INFORME DE PRÁCTICA (ADSORCION SOLIDO-LIQUIDO) CURSO
:
INGENIERIA AGROINDUSTRIAL III.
INTEGRANTES
:
IRIGOIN CORDOVA GABRIEL CUBAS NUÑEZ MANUELA JARA PEREZ M. MERCEDES JHON LOZADA MONSALVE
DOCENTE
:
Dr. I!". MARI LUZ MEDINA VIVANCO
TARAPOTO - PER# $%&'
ADSORCON SLIDO * LQUIDO I. INTRODUCCIN: La transferencia de masa entre fases ofrece, con frecuencia, considerable interés, tanto en la industria bioquímica, industria alimentaria como en agroindustria. En los procesos de adsorción, uno o más componentes de una corriente de gas o de líquido se adsorben en la superficie de un sólido y se lleva a cabo una separación. En los procesos comerciales, el adsorbente tiene generalmente la forma de partículas pequeñas en un lecho fio. El fluido se hace pasar por el lecho y las partículas sólidas adsorben componentes del fluido. !uando el lecho está casi saturado, el fluo se detiene y el lecho se regenera térmicamente o por otros métodos, de modo que ocurre una deserción. "sí se recupera el material adsorbido #adsorbato$ y el adsorbente sólido queda listo para otro ciclo de adsorción. Entre las aplicaciones de la adsorción en fase líquida están la eliminación de compuestos orgánicos del agua o de soluciones orgánicas, la eliminación de impure%as coloreadas de sustancias orgánicas y la eliminación de diversos productos de fermentación de las descargas de los fermentadores. Las separaciones incluyen la de parafinas de compuestos aromáticos y la de fructosa de glucosa utili%ando %eolitas. Las aplicaciones de adsorción en fase gaseosa incluyen la eliminación de agua de hidrocarburos gaseosos, la de componentes a%ufrados del gas natural, la de disolventes del aire, la de disolventes del aire y de otros gases, y la de olores del aire.
II. OBJETIVOS: &roporcionar conocimientos prácticos sobre la adsorción física y decoloración por adsorción. 'eterminar las constantes de (reundlich.
III.FUNDAMENTO TERICO: En la adsorción de gases, se mide fácilmente el cambio de peso del sólido debido a la adsorción) sin embargo cuando un adsorbente sólido se sumerge en un líquido. La evolución del color es prueba de que ocurre la adsorción. El volumen del líquido no muestra un cambio apreciable que pudiera utili%arse para medir la adsorción) asimismo la separación del sólido y su pesado no permitirá distinguir entre el líquido que se adsorbió y el que está mecánicamente ocluido En una solución binaria se determina la adsorción relativa a aparente, ya que ocurre tanto la adsorción del soluto como del disolvente) el procedimiento acostumbrado es tratar un volumen conocido de solución con un peso conocido de adsorbente #* + volumen de soluciónmasa de adsorbente$. !omo resultado de la adsorción preferente por el soluto se observa que la concentración inicial, !-, cae al valor final de equilibrio, !, #masa del solutovolumen de solución$. La adsorción aparente, despreciando cualquier cambio de volumen en la solución es igual a/ X
n
=
v#C -
−
C $ masa del soluto adsorbidomasa de
adsorbente. En un rango pequeño de concentración y en particular para soluciones diluidas, las isotermas de adsorción pueden escribirse a menudo mediante una e0presión empírica/ ecuación de (reundlich. Y
=
mX
n
donde/ 1 / concentración en el equilibrio, del adsorbato en el líquido. 2 / concentración en el equilibrio del adsorbato en el adsorbente. n y m/ constantes características de la adsorción entre adsorbente y el líquido.
IV. BIBLIOGRAFA: GEAN+OPLIS, C. (&$) Pr/01 20 Tr!13r40 5 O30r/6!01 U!64r61, E247. CECSA M896/. P"1. ;;' * ;;<: E0isten varios adsorbentes comerciales y algunos de los principales se describen enseguida. 3odos se caracteri%an por grandes áreas superficiales de los poros, que van desde 4-- hasta más de 5--- m 5gr./
− Carbón activado) proviene de la descomposición térmica de la madera, corte%as vegetales, carbón, etc.
− Gel de Sílice) se fabrica tratando con ácido una solución de silicato de sodio y luego secándola.
− Alúmina activada) para preparar éste material se activa el ó0ido de aluminio hidratado calentándolo para e0traer el agua.
− Zeolitas tipo tamiz molecular ) éstas %eolitas son aluminosilicatos cristalinos porosos que forman una red cristalina abierta que tiene poros de uniformidad precisa.
− Polímeros o resinas sintéticas) se fabrican polimeri%ando dos tipos principales de monómeros.
RELACIONES DE EQUILIBRIO PARA ADSORBENTES El equilibrio entre la concentración de un soluto en la fase fluida y su concentración en el sólido se parece un poco a la solubilidad en equilibrio de un gas en un líquido. Los datos se grafican para dar isotermas de adsorción, como se muestra en la (igura -4. La concentración en la fase sólida se e0presa como q, en 6g de adsorbato #soluto$6g de adsorbente #sólido$, y en la fase fluida #gaseosa o líquida$ como c, en 6g de adsorbatom 7 de fluido. Los datos que siguen una ley lineal se pueden e0presar mediante una ecuación parecida a la ley de 8enry. q = Kc
donde 6 es una constante determinada e0perimentalmente, en m 76g de adsorbente. Esta isoterma lineal no es com9n, pero en la región diluida se puede usar para apro0imar los datos de muchos sistemas. La ecuación de la isoterma de (reundlich, que es empírica, a menudo sirve para apro0imar los datos para muchos sistemas de adsorción físicos y es particularmente 9til para líquidos. q =Kcn donde 6 y n son constantes y se determinan e0perimentalmente. En una gráfica
log : log de q en función de c, la pendiente es el e0ponente adimensional n. Las dimensiones de 6 dependen del valor
n.
Esta ecuación a veces se usa para
correlacionar datos para hidrocarburos gaseosos en carbón activado.
J.G. BRENNAN-J.R. BUTTERS-N.D. CO=ELL-A.E.V. LILLE> (&?), L1 O30r/6!01 20 7 I!"0!60r@ 20 71 A760!41, T0r/0r E26/6! E264r67 A/r66 Zr" * E13. P"1. $%< * $%: La e0tracción sólido : líquido, es un eemplo de un operación en la que determinado componente deseable, el soluto, de una fase sólida, se separa por contacto del sólido con un líquido, el disolvente, en el que el producto deseado es soluble. ;peraciones de separación de este tipo se llevan a cabo, en un sola o en m9ltiples etapas o contactos.
La eficiencia de la etapa, se puede definir como el
cociente como el cociente obtenido dividiendo el cambio en la composición logrado por aquel que debería haber tenido lugar en una situación de equilibrio, bao idénticas condiciones.
En una etapa o contacto de una e0tracción sólido : líquido, el disolvente se me%cla íntimamente con el sólido, el contacto se mantiene durante el tiempo requerido y la me%cla se divide en dos corrientes/ una ligera o líquida, constituida por la disolución del soluto en el disolvente #ricos$) y otra formada por el residuo y posos aotados, constituida por los componentes sólidos insolubles, a los que se adhiere parte de la disolución. En este conte0to, el equilibrio se puede definir como la situación lorada cuando la solución ad!erida al residuo tiene la misma composición que la de la corriente líquida "ricos#. En la realidad, la concentración de soluto en la corriente líquida es
siempre inferior a la presente en la disolución que se adhiere a la corriente sólida #agotada$.
V. MATERIALES: <.&.- MATERIALES > EQUIPOS: Espectrofotómetro !entrífuga =omba de vacío &apel filtro >hatman ?@ A !arbón activado 3ermómetro Embudos *asos de 4-- ml Batraces &robetas "gua destilada.
<.$.- METODOLOGA: &reparar una solución acuosa de carbon en un matra% de C-- cc. 'eterminar el color inicial de la solución haciendo uso del espectrofotómetro #longitud de onda C7- nm.$ De adicionan a u F vasos de precipitación que contiene C- ml de la solución inicial, cantidades crecientes de carbón activado. De agita hasta obtener el equilibrio. De clarifica la solución/ centrifugando por 4- minutos a 7C--rpm y filtrando el sobrenadante con papel ?@ A por dos veces. 8acer lectura de las muestras clrificadas.
VI. RESULTADOS > DISCUSIONES: .4.G
RESULTADOS:
TABLA N %& CARBN TRANSMITANCIA ABSORVANCIA CONCENTRACIN ADICIONADO -.-- gr. -.5- gr. -.C- gr. -.HC gr. 4.-- gr.
H4.HH.FA.I4. F5.
-.-4AI -.-4H5 -.-HC-.-7F-.-75-
-.74 -.7 -.4 -.-F -.-H
'e los datos B;D3J"';D E? L" 3abla ?@ -4, se desarrollaron las siguientes 3ablas/
TABLA N %$ MUESTRAS CARBN ADICIONADO 4 5 7 A
UNIDADES DE COLOR
-.--.5-.C-.HC 4.--
5I.57.4.F.A H.A
En C- gr de solución tenemos/ -.5 gr .carbón C- gr . solución
=
-.--A
gr .carbón gr . solución
=
-.--A
Kg .carbón Kg . solución
, y así sucesivamente para
cada !arbón adicionado) entonces se elaboró la siguiente 3abla/
TABLA N % MUESTRAS +"./r!+".17/6! K, ./. 21r62"r Cr! 4 5 7 A
-.---.--A -.-4-.-4C -.-5-
GGGGGG 4C--.-47--.-47H7.77 4-F-.--
>, ./.<%"r 17/6! 5I.57.4.F.A H.A
!on los datos de la 3abla ?@-7, debemos calcular las constantes n de
la ecuación de (reundlich/ 1 + m2n, para diseñar la Ksoterma de "dsorción/
entonces tenemos que/ m + n
5.-HEGF
+ 5.F4
por tanto/
> $.%;E-?K$.?&
.$.- DISCUSIONES:
m
y
− !omo se apreció al elaborar la solución de a%9car la coloración del a%9car se difunde a través de toda la masa de agua, y al agregar el carbón, las partículas de éste #carbón$ adsorben el componente colorido de la solución de a%9car haciendo que se produ%ca una transferencia de masa) luego se procedió a un centrifugado para agili%ar la sedimentación del carbón y además para agili%ar la adsorción, y se pudo observar con mayor detalle que el carbón ha adsorbido la coloración de la solución de a%9car.
− Bediante el proceso de centrifugación se recupera la adsorbente #carbón$ para ser utili%ado en otro ciclo de adsorción.
− De puede apreciar en la 3abla ?@ -4 a mayor cantidad de carbón agregado mayor es la transmitancia y esto es inversamente proporcional a la cantidad de unidad de color puesto que cuando la transmitancia aumenta la unidad de color disminuye.
VII. CONCLUSIONES: En la presente práctica se pudo desarrollar la decoloración por adsorción de una solución de a%9car debido a la gran capacidad de adsorción por la adsorbente que es el carbón activado, suponiendo que la eficiencia de la adsorción aumenta cuando el tiempo de contacto aumenta progresivamente produciéndose una separación. 'urante el contacto, tiene lugar la transferencia de masa de los componentes de la solución, para lograr después el equilibrio, el equilibrio de esta etapa de e0tracción supone que las fases han sido íntimamente me%cladas y han permanecido en contacto el tiempo suficiente para alcan%ar el equilibrio termodinámico entre ellas, antes de proceder a su separación.
VIII.RECOMENDACIONES: De recomienda vaciar correctamente de los tubos las muestras después de la centrifugación, para que no pases partículas de carbón y no infieran en el espectrofotómetro.
IK.BIBLIOGRAFA:
− GEAN+OPLIS, C. (&$) Pr/01 20 Tr!13r40 5 O30r/6!01 U!64r61,
E247. CECSA M896/. P"1. ;;' * ;;<. − J.G. BRENNAN-J.R. BUTTERS-N.D. CO=ELL-A.E.V. LILLE> (&?), L1
O30r/6!01 20 7 I!"0!60r@ 20 71 A760!41, T0r/0r E26/6! E264r67 A/r66 Zr" * E13. P"1. $%< * $%.
