Denitrificazione

Scambio ionico selettivo

Lo scambio ionico è una tecnica di trattamento delle acque che prevede uno scambio di sostanze tra l’acqua ed uno specifico materiale che viene comunemente chiamato resina.
Le specie chimiche che vengono scambiate sono ioni (specie chimiche che presentano una carica elettrica). Lo scambio ionico può essere orientato agli ioni positivi (cationi) o a quelli negativi (anioni), essendo i nitrati ioni negativi si tratterà di uno scambio di anioni e le resine che vengono utilizzate prendono il nome di resine anioniche.

 

Resine per scambio ionico

Le resine ioniche sono materiali sintetici polimerici la cui struttura molecolare presenta uno scheletro organico reticolato nel quale sono inseriti gruppi funzionali in grado di scambiare ioni.
Macroscopicamente appaiono come un materiale granulare poroso.

 

Fasi dello scambio ionico

Lo scambio ionico è un processo reversibile. Questo significa che le resine possono essere rigenerate.
Nel caso della denitrificazione il nitrato è sostituito dal cloruro.
E’ possibile ripristinare il cloruro nella resina con un processo di rigenerazione nel quale la resina è messa a contatto con un rigenerante: nel caso specifico il cloruro di sodio.
In questo modo è possibile garantire un lungo tempo di vita alle resine.

 

1 – FASE DI ESERCIZIO
L’acqua attraversa una colonna riempita di resina. La regolazione della velocità di flusso consente di ottenere un tempo di contatto   acqua-resina ottimale per lo scambio ionico

2 – FASE RIGENERATIVA

  1. lavaggio in contro corrente (backwash): smuove la resina ed elimina possibili canali preferenziali creati dall’acqua in fase di scambio
  2. rigenerazione: il rigenerante viene messo a contatto con la esina, vengono ripristinati i siti attivi di scambio
  3. lavaggio finale: vengono lavati i residui di rigenerante dalla resina

 

Resine selettive

Nel processo di denitrificazione l’anione nitrato viene scambiato con il cloruro grazie ad una resina anionica selettiva per i nitrati.
Il cloruro è molto meno intrusivo del nitrato per l’organismo umano (si consideri che il D.lgs 311 fissa il limite per il cloruro nelle acque destinate al consumo umano a 250 mgl, contro i soli 50 mgl per il nitrato).
La resina è detta selettiva perché la sua particolare struttura macromolecolare le rende più affine ai nitrati rispetto agli altri anioni (in particolare sono i solfati e i cloruri che sono in competizione con i nitrati nello scambio ionico).
La resina selettiva lascia passare una larga percentuale di anioni che non siano nitrati, facendo sì che la saturazione avvenga più lentamente permettendo di ridurre la frequenza dei lavaggi e aumentando quindi il tempo di vita della resina.

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