Deionizzazione a scambio ionico (resine miste)

In breve

La deionizzazione serve quando i sali disciolti disturbano un processo: preparazione di reagenti e analisi di laboratorio, caldaie e generatori di vapore, lavaggio di componenti elettronici, alcune produzioni farmaceutiche e cosmetiche, ferri da stiro e umidificatori professionali. Non è un trattamento per l'acqua da bere: un'acqua priva di sali è aggressiva verso le tubazioni, ha un gusto piatto e non porta alcun beneficio.

Come funziona

Nella configurazione a letti separati l'acqua attraversa prima la resina cationica, che trattiene i cationi e rilascia H⁺ (l'acqua in uscita è acida), poi quella anionica, che trattiene gli anioni e rilascia OH⁻. Nella configurazione a letto misto le due resine sono mescolate nella stessa colonna: gli scambi si ripetono molte volte lungo il percorso e si ottiene un'acqua più pura, con conducibilità vicina al limite teorico dell'acqua pura.

Quando le resine sono esaurite vanno rigenerate: la cationica con acido, l'anionica con soda caustica. Nei letti misti le resine devono prima essere separate, operazione delicata che spesso si affida a un servizio esterno sostituendo le bombole esaurite.

Deionizzazione, addolcimento e osmosi: le differenze

L'addolcitore usa solo una resina cationica in forma sodica: scambia calcio e magnesio con sodio, riduce il calcare ma lascia invariata la quantità totale di sali. La deionizzazione invece toglie sia i cationi sia gli anioni. L'osmosi inversa separa i sali con una membrana e raggiunge in un solo passaggio una riduzione molto elevata, ma non la purezza di un letto misto.

Negli impianti per acqua ad alta purezza le tecnologie si combinano: osmosi inversa per togliere la gran parte dei sali, poi deionizzazione o elettrodeionizzazione (EDI, che rigenera le resine con un campo elettrico, senza reagenti) per l'affinamento.

Pre-trattamento

Le resine durano di più se l'acqua arriva pulita: filtrazione delle particelle, rimozione del cloro libero con carbone attivo (il cloro degrada le resine), eventuale degasazione per togliere l'anidride carbonica e ridurre il carico sulla resina anionica. Con acque molto dure o molto saline conviene un'osmosi inversa a monte.

Cosa controllare

Il parametro di esercizio è la conducibilità in uscita, da monitorare in continuo: quando sale, le resine sono vicine all'esaurimento. Per gli usi più critici si controllano anche silice, sodio e carbonio organico totale. Poiché le resine non sono una barriera per i batteri e anzi possono ospitarli, per gli usi sanitari e farmaceutici servono controlli microbiologici e sanificazioni periodiche.

Prima di progettare l'impianto serve un'analisi dell'acqua in ingresso: conducibilità, durezza, alcalinità, cloruri, solfati, nitrati, sodio, silice, ferro, manganese e cloro residuo.

Requisiti per usi specifici

Per gli usi farmaceutici la qualità dell'acqua è definita dalle farmacopee: per l'acqua depurata la Farmacopea Europea prevede tra l'altro una conducibilità non superiore a 5,1 µS/cm a 25 °C e un limite sul carbonio organico totale. Per la dialisi i requisiti dell'acqua sono definiti dalla serie UNI EN ISO 23500. In questi ambiti la deionizzazione è uno degli stadi di un sistema più ampio, convalidato e monitorato.

Gli eluati di rigenerazione sono acidi o basici e vanno neutralizzati prima dello scarico, nel rispetto dell'autorizzazione allo scarico e del D.Lgs. 152/2006.

Analisi con 123Acqua

Per progettare o verificare un impianto di deionizzazione 123Acqua analizza l'acqua in ingresso e in uscita sui parametri chimici e microbiologici necessari. Per le aziende i parametri si concordano con il tecnico in base all'uso dell'acqua; il referto è firmato dal Direttore tecnico.