Adsorción Final

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Instituto Politécnico Nacional Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería y Ciencias Sociales y Administrativas. Plantas y Procesos Industriales. Equipo: “Los emprendedores” Integrantes: Barrios Godínez Alma Guerrero Sánchez Ángel Hernández Godínez Fernando Mendoza Lorenzo Daniel Iván

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Adsorcin

Instituto Politcnico Nacional

Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniera y Ciencias Sociales y Administrativas.Plantas y Procesos Industriales.Equipo: Los emprendedoresIntegrantes:Barrios Godnez AlmaGuerrero Snchez ngelHernndez Godnez FernandoMendoza Lorenzo Daniel Ivn

DefinicinLa adsorcin puede definirse como la tendencia de un componente del sistema a concentrarse en la interfase, donde la composicin interfacial es diferente a las composiciones correspondientes al seno de las fases. En los procesos de adsorcin hay dos aspectos que deben ser considerados; El efecto de la adsorcin sobre la energa interfacial del sistema en el equilibrio (termodinmica) La rapidez del proceso de adsorcin (cintica)

La adsorcin puede ocurrir en cualquier tipo de interfase (L-G, S-G, L-S), sin embrago las diferentes caractersticas de las interfases slidas y lquidas hace necesario un anlisis particular de cada caso.

Se llama adsorcin al fenmeno de acumulacin de partculas sobre una superficie. La sustancia que se adsorbe es el adsorbato y el material sobre el cual lo hace es el esorcin. Los ejemplos de adsorcin ms estudiados y mejor conocidos son los sistemas gas-slido y lquido-slido

ADSORBENTEmedio slido sobre el que se realiza la adsorcin. El material adsorbente por excelencia es el carbn activo ADSORBATOGas o vapor (o lquido, en su caso) adsorbido. Como de mayor aplicacin aparecen: compuestos orgnicos voltiles (COV), disolventes orgnicos en particular, en concentraciones diluidas en aire.

Las caractersticas principales de la adsorcin son:

1.- La adsorcin es altamente selectiva. La cantidad adsorbida depende en gran medida de la naturaleza y del tratamiento previo al que se haya sometido a la superficie del adsorbente, as como de la naturaleza de la sustancia adsorbida. Al aumentar la superficie de adsorbente y la concentracin de adsorbato, aumenta la cantidad adsorbida.2.- Es un proceso rpido cuya velocidad aumenta cuando aumenta la temperatura, pero desciende cuando aumenta la cantidad adsorbida.3.- Es un proceso espontneo, es decir, que G es negativa, y en general est asociada con un aumento en el orden del adsorbato, lo que significa que S es negativa, por lo cual, y de acuerdo con la ecuacin G = H - T S, es generalmente exotrmica, lo que quiere decir que H es negativo. El cambio en la entalpa cuando un mol de adsorbato es adsorbido por la cantidad apropiada del adsorbente se conoce como la entalpa de adsorcin.4.- Dado que los procesos de adsorcin son generalmente exotrmicos, al aumentar la temperatura disminuye la cantidad adsorbida.Diferencia de aDsorcin y aBsorcinAdsorcin: es un proceso fsico o qumico por el cual tomos, iones o molculas son atrapadas o retenidas en la superficie de un materialAbsorcin: es un proceso fsico o qumico en el cual tomos, molculas o iones pasan de una primera fase a otra incorporndose al volumen de la segunda fase.

Clasificacin

La cantidad de soluto adsorbido es funcin de la naturaleza y rea especfica superficial del adsorbente y del soluto, as como de la presin (P) concentracin (C) de este ltimo y de la temperatura del sistemaIsotermas de adsorcinA temperatura constante, se obtienen lasisotermas de adsorcin, que cuantifican la adsorcin en funcin de la concentracin del soluto en el equilibrio y se representan grficamente.La cantidad de soluto adsorbida, se denota por la letraa.

Las isotermas experimentales que ms comnmente se obtienen, son:

Existen diferentes modelos matemticos para describir las isotermas que se obtienen experimentalmente. Cada modelo contempla una serie de consideraciones, como se menciona a continuacin:

Ejemplo:La clorohexidina es un antisptico que se utiliza en higiene bucal y drmica. A fin de caracterizar sus propiedades de adsorcin, se llev a cabo un estudio de adsorcin de clorohexidina en disolucin acuosa sobre carbn activo, obtenindose los siguientes resultados:

donde C es la concentracin en g/L de clorohexidina en el equilibrio y x/m es la cantidad de sustancia adsorbida en gramos de clorohexidina por gramo de carbn activo. Compruebe grficamente que estos datos cumplen aproximadamente la ecuacin de Freundlich.Determine los parmetros de dicha ecuacin, bien grficamente o por mnimos cuadrados en la calculadora.

Resolucin:La ley de Freundlich se recoge en la expresin: x m = K $ C 1 n ==> log x m = logK + 1 n logC Se hace primero una tabla auxiliar con los valores de log(x/m) y logC y se representan:

Los puntos se ajustan bien a la recta propuesta, luego se concluye que s que cumplen bien la ecuacin de Freundlich. Ahora se obtienen los valores de los parmetros de la ecuacin de Freundlich de la siguiente manera: o.o. = 0.40 u log k = 0.40 u k = 2.5 pendiente = 0.44 u 1 n = 0.44 u n = 2.3

Aplicando regresin lineal por mnimos cuadrados los valores obtenidos son: o.o.= 0.39 => logK=0.39 => K=2.5 pend= 0.42 => (1/n)= 0.42 => n= 2.4 r = 0.9991 (el ajuste de los puntos a la recta es excelente)

Como era de esperar, los valores obtenidos por ambos mtodos son muy semejantes, lo que confirma que ambos procedimientos se han aplicado correctamente.TIPOS DE ADSORCINPodemos diferenciar tres tipos de adsorcin, dependiendo de qu tipos de fuerzas existan entre el soluto y el adsorbente. Estas fuerzas pueden ser de tipo elctrico, de fuerzas de Van der Waals o de tipo qumico.Adsorcin por intercambio. En este proceso el soluto y el adsorbente se atraen por fuerzas electrostticas. Dicho de otra manera, los iones del soluto se concentran en la superficie del adsorbente, que se halla cargada elctricamente con signo contrario a los iones del soluto. Si tenemos dos adsorbatos inicos iguales en varios factores, pero uno con mayor carga que otro, el de mayor carga ser el que se adsorbido. Para adsorbatos con igual carga, el tamao molecular es el que determina cul ser adsorbido.

Adsorcin por fuerzas de Van der WaalsTambin llamada adsorcin fsica o fisisorcin. En este tipo de adsorcin, el adsorbato no est fijo en la superficie del adsorbente, sino que tiene movilidad en la interface. Ejemplo de este tipo de adsorcin es el de la mayora de las sustancias orgnicas en agua con carbn activado. En este tipo de adsorcin el adsorbato conserva su naturaleza qumica.

Adsorcin qumicaSucede cuando hay interaccin qumica entre adsorbato y adsorbente. Tambin llamada quimisorcin. La fuerza de la interaccin entre adsorbato y adsorbente es fuerte, casi como un enlace qumico. En este tipo de adsorcin el adsorbato sufre una transformacin, ms o menos intensa, de su naturaleza qumica

ADSORBEDORES DE CARBN ACTIVADO GRANULAFLUJO ASCENDENTE Y DESCENDENTECuando el flujo es descendente, el carbn tambin acta como filtro, reteniendo los slidos suspendidos en la parte superior de la cama. La desventaja est en que hay que contar con una bomba capaz de vencer la cada de presin, que puede llegar a ser considerable cuando hay presencia de slidos suspendidos. Al llegar a ser inaceptable la cada de presin, hay que efectuar un retrolavado. La frecuencia del mismo y la cantidad de lquido utilizado para esta operacin pueden ser altas. La tubera debe permitir el flujo descendente durante el ciclo de adsorcin y ascendente durante el retrolavado.La adsorcin en flujo ascendente puede realizarse manteniendo la cama de carbn compacta o fluidizada. El segundo caso es el ms comn y se conoce como adsorcin en cama expandida, que se utiliza en el tratamiento de lquidos con un alto contenido de slidos suspendidos. La mayora de estos slidos no se retienen, sino que pasan entre las partculas de carbn a lo largo de toda la cama y salen con el efluente tratado, evitando as un taponamiento prematuro, y las consiguientes prdidas de tiempo y de agua para el lavado. En este modo de operacin, la cada de presin es relativamente baja y slo se requieren lavados ocasionales para remover slidos suspendidos que se hayan acumulado. La tubera es ms simple que en el caso de flujo descendente, ya que la direccin del flujo en el ciclo de adsorcin es la misma que en el de lavado.FLUJO POR GRAVEDAD Y FLUJO A PRESIN

El flujo por gravedad se utiliza principalmente en aplicaciones que tratan grandes volmenes, como es el caso de las plantas municipales de potabilizacin o de tratamiento de agua residual. En este caso, son de cemento reforzado y su seccin suele ser rectangular. Normalmente no cuentan con una tapa superior, excepto en el caso de que el objetivo sea el evitar ensuciamiento ocasionado por hojas y polvo. Tambin existen adsorbedores de flujo por gravedad de tamao pequeo, que pueden ser tanques de acero o plstico. Estos slo se utilizan cuando no existe la posibilidad de bombear el fluidoLos adsorbedores de flujo a presin son de acero o de fibra de vidrio. Generalmente son cilndricos verticales, de tapas formadas, y se trabajan a presiones inferiores a 7 Kg/Cm2. Aunque su operacin requiere de bombeo, tienen la ventaja de poder utilizar mayores cargas hidrulicas -flujo por unidad de rea de seccin-, lo que significa que son de menor tamao por unidad de volumen de lquido tratado que los de flujo por gravedad. Las caractersticas bsicas de los ad-sorbedores se muestran en la Tabla I. Existen adems otras que los diferencian entre s, como los distribuidores, colectores del lquido y los mtodos de soporte de la cama.Tipo de adsorbedorMaterialDimetroAltura de lacama de CAGComentariosFlujo por gravedadCemento reforzadoUsualmente son de seccin rectangularHasta 1.2 mLa relacin largo-ancho usualmente es de 2//1.requieren de un rea relativamente grandeFlujo a presinAcero al carbn recubierto internamenteHasta 3.5 mHasta 10.0 mRequieren de un rea relativamente pequeaFlujo a presinAcero inoxidable 316 o fibra de vidrioHasta 1.5 mHasta 3.0 mRequieren de un rea relativamente pequea.Suelen ser rentables en tamaos no muy grandesAPLICACIONESExtraccin dehumedaddelaire comprimido.Purificacin de agua, Tratamiento de aguas residuales, Quitar olores, sabores o colores no deseados por ejemplo en aceites, jarabes de azcar, Deshumidificacin de gasolinas,

Extraccin de humedad del aire comprimido.Se consigue haciendo pasar el aire comprimido a travs de un lecho de almina activa u otros materiales con efecto de adsorcin a la molcula de agua.La saturacin del lecho se consigue sometiendo a presin el gas o aire, as la molcula de agua es adsorbida por la molcula del lecho, hasta su saturacin.La regeneracin del lecho, se consigue soltando al exterior este aire comprimido y haciendo pasar una corriente de aire presecado a travs del lecho.Lo habitual es encontrar secadores de adsorcin 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 cambio de presin por vaivn.

Fuentes de informacinhttp://apuntescientificos.org/adsorcion-qbp.htmlhttp://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/Unidad3Adsorcion_19664.pdfhttp://simfit.usal.es/burguillo/docencia/fisicoquimicaII/modulo4/ej_paso/Ejercicio_resuelto_4_1.pdfhttp://blog.mariogonzalez.es/2007/03/diferencia-entre-adsorcion-y-absorcion.html