LA FILTRACIÓN QUIMICA

La filtración

Se denomina filtración al proceso de separación de sólidos en suspensión en un líquido mediante un medio poroso, que retiene los sólidos y permite el pasaje del líquido.1

Las aplicaciones de los procesos de filtración son muy extensas, encontrándose en muchos ámbitos de la actividad humana, tanto en la vida doméstica como de la industria general, donde son particularmente importantes aquellos procesos industriales que requieren de las técnicas químicas.

La filtración se ha desarrollado tradicionalmente desde un estudio de arte práctico, recibiendo una mayor atención teórica desde el siglo XX. La clasificación de los procesos de filtración y los equipos es diverso y en general, las categorías de clasificación no se excluyen unas de otras.

La variedad de dispositivos de filtración o filtros es tan extensa como las variedades de materiales porosos disponibles como medios filtrantes y las condiciones particulares de cada aplicación: desde sencillos dispositivos, como los filtros domésticos de café o los embudos de filtración para separaciones de laboratorio, hasta grandes sistemas complejos de elevada automatización como los empleados en las industrias petroquímicas y de refino para la recuperación de catalizadores de alto valor, o los sistemas de tratamiento de agua potable destinada al suministro urbano.

Estudios experimentales

Los estudios de filtración en laboratorio o a escala pequeña frecuentemente permiten obtener de manera experimental y con un sencillo montaje medidas de la variación con el del tiempo de del volumen filtrado (velocidad) y la presión, en función de tres tipos de flujo:

• presión constante.

• velocidad constante.

• presión y velocidad variables

En los ensayos de filtración a presión constante el fluido es bombeado por un gas o aire comprimido que se mantiene a la misma presión. En estas condiciones, la ecuación adaptada de Hagen-Poiseuille se simplifica a la ecuación lineal:

donde K, K'p y C son constantes para las condiciones dadas.

En los experimentos de filtración a volumen constante se emplean bombas de desplazamiento positivo para medir la diferencia de presión inicial y final a la que debe restarse la presión diferencial del medio filtrante, de manera que la ecuación de filtración deviene:

donde P1 es la caída del medio filtrante:

ecuaciones que permiten llegar a la siguiente expresión simplificada para la velocidad de filtración:

siendo Kr y C', constantes características para las condiciones dadas.

En el caso general de filtración a presión y velocidad variables la solución matemática a la ecuación general deviene compleja, Tiller ha propuesto un modelo de integración satisfactorio a condición de conocer la curva característica de la bomba.

Medio filtrante

El medio filtrante es el elemento fundamental para la práctica de la filtración y su elección es, habitualmente, la consideración más importante para garantizar el funcionamiento del proceso.

En general, entre los principales criterios de selección del material de medio filtrante, se pueden destacar:

• Compatibilidad y resistencia química con la mezcla

• Permeabilidad al fluido y resistencia a las presiones de filtración

• Capacidad en la retención de sólidos

• Adaptación al equipo de filtración y mantenimiento

• Relación vida útil y coste

PRÁCTICA 1

PREPARACIÓN DE DISOLUCIONES Y SU VALORACIÓN

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Preparación de disoluciones. Material volumétrico. Balanza. Normalización de disoluciones. Utilización de indicadores químicos y físicos (pH-metro). Determinación de la concentración de disoluciones de ácidos y de bases.

PREPARACIÓN DE DISOLUCIONES

Disolución: Es la mezcla íntima y homogénea de un soluto (sólido, líquido, gas) en un disolvente (generalmente líquido). En multitud de operaciones químicas, resulta indispensable realizar las reacciones con sustancias en disolución.

Si se conoce la concentración de una disolución tipo, ésta puede servir como instrumento de medida de elevada precisión. El análisis cuantitativo basa algunos de sus métodos en las reacciones con disoluciones de concentración conocida.

Al disolver una sustancia hay que cuidar:

A) Elección del disolvente.- Junto con el agua (disolvente de multitud de sustancias), puede servir cualquier líquido tanto orgánico como inorgánico. Para que una sustancia sea soluble ha de guardar cierta analogía con el disolvente.

Para ensayar la solubilidad, se toma un tubo de ensayo con unos mililitros de disolvente al que se añaden 0,1 gr. de soluto. Se agita y se observa si disminuye el tamaño del soluto, primero en frío y luego en caliente. Como apreciaciones indicativas, se tiene:

* Si se disuelve: - totalmente, se dice ser muy soluble.

- parcialmente, se dice ser soluble.

* Si no se disuelve aparentemente nada, se dice ser insoluble.

B) Técnica seguida en toda disolución.- Si el soluto es sólido se pulveriza finamente, empleando morteros de mano. Se pone parte de la porción en polvo fino en el recipiente elegido (erlenmeyer, vaso) y se añade el disolvente agitando con una varilla. A veces convendrá calentar para facilitar la disolución.

La disolución de líquido en líquido, caso de ser solubles en todas proporciones, únicamente requiere precauciones en casos especiales. Uno de éstos se presenta, al tratar de disolver ácido sulfúrico en agua: se añadirá éste sobre el agua, muy poco a poco, y agitando para evitar elevaciones excesivas de temperatura: "nunca verter el agua sobre el sulfúrico".

La disolución de

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