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Este manual de engenharia explica uma sistema de desionização da água de ponta a ponta - onde se insere nos comboios industriais, como funciona (resinas e química), como navios de tamanho e ciclos de serviçoO mapa de resolução de problemas é uma ferramenta de análise de projeto, design de regeneração, aceitação de qualidade, factores OPEX, SOPs de comissionamento e um mapa de resolução de problemas. Utilize-o para definir o âmbito mais rapidamente e reduzir os riscos de arranque.
Público: engenheiros de processos/utilidades, gestores de projectos e compradores que executam polimento RO → DI/EDI para eletrónica, fábricas de baterias, ótica, utilidades de laboratório, água de mistura F&B e fabrico geral.
1) Onde se encaixa um sistema de desionização de água no processo
As linhas típicas colocam um sistema de desionização da água após a OR para polir os iões residuais antes da armazenagem/distribuição. Sequências comuns:
- RO → DI de dois leitos (catião + anião) → Polimento de leito misto → Armazenamento e circuito
- RO → EDI → (Opcional) Polimento de cartuchos em leito misto → Armazenamento e circuito
- Quando a higiene é importante, utilize reservatórios, válvulas e caixas em aço inoxidável com declives sanitários, sem pernas mortas e com enxaguamento validado.
Guias relacionados: EDI vs permuta iónica de leito misto - Pré-tratamento UF (controlo das partículas e da carga biológica)
Bem concebido sistemas de desionização da água estabilizar os circuitos a jusante e reduzir o consumo de meios de polimento.
2) Princípio de funcionamento de um sistema de desionização da água (resinas e química)
A DI baseia-se em resinas de permuta iónica para substituir os iões dissolvidos por H+ e OH-, formando H2O. Implementações:
- Bi-dormitório: resina catiónica (SAC, H+ forma) e depois resina aniónica (SBA, OH- forma). Robusto, fácil de regenerar no local.
- Cama mista DI: mistura íntima de pérolas de catiões/aniões num recipiente, fornecendo a condutividade mais baixa; frequentemente utilizada como polimento final ou em cartuchos.
- Serviço DI: o fornecedor troca os tanques pré-regenerados - sem produtos químicos no local; custo mais elevado por m3 mas rápido e conforme.
Tipos de resina que interessam
- SAC (catião ácido forte): tolerante, manipula Ca/Mg/Na; regenerado por HCl ou H2SO4.
- SBA (anião de base forte): Tipo I vs Tipo II-O tipo I é excelente em sílica/nitrato; o tipo II oferece uma melhor eficiência a temperaturas quentes, mas é mais fraco em sílica.
- WBA (anião de base fraca): remove os ácidos minerais mas não a sílica/CO2utilizado como uma fase de eficiência a montante da SBA.
Sílica e CO2 controlo
Sílica e CO2 decidir a sua carga aniónica e qualidade final. Reduza-as através do controlo do pH da OR, da desgaseificação ou do condicionamento da alcalinidade entre fases. Elevado teor de CO2 inflaciona a condutividade e, no entanto, "atravessa" a OR - planeie-o.
3) Requisitos de alimentação e pré-tratamento antes da ID
- Oxidantes: remover o cloro livre/cloramina antes da RO/DI (GAC ou SBS). Os oxidantes atacam a poliamida e algumas resinas.
- Partículas e bio: multimédia/U F + biocontrolo; objetivo SDI < 3 para proteger RO & DI.
- Orgânicos: GAC ou UV-TOC, conforme exigido pelas especificações; os compostos orgânicos sujam a resina aniónica e aumentam o TOC no produto.
- CO2 e desgaseificação: vácuo ou desgasificação da membrana entre fases para reduzir a carga aniónica e estabilizar a condutividade.
Ao misturar a alimentação de OR ou ao projetar o anti-incrustante a montante, utilize o nosso Calculadora LSI.
4) Dimensionamento de um sistema de desionização de água - método, fórmulas e exemplos práticos
4.1 Etapas de conceção (rápidas)
- Recolher Permeado RO análise: condutividade (µS/cm), alcalinidade/CO2sílica, temperatura e perfil de volume diário.
- Converter a carga iónica em mg/L como CaCO3 (ordem de grandeza: 2 µS/cm ≈ 1 mg/L como CaCO3 para águas com baixo teor de SD).
- Escolher tempo de serviço (por exemplo, 8-24 h) entre regenerações/trocas e aplicar uma margem de segurança de qualidade (descoberta a 50-70% das especificações).
- Tamanho volume de resina da capacidade por ciclo e carga; verificar os limites hidráulicos (Bv/h) e ΔP.
4.2 Capacidades típicas (gamas industriais)
| Resina | Capacidade prática/ciclo | Notas |
|---|---|---|
| SAC (H+) | 1,25-1,9 eq/L (≈20-30 kgr/ft³) | Depende do tipo de ácido e do enxaguamento; o HCl é mais comum. |
| SBA (OH-) | 0,95-1,6 eq/L (≈15-25 kgr/ft³) | Sílica/CO2 reduzir a capacidade efectiva. |
| Cama mista | Polimento até sub-µS/cm | Tamanho por tempo de execução e ΔP alvo; utilizado próximo dos limites especificados. |
4.3 Exemplo prático A - polimento de 2,0 m³/h para < 5 µS/cm
Dado: Permeado RO 20 µS/cm (~10 mg/L como CaCO3), 16 h/dia, leito misto alvo polido.
- Equivalentes diários ≈ (10 mg/L × 2,0 × 16.000 L)/50.000 mg/eq ≈ 6,4 eq/dia.
- DI de duas camas: escolher 2 × 50 L por recipiente (serviço/espera). Utilizando 1,5 eq/L de capacidade → 75 eq por recipiente - exemplo de margem para regeneração semanal.
- Adicionar 10 L de cartucho de leito misto como final sistema de desionização da água polimento; troca do gatilho a 70% das especificações.
4.4 Verificações hidráulicas e ΔP
- Velocidade da cama: 5-40 Bv/h (DI industrial); manter a queda de pressão < 0,7-1,0 bar por recipiente no caudal de projeto.
- Enxaguar volumes: permitir 2-5 volumes de leito para deslocação e enxaguamento até à especificação após regeneração.
- Para os sistemas sanitários, utilizar recipientes 316L, soldaduras orbitais e elastómeros de baixo desprendimento; ver a nossa carteira em aço inoxidável.
5) Regeneração e tratamento de resíduos (DI no local)
5.1 Selecções de química
- Catião (SAC): HCl 4-8% ou H2SO4 2-4% (ver CaSO4 escalonamento em forças mais elevadas).
- Anião (SBA): NaOH 4-6% para o tipo I/II; o cáustico quente melhora a remoção de substâncias orgânicas.
- Modos de fluxo: co-corrente (mais simples) vs contra-corrente (maior eficiência, menor fuga).
5.2 Neutralização e segurança
- Separar os drenos de ácido/cáustico; neutralizar para pH 6-9 com residência e monitorização adequadas.
- EPI completo, lava-olhos/chuveiro, bloqueios para transferência de produtos químicos; siga os PONs do OEM e as autorizações locais.
6) Opções de configuração - DI de duas camas, cama mista, DI de serviço e EDI híbrido
| Configuração | Qualidade | Capex/Opex | Quando escolher |
|---|---|---|---|
| Duas camas DI | 1-10 µS/cm | Baixo OPEX em volume; capex para regeneração | Instalações estáveis com serviços públicos e pessoal |
| Cama mista DI | < 1 µS/cm | Médio; trocas frequentes de suportes de polimento | Polimento final ou ferramentas variáveis |
| Serviço DI | Garantido pelo fornecedor | Elevado por m³; sem químicos no local | GMP/laboratórios/inícios de atividade e HSE rigoroso |
| EDI híbrido | Sub-µS/cm contínuo | OPEX estável; sem produtos químicos a granel | RO estável, restrições químicas |
Mergulho profundo: Guia de seleção de camas EDI vs. mistas.
7) Instrumentação, controlo e critérios de aceitação
- Contadores em linha: condutividade da alimentação/produto, temperatura, ΔP; monitores opcionais de TOC e sílica para circuitos de elevada pureza.
- Controlo da exaustão: pontos de paragem de condutividade com temporizadores de atraso/confirmação; desvio automático até enxaguar até às especificações.
- Tendências: Condutividade diária à carga definida, ΔP, horas de funcionamento da resina; investigar imediatamente as alterações de passo.
- Aceitação típica (especificações contratuais indicativas de utilização): produto ≤ objetivo µS/cm a 25 °C; sílica dentro do limite; TOC, quando aplicável.
8) OPEX - o que determina o custo de um sistema de desionização da água
- Produtos químicos: ácido/cáustico por regeneração e perda de enxaguamento.
- Meios de comunicação social: vida útil da resina (oxidantes/orgânicos, incrustações de ferro) e frequência dos cartuchos de leito misto.
- Utilidades: bomba kWh/m³, neutralização, taxas de águas residuais.
- Trabalho e serviço: operadores internos versus logística de ID de serviços.
Para modelação de custos de front-end RO, consulte a nossa Calculadora RO OPEX.
Pré-tratamento correto a montante de um sistema de desionização da água é a maior alavanca para reduzir o OPEX.
9) SOP de comissionamento - para skids e loops DI
- Verificar os materiais e a limpeza (316L, elastómeros, vedações); lavar para eliminar partículas; verificar a estanquidade.
- Carregar/estratificar corretamente as resinas (para leito misto, seguir os procedimentos de separação/descarga de ar do OEM).
- Enxaguamento a frio, depois regeneração química (DI no local), depois enxaguar até às especificações com amostragem de condutividade em linha.
- Registo da linha de base: condutividade da alimentação/produto vs. fluxo/temperatura; documentar os critérios de libertação e o plano de amostragem.
10) Resolução de problemas de triagem rápida de mapas
| Sintoma | Causas prováveis | Primeiros controlos |
|---|---|---|
| Aumento da condutividade dos produtos | Esgotamento da resina, CO2 pico, avanço da sílica, fluxo para além da conceção | Tendência versus temperatura; verificar a desgaseificação/alcalinidade; verificar os tempos de regeneração e de desvio |
| ΔP elevado | Finos/partículas, colapso de canalização, bioincrustação | Amostragem do leito/finas, revisão do pré-tratamento e alterações do filtro, retrolavagem/esfregaço de ar (quando permitido) |
| TOC fora das especificações | Fuga de substâncias orgânicas da resina aniónica ou saturação do CAG a montante | Limpeza cáustica a quente, manutenção do CAG, verificação do UV-TOC, substituição do cartucho de polimento |
11) FAQ - Sistema de água desionizada
Até onde pode ir a condutividade?
A DI de dois leitos atinge normalmente 1-10 µS/cm; um leito misto ou um polimento EDI pode atingir valores inferiores a µS/cm se a alimentação da RO for condicionada (baixo teor de CO2, temperatura estável).
DI no local vs DI no serviço?
A DI no local ganha com grandes volumes constantes; a DI de serviço elimina os produtos químicos e acelera a conformidade a um custo mais elevado por m³.
Como é que eu trato a sílica?
Preferir SBA Tipo I, manter o controlo da temperatura, considerar a desgaseificação/condicionamento de pH entre fases e adicionar um polimento de leito misto quando as especificações são apertadas.
Próximas etapas
Partilhe a sua análise de permeabilidade RO e a sua curva de procura - nós dimensionaremos a sua sistema de desionização da água (volumes de resina, diâmetros dos recipientes, estratégia de regeneração) e propor um pacote higiénico de tanque e distribuição em aço inoxidável.
Pedir um orçamento - Reservatórios e caixas em aço inoxidável - EDI vs cama mista
Autor e crítica: Equipa de processos da Stark Water (mais de 10 anos em projectos RO/DI/EDI). Última revisão: 2025-10-20.
Ler mais: ASTM D1193 - Recursos WQA