entrecruzamiento de la resina. 
 
 Tamaño del contraión: hay una mayor afinidad por los iones de menor tamaño, que 
fácilmente se difunden por los poros de la resina 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
El Intercambio Iónico, su Descripción y Comportamiento Químico___________________________________________________ Tesis 
24 Berenice Reyna Avila 
 
III. Aplicaciones del intercambio iónico 
 
A continuación mostraremos una serie de aplicaciones industriales en forma resumida, como 
apoyo a la selección de materiales y sus resultados. 
 
 
III.1 Aplicaciones de las resinas de intercambio iónico en el tratamiento de agua 
 
III. 1.1. Ablandamiento 
 
Para el ablandamiento de agua se emplea una resina intercambiadora de cationes 
fuertemente ácida en forma sódica. Los iones que constituyen la dureza de agua, 
principalmente el calcio y el magnesio, se intercambian con el sodio de la resina. El agua 
ablandada tiene varias aplicaciones, entre las que se destacan las industrias señaladas en la 
tabla (1): 
 
Tabla No. 1: Aplicaciones del ablandamiento 
Aplicación Resinas recomendadas Calidad del agua 
tratada 
Regeneración 
Lavanderías 
Calderas domésticas, 
Calderas industriales 
de baja presión, 
Industria textil 
AmberliteTM IR120 Na 
AmberjetTM 1000 Na 
Amberlite SR1L Na para 
agua potable 
 
Dureza residual <0.02 
meq/L (0.1 °f) con 
regeneración a contra-
corriente 
 
Salmuera (NaCl en 
solución al 10 %) 
 
 
 
Las aguas naturales contienen iones calcio y magnesio que forman sales no muy solubles. Estos 
cationes, así como el estroncio y el bario que son menos comunes y aún menos solubles, se 
llaman iones de la dureza. Cuando se evapora el agua, estos cationes pueden precipitar. 
 
El agua dura produce incrustaciones en tuberías y calderas domésticas e industriales. Puede 
crear turbidez en la cerveza o bebidas gaseosas. 
 
Resinas de intercambio de cationes fuertemente ácidas (SAC), son usadas en forma sódica 
para eliminar los cationes que le dan la denominada dureza al agua. Las columnas de 
ablandamiento agotadas con estos cationes se regeneran con cloruro de sodio (NaCl, sal 
común). 
 
Cuáles son las reacciones químicas que se manifiestan en esta operación, veamos el caso del 
calcio, en la reacción (10): 
 
(10) 2 R-Na + Ca++ R2-Ca + 2 Na
+ 
 
 
Aquí la letra R representa a la resina, la cual está inicialmente en forma sodica. La reacción 
con el magnesio es idéntica. 
 
Esta reacción es un equilibrio, que se puede invertir aumentando la concentración de sodio en 
el lado derecho. Eso se hace con NaCl y la reacción de regeneración (11) es entonces la 
siguiente: 
El Intercambio Iónico, su Descripción y Comportamiento Químico___________________________________________________ Tesis 
25 Berenice Reyna Avila 
 
 
(11) R2-Ca + 2 Na
+ 2 R-Na + Ca++ 
 
 
La salinidad del agua es igual que antes, pero ahora contiene sodio en lugar de dureza. Si un 
pequeño residuo de dureza permanece, depende de las condiciones de regeneración, como se 
puede apreciar en el esquema de la figura (9): 
 
 
 
Agua bruta 
SAC (Na) 
 
 
Agua ablandada 
Figura 9: Ablandamientode agua 
 
Usos: 
 
o Tratamiento de agua para calderas de baja presión 
o En Europa, muchos lavaplatos tienen un cartucho de resina ablandadora en el fondo de 
la máquina 
o Cervecerías y productores de refrescos tratan el agua de producción con resinas de 
calidad alimentaria 
 
Ablandar el agua no reduce su salinidad: solo elimina los cationes de la dureza y los reemplaza 
por sodio. Las sales de sodio son mucho más solubles, de manera que no se producen 
incrustaciones. 
 
 
 
III.1.2 Descarbonatación 
 
Este proceso emplea una resina intercambiadora de cationes débilmente ácida (WAC), que es 
capaz de eliminar dureza del agua cuando esta presenta alcalinidad (es decir bicarbonatos). El 
agua tratada tiene gas carbónico libre que se puede eliminar en una torre de desgasificación. 
La resina se regenera muy fácilmente con un ácido fuerte, preferentemente ácido clorhídrico. 
 
 
 
 
 
 
 
El Intercambio Iónico, su Descripción y Comportamiento Químico___________________________________________________ Tesis 
26 Berenice Reyna Avila 
 
 
Las aplicaciones y recomendaciones para esta área de trabajo se describen en la tabla (2): 
 
 
Tabla No. 2: Aplicaciones de la descarbonatación 
Aplicación Resinas 
recomendadas 
Calidad del agua 
tratada 
Regeneración 
Para tratar el agua de producción 
de cerveza y otras bebidas 
Para ablandar las aguas de 
abastecimiento en ciudades y 
pueblos 
En casa, para filtrar, ablandar y 
desmineralizar parcialmente el agua 
para hacer café o té 
Como etapa inicial antes de una 
desmineralización completa 
Para ciertos procesos industriales 
Amberlite IRC86 para 
aguas industriales 
Amberlite PWC13 
para aguas de 
abastecimiento 
ImacTM HP333 y 335 
para cartuchos 
domésticos 
 
Alcalinidad residual 
= muy baja (fin de 
ciclo tradicional a 
10% del TAC del agua 
bruta) 
Dureza residual = 
dureza permanente 
(TH – TAC) 
 
Con ácido (de 
preferencia HCl 
en solución al 5 
%) 
 
 
 
Reacciones: 
 
Aquí veamos el ejemplo del calcio: 
 
(12) 2 R-H + Ca++(HCO3
–)2 R2-Ca + 2 H
+ + 2 HCO3
– 
 
después, los cationes hidrógeno se combinan con los aniones del bicarbonato y producen ácido 
carbónico y agua, como lo describe la siguiente reacción: 
 
 (13) H+ + HCO3
– CO2 + H2O 
 
La primera etapa la podemos resumir en la síntesis de la figura (10): 
 
 
Agua bruta 
WAC (H) 
 
 
Agua descarbonatada 
Figura 10: Primera etapa de la descarbonatación 
 
La figura (11) explica la recombinación del hidrógeno con el bicarbonato y la eliminación del 
dióxido de carbono en la torre de desgasificación. 
 
El Intercambio Iónico, su Descripción y Comportamiento Químico___________________________________________________ Tesis 
27 Berenice Reyna Avila 
 
 
Agua descarbonatada 
DEG 
 
 
Agua desgasada 
Figura 11: Eliminación del CO2 en torre de desgasificación 
 
 
Una vez que la salinidad ha sido reducida, la dureza temporal ha desaparecido. 
 
Usos: 
 
o En cervecerías 
o En cartuchos domésticos de agua potable 
o Para calderas de baja presión 
o Como primera etapa en una desmineralización 
 
La descarbonatación disminuye la salinidad del agua eliminando cationes de la dureza y 
aniones alcalinos. 
 
 
 
III.1.3 Desmineralización 
 
 
La desmineralización se refiere a cualquier proceso de intercambio iónico que remueve del 
agua iones catiónicos y aniónicos disueltos en la misma. 
 
Debido a que existen cationes y aniones en el agua bruta (en concentración globalmente 
igual), se deben usar dos tipos de resina: un intercambiador de cationes y un intercambiador 
de aniones. Esta combinación produce agua pura. La desmineralización también se puede 
llamar desionización. La resina catiónica se usa se usa en forma hidrógeno (H+), y la aniónica 
en forma hidróxido (OH–), de manera que se regenera la catiónica con un ácido y la aniónica 
con un álcali. 
 
El dióxido de carbono se elimina con una torre desgasificadora cuando el agua contiene una 
concentración apreciable de bicarbonato. 
 
 
 
 
 
 
 
El Intercambio Iónico, su Descripción y Comportamiento Químico___________________________________________________ Tesis 
28 Berenice Reyna Avila 
 
Los materiales, características y sus resultados, se describen en la tabla (3): 
 
Tabla No. 3: Aplicación de la desmineralización 
Aplicación Resinas recomendadas: Calidad del agua 
tratada 
Regeneración 
Desmineralización 
en general 
Amberlite IRC86 (débilmente 
ácida) 
Amberlite IR120 o Amberjet 1000 o 
1200 (fuertemente ácida) 
Amberlite IRA96 ou IRA67 
(débilmente básica) 
Amberlite IRA402 ou Amberjet 
4200 ou 4600 (fuertemente básica) 
Conductividad de 0,2 
a 1 µS/cm en 
regeneración a contra-
corriente 
Sílice residual de 5 a 
50 µg/L según la 
cantidad de sílice en 
el agua bruta y de la 
tasa de regeneración. 
Intercambiadores de 
cationes: un ácido 
fuerte (HCl o H2SO4) 
 
Intercambiadores de 
aniones: sosa 
cáustica (NaOH) 
Algunas observaciones en este campo de trabajo son: 
i. El uso de resinas débiles depende de la composición del agua bruta y del tamaño de la 
planta de tratamiento. 
ii. Es importante mencionar que la medición del pH en el agua ultrapura, conlleva 
problemas técnicos de medición debido a la escasa conductividad o intensidad iónica, 
lo cual afecta la precisión de los potenciómetros. 
 
En general, el intercambiador de cationes está colocado en primer lugar, delante del 
intercambiador de aniones. Si no fuese así, los cationes de la dureza precipitarían en el medio 
ambiente alcalino de la resina aniónica en forma de Ca(OH)2 o CaCO3, que tienen baja 
solubilidad. 
 
Arreglo SAC – (DEG) – SBA 
 
Examinemos primero un sistema sencillo de desmineralización con una resina fuertemente 
ácida (SAC) en forma H+, una torre de desgasificación (DEG opcional) y una resina 
fuertemente básica (SBA) en forma OH-. La primera etapa del proceso es la descationización 
de arriba: 
 
(14) RSAC-H + Na
+ RSAC-Na + H
+
 
 
 
En el caso de calcio en lugar de sodio (válido también para magnesio y otros cationes 
divalentes) será la reacción (15) que a continuación se describe: 
 
(15) 2 RSAC-H + Ca
++ (RSAC)2-Ca + 2 H
+
 
 
 
En la segunda etapa del proceso, todos los aniones son eliminados por la resina básica fuerte, 
como se puede apreciar en la reacción (16): 
 
(16) RSBA-OH + Cl
– RSBA-Cl + OH
– 
 
 
El Intercambio Iónico, su Descripción y Comportamiento Químico___________________________________________________ Tesis 
29 Berenice Reyna Avila 
 
Los ácidos débiles producidos en la etapa de descatioización, que son el ácido carbónico y 
silícico (H2CO3 y H2SiO3) se eliminan de la misma manera, como se puede apreciar en la 
reacción (17): 
 
(17) RSBA-OH + HCO3
– RSBA-HCO3
– + OH– 
 
 
Y al final, los iones H+ producidos en la primera etapa, reaccionan con los iones OH– de la 
segunda, formando así nuevas moléculas de agua. Esta reacción es irreversible, como lo 
describe la reacción (18): 
 
(18) H+ + OH– H2O 
 
 
El intercambio de cationes, es igual a la descationización antes señalada, la figura (12) ilustra 
el hecho: 
 
Agua bruta 
SAC (H) 
 
 
Agua descationizada 
DEG 
 
 
Agua descationizada y 
degasada 
Figura 12: Desmineralización, eliminación de cationes 
 
 
Para el intercambio de aniones, la figura(13) ilustra el hecho: 
 
 
Agua descat. y 
desgasada 
SBA (OH) 
 
 
Agua desmineralizada 
 
Figura 13: Desmineralización,eliminación de aniones 
El Intercambio Iónico, su Descripción y Comportamiento Químico___________________________________________________ Tesis 
30 Berenice Reyna Avila 
 
 
El agua descationizada no contiene ningún ion, excepto pequeñas trazas de sodio y sílice, 
porque las resinas SAC y SBA tienen una menor selectividad para ellos. Con esta cadena 
sencilla de desmineralización regenerada en contra-corriente se obtiene agua desmineralizada 
con una conductividad de solo 1 µS/cm aproximadamente y sílice residual de 5 a 50 µg/L, un 
valor que depende de la concentración de sílice en el agua bruta y de las condiciones de 
regeneración. 
 
El pH del agua tratada es difícil de medir en agua desmineralizada. Los valores indicados con 
un potenciómetro son erróneos cuando la conductividad es baja. 
 
 
III.1.3.1 Regeneración de la cadena de desmineralización 
 
La resina fuertemente ácida (SAC) se regenera con un ácido fuerte, HCl o H2SO4: 
 
(19) R-Na + H+ R-H + Na+ 
 
Y la resina fuertemente básica (SBA) se regenera con una base fuerte, NaOH en el 99 % de los 
casos, como lo describe la reacción (20): 
 
(20) RSBA-Cl + OH
– RSBA-OH + Cl
– 
 
 
 
Arrreglo: WAC/SAC– DEG – WBA /SBA 
 
Las resinas débilmente ácidas (WAC) y débilmente básicas (WBA) ofrecen una capacidad útil 
alta y se regeneran muy fácilmente. Entonces se emplean dichas resinas en combinación con 
resinas fuertemente ácidas (SAC) y básicas (SBA) en plantas grandes, para lograr un mejor 
rendimiento químico y un consumo de regenerantes más bajo. La primera etapa con la resina 
WAC es una descarbonatación (eliminación de la dureza temporal) y la segunda etapa elimina 
todos los demás cationes. Las resinas débilmente ácidas WAC se emplean cuando el agua bruta 
tiene concentraciones relativamente altas de dureza y alcalinidad. 
 
Las resinas débilmente básicas (WBA) eliminan solo los ácidos fuertes detrás de la etapa de 
descationización. No son capaces de eliminar los ácidos débiles que son el SiO2 y CO2. En su 
forma regenerada, no son disociadas, y entonces no tienen iones OH– libres necesitados para 
un intercambio de aniones neutrales. Por el otro lado, su basicidad es suficiente para eliminar 
los ácidos fuertes creados por el intercambio de cationes, como se aprecia en la reacción (21): 
 
(21) RWBA + H
+Cl– RWBA.HCl 
 
En la última etapa, una resina fuertemente básica (SBA) es necesaria para eliminar los ácidos 
débiles como ya mencionado en el párrafo anterior, la reacción (22) describe el hecho: 
 
 (22) RSBA-OH + HCO3
– RSBA-HCO3
– + OH– 
 
 
El Intercambio Iónico, su Descripción y Comportamiento Químico___________________________________________________ Tesis 
31 Berenice Reyna Avila 
 
El intercambio catiónico empieza por una descarbonatación seguida por la eliminación de 
todos los demás cationes, como se puede apreciar en la figura (14): 
 
 
 
Agua bruta 
WAC (H) 
 
 
Agua descarbonatada 
SAC (H) 
 
 
Agua descationizada 
Figura 14: Descarbonatación y desmineralización 
 
 
El intercambio aniónico empieza por la eliminación de los ácidos fuertes después de una 
desgasificación, como se puede apreciare en la figura (15): 
 
 
Agua descationizada y 
desgasada 
WBA (FB) 
 
 
Agua parcialmente 
desmineralizada 
SBA (OH) 
 
 
Agua totalmente 
desmineralizada 
Figura 15: Desgasificación y eliminación de ácidos fuertes. 
 
 
La imagen (16) muestra una cadena completa de desmineralización, incluyendo una 
columna de intercambio catiónico de dos cámaras (WAC y SAC), una torre de degasificación, 
una columna de intercambio aniónico de dos cámaras (WBA y SBA) y un lecho mezclado como 
pulido o acabado final. El uso de la resina débilmente ácida (WAC) y de la torre de 
desgasificación depende de la concentración de la dureza y de la alcalinidad en el agua bruta. 
 
El Intercambio Iónico, su Descripción y Comportamiento Químico___________________________________________________ Tesis 
32 Berenice Reyna Avila 
 
 
Figura 16: Cadena de desmineralización 
 
 
III.1.3.2 Regeneración en serie de la cadena de desmineralización 
 
La solución regenerante pasa primero por la resina fuerte y después por la resina débil; en 
general, el regenerante no consumido por la resina fuerte basta para regenerar la débil. 
 
Las resinas intercambiadoras de cationes se regeneran con un ácido fuerte, preferentemente 
HCl porque el H2SO4 puede precipitar sulfato de calcio. Las resinas intercambiadoras de 
aniones se regeneran con sosa cáustica, como se puede apreciar en la figura continuación. 
 
 
 
Figura 17: Regeneración de la cadena de desmineralización 
 
 
La calidad del agua tratada es la misma que la obtenida con el arreglo sencillo SAC—SBA, pero 
el consumo de regenerantes es más bajo porque las resinas débiles se regeneran 
prácticamente sin costo. Además, las resinas débiles tienen más capacidad que las fuertes, así 
que el volumen total de resinas es reducido. 
 
Usos: 
 
o Agua para calderas de alta presión en centrales eléctricas nucleares o térmicas y en 
otras industrias 
o Agua de lavado en la producción de semiconductores y otros productos electrónicos 
o Agua de proceso en varias aplicaciones de las industrias químicas, de tejidos y papel 
o Agua para baterías 
o Agua para laboratorios 
 
 
 
El Intercambio Iónico, su Descripción y Comportamiento Químico___________________________________________________ Tesis 
33 Berenice Reyna Avila 
 
III.1.3.3 Lechos mezclados de pulido o acabado 
 
Figura 18: Lecho mezclado en fase de producción y en regeneración 
Para obtener una calidad de agua desmineralizada aún mejor, parecida a la del agua 
totalmente pura, se puede instalar una columna de resinas mezcladas: una catiónica 
fuertemente ácida en forma H+ y una aniónica fuertemente básica en forma OH-. Estas resinas 
tienen que estar mezcladas en la fase de producción (agotamiento) pero hay que separarlas 
para regenerarlas. Esta separación se hace contra lavando el lecho de las resinas con una 
corriente ascendente y necesita resinas de granulometría y densidad adecuadas, tal como se 
aprecia en la figura (18) que se muestra al inicio del tema, los materiales y resultados 
obtenidos mediante esta técnica se resumen en la tabla (4): 
Tabla 4: Aplicación de lechos mezclados 
Aplicación Resinas 
recomendadas: 
Calidad del agua tratada Regeneración 
Lechos mezclados Amberjet 1000 o 1200 o 
1500 (fuertemente ácida) 
Amberjet 4200 o 4400 
(fuertemente básica) 
 
Para ciertas aplicaciones en la 
industria de semiconductores 
o en circuitos de centrales 
nucleares se emplean resinas 
de calidad especial. Calidad 
del agua tratada: 
Conductividad de 0,055 a 0,1 
µS/cm 
Sílice residual de 1 a 10 µg/L. 
Intercambiadores 
de cationes: un 
ácido fuerte (HCl 
o H2SO4) 
Intercambiadores 
de aniones: sosa 
cáustica (NaOH) 
 
 
 
III.1.3.4 Lechos mezclados de trabajo 
 
En casos de agua bruta de baja salinidad, o cuando el volumen de agua necesario es barato, se 
pueden emplear lechos mezclados alimentados con agua de abastecimiento municipal o con 
permeado de ósmosis inversa, llamamos a estos "lechos mixtos de trabajo". Las resinas son las 
mismas que para lechos mixtos de pulido. Un caso especial es el del servicio de deionización 
(SDI) en botellas regeneradas externamente. 
Los lechos mezclados producen un agua de excelente calidad, pero aquí tenemos un problema 
ya que sondifíciles de regenerar, ya que hay que separar las resinas antes de regenerarlas. 
Además, precisan de cantidades elevadas de regenerantes y las condiciones hidráulicas de 
El Intercambio Iónico, su Descripción y Comportamiento Químico___________________________________________________ Tesis 
34 Berenice Reyna Avila 
 
regeneración no son óptimas. Entonces lechos mezclados se usan principalmente para el 
tratamiento de agua pre-desmineralizada o de baja salinidad, cuando los ciclos son largos. 
 
Los lechos mezclados de pulido o acabado producen agua con una conductividad de menos que 
0.1 µS/cm. Con un diseño óptimo y resinas apropiadas se puede alcanzar la conductividad del 
agua pura (0.055 µS/cm). El sílice residual puede ser de 1 µg/L, y en ocasiones menor. 
 
Usos: 
 
o Pulido de agua pre-desmineralizada con resinas 
o Pulido de permeado por ósmosis inversa 
o Pulido de agua de mar destilada 
o Pulido de condensados de turbina en centrales eléctricas 
o Producción de agua ultra pura en la industria de semiconductores 
o Desmineralización de cartuchos (con regeneración externa) 
 
 
 
III.2 Industria azucarera 
 
La imagen (19) representa una aplicación de las resinas de intercambio iónico en la industria 
azucarera. 
 
Figura 19: Cubos de azúcar completamente blancos 
 
III.2.1 Ablandamiento de agua para la extracción de azúcar 
 
El proceso es idéntico al mencionado en el punto anterior (Ablandamiento de agua). 
 
 
III.2.2 Ablandamiento de jugos de remolacha antes de evaporar 
 
La dureza de los jugos de remolacha produce incrustaciones en los intercambiadores de calor. 
Para evitar estas y aumentar el rendimiento térmico y ahorrar energía se pueden ablandar los 
jugos de azúcar. Con jugos ablandados, los intercambiadores se pueden utilizar en modo 
continuo sin las paradas necesarias para limpiarlos. Se emplean en este proceso resinas 
semejantes a las del ablandamiento de agua (intercambiadores de cationes fuertemente 
ácidos) pero tienen que ser de calidad autorizada para el tratamiento de alimentos y resistir 
las tensiones específicas de concentración y temperatura de los jugos. 
 
El Intercambio Iónico, su Descripción y Comportamiento Químico___________________________________________________ Tesis 
35 Berenice Reyna Avila 
 
Los iones calcio y magnesio de los jugos que hay que evaporar se intercambian por los iones 
sodio de la resina. El ablandamiento de hace después de la carbonatación de los jugos. Se 
instalan generalmente dos columnas en paralelo para asegurar un funcionamiento continuo. 
 
Aquí las Resinas recomendadas son: Amberlite FPC14 Na 
 
III.2.3. El proceso de recuperación 
 
Es un proceso ingenioso, en el cual se regenera la resina con una solución de sosa cáustica 
diluida en un jugo de azúcar de la segunda carbonatación. Lo interesante es que el hidróxido 
de calcio, insoluble en agua es soluble en una solución de sacarosa. Los vertidos de 
regeneración se recuperan para reciclar en la cabeza de la instalación, antes de la 
carbonatación, así que casi no hay aguas de desecho. Además, no hay dilución de los jugos 
mismos ya que no existen etapas de desplazamiento de jugo por agua y de agua por jugo. El 
balance energético es favorable y produce un ahorro de vapor. 
 
Aquí las resinas recomendadas son: Amberlite FPC14 Na 
 
III.2.4. El proceso Gryllus 
 
Es un proceso económico muy antiguo en lo cual la resina se regenera con un jugo de segunda 
carbonatación conteniendo una concentración alta de sodio. El consumo de sal es reducido y 
tampoco hay aquí una dilución de los jugos. El jarabe de regeneración se recupera. 
 
Las Resinas recomendadas en este caso son: Amberlite FPC22 Na (macro porosa) 
 
III.2.5. Desmineralización del jugo antes de evaporar 
 
En esta operación se eliminan las sales y otras impurezas ionizadas del jugo de segunda 
carbonatación para aumentar el rendimiento de la cristalización del azúcar. En general, cada 
kg de impureza eliminada produce 1.4 kg de azúcar adicional. El proceso es similar a la 
desmineralización de agua y emplea una resina fuertemente ácida y una resina débilmente 
básica, regeneradas con ácido y sosa respectivamente. 
 
Aquí las Resinas recomendadas son: Amberlite FPC14 Na (fuertemente ácida) y Amberlite 
FPA53 (débilmente básica) 
 
 
III.2.6 Decoloración de jarabes de caña después de evaporar 
 
Los jarabes de caña contienen varios compuestos orgánicos que producen color y bajan el 
rendimiento de la cristalización. La decoloración se hace con resinas fuertemente básicas 
macro porosas para eliminar moléculas de alto peso molecular. La regeneración utiliza 
salmuera. El proceso más efectivo emplea dos columnas en serie, la primera con una resina 
acrílica y la segunda con una estirénica como pulido. 
 
Aquí las Resinas recomendadas son: Amberlite FPA98 Cl (acrílica) y 
Amberlite FPA90 Cl (estirénica) 
 
 
El Intercambio Iónico, su Descripción y Comportamiento Químico___________________________________________________ Tesis 
36 Berenice Reyna Avila 
 
 
III.2.7 El Proceso Quentin 
 
Este proceso se utiliza para disminuir el contenido de azúcar en la melaza, al sustituir el 
potasio y el sodio, por el magnesio. El jugo de azúcar pasa por una columna de resina 
fuertemente ácida en forma magnésica. De tal manera, que la producción de azúcar blanca 
aumenta, mientras la cantidad de melaza disminuye. 
 
Aquí se recomiendan las siguientes Resinas: Amberlite FPC23 H (convertida en forma Mg++ con 
cloruro de magnesio) 
 
III.2.8 Recuperación de azúcar en melazas 
 
Este proceso está basado en el principio de exclusión iónica, una especie de cromatografía, 
pero con resinas de intercambio iónico que tienen una granulometría muy fina y uniforme. Así 
se pueden separar el azúcar y las impurezas, aumentando la cantidad de azúcar producido. 
 
Las resinas recomendadas aquí son: Amberlite CR1220 K 
 
III.2.9 Inversión de sacarosa 
 
La sacarosa (azúcar común) es un disacárido. En ambiente ácido, se separa en dos 
monosacáridos: la glucosa y la fructosa. Este proceso se llama inversión. El azúcar invertido 
tiene un sabor más dulce que la sacarosa y una tendencia menor a cristalizar, lo que es 
importante para ciertos productos alimenticios. La inversión se hace pasando un jarabe de 
azúcar por una resina catiónica fuerte de baja reticulación en forma ácida. 
 
En este caso las Resinas recomendadas son: Amberlite FPC12 H 
 
III.2.10 Separación cromatográfica 
 
Puesto que la fructosa tiene un poder edulcorante más alto que la glucosa (1.3 contra 0.7) se 
pueden enriquecer en fructosa los jarabes de azúcar invertido pasándolos por una columna de 
resina con granulometría fina y uniforme. En esta separación cromatográfica, la fructosa se 
retrasa con respecto a la glucosa, lo que produce fracciones que se pueden separar. La 
fracción rica en fructosa se recupera por su valor comercial y la fracción de glucosa se puede 
vender como jarabe de glucosa o se puede isomerizar mediante un proceso enzimático para 
producir más fructosa. 
 
Para esta operación se recomienda emplear: Amberlite CR1320 Ca 
 
III.2.11 Desmineralización de glucosa 
 
El principio es el mismo que la desmineralización de agua o de azúcar. Debido a la 
temperatura y a la concentración alta de los jarabes de glucosa se deben emplear resinas con 
una buena resistencia física. 
 
En este caso se recomienda las siguientes resinas: DowexTM 88 (fuertemente ácida), Dowex 66 
(débilmente básica). 
 
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37 Berenice Reyna Avila 
 
III.3 Otras aplicaciones en la industria de los alimentos 
 
La imagen (20) representa una aplicación de las resinas de intercambio iónico en la industria 
de los alimentos. 
 
Figura 20: Desmineralización del suero de leche 
III.3.1 Desmineralización de suero de leche 
 
El suero de leche es un líquido obtenido en el proceso de fabricación del queso. Contiene 
proteínas y varios usos en la industria alimenticia. Se desmineraliza para aumentar su pureza. 
El principio es el mismo que la desmineralización de agua o de jugos de azúcar. 
 
Para esta operación industrial se recomienda emplear las siguientes resinas: Amberlite FPC14 
(fuertemente ácida) y Amberlite FPA51 (débilmente básica). 
 
III.3.2 Industria de las bebidas 
 
Aquí deberemos considerar a un amplio campo de trabajo, existen varias líneas que atender 
entre las que podemos citar están las siguientes: 
 
 Tratamiento del agua para producir cerveza o refrescos. 
 Eliminación de acidez con Amberlite FPA51 (resina débilmente básica). 
 Eliminación de metales 
 Eliminación de olores o gustos indeseables. 
 Eliminación de color y de turbidez con resinas adsorbentes no iónicas. 
 
III.3.3 Tratamiento de jugos de frutas 
 
La eliminación de acidez se puede lograr con Amberlite FPA51 (resina débilmente básica). La 
eliminación del sabor amargo de algunos jugos de naranja, se puede lograr con una resina 
adsorbente no iónica, como la Amberlite FPX66, además la eliminación de color se logra 
empleando resinas adsorbentes. 
 
III.4 Recuperación de poli fenoles 
 
Los poli fenoles son apreciados por sus propiedades antioxidantes. Se encuentran en muchas 
frutas, por ejemplo en la uva negra. Los antocianinos (una variedad de poli fenoles) se pueden 
recuperar de los mostos de uva. 
 
Resina recomendada, para solucionar este problema: Amberlite FPX68 (resina adsorbente no 
iónica). 
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III.5 Ácido cítrico 
 
Se emplea como conservador en muchos productos de la industria de los alimentos. Se 
produce por fermentación y necesita una purificación por desmineralización. 
 
Aquí las resinas recomendadas son: Amberlite FPC22 H (fuertemente ácida), Amberlite FPA51 
(débilmente básica). 
 
 
III.6 Aminoácidos 
 
La L-lisina y otros aminoácidos esenciales (no sintetizados por el cuerpo humano) se producen 
por fermentación. Se extraen de los líquidos de fermentación con una resina de intercambio 
de cationes en forma amoniacal. 
 
Para solucionar este problema se recomienda la resina: Amberlite FPC14 (fuertemente ácida). 
 
 
III.7 Desmineralización de sorbitol 
 
El sorbitol es un edulcorante y emoliente usado en goma de mascar y otros productos. Se 
puede producir por hidrogenación de glucosa, o por procesos enzimáticos. Muchas veces 
necesita ser desmineralizado, aquí se recomiendan las siguientes resinas de intercambio 
iónico: Amberlite FPC22 H (fuertemente ácida), Amberlite FPA51 (débilmente básica) y 
Amberlite FPC52 y FPA90 en lechos mezclados de pulido 
 
 
III.8 Desmineralización de grenetina 
 
La grenetina se produce por transformación del colágeno contenido en la piel y los huesos de 
cerdos. Para obtener un producto de alta pureza es indispensable una desmineralización, las 
resinas recomendadas son: Amberlite FPC14 o FPC22 (fuertemente ácida) y Amberlite FPA53 
(acrílica débilmente básica). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
El Intercambio Iónico, su Descripción y Comportamiento Químico___________________________________________________ Tesis 
39 Berenice Reyna Avila 
 
IV. Otras aplicaciones de las resinas de intercambio iónico 
 
La imagen (21) representa una aplicación de las resinas de intercambio iónico en recuperacion 
de metales en la joyería. 
 
Figura 21: Recuperación de oro para joyería 
 
 
IV.1 Recuperación y eliminación de metales 
 
En talleres de galvanoplastia se pueden eliminar o recuperar metales en solución: 
 
 Recuperación de oro en talleres de electro plastia de oro para joyería en forma de 
complejos de cianuro con Amberlite IRA402. 
 Reciclado de las aguas de lavado en galvanoplastia con Amberlite 252 (para eliminar 
cationes), IRA96 (para cromatos) e IRA410 (para cloruros). 
 Eliminación de cobre y hierro en talleres de cromado con Amberlyst 15Wet. 
 Recuperación de ácido crómico en talleres de cromado con Amberlite IR120 y 
Amberlite IRA96. 
 Eliminación de hierro en baños de galvanizado con Amberlite IRC748. 
 Purificación de baños de decapado de metales por eliminación de hierro y zinc en 
forma de complejos de cloruros con Amberlite IRA402. La elución, sencilla, se hace con 
agua. 
 
Otros ejemplos: 
 
o Recuperación de plata en forma de complejos de tiosulfato en baños de tratamiento de 
fotografía con Amberlite IRA67 o IRA402. 
o Eliminación selectiva de mercurio en varias industrias con la resina específica 
AmbersepTM GT74. 
o El cadmio se puede eliminar también con la misma resina. 
o Recuperación de catalizadores de vanadio o de cobre en la producción del ácido 
adípico (un precursor del nylon) con AmberlystTM 40Wet. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
El Intercambio Iónico, su Descripción y Comportamiento Químico___________________________________________________ Tesis 
40 Berenice Reyna Avila 
 
IV.2 Producción de sosa y de cloro 
 
Estos productos se obtienen por electrólisis de salmuera saturada. En este proceso, la 
presencia de metales divalentes no está permitida. Para eliminar estos (principalmente el 
calcio) se emplea una resina selectiva quelatante. Esta descalcificación baja la concentración 
inicial de calcio de 10 - 20 mg/L a valores de menos de 20 µg/L. Para ello se recomiendan dos 
resinas de intercambio iónico para solucionar este problema: Amberlite IRC747 en caso que la 
eliminación de estroncio no sea necesaria y Amberlite IRC478 para eliminar el estroncio 
además del calcio. 
 
IV.3 Fenol 
 
Para solucionar los problemas que se presentan en la elaboración de fenol se conocen dos 
soluciones: 
 
i. Eliminación de ácido sulfúrico y ácidos orgánicos creados en el proceso de producción 
del fenol. La resina usada es débilmente básica con esqueleto formo-fenólico. 
 
ii. Eliminación de fenol en aguas de desecho industrial. Se hace con una resina adsorbente 
no iónica, que se regenera con acetona. 
 
Aquí las resinas comerciales conocidas para la solución de este problema son: Amberlyst A23 
para eliminar los ácidos y Amberlite XAD4 para eliminar el fenol en efluentes. 
 
 
IV.4 Purificación de peróxido de hidrógeno 
 
En el caso del agua oxigenada también se conocen dos soluciones importantes presentes 
durante su fabricación: 
 
i. Eliminación de derivados de la antraquinona, estos compuestos orgánicos pueden ser 
eliminados por resinas adsorbentes no iónicas, las cuales se regeneran con metanol. 
 
ii. Eliminación de trazas de metales tales como el hierro, con una resina catiónica 
fuertemente ácida. El tratamiento se realiza con flujos elevados. 
 
En ambos casos la calidad del producto es excelente, con residuos de solo unos µg/L. Las 
resinas que se utilizan son: Amberlite XAD4 para las moléculas orgánicas y Amberlyst 15Wet 
para los metales. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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