treinamento general eletric osmoze reversa

1. GE Power& Water
Water& Process Technologies
PRE TRATAMENTO PORTROCA
IÔNICA
Treinamento Básico BWT

2. 2
04/21/14
DEFINIÇÃO RESINAS DEDEFINIÇÃO RESINAS DE TROCATROCA
IÔNICIÔNICAA
Adsorvem íons (Cátions ou Anions) de uma
solução e os substituem por quantidades
equivalentes de outros íons da mesma carga
baseados em uma escala de selectividade.
2R-(H+
) + Ca++
R2-(Ca+2
) + 2H+
R+ -
(OH ) + Cl R+
-(Cl ) + OH

3. 3
04/21/14
IMPUREZAS DA ÁGUAIMPUREZAS DA ÁGUA
Sólidos em Suspensão
Colóides
Matéria Orgânica
Microorganismos
Gases Dissolvidos
Sólidos Totais Dissolvidos

4. 4
04/21/14
SELETIVIDADE DAS RESINASSELETIVIDADE DAS RESINAS
SELETIVIDADE CATIÔNICA
Fe+3
> Cu+2
> Fe+2
>Ca+2
>Mg+2
>NH4
+
>Na+
>H+
SELETIVIDADE ANIÔNICA
SO4- -
> NO3-
> Cl > HCO3
-
> HSiO3
-
> OH-

5. 5
04/21/14
G G G G
G G G G
G G G GG
G G G G G
Matriz polimérica
Agente de entrelaçamento (Divinil Benzeno)
G Grupo funcional (trocador de ions)
ESTRUTURA QUÍMICA DASESTRUTURA QUÍMICA DAS
RESINASRESINAS

6. 6
04/21/14
FORMA FÍSICA DAS RESINASFORMA FÍSICA DAS RESINAS
AMORFAS:
Matriz fenólicas
GEL:
Esferas 0.5 mm diâmetro médio
Matriz estirênica ou acrílica
MACRORRETICULARES:
Esferas 0.5 mm diâmetro médio
Matriz estirênica ou acrílica.

7. 7
04/21/14
RESINAS DO TIPO GELRESINAS DO TIPO GEL
Mais susceptíveis a degradar-se
(atrito, oxidação e envenenamento)
Maior capacidade de troca iônica
Menor preço

8. 8
04/21/14
 Estrutura porosa com canais ou macrorretículos
 Maior conteúdo de Divinilbenzeno
 Maior Resistência Física (maior vida útil operacional )
 Menor capacidade de troca ionica
 Maior custo
 Usadas em condições severas:
Presença de agentes oxidantes
Operação em condições de alta perda de carga
Presença de sólidos em suspensão
Altas temperaturas
RESINAS MACRORETICULARESRESINAS MACRORETICULARES

9. 9
04/21/14
ESTRUTURAS GEL vsESTRUTURAS GEL vs
MACRORETICULARMACRORETICULAR
TIPO GEL TIPO MACRORRETICULAR
Macroporos
Area superficial:
0.7 m2
/grama seco
Area superficial:
60 m2
/grama seco
Poliestireno DivinilBenzeno

10. 14
04/21/14
CATIONICAS
FORTES
Grupo funcional: sulfonico
FRACAS
Grupo funcional: carboxílico
ANIONICAS
FORTES - TIPOI - Tri-Metil-Amina
Grupo funcional: aminas quaternárias
FORTES - TIPO II- Di-Metil-Etanol Amina
Grupo funcional: aminas quaternárias
FRACAS - Di-Metil-Amina
Grupo funcional: aminas terciárias
GRUPOS FUNCIONAIS DAS RESINASGRUPOS FUNCIONAIS DAS RESINAS

11. 15
04/21/14
CATIONICAS FORTES
Grupo funcional Sulfônico
Remove todos os cátions dissociados na solução
Regenerada com NaCl produzem água abrandada.
Regenerada com ácido serve como leito primário
(catiônico) em desmineralização de água.
Transforma os sais presentes na água em quantidades
equivalentes dos ácidos correspondentes.
NaCl HCl CaSO4 H2SO4 MgHCO3 H2CO3
- SO3
-
H+
Na+
GRUPOS FUNCIONAIS DAS RESINASGRUPOS FUNCIONAIS DAS RESINAS

12. 16
04/21/14
CATIONICAS FRACAS
Grupo funcional Ácido fraco Carboxílico.
Somente removem cátions associados a alcalinidade
Maior capacidade e eficiência na regeneração do que
as catiônicas fortes
Usadas precedendo as catiônicas fortes para diminuir
carga iônica destas e economizar regenerantes.
CaHCO3 H2CO3 MgHCO3 H2CO3 NaOH H2O
COO-
H+
GRUPOS FUNCIONAIS DAS RESINASGRUPOS FUNCIONAIS DAS RESINAS

13. 17
04/21/14
ANIONICAS FRACAS:
Grupos funcionais aminas terciárias.
Só removemácidos fortes como HCl e H2SO4. Não
removem H2CO3 nemSílica.
Usadas precedendo a resinas fortes para economizar
regenerantes
Mais resistentes a envenenamento de matéria
orgânica.
Protegem resinas aniônicas fortes
CH2N(CH3)2
CH2NH2
GRUPOS FUNCIONAIS DAS RESINASGRUPOS FUNCIONAIS DAS RESINAS

14. 18
04/21/14
ANIÔNICAS FORTES:
Grupos funcionais aminas quaternárias (mais
alcalinas)
Removem todos os ânions em solucão incluindo
bicarbonatos e Sílica
Baixa eficiência de regeneracão
Se subdividem em duas categorias:
Tipo I: mais básica, maiorremoção de Sílica.
Tipo II: menos básica, menor capacidade, menor
estabilidade química e térmica. Menor
vida útil
CH2N(CH3)
+
Tipo I
CH2N(CH3)2CH2OH
+
Tipo II
GRUPOS FUNCIONAIS DAS RESINASGRUPOS FUNCIONAIS DAS RESINAS

15. 20
04/21/14
FATORES QUE AFETAMAFATORES QUE AFETAMA
TROCA IÔNICATROCA IÔNICA
Tipo, concentração e quantidade de
regenerante.
Tipo de regeneração (Co ou Contra-Corrente)
Natureza e conteúdo sais minerais na água a
tratar
Velocidade de fluxo através da resina.
Temperatura do regenerante.
Profundidade do leito de resina.

16. 21
04/21/14
EXEMPLO DE RESINAEXEMPLO DE RESINA
CATIÔNICACATIÔNICA
SOSO33
SOSO33
SO3SO3
SOSO33
SOSO33
SOSO33
SOSO33
SOSO33
H
H
H
H
H
Ca
Mg
SOSO33
Mg
Mg
Ca
CaCa
H
H
H
H H
H
H
H
DIVINILBENZENO
AGUA DE HIDRATACÃO
POLIESTIRENO
SERVIÇOSERVIÇO
REGENERAÇÃOREGENERAÇÃO
Ca
H
33OSOS
Ca
SOSO33
Mg
SOSO33
K
K
SOSO33
H
SOSO33
H
Na
SOSO33
NaNa
H
SOSO33
H
SOSO33 H

17. 22
04/21/14
EXEMPLODE RESINAEXEMPLODE RESINA
ANIÔNICAANIÔNICA
Mg
Mg
H
DIVINILBENZENO
ÁGUA DE HIDRATAÇÃO
POLIESTIRENO
Saída CátionSaída Cátion
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OHSO4
H
H
ClH
SO4
H
H
H
H
CO
3
ClH
ClH
ClH
Cl
Cl
SO4
SO4
CO
3
OH
OH
OHH
OHH
H
H
OHH
CO
3
Cl
H
H
OHH
SiO3
H
H
H

18. 23
04/21/14
PROCESSOS COMUSO DEPROCESSOS COMUSO DE
RESINASRESINAS
 Abrandamento
 Desmineralização
 Polimento Condensado

19. 25
04/21/14
SISTEMA DE ABRANDAMENTOSISTEMA DE ABRANDAMENTO
Regenerante gasto
Agua bruta
Retrolavagem
Regenerante
Agua tratada
Resina

20. 26
04/21/14
 Remoção da Dureza Total (Ca e Mg)
 A concentração de sólidos dissolvidos da água não
altera
 Se substitue os Cátions de Ca e Mg por Sódio
(Na+
)
 Se utiliza resinas cationicas no ciclo Sódico,
regeneradas com salmoura (Cloreto de Sódio).
 Baixo custo dos equipamentos
 Baixo custo de operação
 Alta capacidade de troca ionica
 É apropriado para produzir água para caldeiras de
baixa pressão (< 250 libras)
 Não remove a Sílica
SISTEMA DE ABRANDAMENTOSISTEMA DE ABRANDAMENTO

21. 27
04/21/14
SISTEMA DE ABRANDAMENTOSISTEMA DE ABRANDAMENTO
Usa resinas fortemente ácidas
É regenerada com NaCl
Não reduz condutividade na água abrandada
Se regenerada com ácido pode remover
alcalinidade em etapa posterior
Opera em batelada até vazamento de dureza,
quando deve ser regenerada
Taxa de aplicação de 15 a 25 m3
/h/m2
. Abaixo
de 7m3
/h/m2
vaza dureza.

22. 28
04/21/14
Ânions
Ca++
Mg++
Na+
HCO3
-
SO4
=
Cl-
Cátions
Na+
HCO3
-
SO4
=
Cl-
Cátions Ânions
1 equivalente 1 equivalente
1 ppmCaCO3 1 ppmCaCO3
20 mg Ca++
23 mg Na+
12 mg Mg++
23 mg Na+
Entrada AbrandadaResina
Catiônica
R-
Na+
SISTEMA DESISTEMA DE
ABRANDAMENTOABRANDAMENTO

23. 29
04/21/14
ABRANDAMENTO EMOPERAÇÃOABRANDAMENTO EMOPERAÇÃO
RF
A
Cátions
Entrada
Abrandada
Ca
Mg
Na
HCO3
SO4
Cl
Ânions
Na
HCO3
SO4
Cl
Cátions Ânions

24. 30
04/21/14
REGENERAÇÃO DE ABRANDADORESREGENERAÇÃO DE ABRANDADORES
Contralavagem
Passagem do regenerante
Deslocamento (lavagem lenta)
Lavagem rápida
Retorno ao serviço

25. 31
04/21/14
ETAPA DE CONTRALAVAGEMETAPA DE CONTRALAVAGEM
Vazão de 15 a 18 m3
/h/m2
dever ser suficiente
para expandir leito de 55 a 75% em temperatura
de 15o
C.
A taxa de contralavagem é função da
temperatura
Tempo de 10 a 15 minutos
Remover sujeira e descompacta o leito

26. 35
04/21/14
Na+
SiO2
R-Na+Na+
Ca+2
Mg+2
Na+
HCO3
-
Cl-
NO3
-
SO4
=
SiO2
Água bruta
NaClNaCl
Cationica
forte
Água tratada
HCO3
-
Cl-
NO3
-
SO4
=
Regenerante
SISTEMA DE ABRANDAMENTOSISTEMA DE ABRANDAMENTO

27. 36
04/21/14
SISTEMA DE ABRANDAMENTOSISTEMA DE ABRANDAMENTO
Avaliar a carga catiônica de dureza
Deteminar o tempo entre regenerações
Usar a capacidade de troca da resina
regenerada com NaCl na faixa de 45 a 50
gCaCO3/l
Calcular a quantidade de resina
Calcular quantidade de sal com nível de
regeneração de 150 g/l resina
Avaliar vazões e tempos no processo de
regeneração

28. 39
04/21/14
SISTEMA DESISTEMA DE
DESMINERALIZAÇÃODESMINERALIZAÇÃO
R-HH++
NaCl
Cationica
forte
Anionica
forte
H2S04
- R-OHOH--
NaOH
HCO3-
Cl-
NO3-
SO4=
Org.
SiO2
CO2
H+
CO2
Na+ Cl-
OH-
SiO2
HH++
OHOH--
Água tratada
HH22OO
Água bruta Regenerantes
Ca+2
Mg+2
Na+
HCO3
-
Cl-
NO3
-
SO4
=
SiO2

29. 40
04/21/14
CONTROLE DESMINERALIZAÇÃOCONTROLE DESMINERALIZAÇÃO
CONDUTIVIDADE ou RESISTIVIDADE
Mede a concentração de sólidos dissolvidos na água
FUGA DE SÍLICA
Se analisa na saída do aniônico e do leito misto polidor
Unidades: ppm ou ppb
pH
Indica qual elemento está escapando (Cátion/Ânion)
Ácido [H+
] ou Básico [OH-
]

30. 41
04/21/14
TORRE DESCARBONATADORATORRE DESCARBONATADORA
Agua descationizada
CO2
Insufladorde Ar
Saida água para anionico
H
2
CO
3
H
2
O + CO
2
Eficiência de remoção de CO2: 80 a 90%
H2CO3

31. 42
04/21/14
Co
C1
Co
C2
Co
C2
C1
H
F
Co condutividade agua a tratar
C1 condutividade agua tratada
C
2
condutividade com resina
saturada
H altura de intercambio
Regeneração
1 2 3
1
2
3
Resina
saturada
Resina
regenerada
Co
Co Co
CoC1
CICLO DE ESGOTAMENTO DA RESINACICLO DE ESGOTAMENTO DA RESINA

32. 43
04/21/14
SINAIS DE EXAUSTÃO DESINAIS DE EXAUSTÃO DE
CÁTIONCÁTION
AUMENTO SÓDIO NO CATION
QUEDA ACIDEZ NO CÁTION
ELEVAÇÃO pH NO CÁTION
QUEDA CONDUTIVIDADE NO CÁTION
AUMENTO CONDUTIVIDADE NO ÂNION
AUMENTO pH NO ÂNION

33. 44
04/21/14
SINAIS DE EXAUSTÃO DESINAIS DE EXAUSTÃO DE
ÂNIONÂNION
QUEDA pH DO ÂNION
QUEDA SEGUIDA DE ELEVAÇÃO DA
CONDUTIVIDADE DO ÂNION
AUMENTO DA SILICA NO ÂNION

34. 45
04/21/14
SERVIÇO
Entrada do
Regenerante
Agua ou Ar (Contenção)
Saida do
Regenerante
REGENERAÇÃO
REGENERAÇÃO EMCONTRAREGENERAÇÃO EMCONTRA
CORRENTECORRENTE

35. 46
04/21/14
Ca+2
Mg+2
Na+
H+
H+
H2SO4
H+
H2SO4
Regeneração
Co-corrente
Regeneração
Contra-Corrente
Saturação
Serviço
CÁTION EMCOCORRENTE &CÁTION EMCOCORRENTE &
CONTRA CORRENTECONTRA CORRENTE

36. 47
04/21/14
SO4
=
OH-
OH-
OH-
Regeneração
Co-Corrente
Regeneração
Contra-Corrente
Saturação
Serviço
NaOH
NaOH
Cl-
SiO2
ÂNION EMCO CORRENTE &ÂNION EMCO CORRENTE &
CONTRA CORRENTECONTRA CORRENTE

37. 48
04/21/14
PROCESSOS DEPROCESSOS DE
DESMINERALIZAÇÃODESMINERALIZAÇÃO
QUALIDADE AGUA
Condutiv. 5- 10 Us/cm
pH 8 - 9
Sílica 50 - 200 ppb
ANION
FRACO
IRA-96SB
CATION
FORTE
IR-120
TD
TD
ANION
FORTE
IRA-402SB
CO2
CO2
ANION
FORTE
IRA-402
CATION
FRACO
IRC-86
CATION
FORTE
IR-120

38. 49
04/21/14
PROCESSOS DEPROCESSOS DE
DESMINERALIZAÇÃODESMINERALIZAÇÃO
Condutiv. 0,5 - 1,0 uS/cm
pH 6,5 - 7,5
Sílica 5 - 55 ppb
QUALIDADE ÁGUA
CO2
DG
CATION
FRACO
IRC-86
CATION
FORTE
1500
ANION
FRACO
IRA-96
ANION
FORTE
IRA-402
LEITO
MISTO

39. 50
04/21/14
SISTEMA DESISTEMA DE
DESMINERALIZAÇÃODESMINERALIZAÇÃO
Avaliar a carga catiônica e aniônica
Deteminar o tempo entre regenerações
Usar a capacidade de troca da resina
regenerada com ácido e soda
Calcular as quantidades de resinas catiônica
e aniônica
Calcular quantidade de regenerantes
Avaliar vazões e tempos nas etapas de
regeneração

40. 51
04/21/14
DESMINERALIZAÇÃO PORDESMINERALIZAÇÃO POR
LEITO MISTOLEITO MISTO
Funciona como infinitos Cation/Anions
Produz água muito pura: condutividade < 0.1
uS/cm
Silica < 0.01 ppm
O pH fica próximo de 7
A regeneração é complexa e difícil
O ciclo de operação é longo
Usada para polimento para caldeiras de alta
pressão

41. 52
04/21/14
DESMINERALIZAÇÃO PORLEITODESMINERALIZAÇÃO PORLEITO
MISTOMISTO
Serviço
Acido
Acido
Resina
Anionica
Regeneração
Resina Cationica
Agua
Resina
Cationica
NaOH
Regeneração
Resina Anionica
NaOH
Agua Ar

42. 53
04/21/14
REGENERAÇÃO LEITO MISTOREGENERAÇÃO LEITO MISTO
ENTRADA
SAIDA
(1) SERVIÇO
(4) DRENO
DRENO
AR
(5) MISTURA
AR
(2) RETROLAVAGEM
ÁGUA
DRENO
(3) REGENERAÇÃO
(6)LAVAGEM
ÁGUA
DRAIN
ACIDO
MIXED BED
ANION
CATION
ANION
CATION
ANION
CATION
MIXED
BED
MIXED
BED
DRENO
ALKALI

43. 54
04/21/14
PROBLEMAS EMLEITOSPROBLEMAS EMLEITOS
MISTOSMISTOS
 CONTAMINAÇÃO CRUZADA
 USO DE RESINA INERTE E AVALIAÇÃO DE PERDA DE
RESINAS
 MISTURA COM AR APÓS A REGENERAÇÃO
 NÍVEL DE ÁGUA ACIMA DA RESINA ANTES DA
MISTURA COM AR

44. 55
04/21/14
Serviço
Resina anionica
Resina cationica
Resina Inerte
Eliminaacontaminação
cruzada
LEITO MISTO COMRESINALEITO MISTO COMRESINA
INERTEINERTE

45. 56
04/21/14
Agua tratada
 Resinas estratificadas, não se misturam
possuem Granulometria especial
 Regeneração em Contra-Corrente
 Excelente qualidade de água produzida
 Grande economia de regenerantes
 A resina anionica fraca se regenera com
o excesso de regenerante de resina forte
 Economia no investimento (Equiptos)
 Resina anionica fraca protege a resina
forte
de envenenamento por matéria orgânica
Regenerante
FRACA
FORTE
Serviço
LEITOSLEITOS
ESTRATIFICADOSESTRATIFICADOS

46. 57
04/21/14
Regenerante
Agua Bruta
COLUNA DE
RETROLAVAGEM
Saida de
resina
Entrada
resina
Saida retrolavagem
Entrada águaSaída
resina
Lmpa
Saida de
resina
Agua tratada
LEITOS COMPACTOSLEITOS COMPACTOS

47. 58
04/21/14
Análise atualizada da água bruta (carga
iônica)
Medição da quantidade de resina
Verificação dos critérios de regeneração
Análise de amostras de resinas
PERDA DE CAPACIDADEPERDA DE CAPACIDADE
OPERACIONALOPERACIONAL

48. 61
04/21/14
CRITÉRIOS DE REGENERAÇÃOCRITÉRIOS DE REGENERAÇÃO
NÍVEL DE REGENERAÇÃO
NaCl 100 A 320 g NaCl/l resina
HCl 96 A 110 g HCl100%/l resina
H2SO4 96 A 110 g H2SO4 98%/l resina
NaOH 90 A 120 g NaOH 100%/l
resina

49. 62
04/21/14
CRITÉRIOS DE REGENERAÇÃOCRITÉRIOS DE REGENERAÇÃO
CONCENTRAÇÃO DE REGENERANTES
NaCl 8 a 10%
HCl 4 a 10%
H2SO4 2 a 4%
NaOH 4 a 7%

50. 64
04/21/14
RESINA CATIÔNICA - REGENERAÇÃO H2SO4
• Temperatura 20 o
C
• Profundidade leito min 600 mm
• Vazão contralavagem 12 a 18 m/h (10 a25
o
C)
• Nível de regeneração 40 a 144 g ácido 98%/l
res.
• Concentração regenerante 2 a 6% (1,8 a 5,5 o
be)
• Vazão de regeneração 4 a 12 VL/h
• Vazão enxágue lento 4 a 6 VL/h
• Vazão enxágue rápido 12 VL/h
• Taxa de serviço 8 a 40 VL/h
• Consumo de água enxágue 8 a 10 VL
CONDIÇÕES OPERACIONAISCONDIÇÕES OPERACIONAIS

51. 65
04/21/14
RESINA ANIÔNICA - REGENERAÇÃO NaOH
• Temperatura 50 o
C
• Profundidade leito min 600 mm
• Vazão contralavagem 3 a 5 m/h (10 a25
o
C)
• Nível de regeneração 64 a 160 g soda 100%/l
res.
• Concentração regenerante 4% (1,8 a 5,5 o
be)
• Vazão de regeneração 2 a 8 VL/h
• Vazão enxágue lento 2 a 8 VL/h
• Vazão enxágue rápido 12 VL/h
• Taxa de serviço 8 a 40 VL/h
• Consumo de água enxágue 6 a 12 VL
CONDIÇÕES OPERACIONAISCONDIÇÕES OPERACIONAIS

52. 66
04/21/14
CONTAMINAÇÃODE RESINASCONTAMINAÇÃODE RESINAS
PORMATÉRIA ORGÂNICAPORMATÉRIA ORGÂNICA
AÇÃOPRINCIPAL EMRESINAS ANIÔNICAS
Baixo pH da água tratada
Aumento da condutividade da água tratada
Aumento do escape de sílica
Aumento da necessidade de água de enxágue
Perda da capacidade operacional
USO DE RESINAS ACRÍLICAS OU MACRORRETICULARES

53. 67
04/21/14
TRATAMENTO DE ÁGUATRATAMENTO DE ÁGUA
INDUSTRIALINDUSTRIAL Contaminação MatériaContaminação Matéria
OrgânicaOrgânica

54. 68
04/21/14
CONTAMINAÇÃODE RESINASCONTAMINAÇÃODE RESINAS
PORMATÉRIA ORGÂNICAPORMATÉRIA ORGÂNICA
SALMOURAGEMCÁUSTICA
10% NaCl 300 g/l resina
2% NaOH 60 g/l resina
3 VL
Temperatura até 35 o
C
Vazão de 2VL/h manter 10 cm acima leito
8 horas com agitação com ar
Regeneração dupla com 100 g NaOH/l resina

55. 69
04/21/14
TESTE DE CONTAMINAÇÃOTESTE DE CONTAMINAÇÃO
ORGÃNICA EMRESINASORGÃNICA EMRESINAS
1) Pegar 200 ml de resina
2) Preparar 400 ml de salmoura a 10%
3) Juntar a resina com a solução e deixar em
agitação durante +/- 24 hs.
4) Filtrar esta solução em uma tela onde não
permita a passagem de resina
5) Verificar a cor da salmoura
6) Comparar com a tabela em anexo. Se a cor
estiver acima de 8 na tabela recomendamos a
salmoragem na unidade anionica e nos leitos
mistos.

56. 70
04/21/14
CONTAMINAÇÃODE RESINASCONTAMINAÇÃODE RESINAS
PORFERROPORFERRO
FERRO SOLÚVEL OXIDADO NA UNIDADE
HCl a 10%
FERRO SOLÚVEL OXIDADO ANTES DA
UNIDADE
AQUAMAXIEC1072
FERRO SUSPENSO
Retro lavagem