RESINA

RESINA (XXIX, p. 88)

Resine scambiatrici di ioni. - Se ne hanno di due tipi, le une scambiatrici di cationi e le altre di anioni. Le prime sono delle resine artificiali capaci di scambiare con ioni idrogeno i cationi che si trovano in una soluzione piuttosto diluita, con la quale esse vengono a contatto. Sostanze capaci di scambiare i cationi sono note da tempo ed alcune di esse, per es. le zeoliti (XXXV, p. 927), sono da diversi anni usate su larga scala nella dolcificazione delle acque; però questi materiali possono funzionare solo in ciclo sodico, cioè scambiare i proprî ioni sodio con quelli Ca, Mg, Fe, ecc., mentre le resine della suddetta classe possono funzionare oltre che in ciclo sodico anche in maniera da scambiare proprî ioni idrogeno con qualsiasi catione della soluzione; l'ordine, secondo cui avviene questo scambio, è funzione della valenza e del raggio dello ione idratato. Le resine scambiatrici di anioni possono eliminare (scambiando o adsorbendo) gli ioni negativi presenti in una soluzione, sostituendoli per es. con gruppi OH.

Le resine scambiatrici di cationi appartengono al tipo fenoloformaldeide; la capacità di scambio può esserne esaltata condensando fenoli polivalenti e introducendo gruppi -SO₃H,-COOH,-CH₂SO₃H. Invece quelle scambiatrici di anioni derivano da ammine aromatiche o alifatiche, primarie o secondarie, condensate con formaldeide.

Se indichiamo brevemente con R•H una resina scambiatrice di cationi, la reazione di scambio di un sale, per es. di sodio, può schematizzarsi nel modo seguente: R•H + NaCl ⇄ R•Na + HCl. Le resine basiche non si sa esattamente se agiscano adsorbendo tutta la molecola dell'acido, o scambiando semplicemente l'anione. Se si tratta, per es., di un'acqua impura per presenza di sali disciolti coi suddetti due tipi di resine, si avrà successivamente prima l'eliminazione dei cationi e poi quella degli anioni dei sali, così che l'acqua risulterà completamente demineralizzata.

Ma quando tutti gli ioni sostituibili delle resine saranno stati scambiati con quelli dei sali disciolti, cioè quando esse avranno perduto ogni capacità di scambio, si potrà procedere alla loro rigenerazione, consistente nell'eliminazione dalla resina di tutti gli ioni introdotti nella reazione d'esaurimento. La rigenerazione si fa per le resine scambiatrici di cationi trattandole con soluzione diluita di acido (cloridrico, solforico, ecc.) e per quelle anioniche con soluzione diluita di sali alcalini (carbonato, idrato); cioè si fanno avvenire in senso inverso le reazioni verificatesi nella fase d'esaurimento.

La capacità di scambio di queste resine dipende oltre che dalla loro natura, anche dalla qualità, dal tipo di rigenerante usato, ecc.; i valori per resine del commercio sono in genere fra 2 e 5 equivalenti per kg. di resina. Il sistema d'impiego più usato è quello di far passare i liquidi da trattare su "colonne" di resine, supportate su materiale poroso in cilindri verticali inattaccabili; in questo modo, disponendo di più colonne si può realizzare un trattamento continuo dei liquidi.

L'impiego più vasto finora realizzato di questi nuovi materiali è certo quello della demineralizzazione delle acque; con opportuni artifizî si riesce ad eliminare tutti i sali in esse contenuti, compresa anche la silice. Un altro campo di applicazione che si prospetta ricco di possibilità è la depurazione dei sughi zuccherini; si può eliminare da essi quasi tutto il non-zucchero inorganico e parte anche di quello organico, giungendo a sughi aventi una purezza del 98-99%, dai quali è possibile far cristallizzare saccarosio in percentuale maggiore di quanto avvenga attualmente coi normali processi di zuccherificio.

Questa possibilità di eliminazione di impurezze ioniche da sostanze non ioniche è di carattere generale e rappresenterà una delle principali applicazioni avvenire di questa classe di resine in diversi campi (estrazione e depurazione di amminoacidi, vitamine, alcaloidi).

Durante la seconda Guerra mondiale, in America queste resine hanno servito per la separazione di varî elementi (e loro isotopi) del gruppo delle terre rare e dei prodotti di fissione dell'uranio e del plutonio. La portata tecnica di queste resine scambiatrici, dato l'estendersi continuo di applicazioni negli svariati campi, è senza dubbio assai notevole.

Bibl.: R. Kunin, in Ind. Eng. Chemistry, XII, 1948, p. 41.