Examen Resuelto FTM 2P 2018

De acuerdo al artculo “Bioreacor “Bioreacor scale-up and oxygen oxygen ransfer rae rae in microbial processes processes Garcia-Ochoa Garcia-Ochoa y Emilio Gme!" Gme!" Describe y explica dos m#odos para deerminar $ %a en un biorreacor &'u(ndo es recome usar cada m#odo) *10 puntos+ 1. Measuring methods of kLa without biological consumpon consumpon of oxygen 2. Sodium sulte oxidaon method  . !bsorpon of "#2 $. %ynamic method 

&,u# signicado .sico /ene O01 y O21 y cmo se calculan) * 5 puntos+ &he mass mass balanc balance e for for the the dissol'e dissol'ed d oxygen oxygen in the the well(m well(mixe ixed d li)uid li)uid phase phase can be establ establis is d"+ dt , #&- #/where d"+dt is the the accumu accumulao laon n oxygen oxygen rate in the the li)uid li)uid phase0 phase0 #&#&- repres represents ents the oxy oxy tran transf sfer er rate rate from the the ga gass to to th the li) li)ui uid0 d0 an and d #/#/- is the the ox oxyge ygen up uptake ake ra rate by the the micro icro this last term can be expresed by the product )#2"  3  0 being )#2 the specic oxygen uptake microorganism employed and "  3  the biomass concentraon

1eali!a un dibu3o explicando cmo se lle4a a cabo la ransferencia de masa de ox5geno en biorreacor *10 puntos+

” de Felix ndable

ed as*

en rganisms rate of the

n

The following data were obtained in a BOD test. ind the a!erage BOD of the wastewater. "a#$le %&#ber 

'astewater (#l)

DO0 (#g*l)

DO5 (#g*l)

1

5

9.2

6.7

2

10

9.1

5.5

3

15

8.2

7.2

4

25

7.9

1.5

DO9- DO8 678 =7; : ;7?

r

DBO5

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@67;;;;;;< Limitaons of BOD test:

:7 A minimum DO deple/on of 6 mg is desirable7 67 0he nal DO should ne4er be 9 mg7 *as i is impossible o Cno hen he en/re DO con fully depleed i7e7" ihin :" 6" =" ? or 8 days+ and preferably i should no be less han : m

O E 0OA E '2E0A mg%

en go 7

i anes de inocular un biorreacor" se deermina el comporamieno del coeciene 4olum diferenes Ju3os de aireacin" Fg" desoxigenando primero con nirgeno y oxigenando con ox5geno disuelo en el l5Kuido con un elecrodo polarogr(co7 &'u(l es el 4alor m(ximo de mg%" Aire suminisradoL MO6I 9769@ am7 NN I : 4olumen de aire4olumen de medio H m

Concentraciones de Oxíeno disue!to "ppm# a diferentes $a!ores de % "&&'#

'H* mg%+I

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978

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1

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9

9

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#rico de ransferencia de ox5geno a aire" midiendo la concenracin de %a) (xima solubilidad de ox5geno < inuo

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Ln(1-C/C*)

9

9

978 NNG

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e desea predecir el coeciene de difusin del alcohol isoprop5lico diluido en agua a :8 U'" por el m#odo de VilCe-'hang7 'ompare el 4alor es/mado con el experimenal de 97>< x :9-@ m6s7

0I '=T>O Nolumen Amico B Q RB

DAB Error

6>>7:8 $ 979>:? m=$gmol :> $g$gmol 67; 9799::=@ $g*mHs+

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#&'u(les son las reacciones redox Kue se lle4an a cabo en la deerminacin de ox5geno

disuelo" por el m#odo VinCler */ulacin+)

(eacci)n con su!fato mananoso * reac$o a!ca!ino de *oduro de potasio:

nO? P6$OT I $6O? P n *OT+6 W 6T6O P 6n*OT+6 P O6I 6n *OT+? W

(eacci)n con +cido su!f,rico concentrado

n*OT+ ? P 6T6O? I n *O?+6 P ?T6O n*O?+6 P 6 $X I nO? P $6O? P X6 (eacci)n con so!uci)n de a!mid)n

El iodo producido en la reaccin en presencia del indicador de almidn" forma un comple3o de color a!ul inenso (eacci)n con osu!fato de sodio

El iodo se puede /ular con una solucin de /osulfao de sodio X6 P 6a66O= I 6 aX P a6?O;

&'u(l es el principio de los elecrodos polarogr(cos empleados para la deerminacin de ox5geno disuelo)

El sisema consise en una c#lula de dos elecrdos *un (nodo de plaa y un c(odo de meal noble" generalmene pla/no+" una membrana permeable al ox5geno y un elecrolio7 2n elecrolio"coneniendo $'l debe unir al (nodo y c(odo7 El ox5geno se difunde a ra4#s de lamembrana permeable hacia el inerior delelecrodo donde se producen las siguienes reacciones '(odo de Mla/no O6 P 6T69 P ?e-  I ?OT- *reduccin+ Ynodo de Mlaa ?Ag P ? 'l I ? Ag'l P ? e- *oxidacin+ Esas reacciones generan una corriene Kue esla basedela medida7

A ra4#s de un ubo reco de 4idrio de 679 pies de longiud" con di(mero inerno de 979>9 pies" se produce una conradifusin de amoniaco gaseoso *A+ y nirgeno gaseoso *B+ a 6@> $ y :9:7=6 CMa7 Ambos exremos del ubo es(n conecados a grandes c(maras de me!clado colocadas a :9:7=6 CMa7 %a presin parcial de T = en una c(mara es consane e igual a 6979 CMa y en la ora c(mara la presin es ;7;;; CMa7 'alcule las presiones parciales en un puno siuado a :79 pie en el ubo del problema anerior y gra.Kuense MA" MB y M en funcin de la disancia !7

A B 0 M MA: MA6 Z

T= *g+ 6 *g+ 6@> $ :9:7=6 $pa 69 $Ma ;7;;; $Ma 6[

Z 9 : 6 pendiene \ImxPb M0I

MA

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   s    e     l    a    i    c    r    a    M    s    e    n    o    i    s    e    r    M

M0

::9 :99 @9 >9 <9 ;9 89 ?9 =9 69 :9 9

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MA: 9

MA6 976

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Disancia

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6

Mronos/Kue la difusi4idad de la en!ima ureasa en una solucin acuosa diluida a 6@> $ por el m#odo modicado de Molson y compare el resulado con el 4alor experimenal de ?79: x :9 ::  m6s7 Meso olecular ?>67< $Da

0I BI AI DAB experimenal RB DAB calculada Error

6@> $ :> $g$gmol ?>6<99 $g$gmol ?79:E-:: m6s 97999>@: $g*mHs+ ?799<>:6E-:: m6s 87?;E-96 S

68U'

'alcule la 4iscosidad y la densidad de una me!cla gaseosa de 'T ? *:9S en 4olumen+ y aire a 68 U' y : am

Especie i 'T? aire

Fraccin olar yi 97: 97@

Meso olecular Niscosidad i Ri *Moise+ :; :79@E-9? 6>7@;? :7>?E-9?

i

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'T? aire 97: 97@ : 6@>7:8 979>6 :;79? 6>7@;?

am $ %Hammol $ gmol gmol

MH1H0 97;8;9<>=? g% :7:>?<9?98 g% :7:=:>?:?> g% :7:=:>?:?> $gm= 97999:?>:? Moise :7?>:?E-98 MaHs

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Ri R3

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 Rme!cla

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'alcule el nmero de chmid para una me!cla gaseosa de 'T ? *:9S en 4olumen+ y aire a 68 U' y : am

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^me!cla DAB

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scI

978@>:>89; adimensional

'alculo de 4iscosidades de 'T? y aire a 68 U' y : am

A B ]A ]B A B XGA A XGA B E$ A E$ B 0

'T? aire 97: 97@ :;79? 6>7@;? =7<> =7;:< :8? @< 6@>7:8

E$0A $0AE E$0B $0BE $g$mol $g$mol A A $ $ $

$0AE :7@ :7@=;9=>@; :7@8 $0BE = =79<=<::=? =7: 'T?  6@>$ R aire  6@>$ R

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OEGA :7:@< :7:>@9<:?= :7:>; :79=@ :79=6=;8@> :79= :79@E-9? Moise :7>?E-9? Moise

e es( difundiendo amoniaco a ra4#s de una me!cla gaseosa esancada Kue consa de es =9 lbfin6 abs+ y la emperaura :=9 UF7 'alcule la rapide! de difusin del amoniaco a r concenracin a ra4#s de la pel5cula es de :9 a 8S de amoniaco en 4olumen7 * 'alor 24 p

DA0O AL BL 0 M 0cA McA 0cB McB A B

'T? aire 6@>7:8 $ : am :@:7: $ ?87> am :=67? $ =< am :;79? gmol 6>7@;? gmol

*McAHMcB+*:=+ *0cAH0cB+*8:6+ **:A+P*:B++*:6+ a b *0*1AXZ*0cAH0cB+++b DAB DAB