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Resine cationiche e ritenzione saponi

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  • Resine cationiche e ritenzione saponi

    Salve ragazzi , viste le diatribe riguardanti la rimozione dei saponi con "lavaggio a secco" dal BD ho deciso di dare qualche info in piu' sull'argomento.
    Alcune premesse sono d'obbligo , l'argomento è complesso quindi cerchero' di farlo capire a tutti semplificando.
    Le resine cationiche possono essere di origine naturale o sintetica, in entrambi i casi sono polimeri(cioè formate da molecole molto grosse, formatesi a loro volta dall'unione di monomeri(molecole piccole) ) in cui sono presenti gruppi funzionali a carattere acido (donatori di H+). Lo ione H+ puo' essere donato solo se la sostanza a contatto della resina , puo' "donargli" un'altro ione positivo (esempio Na+ K+ Ca++ Mg++ etc..) ,in pratica la resina offre uno scambio cationico(catione è un atomo carico positivamente) . Riassumendo ... la resina contiene H+ e puo scambiarlo con ioni Na+ o K+ etc ..lo ione H+ esce dalla resina per accettare un'altro catione .
    Su questo principio si basano i deionizzatori acque .( che si distinguono in addolcitori e demineralizzatori in base al trattamento.. ma preferisco sorvolare l'argomento per non incasinarvi ulteriormente)
    Detto questo , la specie chimica SAPONI , è un sale formatosi da acidi grassi e sodio o potassio , i saponi si dissociano in catione ed anione dell'acido corrispondente , il catione è appunto Na+ o K+ .
    Semplificando possiamo dire che un sapone è ANAC(Na+) o ANAC(k+) , dove ANAC sta' per anione dell'acido corrispondente(acronimo inventato dal sottoscritto, per far capire senza conoscenze di chimica il significato)
    ANAC(Na+) passando attraverso la resina dona il suo Na+ per ricevere H+ dalla stessa resina.
    Il risultato è che ANAC(Na+) diviene ANAC(H+) OSSIA L'ACIDO GRASSO corrispondente. Questo acido in parte viene ritenuto dalla resina per adsorbimento , ed in parte passa nel BD in soluzione.
    Il risultato finale è che (se i siti acidi = donatori di H+ sono attivi) il sapone verra' ritenuto dalla resina , ed il vostro BD al massimo conterra' parte di acido grasso (ritenuto solo in parte dalla resina) .
    Visto che la teoria non convince sempre tutti , vuoi perche' è teoria , vuoi perche non si è compreso il meccanismo propongo uno studio eseguito nel mio lab , del tutto pratico.
    Il metanolo usato nella rigenerazione della resina mi è stato donato da uno del forum (anonimo) .
    Questo metanolo è stato poi distillato in colonna di rettifica con alti rapporti di riflusso , la testa del distillato risulta essere metanolo al 99,8 / 99,5 % .
    Il fondo di distillazione risulta essere glicerina+ acidi grassi + saponi + BD (questo è stato accertato da analisi chimiche eseguite dal sottoscritto) .
    Per intenderci meglio ho fatto una foto del fondo di distillazione lasciato decantare per 15 gg
    eccola
    Clicca sull'immagine per ingrandirla. 

Nome:   DSCN0525.JPG 
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ID: 1982358

    il surnante è biodiesel , la parte inferiore è glicerina + acidi grassi + saponi.(la boccia è da 2 litri)
    Spero di aver almeno in parte risolto la diatriba
    cordiali saluti da
    Francy
    Ultima modifica di Mr.Hyde; 08-11-2013, 11:08.

  • #2
    Ciao Francy come sempre chiaro e esaustivo.
    Mi piacerebbe sapere da te se il lavaggio a secco e quello con acqua si equivalgono (qualitativamente) o quale sia il migliore.
    tutto

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    • #3
      Ciao M-ad , secondo me entrambi i sistemi sono validi , se eseguiti nel modo corretto chiaramente , comunque il trattamento finale con carboni attivi da' un risultato sorprendente(elimina tutte le impurezze residue) ...sto' cercando di affinare il metodo e risolvere alcuni problemi.Poi lo passero' in rete come ho fatto per il gel di silice

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      • #4
        Anche per me i due sistemi sono ottimi per lavare il bio , la resina pero' ha il vantaggio di ridurre notevolmente i tempi
        in quanto con una o massimo due passate il bio e' a posto.
        Tempo totale 1 o 2 ore al massimo ,ovviamente con la resina in ordine.

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        • #5
          Io personalmente preferisco usare l'acqua rispetto alla resina pd206...

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          • #6
            lavare ad acqua pero' e' lungo come la quaresima...
            Specie se devi lavare 200 litri alla volta.
            E secondo me si spendono gli stessi soldi.
            tutto

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            • #7
              Sicuramente c'e' da lavorare un po' di piu' e per esempio io non ho acqua li'
              e tantomeno calda.

              A proposito cari i miei ecologisti.... dove la buttate l'acqua di lavaggio con meta, soda ecc..
              .....la stoccate?

              Da poco uso una torre di lavaggio di 1 metro circa e 10cm di diametro con la silica gel
              e devo dire che dopo la puro e la silica il bio e' persino brillante...

              ah.. oltretutto la silica toglie anche un po' di sapone.
              Ultima modifica di Vincester; 09-11-2013, 16:56.

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              • #8
                la butto direttamente nello scarico:è dannoso buttarci acqua e sale?
                disponendo di un bel camino, ci riscaldo prima l'olio per la reazione poi l'acqua per il lavaggio a bolle( così evapora anche quel poco di metanolo residuo) che additivata con HCL neutralizza l'NAOH in soluzione.
                AH dimenticavo..... l'acqua è piovana mentre il camino è alimentato con legno di recupero
                http://www.energeticambiente.it/biod...mpiantino.html
                Ultima modifica di lgmm; 09-11-2013, 19:59.

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                • #9
                  Acqua, sale e metanolo.
                  Anche se, a quanto sembra, anche il metanolo non inquina come molti vogliono far credere...
                  Se guardate su jornay forever, dice che il metanolo e' fortemente tossico solo per gli esseri umani e per le scimmie.. boh.
                  Comunque e' perfettamente biodegradabile.
                  tutto

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                  • #10
                    Il funzionamento delle resine cationiche mi è chiaro, ma un dubbio ce l'ho: come chiede born_to_fly in questo post non so cosa accade alla resina in caso di eccessiva presenza di acqua nel biodiesel che attraversa la torre.

                    Parlando del livello elettrico, i siti acidi non dovrebbero intaccarsi, infatti il catione dell'acqua è H+, lo stesso della resina.

                    Al livello meccanico, le cavità dei granuli della resina non si dovrebbero riempire di acqua, visto che è più densa del biodiesel e anche meno viscosa.

                    Eppure ho letto varie volte che per il bene della resina di acqua ne dovrebbe passare il meno possibile.. ho l'impressione che mi stia sfuggendo qualcosa

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                    • #11
                      Ciao Andrea , cerchero' di spiegare la cosa in modo molto semplice e comprensibile a tutti.
                      Le resine cationiche hanno una struttura polimerica formata da macromolecole aventi gruppi polari e gruppi ionici ,oltre a cavita' microporose.
                      Le resine cationiche naturali sono le zeoliti(alluminosilicati) , quelle sintetiche sono le permutiti (alluminosilicati sintetici) . con il tempo l'uomo è riuscito a "costruire"(passatemi il termine) macromolecole simili agli alluminosilicati ,grazie allo studio di ingegneria chimica molecolare, materiali prima inorganici vengono sostituiti con macromolecole organiche (nel caso indicato sono polimeri dello stirolo in cui sono stati inseriti gruppi ionici (-SO3H) ) in pratica sono dei polistiroli non espansi in cui esistono gruppi -SO3H.
                      I gruppi -SO3H inseriti nella macromolecola si chiamano gruppi solfonici (non solforici) , questi gruppi hanno la peculiarita' di cedere lo ione H+ su di esso presente, e divenendo negativi in questo passaggio possono accettare dei cationi (Na+, K+ ..etc..)
                      Questo fenomeno è detto scambio ionico (in questo caso scambio cationico in quanto gli ioni positivi sono detti cationi) ..
                      Per quel che riguarda le microporosita' , esse sono microporosita' polari e non ioniche ed hanno una grandezza tale da ospitare molecole di determinate dimensioni (chiaramente non piu' grosse della cavita' stessa) . Il BD ha una molecola molto grossa , e poco polare , mentre l'acqua è una molecola molto piccola ed eccellentemente polare.
                      Terza cosa , la glicerina risulta una molecola piccola(rispetto ad un trigliceride o ad un monogliceride etc..) e molto polare , quindi anche essa rimane intrappolata , inoltre il metanolo , è altamente polare quindi rimane intrappolato, di norma è meglio utilizzare 2 o 3 colonne in serie , in modo da intrappolare con maggior efficacia quello che la prima colonna lascia passare .
                      Ovviamente avendo cosi' tante molecole diverse da intrappolare , la resina sara' selettiva , ed intrappolera' i componenti piu' piccoli ,piu' polari e piu' ionici ... da qui la necessita' di utilizzare piu' colonne in serie ...
                      Per altre domande o per chiarimenti , non farti scrupoli
                      ciao caro
                      Francy

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                      • #12
                        Ancora una volta riesci ad essere tecnicamente esplicativo

                        Quindi al livello meccanico l'acqua esaurisce la resina a causa della dimensione delle sue molecole che riempie i micropori.

                        Al livello elettrico (è giusto il termine?) mi sembra d'aver capito che l'acqua non intacca il potenziale di scambio ionico in quanto se c'è scambio di ioni si tratta sempre di H+, quindi non c'è una reale diminuzione di efficienza.

                        Provo ad ipotizzare un ragionamento sull'esaurimento del potenziale di scambio ionico della resina.
                        Un ipotetico sito acido che ha già scambiato il proprio ione H+ con lo ione ad esempio Na+ del sapone, è diventato un potenziale scambiatore del nuovo ione Na+ con altri ioni (cationi). Nei successivi lavaggi il nostro sito acido, munito di ione Na+, porterà a risultati diversi a secondo della molecola con cui si troverà in contatto:
                        1) sapone - scambio di ione Na+ con altro ione Na+, quindi nessun effetto concreto
                        2) acqua - scambio di ione Na+ con ione H+, ripristino del potenziale di scambio ionico e rilascio di soda (NaOH)
                        3) acido grasso - scambio di ione Na+ con ione H+, ripristino del potenziale di scambio ionico e rilascio di sapone
                        4) acido cloridrico - scambio di ione Na+ con ione H+, ripristino del potenziale di scambio ionico e rilascio di soda (NaOH); in questo caso il processo di scambio ionico è molto efficiente grazie all'alta capacità di dissociazione molecolare dell'acido cloridrico in H+ e Cl-, molto superiore all'acqua, all'acido grasso e al sapone, infatti l'acido cloridrico funziona per rigenerare le resine.

                        Domandina: nelle resine c'è scambio ionico con gli alcoli? Ovviamente parlo di metanolo e glicerolo.

                        Grazie

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                        • #13
                          Ciao Andre,

                          Al livello elettrico (è giusto il termine?) mi sembra d'aver capito che l'acqua non intacca il potenziale di scambio ionico in quanto se c'è scambio di ioni si tratta sempre di H+, quindi non c'è una reale diminuzione di efficienza.
                          Si è giusto il termine, no infatti l'acqua non intacca il potenziale di scambio cationico , anzi lo migliora visto che si inserisce nelle cavita' ripristinando l'acqua intercristallina, rigonfiando la resina e permettendo un miglioramento nello scambio stesso .

                          Domandina: nelle resine c'è scambio ionico con gli alcoli? Ovviamente parlo di metanolo e glicerolo.
                          no ,lo scambio ionico non c'è ne con l'acqua ne con metanolo ne con glicerina, queste molecole sono polari ,quindi vengono "imbrigliate" nelle cavita' per attrazione dipolo dipolo , o per meccanismo acido-base di lewis.
                          Tanto per essere chiari ,l'H2O è si dissociata in ioni , ma in minima parte rispetto ad un prodotto ionico disciolto (NaCl ,NaOH etc.. )
                          la dissociazione dell'acqua meglio nota ai chimici come "autoprotonazione" da' origine a pochissimi ioni H+ (meglio H3O+) e OH- questa quantita' equivale a 10 elevato alla -7 g/ioni di H+ e 10 elevato alla -7 g/ioni OH- , la sua bassissima dissociazione ionica è provata scientificamente dalla misura della sua conducibilita' elettrica . La conducibilita' elettrica dell'acqua distillata è inferiore ad 1 microSiemens/cm . Prossimamente vedro' di girare dei filmati per far meglio comprendere il concetto .
                          é praticamente dimostrabile ed analizzabile con il semplice ausilio di un conduttimetro ad alta risoluzione

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                          • #14
                            Ora mi sembra più chiara la questione polare e ionica di cui hai scritto nel tuo penultimo messaggio.

                            L'intrappolamento delle molecole nei micropori non dipende solo dalla dimensione delle molecole, ma anche dalla polarità delle molecole, visto che nei micropori "agiscono" i gruppi polari delle macromolecole.
                            Dall'altra parte il lavoro di scambio ionico è ovviamente a carico dei gruppi ionici delle macromolecole.

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                            • #15
                              ecco , come promesso ho girato due filmati sulla misura della conducibilita' elettrica di soluzioni .
                              La conducibilita' elettrica di una soluzione è la quantita' di energia elettrica che riesce ad essere trasportata da un conduttore di seconda specie,è esattamente l'inverso della resistivita' elettrica . Si misura con un conduttimetro avente una sonda con piastre di platino di 1 cm2 alla distanza di 1 cm , le 2 piastre sono caricate in corrente alternata , per scongiurare reazioni di elettrolisi e /o sovratensione degli elettrodi
                              La conducibilita' elettrica di una sostanza ionica è molto elevata, dipende dalla grandezza degli ioni e dalla quantita' di carica da essi trasportati. A parita' di carica trasportata , lo ione piu' piccolo è quello che presenta maggiore mobilita' e quindi ha una conducibilita' ionica specifica molto alta.
                              Qui propongo due esperimenti , il 1° dimostra l'aumento della conducibilita' elettrica dell'acqua distillata da 1,95 a piu' di 500 microSiemes/cm con l'aggiunta di 1 goccia di HCl (al 73 g/l) . come si puo' vedere l'acqua distillata o demineralizzata ha una conducibilita' molto bassa (indice di bassissima dissociazione ionica), ma è polare ... risultato: l'HCl è sicuramente un' elettrolita forte e si dissocia in ioni
                              DSCN0555 - YouTube

                              Il 2° esperimento dimostra che il metanolo non solo non è dissociabile in ioni , ma risulta ancora meno dissociato dell'acqua stessa .
                              nel secondo esperimento , mettendo 2 ml di metanolo la conducibilita' elettrica scende..... risultato : il metanolo (CH3OH) non è assolutamente ionico e quindi non è un'elettrolita., ma è polare
                              DSCN0556 - YouTube
                              Ultima modifica di Mr.Hyde; 04-12-2013, 19:16.

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