UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA)
FIMM
CURSO: Físico-química metalúrgica metalúrgica
PROFESOR RESPONSABLE: Ing. Luis Puente Santibañez
INFORME DE LABORATORIO N°1: Adsorción
ALUMNO: Peña Lavado avier !evin "#$#%&&'&(
Físico-química metalúrgica
UNMSM
E.A.P Ingeniería Metalúrgica
1. Resumen: La práctica de Adsorción tuvo como objetivo principal comprender el mecanismo de la operación de la adsorción en base a fundamentos teóricos como la isoterma de adsorción e isoterma de freundlich, este método fue utilizado para una solución acuosa de cobre, el cual la sustancia principal para la adsorción fue la resina catiónica. Se comenzó esta práctica con la preparación de 5 soluciones de sulfato de cobre, estas fueron extradas de una solución patrón de !uS" #$%.5 &!u'Lt(, cada solución preparada fue de diferente concentración con un volumen de %5) ml, estas 5 soluciones nuevas fueron colocadas en matraces * de cada una se tomó + ml de muestra. Lue&o a cada solución se le coloco # ml de resina catiónica * se a&ito por %) minutos, separando + ml de muestra de cada matraz. osteriormente lue&o de la toma de las +) muestras correspondientes, tanto con resina * sin resina, se pasó al espectrofotómetro para las medidas de transmitancia. or el método de espectrofotometra se determinó la transmitancia *a mencionada, para esto se prepararon las muestras tomadas, la preparación consistió en a-adirle ml de a&ua desionizada * ml de amoniaco, una vez preparado la muestra es llevado al e/uipo para la medida re/uerida. Lue&o de la toma de lecturas se halló la absorbancia as como también la concentración de !u en las muestras con resina * sin resina. 0inalmente la práctica conclu*e cumpliendo el objetivo planteado en la &ua.
2. Objeti!: 1eterminar la isoterma de adsorción para el sistema2 cobre $solución acuosa( 3 resina de intercambio catiónica.
". Fun#$ment! te%&i'!: .A#s!&'i%n:
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4s una propiedad de superficie por la cual ciertos sólidos captan con preferencia determinadas sustancias de una solución concentrándolas en su superficie. Se presenta por la acción de fuerzas superficiales no compensadas en el sólido * moléculas de la sustancia adsorbida $absorción fsica(. 4s una operación reversible /ue permite re&eneración del adsorbente.
.Is!te&m$ #e $#s!&'i%n: Son dia&ramas &eneralmente para &ases $válido para soluciones diludas( donde se representa la concentración de e/uilibrio del soluto en solución en función de la cantidad de soluto adsorbido por unidad de masa de adsorbente a temperatura constante.
.Is!te&m$ #e F&eun#(i'): 4s una ecuación emprica aplicable en operaciones de adsorción, dentro de un pe/ue-o intervalo de concentraciones, para soluciones diluidas. n
! 6 ( X / m ) 1ónde2
!2 !oncentración $final( de la solución en el e/uilibrio, &'l 72 8ramos de soluto adsorbido m2 9olumen de adsorbente $litros de resina cationica( 6,n 2 !onstantes del sistema Los &ramos de soluto adsorbido 79$!o: !( 1ónde2 92 9olumen del sistema, ; !o2 !oncentración inicial del soluto en solución, &'l
Las constantes de la isoterma 0reundlich se pueden determinar si&uiendo dos métodos2 a( Linealizando la ecuación para obtener la expresión Lo& ! Lo&6 < nLo& $7'm( * analticamente con datos experimentales de ! * 7'm se calculan
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valores de n * 6 /ue corresponden a la pendiente e intersecto de la recta !f$7'm(. b( 8raficando datos experimentales de Lo&! * Lo&$7'm( deducir valores de n * 6, mediante el asistente de &ráficos de hojas de cálculo, para un &ráfico de tendencia lineal.
*. M+t!#! e,-e&iment$( Se prepara la adsorción de cobre sobre partculas de la resina de intercambio iónico. 4l sistema está constituido por un volumen de solución diluda de sulfato de cobre /ue se a&ita con un volumen fijo de resina en cada prueba
*.1 Eui-!: .5 matraces de 5)) ml .% probetas de +)) ml .% probetas de +) ml .+ vaso de + litro. .+ vaso de 5)) ml .% vasos de %5) ml.
*.2 T&$b$j! e,-e&iment$(:
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+. 0ue necesario calcular el peso de !uS"#.5=%" /ue se usara para tener un litro de solución /ue conten&a %.5 &r !u'l . 4ste peso fue de %#>.5 &r. %. Se tiene una solución preparada con la concentración de %.5& !u'litro de !uS"#. A partir de esta solución preparada obtener por dilución # soluciones de %5) ml de concentraciones %.5? %? +.5? +? ).5& !u'l. Se hallan los vol@menes necesarios para cada concentración * lue&o se las lleva a %5) m l a cada una.
!+ x 9+ !% x 9%
ara una concentración de %.5 &r !u'lit2 %.5 x %5)%.5 x 9%
9% %5) ml
ara una concentración de % &r !u'lit2 %x %5) %.5 x 9B
9B %))ml
ara una concentración de +.5 &r !u'lit2 +.5x %5) %.5 x 9#
9# +5) ml
ara una concentración de + &r !u'lit2 + x %5) %.5 x 95
95 +)) ml
ara una concentración de ).5 &r !u'lit2 ).5 x %5) %.5 x 95
95 5) ml
B. 1isponer las 5 soluciones en los matraces, llevando al aforo $%5)ml(. Lue&o separar de cada matraz una muestra de + ml, reservar para análisis. #. A&itar cada solución con resina catiónica por %) minutos * tomar muestras de +ml de la solución final para el análisis.
P&e-$&$'i%n #e t!#$s ($s muest&$s &ese&$#$s -$&$ $n/(isis:
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!oncentración !u Absorbancia ').)))CD ara hallar la concentración de la solución en el sistema, multiplicar el resultado anterior por las veces en /ue se dilu*o al preparar la muestra. $4n este caso la muestra se ha diluido C,5 veces(. !oncentración Sistema $!oncentración !u x C.5(' +)))
DILUCI0N DE LAS MUESTRAS SIN RESINA SU DE TRANSMITANCIA ABSORBANCIA 3 CONCENTRACION FINAL DEL SISTEMA 45& Cu6Lt7. EL FACTOR DE DILUCION ES 8.9m( CONCENTRACI MUESTRAS DILUCI0 TRANSMITANC ABSORBANC 0N DEL INICIALES N IA IA SISTEMA 45 ; Cu6Lt7
2.9
+ml muestra < ).5ml E=B < ml =%"
#D.>
).B++
%.>>
2
+ml muestra < ).5ml E=B < ml =%"
5D.>
).%B)
%.+>5
1.9
+ml muestra < ).5ml E=B < ml =%"
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1
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ml =%"
DILUCI0N DE LAS MUESTRAS CON RESINA SU DE TRANSMITANCIA ABSORBANCIA 3 CONCENTRACION FINAL DEL SISTEMA 45& Cu6Lt7.EL FACTOR DE DILUCION ES 8.9m( CONCENTRACI MUESTRAS DILUCI0 TRANSMITANC ABSORBANC 0N DEL INICIALES N IA IA SISTEMA 45 ; Cu6Lt7
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PROCESAMIENTO DE DATOS Se tendrán datos de !oncentración en cada sistema2
+. !oncentración inicial 4C!7 * !oncentración final de e/uilibrio 4C7&.!u ' litro. %. !alcular los &ramos de !obre adsorbido 4,7 = 4C! > C7 ?, 92 litros del sistema. B. !alcular &ramos de cobre por litro de resina , 6 m, m2 litros de resina. #. 8raficar L!5 C en función de L!5 4, 6 m7 * calcular las constantes @ * n. 5. Fabular valores de C 6 m aplicando la ecuación de 0reundlich con @ * n calculados en el paso #. . 8raficar en un mismo dia&rama la isoterma de e/uilibrio con datos experimentales * la isoterma se&@n ecuación de 0reundlich. 4sta @ltima es una corrección /ue sirve para el experimento si&uiente de operaciones Adsorción 3 1esorción.
CONSIDERAR 29< m( PARA CADA SISTEMA RAMOS DE COBRE ADSORBIDO 47 ? = <.29
CONCENTRACI0N INICIAL4CO7
CONCENTRACI0N FINAL4C7
%.5
%.>>
%.+%D
<.21<29
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%
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<.*1
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<.<89
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).+D+
<.<929
CALCULO DE LOS RAMOS DE COBRE POR LITRO DE RESINA 4&7 m = <.<<* Lt & = , 6 m
MUESTRAS
RAMOS DE COBRE ADSORBIDO
5&. Cu 6 Lt RESINA 46m7
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92.9G29
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2*.*"9
).5
<.<929
1*."129
RAFICA LO C EN FUNCI0N DE LO ,6m PARA CALCULAR @ n L"8$7'm(
L"8 !
+.C%)C
).B%D
%.)+D+
:).%CD
+.C5
).)B
+.BDD+
:).%)C
+.+55C
:).C%
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HRFICOS H1° RAFICA !on resultados calculados de ! * 7'm, &raficar ! en función de 7'm
MUESTRA
6m
C
%.5
92.9G29
%.+%D
%
1<*.29
).5%C
+.5
*G.9
+.+55
+
2*.*"9
).%
).5
1*."129
).+D+
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!"# VS C )., ).#$ )
1
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20onential "1(
#.#% #
"( / &.*' e0" &.&# ( &.%)
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H2° RAFICA n
Las constantes del sistema se determinan linealizando !6$7'm( * obtener la ecuación de la forma Lo& ! Lo& 6 < n Lo& $7'm( Se obtendrán de los resultados anteriores de ! * 7'm sus respectivos lo&aritmos2
MUESTRAS 6m
L!5 4 6 m7 C
L!5 C
%.5 % +.5 +
5%.5%5 +)#.%5 #.5 %#.#BC5
+.C%)C %.)+D+ +.C5 +.BDD+
%.+%D ).5%C +.+55 ).%
).B%D :).%CD ).)B :).%)C
).5
+#.B+%5
+.+55C
).+D+
:).C%
L$% C VS L$% ( ! " #) )., ).&) )
#.%'
#.')
"( / &.*% 4#.$3 #.%' #., #.#%
Linear "Log " 5 m((
# &., & -&.+
-&.%
-&.*
-&.)
Log " 5 m(
&
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&.*
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Aplicando al&ebra básica Lo& ! Lo& 6 < n Lo& $7'm( obtenemos la nueva ecuación corre&ida2 Lo& ! ).#5C>Lo& $7'm( < +.5+, de donde2 para la n
ecuación !6$7'm( hallamos los valores 6 * n. Lo& G +.5+ 6 #.%#> n ).#5C> la nueva linea de tendencia potencial de la curva será? ! $#.%#>$7'm(<).#5C>('+))) Heemplazando valores de 7'm en la ecuación, obtenemos2
6m
C
5%.5%5
%.#B+
+)#.%5
#.D%%
#.5
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+.+B+
+#.B+%5
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!"# VS C % ,
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1 Linear "1(
$ ).#, ).*$ ) #.#$
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#)&
. Re'!men#$'i!nes: .Lavar antes * después de utilizar los instrumentos del laboratorio. .Fener tiempo lmite para /ue trabaje cada &rupo en un experimento distinto * as evitando /ue otros &rupos no se pierdan pasos importantes en el experimento. .Euestra área de trabajo debemos mantenerlo siempre limpio * evitando recar&arlo con materiales innecesarios. .4n esta práctica presenta muchos errores /ue pueden ser minimizados con la ecuación lineal hecha en una hoja de cálculo $excel(.
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8. C!n'(usi!nes: ."currieron al&unas irre&ularidades en los experimentos, pues esto tal vez esto ocurrió por una incorrecta dilución o por un mal cálculo en la preparación de muestra. .4l I de absorbancia disminu*e conforme la concentración disminu*e mientras /ue con el I transmitancia sucede lo contrario aumenta cuando la concentración baja. .Los valores de transmitancia tanto en las muestras con resina * sin resina sufrieron desviaciones considerables, por el cual nuestra &rafica nos sale con pendiente ne&ativa. .La isoterma de 0reundlich arroja una pendiente ne&ativa, este incidente no lo esperábamos.
