ADSORCIN E INTERCAMBIO

INICOINGENIERA AGROINDUSTRIAL III

Martinez alarcon cesar, Merino torres jonilda, Sanchez espinoza felx fernando

o Industrias de alimentos y bebidas,

oAcabado de metales, hidrometalurgia,

o Farmacutica, qumico y petroqumico,

oAzcar y edulcorantes,

oAgua subterrnea y potable,

oAblandamiento industrial del agua,

o Semiconductores, energa, nuclear,

Usos

Adsorcin

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.

Definicin de trminos

Adsorbato: Sustancia que se pega en la superficie.

Adsorbente: Superficie sobre la que sucede la adsorcin.

Carbn activado.

Gel de slice.

Almina activada

Zeolitas tipo tamiz molecular.

Polmeros o resinas sintticas.

La fisisorcin: Las interacciones se producen mediante enlaces de van der Waals y por tanto son reversibles

La quimisorcin: Los enlaces que tienen lugar son de tipo qumico entre el adsorbato y el adsorbente y el proceso es irreversible.

Se identifican dos tipos

Intercambio inico

Es una operacin de separacin basada en la adsorcin. Implica la transferencia de materia fluido-slido y consiste en una reaccin reversible.

Tipos de intercambiadores inicos

Segn su composicin qumica, los intercambiadores inicos pueden clasificarse en orgnicos e inorgnicos y, segn su origen, en naturales y sintticos. Las resinas ms habituales son orgnicas y sintticas como por ejemplo polmeros de estireno y divinil-benceno (DVB).

Intercambiadores inicos

Columna intercambiadora de iones, para purificacin de protenas

Intercambiador de iones

Grnulos de resina intercambiadora de iones.

a. Capacidad de intercambio

b. Capacidad de intercambio

c. Selectividad

d. Carga volmica

e. Flujo de iones

f. Dosis de regeneracin

g. Rendimiento de regeneracin

Variables de inters

=equivalente gramo

litros de resinaCI: capacidad de intercambio

Aplicaciones de las resinas de intercambio inico

A. Tratamiento de aguas

A. Eliminacin de la dureza del agua.

B. Alcalinidad del agua

C. Eliminacin de materia orgnica

D. Eliminacin de nitratos

E. Eliminacin del ion amonio

F. Des ionizacin del agua

Tecnologas de adsorcin con carbn activado

El carbn activado tiene una textura similar a la de pequeos grnulos de arena negra.

Proceso de produccin (decolorante a base de stevia)

Extraccin

Filtracin

Secado

Precipitacin de impurezas

Purificacin con resinas de intercambio inico

Cristalizacin

Agua o solvente

Aplicaciones

Tratamiento terciario de aguas residuales y

tratamiento de aguas servidas.

Tratamiento de agua en procesos industriales

Potabilizacin de aguas.

Tratamiento de emisiones atmosfricas.

Purificacin de aire y gases.

Ventajas

Remocin de mal olor, sabor o color desagradable.

Remueve plaguicidas y compuestos orgnicos voltiles.

Gran capacidad de remocin.

Econmicos.

Fciles de operar y mantener.

Es ampliamente usado.

Desventajas

Esta tecnologa no destruye los contaminantes y eventualmente serequiere de otra tecnologa que si lo haga.

Generan residuos que deben ser dispuestos en vertederos controlados.

Ecuaciones

Equilibrio de los procesos

Equilibrio de adsorcin

Cuando se ponen en contacto un adsorbente solido conun fluido que contiene un soluto, el sistema evolucionade tal forma que el soluto se transfiere hacia lasuperficie del slido, quedando retenido en l. Esteproceso se da hasta que se llega a un equilibrio dinmicoentre las dos fases.

Los valores de C y m en el equilibrio dependen de la t, y la funcin que da la variacin de la cantidad de soluto retenida por el adsorbente (m) con la concentracin del mismo en la fase fluida (C), recibe el nombre de isoterma de adsorcin.

Uno de los casos ms sencillos e intuitivos es la adsorcin de un nico adsorbato en una sola capa molecular. As, si se supone que el soluto A en fase fluida es

Adsorbido por el slido S, segn el mecanismo cintico:

La velocidad de adsorcin de A vendr expresada por la ecuacin:

rA = k1 CA (m0 mA) k2 mA

En el equilibrio de adsorcin rA = 0, por lo que:

k1 CA (m0 mA) = k2 mA

Pudiendo definir la constante de equilibrio de adsorcin como:

De la que se obtiene:

Relacin de equilibrio entre la concentracin del soluto en la fase fluida (C) y la concentracin en la fase slida (q) a una temperatura determinada.

q: Concentracin de soluto en el slido (kgadsorbato/kgadsorbente)

C: Concentracin de soluto

Gases: presin parcial o fraccin molar

Lquidos: kgsoluto/m3 fluido o ppm

Equilibrio isoterma de adsorcin

ISOTERMA LINEAL ISOTERMA DE FREUNDLICH

Isoterma de adsorcin para fenol en agua de deshecho

C (kg de fenol/m3 de

solucin)

q (kg de fenol/kg de carbn) log C log q

0.322 0.15 -0.49214413 -0.82390874

0.117 0.122 -0.93181414 -0.91364017

0.039 0.094 -1.40893539 -1.02687215

0.0061 0.059 -2.21467016 -1.22914799

0.0011 0.045 -2.95860731 -1.34678749

Se realizaron pruebas en el laboratorio por lote utilizando soluciones de fenol

en agua y partculas granulares de carbn activado los datos de equilibrio a la

temperatura ambiente se muestran en la tabla. Determine la isoterma que

concuerda con los datos.

Curva de equilibrio

y = 0.1913x0.2184

R = 0.9941

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35

Ejemplo(Con los mismos datos de la isoterma hallado)

Adsorcin por lotes de solucin de fenol. Una solucin de agua residual que tiene un volumen de 2.5 m3 que contiene 0.25 kg de fenol/m3 de solucin. Esta solucin se mezcla completamente en un proceso por lotes con 3 kg de carbn granular activado hasta que alcanza el equilibrio utilice la isoterma del ejemplo anterior y calcule los valores finales de equilibrio y el porcentaje de fenol extrado.

=^

GRACIAS