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La desionización también llamada desmineralización para obtener agua desmineralizada o agua desionizada, consiste en la remoción de iones del agua cruda por medio de resinas de intercambio iónico, compuestas de esferas de polímero, que intercambian iones hidronio por cationes e iones hidroxilo por aniones en solución. Las impurezas iónicas permanecen ligadas a las resinas, y los iones hidronio e hidroxilo se combinan para formar agua.
Estas resinas tienen afinidad por los compuestos inorgánicos disueltos y se dividen en catiónicas y aniónicas. Los sistemas de agua desmineralizada o agua desionizada son la única tecnología que excede los requisitos de conductividad o resistividad del agua ultrapura.
Los iones se dividen en dos categorías: cationes y aniones. Los cationes tienen una carga positiva, e incluyen el sodio (Na+), el calcio (Ca 2+) y el magnesio (Mg 2+). Los aniones están cargados negativamente e incluyen el cloruro (Cl-), los sulfatos (SO4 2), y los bicarbonatos (HCO3).
Los iones se extraen del agua mediante una serie de reacciones químicas. Las reacciones tienen lugar a medida que el agua va pasando por las capas de la resina de intercambio iónico. La resina de intercambio iónico catiónica contiene iones hidronio (H+) en su superficie, los cuales se intercambian por los iones con carga positiva. Las resinas de intercambio iónico aniónicas contienen iones hidróxido (OH-) en su superficie, los cuales se intercambian por iones cargados negativamente. Los productos secundarios de estos intercambios, es decir, el H+ y OH-, se unen para formar moléculas de agua.
Si las resinas de intercambio iónico catiónicas y aniónicas se separan, las reacciones tienen lugar independientemente y son incompletas, por lo que se logra un intercambio iónico moderado. Esto se conoce como sistema para obtener agua purificada, desionizada o desmineralizada de lechos separados.
Cuando las resinas de intercambio iónico catiónicas y aniónicas se mezclan, producen reacciones completas que logran un intercambio iónico total. Esto se conoce como sistema para obtener agua purificada, desionizada o desmineralizada de lechos mixtos. Es habitual encontrar sistemas de tratamiento con una combinación de ambos tipos separados y mixtos.
La cantidad de iones disueltos en el agua se mide a través de la conductancia eléctrica, también llamada conductividad o resistencia eléctrica, también llamada resistividad utilizando dos electrodos en línea. Los electrones se desplazan por el agua utilizando moléculas ionizadas como “pasaderas”. Mientras menos pasaderas haya, más difícil resulta la travesía de los electrones. Esto disminuye la conductividad eléctrica y aumenta la resistividad. La temperatura del agua también afecta su conductividad y resistividad. Los sistemas habitualmente utilizados cuentan con compensadores de temperatura.
Las principales consideraciones para la obtención de agua desmineralizada utilizando resinas de intercambio iónico son la calidad obtenida, la confiabilidad en el comportamiento de la resina y mínimos costos ambientales. Este último factor resulta de gran interés hoy en día y es considerado una ventaja competitiva para este sistema de producción. El hecho de lograr rendimientos de 90% en la relación agua desionizada vs agua cruda pone en ventaja al sistema de intercambio iónico respecto del sistema ósmosis inversa en el cual sólo se consigue un 65%. Es decir para tratar 1000 litros de agua a través de un sistema de ósmosis inversa, hacen falta 1535 litros de agua cruda, lo cual representa un consumo del recurso agua muy elevado. A su vez, muchos sistemas de ósmosis inversa necesitan un pulido final con intercambio iónico o electrodesionización debido a que la calidad físico química de estos sistemas resulta superior a la de la ósmosis inversa.
Las variables primarias en la determinación de la economía operativa de los sistemas de intercambio iónico son los costos asociados a la regeneración, neutralización de los efluentes y su disposición, además del reemplazo de las resinas y su disposición.
