Addolcitore
Principio di funzionamento di un addolcitore. Vendita addolcitori
L'addolcitore è una apparecchiatura utilizzata per addolcire l'acqua, ovvero diminuirne la durezza (si veda: durezza dell'acqua).
Il principio di funzionamento della maggior parte degli addolcitori è basato sullo scambio ionico, ovvero sulla sostituzione dei cationi e degli anioni presenti nell'acqua rispettivamente con ioni H3O+ e ioni OH− (che poi reagiscono fra loro per formare H2O).
Questa sostituzione è operata facendo percolare l'acqua da purificare attraverso colonne contenenti granuli insolubili di due diversi tipi di scambiatore: uno di natura acida che fissa i cationi (e manda in soluzione ioni H3O+), ed uno di natura basica che fissa gli anioni (e manda in soluzione ioni OH-): il primo è uno scambiatore cationico, il secondo uno scambiatore anionico.
Scambiatore cationico
Lo scambiatore cationico è costituito da specie organiche macromolecolari insolubili, contenenti gruppi acidi.
Lo possiamo rappresentare ad esempio come R-SO3H mettendo così in evidenza che si tratta di un acido solfonico (R come negli scambiatori anionici, è un radicale organico idrofobico che rende insolubile la molecola dello scambiatore).
In presenza di cationi lo scambiatore forma il relativo sale e manda in soluzione ioni H3O+.
Ad esempio, in presenza di ioni Ca2+ si ha la reazione:
Oltre che acidi solfonici, gli scambiatori cationici possono essere anche acidi carbossilici (-COOH), fosfonici (-PO3H2) etc.
Scambiatore anionico
Lo scambiatore anionico è costituito da specie organiche macromolecolari insolubili, contenenti gruppi basici.
Lo possiamo rappresentare ad esempio come R—NH3+OH− mettendo in evidenza che si tratta di basi ammoniche.
In presenza di anioni, ad esempio SO42−, lo scambiatore dà luogo alla reazione:
Pertanto se si fa passare acqua contenente ad esempio CaSO4 in due colonne in serie, l'una riempita di granuli di scambiatore cationico e l'altra riempita di granuli di scambiatore anionico, nella prima colonna viene fissato lo ione Ca2+ e sostituito con due ioni H3O+, mentre nella seconda colonna viene fissato lo ione SO42− e sostituito con due ioni OH− (che reagiscono con gli ioni H3O+ formando H2O).
Dopo il passaggio attraverso le due colonne, l'acqua non contiene più CaSO4.
Rigenerazione di uno scambiatore ionico
Dopo che uno scambiatore, ad esempio anionico, è stato usato per un certo tempo, esso ha sostituito tutti i suoi ioni OH− con gli anioni sottratti alla soluzione, ed ha perso quindi la capacità di scambio.
In tal caso occorre procedere alla rigenerazione dello scambiatore, mettendolo a contatto con una soluzione ad elevata concentrazione di ioni OH−.
Si ha un nuovo scambio, per azione di massa, che, riferendosi allo scambiatore anionico esaurito visto in precedenza può scriversi nel seguente modo:
Come è possibile notare, la reazione di rigenerazione è inversa alla reazione di esaurimento.
Per la rigenerazione di uno scambiatore cationico viene impiegata una soluzione concentrata di un acido forte (per lo più HCl), che provoca (analogamente a quanto visto nel caso della rigenerazione di uno scambiatore anionico) la retrocessione della reazione di esaurimento.
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