Absorción y Adsorción

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  • 7/24/2019 Absorcin y Adsorcin

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    Absorcin y Adsorcin

    Integrantes:

    *Samuel

    *Fernanda

    *Brandon

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    Adsorcin

    La adsorcin es un proceso por el cual tomos, iones o molculasson atrapados o retenidos en la superficie de un material encontraposicin a la absorcin, ue es un fenmeno de !olumen" #decir, es un proceso en el cual por e$emplo un contaminante solub%adsorbato& es eliminado del agua mediante el contacto con una

    superficie slida %adsorbente&" #l proceso in!erso a la adsorcin seconoce como desorcin"

    *Adsorcin

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    'ipos de adsorcin seg(n la atraccin entre soluto y adsorbe

    Adsorcin por intercambio: )curre cuando los iones de la sustanse concentran en una superficie como resultado de la atraccinelectrosttica en los lugares cargados de la superficie %p" e$" enlas cercanas de un electrodo cargado&"

    Adsorcin fsica: Se debe a las fuer+as de an der -aals y lamolcula adsorbida no est fi$a en un lugar especfico de la

    superficie, y por ello est libre de trasladarse en la interfase"

    Adsorcin umica: )curre cuando el adsorbato forma enlacesfuertes en los centros acti!os del adsorbente"

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    'ermodinmica de la adsorcin

    La adsorcin es el proceso mediante el cual un slido poroso %a ni!elmicroscpico& es capa+ de retener partculas de un fluido en su superficietras entrar en contacto con ste"

    #l adsorbente dispone de nanoporos, lo ue se conoce como centros acti!en los ue las fuer+as de enlace entre los tomos no estn saturadas" #stocentros acti!os admiten ue se instalen molculas de naturale+a distinta la suya, procedentes de un gas en contacto con su superficie" La adsorcies un proceso e.otrmico y se produce por tanto de manera espontnea sadsorbente no se encuentra saturado"

    La aplicacin ms importante de la termodinmica de la adsorcin es la dcalcular los euilibrios de fase entre un slido adsorbente y una me+cla

    gaseosa" #n este desarrollo, por simplicidad, solo tomaremos enconsideracin gases puros %monocomponentes&"

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    Aplicaciones

    /na de las aplicaciones ms conocidas de la adsorcin en el mundoindustrial, es la e.traccin de 0umedad del aire comprimido"

    Se consigue 0aciendo pasar el aire comprimido a tra!s de un lec0o deal(mina acti!a u otros materiales con efecto de adsorcin a la molcula agua"

    La saturacin del lec0o se consigue sometiendo a presin el gas o aire, ala molcula de agua es adsorbida por la molcula del lec0o, 0asta susaturacin"

    La regeneracin del lec0o, se consigue soltando al e.terior este aire

    comprimido y 0aciendo pasar una corriente de aire presecado a tra!s dlec0o"

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    Lo 0abitual es encontrar secadores de adsorcin en forma de docolumnas y mientras una adsorbe, la otra es regenerada por elmismo aire seco de la columna anterior" #ste sistema se conocecomo pressure s1ing adsorbtion o 2SA" 3onocido tambin comocambio de presin por !ai!n"

    )tras aplicaciones en las ue se emplea ste proceso de adsorcicomo separacin son: purificacin de agua, tratamiento de aguaresiduales, uitar olores, sabores o colores no deseados pore$emplo en aceites, $arabes de a+(car, en la des0umidificacin gasolinas, o en el secado de aire"

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    Absorcin

    Absorcin es la operacin unitaria ue consiste en la separacin de uno o mcomponentes de una me+cla gaseosa con la ayuda de un sol!ente luido concual forma solucin %un soluto A, o !arios solutos, se absorben de la fasegaseosa y pasan a la luida&" #ste proceso implica una difusin molecularturbulenta o una transferencia de masa del soluto A a tra!s del gas B, ue

    se difunde y est en reposo, 0acia un luido 3, tambin en reposo" /n e$emes la absorcin de amonaco A del aire B por medio de agua luida 3" Alproceso in!erso de la absorcin se le llama empobrecimiento o desorcin4cuando el gas es aire puro y el luido es agua pura, el proceso se llamades0umidificacin, la des0umidificacin significa e.traccin de !apor de agudel aire"

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    5egla de las fases y euilibrio perfecto

    2ara predecir la concentracin de un soluto en dos fases eneuilibrio, se reuieren datos de euilibrio e.perimentales"Adems, si las dos fase impulsora, ue es la des!iacin conrespecto al euilibrio" Las !ariables importantes ue afectan aleuilibrio de un soluto son temperatura, presin y concentraci

    #l euilibrio entre dos fases en cualuier caso, est restringido pla regla de las fases: F637289 donde 2 es el n(mero de fases eneuilibrio, 3 es el n(mero de componentes totales en las dos fas%cuando no se !erifican reacciones umicas&, y F es el n(mero d!ariantes o grados de libertad del sistema" 2ara el euilibrioluido7gas se tiene 9 componentes y 9 fases, por lo tanto: F697

    98969" Se tiene 9 grados de libertad y las combinaciones puedenser: %2A, '&, %yA, '&, %.A, '&""

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    Solubilidad de gases en lquidos en el equilibrio

    Sistemas de dos componentes

    Si cierta cantidad de un gas simple y un luido relati!amente no!oltil se lle!an al euilibrio la concentracin resultante del gasdisuelto en el luido recibe el nombre de solubilidad del gas a la

    temperatura y presin predominantes" A una temperatura dada, lsolubilidad aumentar con la presin La solubilidad de cualuier gdepende de la temperatura, y depende en la forma descrita por laley de !an t ;off para el euilibrio m!il:

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    Absorcin con reaccin umica

    >uc0os procesos industriales de absorcin !an acompa?ados de una reacciumica" #s especialmente com(n la reaccin en el luido del componenteabsorbido y de un reacti!o en el luido absorbente" Algunas !eces, tanto ereacti!o como el producto de la reaccin son solubles, como en la absorcidel di.ido de carbono en una solucin acuosa de etanolaminas u otrassoluciones alcalinas" 2or el contrario, los gases de las calderas ue contienedi.ido de a+ufre pueden ponerse en contacto con lec0adas de piedra cali+en agua, para formar sulfito de calcio insoluble" La reaccin entre el solutoabsorbido y un reacti!o produce dos 0ec0os fa!orables a la rapide+ deabsorcin: la destruccin del soluto absorbido al formar un compuesto redula presin parcial en el euilibrio del soluto y, en consecuencia, aumenta ladiferencia de concentracin entre el gas y la interfase4 aumenta tambin larapide+ de absorcin4 el coeficiente de transferencia de masa de la faseluida aumenta en magnitud, lo cual tambin contribuye a incrementar larapide+ de absorcin" #stos efectos se 0an anali+ado bastante desde el pun

    de !ista terico, pero se 0an !erificado e.perimentalmente poco"

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    #leccin del disol!ente para la absorcin

    Si el propsito principal de la operacin de absorcin es producir una solucinespecfica, el disol!ente es especificado por la naturale+a del producto" Si elpropsito principal es eliminar alg(n componente del gas, casi siempre e.isteposibilidad de eleccin" 2or supuesto, el agua es el disol!ente ms barato y mcompleto, pero debe darse considerable importancia a las siguientespropiedades:

    @" Solubilidad del gas" La solubilidad del gas debe ser ele!ada, a fin de aumen

    la rapide+ de la absorcin y disminuir la cantidad reuerida de disol!ente" #ngeneral, los disol!entes de naturale+a umica similar a la del soluto ue se !absorber proporcionan una buena solubilidad" 2ara los casos en ue son idealelas soluciones formadas, la solubilidad del gas es la misma, en fracciones molpara todos los disol!entes" Sin embargo, es mayor, en fracciones peso, para lodisol!entes de ba$o peso molecular y deben utili+arse pesos menores de estosdisol!entes" 3on frecuencia, la reaccin umica del disol!ente con el solutoproduce una solubilidad ele!ada del gas4 empero, si se uiere recuperar el

    disol!ente para !ol!erlo a utili+ar, la reaccin debe ser re!ersible"

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    9" olatilidad" #l disol!ente debe tener una presin ba$a de !apor, puesto el gas saliente en una operacin de absorcin generalmente est saturadocon el disol!ente y en consecuencia, puede perderse una gran cantidad" Snecesario, puede utili+arse un luido menos !oltil para recuperar la parte!aporada del primer disol!ente"

    " 3orrosin" Los materiales de construccin ue se necesitan para el euno deben ser raros o costosos"

    " 3osto" #l disol!ente debe ser barato, de forma ue las prdidas no seancostosas, y debe obtenerse fcilmente"

    C" iscosidad" Se prefiere la !iscosidad ba$a debido a la rapide+ en laabsorcin, me$ores caractersticas en la inundacin de las torres deabsorcin, ba$as cadas de presin en el bombeo y buenas caractersticas transferencia de calor"

    D" )tros" Si es posible, el disol!ente no debe ser t.ico, ni inflamable, deser estable umicamente y tener un punto ba$o de congelamiento"

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    'orres empacadas

    Las torres empacadas, o torres de relleno, utili+adaspara el contacto continuo del luido y del gas tanto enel flu$o a contracorriente como a corriente paralela, socolumnas !erticales ue se 0an llenado con empaue ocon dispositi!os de superficie grande" #l luido se

    distribuye sobre stos y escurre 0acia aba$o, a tra!s dlec0o empacado, de tal forma ue e.pone una gransuperficie al contacto con el gas"

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    Empaque

    #l empaue %llamado relleno en #spa?a& de la torre debe ofrecer siguientes caractersticas:

    @" 2roporcionar una superficie interfacial grande entre el luido el gas" La superficie del empaue por unidad de !olumen de espaempacado am debe ser grande, pero no en el sentido microscpic

    9" 2oseer las caractersticas deseables del flu$o de fluidos" #stogeneralmente significa ue el !olumen fraccionario !aco, o fraccde espacio !aco, en el lec0o empacado debe ser grande" #lempaue debe permitir el paso de grandes !ol(menes de fluido atra!s de peue?as secciones trans!ersales de la torre, sin recarg

    inundacin4 debe ser ba$a la cada de presin del gas"

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    " Ser umicamente inerte con respecto a los fluidos ue se estprocesando"

    " Ser estructuralmente fuerte para permitir el fcil mane$o y lainstalacin"

    C" 'ener ba$o precio"

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