ADSORCIÓNAída Angélica Suárez Monjaraz

Fátima Lucero Domínguez Amesquita

Javier Martínez Caudillo

Saúl Maldonado Alcaraz

¿Que es adsorción?

• Es un proceso en el cual unaespecie de una mezcla fluida(liquido o gas) se adhieresobre la superficie de unsolido con el cual esta encontacto el fluido.

• Los procesos de adsorciónson empleados para purificary separar substancias.

• El solido es el adsorbente yla especie que se adhieresobre la superficie es eladsorbato.

Características de los

adsorbentes

• Un adsorbente deberá tener una gran capacidad de

adsorción y rápida velocidad de adsorción

• Gran área superficial o volumen de microporos

• Estructura porosa para que las moléculas del adsorbato

se transporten a los sitios activos

• La capacidad de adsorción es muy dependiente del pH

de la solución ya que afecta las características de la

superficie.

• Las características del fluido.

• La temperatura afecta la adsorción.

Tipos de adsorbentes

Existen varios adsorbentes todos se caracterizan por grandes áreas

superficiales de los poros, que van desde 100 hasta mas de 2000 m2/g.

1. Carbón activado. Éste es un material microcristalino que proviene de la

descomposición térmica de madera, cortezas vegetales, carbón, etc., y tiene

áreas superficiales de 300 a 1200 m2/g con un promedio de diámetro de poro

de 10 a 60 A. Las sustancias orgánicas generalmente se adsorben carbón

activado.

2. Gel de sílice. Este adsorbente se fabrica tratando con ácido una solución de

silicato de sodio y luego secándola. Tiene un área superficial de 600 a 800

m2/g y un promedio de diámetro de poro de 20 a 50 A. Se utiliza principalmente

para deshidratar gases líquidos y para fraccionar hidrocarburos.

3. Alúmina activada. Para preparar este material se activa el óxido de

aluminio hidratado calentándolo para extraer el agua. Se usa ante todo para

secar gases y líquidos. Las áreas superficiales fluctúan entre 200 y 500 m2/g

con un promedio de diámetro de poro de 20 a 140 A.

4. Zeolitas tipo tamiz molecular. Estas zeolitas son

aluminosilicatos cristalinos porosos que forman

una red cristalina abierta que tiene poros de uniformidad

precisa. Por tanto, el tamaño uniforme del poro es

diferente al de otros tipos de adsorbentes que tienen una

gama de tamaños de poro. Las diversas zeolitas tienen

tamaños de poro que van de cerca de 3 a 10 A. Las

zeolitas se usan para secado, separación de

hidrocarburos y de mezclas y muchas otras aplicaciones.

5. Polímeros o resinas sintéticas. Se fabrican

polimerizando dos tipos principales de monómeros. Los

que se generan a partir de compuestos aromáticos como

el estireno y el divinilbenceno se usan para adsorber

compuestos orgánicos no polares de soluciones acuosas.

Los que provienen de ésteres acrílicos se utilizan para

solutos más polares en soluciones acuosas.

Carbón activado

Alúmina activada

Relaciones de equilibrio

para adsorbentes

El equilibrio entre la concentración de un soluto en la fase fluida y

su concentración en el sólido se parece un poco a la solubilidad

en equilibrio de un gas en un líquido.

Los datos se grafican para dar isotermas de adsorción.

Ley de Henry

• La concentración en la fase sólida se expresa como q, en kg de adsorbato(soluto)/kg de adsorbente(sólido)

• La concentración en la fase fluida (gaseosa o líquida) como c, en kg de adsorbato/m3 de fluido.

Los datos que siguen una ley lineal se pueden expresar mediante una ecuación parecida a la ley de Henry.

q = Kc

Donde:

K es una constante determinada experimentalmente, en m3/kg de adsorbente.

Esta isoterma lineal no es común, pero en la región diluida se puede usar para aproximar los datos demuchos sistemas.

Función de Freundlich

Cada clase de adsorbente tiene su propia isoterma de adsorción y se puede calcular por la función de Freundlich.

Función de Freundlich:

x/m = sustancia adsorbida por gramo de carbón activoCe = diferencia de concentración (entre antes y después)Kf, n = constantes específicas

Aplicaciones

Una de las aplicaciones más conocidas de la adsorción en el mundo

industrial, es la extracción de humedad del aire comprimido.

Se consigue haciendo pasar el aire comprimido a través de un lecho de

alúmina activa u otros materiales con efecto de adsorción a la molécula

de agua.

La saturación del lecho se consigue sometiendo a presión el gas o

aire, así la molécula de agua es adsorbida por la molécula del

lecho, hasta su saturación.

La regeneración del lecho, se consigue soltando al exterior este aire

comprimido y haciendo pasar una corriente de aire presecado a través

del lecho.

Lo habitual es encontrar secadores de adsorción en forma de dos

columnas y mientras una adsorbe, la otra es regenerada por el mismo

aire seco de la columna anterior. Este sistema se conoce como

"pressure swing adsorption" o PSA. Conocido también como cambio de

presión por vaivén.

Otras aplicaciones en las que se emplea éste proceso

de adsorción como separación son:

• Purificación de agua

• Tratamiento de aguas residuales

• Quitar olores, sabores o colores no deseados por

ejemplo: en aceites, jarabes de azúcar, en la

deshumidificación de gasolinas, o en el secado de aire.