Adsorción

OPERACIÓN UNITARIA: ADSORCIÓN

ADSORCIÓN FISICA Y QUIMICA

1.- INTRODUCCIÓN

La adsorción es un fenómeno fisicoquímico de gran importancia, debido a sus aplicaciones múltiples en la industria química y en el laboratorio.

En particular, resulta fundamental en procesos químicos que son acelerados por la presencia de catalizadores cuyo estado de agregación es distinto al de los reactivos. Este tipo de catálisis heterogénea se utiliza en procesos como la pirólisis del petróleo, el proceso Haber para la síntesis de amoniaco (catalizador de Fe), la fabricación de ácido sulfúrico (con V O ) y nítrico (con Pt/Rh), la 25hidrogenación catalítica de aceites y grasas (con Pt/Pd), y muchos más. Otro ejemplo lo encontramos en los convertidores catalíticos de los automóviles, donde los contaminantes se adsorben sobre catalizadores de Pt/Pd. Incluso a nivel biológico, el primer paso en el proceso de catálisis enzimática es la adsorción del sustrato sobre la superficie de la enzima que se encuentra en suspensión coloidal (Atkins,1991; Greenwood, 1984; Snyder, 1995; West, 1956).

La adsorción es un proceso de separación y concentración de uno o más componentes de un sistema sobre una superficie sólida o líquida. Los distintos sistemas heterogéneos en los

que puede tener lugar la adsorción son: sólido-liquido, sólido-gas y líquido-gas. Como en otros procesos de este tipo, los componentes se distribuyen selectivamente entre ambas fases.

La adsorción constituye uno de los procesos más utilizados dentro de los sistemas de tratamiento terciario de las aguas residuales. Se emplea, fundamentalmente, para retener contaminantes de naturaleza orgánica, presentes, en general, en concentraciones bajas, lo que dificulta su eliminación por otros procedimientos. Cabe citar la eliminación dc compuestos fenólicos, hidrocarburos aromáticos nitrados, derivados clorados, sustancias coloreadas, así como otras que comunican olor y sabor a las aguas. La operación es menos efectiva para sustancias de pequeño tamaño molecular y estructura sencilla, que suelen ser fácilmente biodegradables y, por ello, susceptibles de tratamiento biológico

El tratamiento de aguas es vital, en estos tiempos donde la contaminación de los cuerpos de agua produce muchas enfermedades, que atacan a la población más desprotegida, es por esto que se estudian procesos de tratamiento de aguas para lograr el objetivo de agua potable para el consumo humano.

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2- OBJETIVO GENERAL

El objetivo general de este trabajo es el de Conocer y entender el fenómeno de la adsorción, así como su aplicación en el tratamiento de aguas.

2.1-OBJETIVOS ESPECÍFICOS

¾ Conocer los aspectos teóricos de la Adsorción.

¾ Estudio de la metodología y del mecanismo de la adsorción.

¾ Revisión de un caso de estudio. Carbón activado

¾ Conocer la aplicación del proceso de adsorción en el tratamiento de aguas

3.-MARCO TEÓRICO

3.1- ASPECTO CONCEPTUAL DE ADSORCIÓN

La adsorción es la transferencia de un soluto en un gas o líquido (adsorbato) hacia la superficie de un sólido (adsorbente) en donde el soluto es retenido como resultado de atracciones intermoleculares con las moléculas sólidas. Este proceso es muy semejante al de absorción, con la diferencia de que en lugar de mezclarse completamente en la otra fase para estar en forma homogénea en su nuevo estado, simplemente se adhiere a la superficie del sólido adsorbente.

Como regla general, los solutos más fáciles para adherirse son los compuestos más complejos, molecularmente hablando, y los sólidos más usados son el carbón activado, alúmina activada, gel de sílice, algunas tierras o arcillas especialmente activadas, entre otras. El proceso de intercambio iónico cae dentro del proceso de adsorción, pero con fuerzas intermoleculares más fuertes al trabajar resinas iónicas para suavizar agua.

Las aplicaciones en las que se emplea éste proceso como separación son: purificar 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. Dada la naturaleza de la operación de manejar sólidos, es muy normal que se le empaque, generando un proceso por lotes para el sólido, dado que se satura del soluto, y para volver a usarlo hay que regenerarlo. Lo anterior implica trabajar varios sistemas empacados en paralelo para que una de dichas unidades realice la función de adsorción mientras que las otras estén regenerándose. Sistemas de flujo continuo, tanto para el sólido como para el fluido, existen, pero para un análisis en el laboratorio, es completamente un proceso semicontinuo, con excepción de las plantas a nivel piloto que buscan describir a un proceso continuo industrial.

Es difícil limitar el fenómeno de la adsorción. En algunos casos la adsorción es muy semejante a la reacción química, pero en casos extremos es muy diferente de ésta. A veces tiene lugar la adsorción cuando no se espera una reacción química.

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Las fuerzas que intervienen en los fenómenos de adsorción son distintas de las que se encuentran en las reacciones químicas y en los compuestos químicos ordinarios

Si agitamos un sólido dividido finamente en una solución diluida de un colorante, observamos que disminuye la intensidad del color en la solución. Si ponemos un sólido dividido finamente, en contacto con un gas a baja presión, la presión disminuye considerablemente. En ambos casos el gas o el colorante son adsorbidos en la superficie. La magnitud del efecto depende de la temperatura, a naturaleza de la sustancia adsorbida ( EL ADSORBATO), la naturaleza y estado de subdivisión del adsorbente( el sólido dividido finamente)

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