República Bolivariana de Venezuela Ministerio del Poder Popular para la Educación Superior Universidad Rafael Urdaneta Facultad de Ingeniería Escuela Es cuela de Ingeniería Quí Químic micaa Cátedra: Operaciones Unitarias III Sección: A
ADSORCIÓN ADS ORCIÓN
Integrantes: D´Amico, Stefano C.I: 25195567 Ferrer, Jesús C.I: 26514297 Gonzalez, Gonz alez, Alonso C.I: 267 2670943 094366 Lopez, Maria Valentina C.I: 25906898 Pirela, Vanessa C.I: 25294937 Profesor (a): Da Costa, María Emilia Maracaibo, 06 de Marzo de 2018.
ÍNDICE
Página INTRODUCCIÓN ……………………………………………………………………………….. 3 1. Definición Defi nición general…………………………………………………………………………... 4 2. Tipos de adsorción…………………………………………………………………………. 5 2.1. Quí Químic micaa …………………………………………………………………………………. 5 2.2. Física…………………………………………………………………………….......…. 6 2.3. Por intercambio de iones …….………………………………………………..…..….. 8 3. Factores que que afectan la adsorción adsorci ón ……………………………………………………….. 9 4. Propiedades Propi edades de los los adsorbentes …………………………………………………………11 5. Materiales adsorbentes ……………………………………………………………………13 6. Equilibro Equilibro de adsorción ………………………………………………………………..…...18 6.1. Isotermas de adsorción adsorció n………………………………………………………………20 7. Cinética de adsorción……………………………………………………………………..24 8. Operaciones en una una etapa ………………………………………………………………..32 8.1. Operación de adsorción por etapas………………………………………………...36 8.2. Adsor ción ción en fluj flujo o cruzado……………………………… cruzado………………………………………………………… …………………………..36 8.2.1. Adsorción a contracorriente en varias etapas ………………………………38 9. Determinación d el número número de etapas……………………………………………….… etapas……………………………… ……………….…..40 9.1. Método grafico…………………………………………………………………… .…..40 9.2. Método analítico……………………………………………………………………....41 10. Ca Calculo lculo de altura en equipos de contacto c ontacto continuo ……………………………..……..41 11. Determinación del diámetro e n una una torre de adsorción……… adso rción………………… …………………...… ………...…..43 12. Equipos de adsorción adsorci ón ……………………………….. …………………………………44 13. Métodos básicos para el sistema de adsorción…………………………………….….48 14. Ventajas y desventajas desventajas de la adsorción como proceso proce so de separación separaci ón ………….…..51 15. Aplicaciones de la la adsorción ………………………………………………………...…..53 CONCLUSIÓN…………………………………………………………………………………58 BIBLIOGRAFÍA………….……………………………………………………………………..59 2
ÍNDICE
Página INTRODUCCIÓN ……………………………………………………………………………….. 3 1. Definición Defi nición general…………………………………………………………………………... 4 2. Tipos de adsorción…………………………………………………………………………. 5 2.1. Quí Químic micaa …………………………………………………………………………………. 5 2.2. Física…………………………………………………………………………….......…. 6 2.3. Por intercambio de iones …….………………………………………………..…..….. 8 3. Factores que que afectan la adsorción adsorci ón ……………………………………………………….. 9 4. Propiedades Propi edades de los los adsorbentes …………………………………………………………11 5. Materiales adsorbentes ……………………………………………………………………13 6. Equilibro Equilibro de adsorción ………………………………………………………………..…...18 6.1. Isotermas de adsorción adsorció n………………………………………………………………20 7. Cinética de adsorción……………………………………………………………………..24 8. Operaciones en una una etapa ………………………………………………………………..32 8.1. Operación de adsorción por etapas………………………………………………...36 8.2. Adsor ción ción en fluj flujo o cruzado……………………………… cruzado………………………………………………………… …………………………..36 8.2.1. Adsorción a contracorriente en varias etapas ………………………………38 9. Determinación d el número número de etapas……………………………………………….… etapas……………………………… ……………….…..40 9.1. Método grafico…………………………………………………………………… .…..40 9.2. Método analítico……………………………………………………………………....41 10. Ca Calculo lculo de altura en equipos de contacto c ontacto continuo ……………………………..……..41 11. Determinación del diámetro e n una una torre de adsorción……… adso rción………………… …………………...… ………...…..43 12. Equipos de adsorción adsorci ón ……………………………….. …………………………………44 13. Métodos básicos para el sistema de adsorción…………………………………….….48 14. Ventajas y desventajas desventajas de la adsorción como proceso proce so de separación separaci ón ………….…..51 15. Aplicaciones de la la adsorción ………………………………………………………...…..53 CONCLUSIÓN…………………………………………………………………………………58 BIBLIOGRAFÍA………….……………………………………………………………………..59 2
INTRODUCCIÓN
En el presente trabajo se tiene como objetivo dar un conocimiento general acerca del proceso de adsorción en diferentes aspectos como los tipos de adsorción conocidos y desarrollados, conocimientos analíticos como líneas isotermas y equilibrio. También, busca dar conocimientos básicos en el diseño de procesos donde se usen materiales adsorbentes, los equipos usados generalmente para llevar a cabo esta operación y finalizando con un análisis entre las ventajas y desventajas que ofrece la adsorción. Este es uno uno de los muchos muchos procesos que pueden hacer la vida más fácil fáci l de alguna alguna manera manera a la socie sociedad, dad, siendo este una una alternativa alternativa para lograr lograr formas más eficient efici entes es de procesar materia y producir. La adsorción es una operación unitaria de separación en la cual el fluido (liquido o gas) entra en contacto con un material sólido y uno de los componentes de la mezcla se adhiere a este, pero este proceso no se puede dar con la unión de materiales que no sean afines entre sí, sí, lo cual fu fuee percatado por la comunidad comunidad cientí científica fica.. Este proceso está gobernado por fuerzas físicas y químicas, en las fuerzas físicas la un unión ión de las moléculas moléculas se da por la fuerza fuerza de Van Der D er Waals, mientras mientras que en las fuerza fuerza s químicas ocurre cuando se forman enlaces quí micos entre las moléculas de flui do y la superficie adsorbent a dsorbente e.
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1. Definición.
La adsorción adsorci ón se puede definir d efinir como un proceso mediante el cual se extrae extrae materia de una una fase y se concentra concentra en la superfici superficiee de d e otra, por lo que que se s e considera un fenómeno superficial. Las reacciones superficiales pueden ocurrir al menos parcialmente como resultado resultado de las las fuerzas fuerzas activas que existen existen de dent ntro ro de los lílímites mites de las las fases o contorn contornoo s superficiales, donde estas fuerzas dan lugar a energías de contorno características. Partiendo de esto la ads adsorción orción se puede definir como como la adhesión adhesió n de átomos, átomos, iones, moléculas molécu las de gas, liquido o solidos solid os disueltos disueltos a un unaa superficie. La adsorción implica la acumulación en la interfase, o la concentración de sustancias en una superficie. Este proceso puede ocurrir en una interfase que separa a dos fases, tales tales ccomo, omo, llííquido-líq quido-líq uido, gas-líquido, gas-líquido, gas-sólido, gas-sólido , o líquidolíquido- sólido. La sustancia que se concentra en la superficie o se adsorbe se denomina adsorbato, mientras la fase donde se adsorbe dicha sustancia se denomina adsorbente. La adsorción se diferencia del proceso de la absorción debido a que en este último las moléculas o átomos en una fase interpretaran uniformemente en los de la otra fase constituyéndose así una una solución con esta seg segun unda. da. De igual forma, la adsorción es gobernada ya sea por fuerzas físicas (fisisorcion)
o por fuerza químicas (quimisorcion). En cuanto a la fisisorcion, también llamada adsorción adsorci ón fífísica, sic a, las moléculas moléculas se mantienen mantienen un unidas idas a la superfici superficie e del sólido por medio de fuerzas de Van der Waals (interacciones dipolares, dispersión y/o inducción), provocando provocando así interacciones intermolecul intermoleculares ares débiles entre entre el e l sólido y el flu fluido. ido. Es un fenómeno fácilmente reversible y se caracteriza por ser un proceso exotérmico que produce multicapas (Sobre una capa de moléculas fisisorbidas puede adsorberse otra). Por otro lado, la Quimisorción o adsorción química emplea fuerzas mucho más fuertes que la adsorción física y ocurre cuando se forman enlaces químicos entre las moléculas de fluido y la superficie adsorbente.
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En la Ingen Ingeniería iería Qu Quíímica, la adsorción adsorci ón se considera como una una operación oper ación de separación separaci ón gas-solido o líquido-sólido. líquido-sólido. A escala industrial industrial se lllleva eva a cabo en lechos adsorbentes, adso rbentes, normalmente normalmente en lechos lechos fijos fi jos y se utiliza utiliza para eliminar de forma forma individual i ndividual
los componentes componentes de una una mezcla mezcla gaseosa o líquida. líquida. El componente componente a separar se liga de forma física o química a una superficie sólida. El componente eliminado por adsorción de una mezcla gaseosa o líquida puede ser el producto deseado, pero también una impureza. impureza. Este último último es e s el caso, cas o, por ejemplo, ejemplo, de la depuración de d e gases residuales. El adsorbent adso rbente e se debería ligar, li gar, en lo posible, posib le, sólo a un ad adsorbato, sorbato, y no no los demás componentes de la mezcla a separar. Otros requisitos que debe cumplir el adsorbente son: una gran superficie específica (gran porosidad) y tener una buena capacidad de regeneración. Un adsorbente muy utilizado es el carbón activo. Dado que la adsorción se favorece por temperaturas bajas y presiones altas, para la regeneración, es decir, para la desorción, se emplean temperaturas altas y presiones bajas. De este modo, para la regeneración del adsorbente se puede utilizar, por ejemplo, vapor de agua o un gas inerte caliente Además de su aplicación aplicaci ón en llaa separación sepa ración de compuestos de una una mezcla, la adsorción se utiliza para el almacenamiento de gases. Esto resulta de especial interés en el desarrollo desarrollo de aplicaciones aplicaci ones de almacenamiento almacenamiento y estabilización estabi lización de gases de uso en automoción, automoci ón, como c omo pueden ser, actualmente, el gas natu natural ral y, en un futuro, futuro, el hhid idrogeno. rogeno. En cualquiera que sea la forma de aplicación de la adsorción como operación de separación separaci ón o almacenam almacenamiento, iento, resulta resulta fu fundamen ndamental tal el conocimiento de las característica característicass del adsorbente y del equilibrio de adsorción adsorci ón que se establece entre este es te y los los compuestos de la corriente que se va a tratar. 2. Tipos de Adsorc ión. 2.1. 2.1. Adso rción rció n Química:
El nombre de Quimisorcion fue utilizado en un principio por H.S Taylor (1931), no obstante, el concepto fue propuesto por Langmuir mucho antes (1916). Según Langmuir en el interior del material solido (adsorbente), los átomos tienen su campo de fuerza totalmente satisfecho por los átomos que los rodean. Por otro lado, los átomos en la superficie no están rodeados por otros átomos, y estos átomos en la superficie poseen 5
fuerzas residuales gracias a electrones no compartidos con el exterior. Estas fuerzas residuales conducen a compartir electrones con los electrones de las moléculas en contacto con la superficie(adsorbato). Por lo general, la adsorción química provoca la adsorción de una monocapa sobre la superficie adsorbente. Sin embargo, a pesar de que sólo una capa puede estar
quimisorbida puede producirse adsorción física de nuevas capas de adsorbato sobre la primera. Al contrario que en la fisisorción se producen verdaderos enlaces químicos y es un fenómeno específico. Tiene lugar sólo en determinadas zonas del sólido (los centros activos), siendo normalmente un proceso irreversible. Debido a que el adsorbato forma enlaces químicos fuertes localizados en los centros activos del adsorbente, los calores de adsorción son del mismo orden de magnitud que los de las reacciones químicas, entre 83 y 420 KJ mol-1. Además, es un proceso activado, lo que provoca que se favorezca al aumentar la temperatura, al contrario que la fisisorción, que se produce preferentemente a temperaturas bajas. La quimisorción se puede dividir en dos categorías, quimisorción activada y quimisorción no activada. En la quimisorción activada, la tasa de quimisorción varía con la temperatura según la ley de Arrhenius con energía de activación finita. En algunas situaciones, la quimisorción ocurre muy rápidamente, lo que sugiere que la energía de activación es casi cero. Este tipo de adsorción se llama quimisorción no activada. Tanto la quimisorción activada como la no activada pueden tener lugar en diferentes etapas de un proceso de adsorción. 2.2. Adso rción física:
Se debe principalmente a las fuerzas de van der Waals. Las moléculas no comparten ni transfieren electrones, es decir, tanto las moléculas de adsorbato como las de adsorbente mantienen su individualidad. Por esta razón la adsorción física es totalmente reversible, pudiendo producirse la desorción a la misma temperatura. Este tipo de adsorción no es específica, y por lo tanto las moléculas de adsorbato pueden llegar a cubrir toda la superficie del adsorbente. El calor de adsorción es bajo, − generalmente inferior a
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La adsorción física tiene lugar con la formación de multicapa de adsorbato en el adsorbente. Tiene baja entalpía de adsorción, de aproximadamente
20 40 − y
como las fuerzas de Van der Waals son las que producen la licuación, no se produce adsorción a temperaturas superiores a la temperatura crítica del adsorbato gaseoso; si la presión del gas tiene valores cercanos a presión de vapor de equilibrio para el adsorbato líquido, se producirá una adsorción más extensa en capas múltiples. De igual forma, la adsorción física tiene lugar en todas las superficies, siempre y cuando las condiciones de temperatura y presión sean favorables. La Quimisorción, sin
embargo, es altamente selectiva, ocurre solo entre ciertas especies de adsorbatos y adsorbentes, y solo si la superficie químicamente activa está limpia de moléculas previamente adsorbidas. El paso elemental en la adsorción física de una fase gaseosa no involucra una energía de activación. En la adsorción física, el equilibrio se establece entre el adsorbato y la fase fluido. En sistema solido/gas a presiones no muy altas el grado de la adsorción física incrementa con aumentos en la presión del gas y usualmente decrementa con incrementos en la temperatura. En el caso de sistemas que muestran histéresis, el equilibrio puede ser metaestable, es decir cuando permanece en un estado de equilibrio débilmente estable durante un considerable periodo de tiempo.
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Figura N°1: Diferencias entre Adsorción Química y Física 2.3. Adsorc ión por intercambio iónico:
La adsorción por intercambio es proceso mediante el cual los iones de una sustancia se concentran en una superficie como resultado de la atracción electrostática en los lugares cargados de la superficie. Para dos absorbatos iónicos posibles, presentes en igual concentración, la carga del ión es el factor determinante en la adsorción de intercambio. En esta adsorción, las interacciones características son de tipo ion-ion y de ion-dipolo.
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3. Factores qu e afectan la adso rción.
La adsorción en un sólido está influenciada por una serie de factores tales como:
Área de superficie: La adsorción es un fenómeno superficial y, como tal, el grado
de adsorción es proporcional al área superficial específica. El área de superficie específica se puede definir como la porción del área de superficie total que está disponible para la adsorción. Por lo tanto, la cantidad de adsorción lograda por peso unitario de adsorbente sólido es mayor, si el sólido está más finamente dividido y es más poroso. Se descubrió que, para materiales porosos como el carbón activado, la fragmentación de grandes detalles para formar partículas más pequeñas puede en algunos casos abrir algunos canales pequeños y sellados en el carbono, y luego puede estar disponible para la adsorción.
Naturaleza del adsorbato: La adsorción aumenta con la disminución de la
solubilidad del disolvente. Mayor es la solubilidad, más fuerte es el enlace solutosolvente. La solubilidad del soluto es, en gran medida, un factor de control para el equilibrio de adsorción. La regla de Langmuir establece que se puede anticipar una relación inversa entre el grado de adsorción de un soluto y su solubilidad en el disolvente a partir del cual ocurre la adsorción. La adsorción aumenta con la disminución de la solubilidad del disolvente. Mayor es la solubilidad, más fuerte es el enlace soluto-solvente y menor es el grado de adsorción
Concentración de iones de hidrógeno (pH) de la solución. El pH de una solución
en la cual se produce la adsorción influye en el grado de adsorción. Debido a que, hidrógeno y los iones de hidróxido se adsorben en gran medida, la adsorción de otros iones es influenciada por el pH de la solución.
Temperatura: La eliminación de metales pesados suele ser mayor en altas
temperatura. Los efectos de temperatura en los equilibrios de adsorción generalmente no son significativos en el rango de temperatura que se encuentra prácticamente en el 9
agua y aguas residuales, Por lo tanto, pequeñas variaciones en la temperatura no alteran la adsorción proceso en cualquier medida significativa.
Solutos mixtos: En la aplicación de adsorción para la purificación de aguas y
aguas residuales, el material que se adsorberá comúnmente será mezcla de muchos compuestos en lugar de uno solo. Los compuestos pueden mejorar mutuamente la adsorción, actuando relativamente como uno solo, pueden actuar relativamente independientes o puede interferir el uno con el otro. En solutos mixtos, cada soluto se completa de alguna manera con la adsorción del otro.
Naturaleza del adsorbato: La naturaleza fisicoquímica del adsorbente puede
tener grandes efectos tanto en la velocidad como en la capacidad de adsorción. La adsorción por carbón activado es un fenómeno de superficie y se ve afectada por los siguientes parámetros:
Grupos funcionales de superficie
Detalles estructurales
Cantidades significativas de grupos carbonilo y carboxilo están presentes en superficies de carbón activado, los comportamientos del carbón activado como adsorbente están relacionados funcionalmente con la superficie del material y la evidencia de interacción química en la superficie entre carbonilo y los grupos carboxilo y las absorbencias orgánicas es convincente. Por tanto, La capacidad de adsorción del carbono activado bien puede lograrse aumentando la concentración de los grupos funcionales apropiados.
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4. Propiedades de los Adsorb entes:
La naturaleza de la superficie adsorbente es el factor determinante en la adsorción. Para ser eficaz como adsorbente, un sólido debe presentar una gran área superficial por unidad de masa (superior a 1500 m 2 por gramo). Esto solo se logra con sólidos porosos como carbón activado, gel de sílice, alúminas y zeolitas, que contienen muchas cavidades o poros con diámetros tan pequeños como una fracción de nanómetro. Al ser la acumulación de adsorbato por unidad de superficie muy pequeña, la adsorción se suele llevar a cabo en materiales porosos, de elevada superficie específica y volumen de poros, disponiendo así de una elevada capacidad de adsorción. La superficie específica de un material poroso se define como la superficie de la estructura porosa del material sumada con la superficie externa de las partículas de adsorbente, por unidad de masa del mismo.
Uno de los adsorbentes técnicos más importantes es el carbón activado, que se utiliza para casi todas las tareas, excepto el secado, y tamices moleculares. Los requisitos típicos para los adsorbentes comerciales son:
Alta porosidad, alta superficie interna.
Alta eficiencia de adsorción en un rango alto de concentraciones de adsorbato.
Buen equilibrio entre macroporos (para transporte interno rápido) y microporos (para superficies internas grandes).
Estructura química hidrofóbica (para el tratamiento de gases húmedos) a menos que el adsorbente se use como desecante.
Que la estabilidad térmica no se ve afectada por una regeneración cíclica.
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Integridad mecánica durante el manejo.
Baja caída de presión sobre la superficie adsorbente.
Bajo costo para la adquisición (y, finalmente, eliminación) de adsorbente
La capacidad de adsorción, cantidad de adsorbato que puede retenerse en el adsorbente por unidad de masa o volumen.
Regenerabilidad, capacidad de mantener sus propiedades texturales y adsorbentes después de un número finito de ciclos de utilización.
La cinética de transferencia de materia: se relaciona directamente con la resistencia al transporte en las zonas interparticulares. Resulta muy relevante, pues controla el tiempo de un ciclo en los procesos de adsorción en lecho fijo.
Algunas de las propiedades más importantes de los adsorbentes técnicos se muestran en la tabla 1 Tabla N°1. Propiedades más importantes de adsorbentes técnicos. Manual Del Ingeniero Químico. Perry R.
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5. Materiales Adsorbentes.
Los materiales sólidos empleados como adsorbentes son productos naturales o sintéticos. En cualquier caso, el proceso de fabricación ha de asegurar un gran desarrollo superficial mediante una elevada porosidad. Los adsorbentes naturales (arcillas, zeolitas) tienen pequeñas superficies. Los adsorbentes industriales y los carbones activados de buena calidad pueden llegar a tener entre 1.000 y 1.500 m 2/g.
Carbón activo
El adsorbente de uso más frecuente es el carbón activo, este una forma microcristalina, cada uno de los cuales está formado por una pila de planos grafíticos. Cada átomo dentro de un determinado plano está unido a cuatro átomos de carbono adyacentes. Así, los átomos de carbono en los bordes de los planos presentan una alta actividad disponible. En estos “sitios”, que consisten en una serie compleja de planos de
base y bordes de microcristalitos, tiene lugar la adsorción. A medida que los sitios se van llenando, se va alcanzando el equilibrio de adsorción y la calidad del efluente va disminuyendo. La química de la superficie de un carbón influye sobre la velocidad y la capacidad de la adsorción debido a la interacción entre superficie y adsorbatos. Los grupos funcionales sobre esta superficie tienen gran influencia sobre las propiedades adsorbentes respecto de los posibles adsorbatos. Estos grupos pueden ser carboxílicos, fenólicos, hidroxilo, carbonilo o peróxidos, entre otros El carbón activo es, fabricado con el objeto de proporcionar un alto grado de porosidad y específicamente para alcanzar una superficie interna muy grande (entre 500 - 1500 m
2 /g).
Esta superficie interna
grande hace que el carbón tenga una adsorción ideal. El carbón activo es tratado mediante calor y oxidación para que se vuelva sumamente poroso y capaz de adsorber o capturar fácilmente las impurezas en el agua. El carbón activado atrae no solamente contaminantes conocidos sino además atrae materia orgánica disuelta (Por lo tanto, es necesario el monitoreo para asegurar que las dosis de carbón sean lo suficientemente elevadas para adsorber todos los contaminantes.
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El carbón activo viene en dos variaciones: Carbón activo en polvo (PAC) y carbón activo granular (GAC).
Carbón en polvo activo: El carbón en polvo activado es una opción de
tratamiento económica (costo de capital) que típicamente se puede agregar a la infraestructura de un sistema de tratamiento existente. Esta flexibilidad convierte al CAP en una opción atractiva de respuesta de tratamiento de corto plazo a condiciones deficientes del agua. Es particularmente útil para el tratamiento de deficiencias de sabor y de color. El CAP funciona rápida y eficazmente pero está limitado a depuraciones de menor escala que la CAG y se vuelve muy costoso si es necesario usarlo de manera continua. Al terminar el proceso es necesario eliminar el carbón en polvo, usualmente mediante filtración.
Carbón granular activo: El carbón granular activado (CAG) consiste en
partículas de aproximadamente un milímetro de diámetro - diez a cien veces el tamaño de las partículas de carbón en polvo. Éste se distribuye típicamente en un lecho o columna a través de los cuales se hace pasar lentamente el agua fuente. Algunas veces se unen entre sí varias columnas de adsorción en un solo sistema. Al igual que el carbón en polvo activado, el carbón granular activado atrae también no solamente contaminante conocidos, sino además atrae materia orgánica disuelta naturalmente y en su mayoría inocua. Por lo tanto, es necesario el monitoreo cuidadoso para asegurar que suficiente carbón continúe activo para adsorber todos los contaminantes. Los particulados pueden además obstruir los sistemas y afectar su eficacia. Los sistemas CAG tienen un mayor costo de capital, pero son capaces de lograr niveles más elevados de eliminación, y sus costos de operación (principalmente el costo de reemplazar el CAG agotado) son menores si el proceso de eliminación se realizar de manera continua. Estos sistemas pueden servir además como filtros biológicos de agua sin afectar la eficacia si se permite el crecimiento de microbios beneficiosos en el sistema.
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Figura N°2: Productos en base a carbón activo.
Gel d e sílice
Es un producto muy duro, granular, muy poroso y se fabrica tratando con ácido una solución de silicato de sodio y luego secándola. Su contenido en humedad antes de utilizarse varía del 4 al 7% más o menos; Tiene un área superficial de 600 a 800 m2 /g. Se utiliza principalmente para la en la adsorción de agua a bajas temperaturas, deshidratación del aire u otros gases en máscaras de gases y también para el fraccionamiento de hidrocarburos. Su superficie se compone principalmente de grupos
SiOH y Si-O-Si y en estas condiciones su capacidad de adsorción de agua es superior a la de otros adsorbentes como las zeolitas o la alúmina activada. Para volverse a utilizar, se puede revivir por evaporación de la materia adsorbida.
Alú mina Activ ada
La Alúmina activada es una forma porosa con elevada área superficial del óxido de aluminio. Se usa ante todo para secar gases y líquidos. Las áreas superficiales fluctúan entre 200 m 2 /g y 500 m2 /g. El tratamiento de alúmina activada se usa para atraer y eliminar contaminantes, como el arsénico y el fluoruro, que tengan iones con carga negativa. Sin embargo, esta opción puede ser costosa y quizá requiera el mantenimiento complicado del sistema. Además, el agua puede requerir el ajuste de pH antes de la columna de adsorción, y con frecuencia surge el problema de residuos de 15
aluminio excesivos. Para la regeneración se requieren ácidos y bases. El tratamiento con alúmina activada se usa para atraer y eliminar contaminantes, como el arsénico y el fluoruro, los cuales tienen iones con carga negativa .La alúmina activada (una forma de óxido de aluminio) se aloja típicamente en latas a través de las cuales se hace pasar agua fuente para realizar el tratamiento. En la medida en que la alúmina absorbe contaminantes, va perdiendo su capacidad de tratamiento de agua. Por lo tanto, la calidad del agua tratada deberá monitorearse cuidadosamente para asegurarse de que se reemplacen los cartuchos antes de que éstos pierdan su eficacia de tratamiento. Además, la capacidad de la alúmina tiene una fuerte influencia del pH del agua. Un pH menor, es mejor. La tecnología de alúmina activada puede tener costos elevados, y muchos de sus costos están asociados con la eliminación del agua contaminada que se genera cuando se purga la alúmina de los contaminantes y se la “restablece” para el uso
futuro.
Zeolitas
Estas zeolitas son aluminosilicatos cristalinos porosos principalmente de los grupos IA y IIA del Sistema Periódico (Na, K, Ca, Mg, Sr y Ba) que forman una red cristalina abierta con poros de uniformidad precisa. Por tanto, el tamaño uniforme del poro es diferente al de otros tipos de adsorbentes que tienen una gama de tamaños de poro. La naturaleza iónica de las zeolitas hace que sus aplicaciones como adsorbente sean la retención de agua y de otras sustancias con cierto carácter polar como son el dióxido de carbono o el sulfuro de hidrógeno asi como también usadas para el secado, separación de hidrocarburos y de mezclas, entre otros. Aún así, a medida que se aumenta la relación Si/Al de una zeolita, ´esta se vuelve más hidrofóbica y es por tanto aplicable para la retención de compuestos apolares, como son los compuestos orgánicos volátiles procedentes de combustibles fósiles. Pueden ser naturales o sintéticas, aunque normalmente las sintéticas tienen mayor interés industrial. Estructuralmente están constituidas por esqueletos formados por tetraedros de (SiO4) - y (AlO4)- unidos entre sí por puentes de oxígeno. Las “jaulas” de las celdas cristalinas pueden atrapar materia adsorbida; el diámetro de los pasadizos, controlado por la composición del cristal, regula 16
el tamaño de las moléculas que pueden entrar o ser excluidas. Por lo tanto, las mallas pueden separar de acuerdo con el tamaño molecular, y también por adsorción de acuerdo con la polaridad molecular y el grado de insaturación.
Tierras de Fuller
Son arcillas naturales; las variedades norteamericanas proceden generalmente de Florida y Georgia. Principalmente son silicatos de aluminio y magnesio, bajo la forma de atapulguita y montmorillonita. La arcilla se calienta y se seca, y durante esta operación desarrolla una estructura porosa, es molida y cernida. Los tamaños que se consiguen comercialmente van desde grandes gránulos hasta polvos finos. Las arcillas son particularmente titiles para decolorar, neutralizar y secar productos del petróleo como aceites lubricantes, aceites de transformador. querosenos y gasolinas, lo mismo que aceites vegetales y animales. Lavando y quemando la materia orgánica adsorbida sobre la arcilla durante su utilización, el adsorbente puede utilizarse muchas veces.
Adsorb entes poliméricos sintéticos
Estos absorbentes tienen forma de perla esférica porosa, las cuales 0.5 mm de diámetro; cada perla es un conjunto de micro esferas, 10 -4 mm de diámetro. El material es sintético, fabricado de monómeros polimerizables de dos tipos principales. Los fabricados a partir de aromáticos insaturados como estireno y divinilbenceno, son útiles para la adsorción de orgánicos no polares a partir de soluciones acuosas. Los fabricados a partir de esteres acrílicos son adecuados para solutos más polares. Se utilizan principalmente en el tratamiento de soluciones acuosas; se regeneran por lixiviación con alcoholes o cetonas de bajo peso molecular.
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Figura N°3: Tabla de procesos con sus respectivos adsorbentes. 6. Equilibro de adsorción
Entre las formas más comunes de representación del equilibrio de adsorción es mediante la relación entre la cantidad adsorbida y la presión, en el caso de gases o vapores, o la concentración en la fase liquida, en el caso de adsorción de líquidos, para una temperatura determinada. Esta relación se conoce como isoterma de adsorción para un determinado sistema adsorbato-adsorbente. Se presentan algunas formas típicas de isotermas como gráficas aritméticas. La isoterma lineal pasa por el origen de coordenadas y la cantidad adsorbida es proporcional a la concentración en el fluido. Las isotermas que son convexas hacia arriba se denominan favorables, debido a que puede obtenerse una carga relativamente elevada del sólido para una baja concentración en el fluido. La isoterma de Langmuir está dada por la relación W = Wmáx[Kc/(1 + Kc)], donde W es la carga del adsorbato, c es la concentración en el fluido y K es la constante de adsorción. La isoterma es del tipo favorable. Cuando K es mayor y Kc » 1, la isoterma es altamente favorable; y cuando Kc < 1, la isoterma es prácticamente lineal. La isoterma de Langmuir se deriva suponiendo una superficie uniforme (no una suposición válida), pero la relación trabaja de modo razonable bien para gases que son débilmente adsorbidos. Para isotermas altamente 18
favorables la ecuación empírica de Freundlich W=bcm, donde b y m son constantes y m < 1 conduce generalmente a un mejor ajuste, en especial para la adsorción a partir de líquidos. El caso límite de una isoterma muy favorable es la adsorción irreversible, donde la cantidad adsorbida es independiente de la disminución de concentración hasta valores muy bajos.
Figura N°4: Isotermas de adsorción
Las isotermas se pueden clasificar como: a. Isoterma tipo I.
La isoterma de tipo I es cóncava hacia el eje de abscisas, en el que se representa la presión relativa, y la cantidad adsorbida se aproxima a un valor constante al aumentar la presión relativa. Las isotermas de este tipo corresponden a solidos microporosos. El lımite de adsorción está determinado, en mayor extensión, por el volumen accesible
frente al tamaño de poro. Este tipo de isoterma solo representa el equilibrio de un proceso de adsorción si se da bajo condiciones como que La adsorción no proceda más allá de la cobertura de la monocapa, que Todos los sitios sean equivalentes y la superficie sea uniforme, es decir, la superficie sea perfectamente plana en una escala microscópica y por último que 19
la capacidad de una molécula para adsorber en un sitio dado es independiente de la ocupación de sitios vecinos, es decir, no hay interacciones entre las moléculas adsorbidas. Langmuir intenta explicar la isoterma Tipo I, como una adsorción en monocapa (monomolecular) en la cual gracias al equilibrio adsorción-desorción no hay formación de monocapas. La ecuación de Langmuir se ha considerado como el modelo que mejor ajusta los datos de equilibrio que corresponden a isotermas favorables. Esta ecuación se caracteriza por una aproximación de la capacidad de adsorción límite como la formación de una monocapa completa sobre la superficie del adsorbente, aproximación que corresponde a la quimisorción. Langmuir expresa que el peso de adsorbato sobre la superficie del sólido se determina mediante la ecuación. Además, fundamentó su ecuación en la teoría cinética de los gases; así visualizó que el proceso de adsorción consta de dos acciones opuestas, una de condensación de las moléculas de la fase de gas sobre la superficie del adsorbente, y una evaporación de las situadas en la superficie hacia el gas.
Figura N°5: Isoterma de adsorción tipo I.
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b. Isoterma de Tipo II.
La isoterma de tipo II es la forma normal de isoterma que se obtiene con un sólido no poroso o macroporoso. El adsorbato cubre al adsorbente hasta que se forma una monocapa y el proceso continúa con adsorción en multicapas. Es un perfil frecuente en procesos de adsorción física en los cuales las interacciones son poco específicas. Para que se produzca este tipo de comportamiento es necesario que la afinidad del adsorbato por el adsorbente sea algo mayor que la afinidad del adsorbato por sí mismo.
Figura N°6: Isoterma de adsorción de Tipo II.
c.
Isoterma de Tipo III.
Como se puede ver en la figura se tiene un comportamiento convexo hacia el eje de abscisas para todo el intervalo de presión relativa o concentración. El adsorbato tiene aproximadamente la misma afinidad por el adsorbente y por sí mismo, o es ligeramente más afín a sí mismo que al adsorbente, por lo cual es una vez que se ha adsorbido una molécula ésta actúa también como sitio libre para que otra molécula se adsorba. Esto conduce a un recubrimiento desigual, con partes limpias, partes cubiertas con monocapa y partes cubiertas con multicapa. Este tipo de isoterma se presenta en materiales macroporosos o no porosos. Por ser las interacciones adsorbato-adsorbente menores, no se visualiza el efecto de un campo de fuerzas a bajas presiones relativas. Se puede 21
ver que corresponde también a una adsorción física en multicapas, pero esta se diferencia de la isoterma de tipo II por su constante de equilibrio de formación de la primera capa es igual que para las siguientes.
Figura N°7: Isoterma de adsorción de Tipo III. d. Isoterma de Tipo IV.
Este tipo de isoterma tiene como característica de los sistemas descritos que el nivel de saturación se alcanza a una presión menor a la presión de saturación. Esto se explica tomando como base la posibilidad de que los gases sean condensados en los pequeños poros capilares del adsorbente a una presión menor a la presión de saturació n del gas. Representa un ciclo de histéresis, el cual se asocia con la condensación capilar propia de la adsorción/desorción en mesoporos, y un valor límite en la cantidad adsorbida para el intervalo superior de presión relativa. La parte inicial de la isoterma se atribuye a la adsorción en monocapa, puesto que coincide con la primera región de la isoterma de tipo II. Este tipo de isoterma se presenta en los materiales adsorbentes mesoporosos.
22
Figura N°8: Isoterma de adsorción de Tipo IV.
e. Isoterma de Tipo V.
En este caso el comportamiento inicial consiste en formar una multicapa hasta alcanzar un "espesor de multicapa" máximo. Este comportamiento se justifica postulando un adsorbente rugoso, como en el caso IV, y un adsorbato que interactúa débilmente con el adsorbente. Este tipo de isoterma se obtiene para materiales mesoporosos la cual no es frecuente, pues presenta un ciclo de histéresis.
Figura N°9: Isoterma de adsorción de Tipo V.
La forma más sencilla de representar el equilibrio de adsorción es suponer que para concentraciones muy bajas de adsorbato en la superficie del adsorbente, las 23
moléculas de adsorbato son independientes unas de otras. De esta forma, se puede asumir que la fase adsorbida, que se presenta diluida, se comporta como un gas ideal bidimensional, pudiéndole ser aplicada la ley de los gases ideales para el caso particular de un sistema no volumétrico. Existen diversas teorías implicadas en el análisis del equilibrio de adsorción. En la figura se muestran las expresiones de aquellas isotermas que tienen uso habitual o han tenido mayor importancia al pasar de los años.
Figura N°10: Ecuaciones de modelos para el equilibrio de adsorción
7. Cinética de la Adso rción.
El estudio de las isotermas de adsorción nos permite determinar el grado de separación que puede ser logrado y la sensibilidad del proceso respecto a la 24
concentración en un sistema soluto-adsorbente. Sin embargo para poder determinar la velocidad del proceso o el tiempo necesario para que este se lleve a cabo mediante el uso de coeficientes de transferencia de masa. La velocidad de adsorción depende de las condiciones de operación pero también depende de la configuración del sistema y del tamaño del equipo. El estudio de dichos efectos se divide en:
Mecanismos de transporte (físicos y qu ímicos)
Para que una partícula de soluto sea adsorbida en la superficie del poro adsorbente, el soluto debe pasar del seno del líquido a la superficie del sólido. En este proceso existen varios tipos de resistencia hacia este movimiento del soluto como lo son:
Resistencia de la película del líquido que rod ea al adsorb ente
El soluto difunde desde el seno del líquido a través de la película de líquido que rodea al adsorbente.
Control de la película de resistenc ia
Cuando la resistencia de la película es mucho mayor que la del poro o la de la reacción de la superficie, la velocidad de adsorción está controlada a nivel local por el flujo del soluto a través de la película que rodea al adsorbente. La velocidad de adsorción puede expresarse como:
= ∗ Donde: o k L es el coeficiente de transferencia de masa. o
a es el área adsorbente por unidad de volumen del lecho (adsorbente y
o
liquido). y es la concentración de soluto en el seno de la fase liquida.
o
y * es la concentración hipotética del soluto en el líquido en equilibrio con la
concentración de soluto en el adsorbente. 25
o
R es la velocidad de adsorción referida al volumen del lecho (adsorbente y solución).
El parámetro a puede ser correlacionado por la porosidad del lecho Ɛ (volumen de líquido sin incluir el líquido de los poros/volumen del lecho) y el diámetro de la partícula adsorbente d P de acuerdo a la expresión:
= 61 La resistencia de la película por si misma rara vez controla la velocidad de la transferencia de masa, excepto en los casos en que la partícula de adsorbente es pequeña y la difusividad del poro es grande. Para sistemas de adsorción en columnas, kL generalmente puede correlacionarse como:
ℎ= + Donde: o
C 1, C 2, a y b son constantes.
o
Sh , Re y Sc son los números adimensionales de Sherwood, Reynols y Scmidt
dados por:
ℎ = = =
Resistencia a la difusión en el seno d el adsorbente
El soluto difunde a través del seno del adsorbente, llamado “difusión en la fase del adsorbente”.
26
Control de la difusión del s oluto en el seno del adsorbente
La difusión en la fase solida del soluto una vez que ha pasado del seno del líquido a la fase sólida, se presenta en algunos solidos homogéneos permeables como las resinas que se utilizan en intercambio iónico o en adsorbentes con poros cubiertos con películas móviles, o en líquidos utilizados para impregnar la película porosa. Considerando la geometría esférica uniforme del balance de soluto en la película está dado por:
= + 2 Donde: o
D S es difusividad efectiva del soluto en la fase solida
o
r es la coordenada radial al interior de la partícula
o
q es la concentración del soluto en la fase solida
La velocidad de transferencia de masa entre las fases puede ser expresada por la Ley de Fick como:
= | = Donde: o
R a es el radio externo de la partícula.
El balance de masa del soluto suele ser aproximado utilizando una fuerza impulsora lineal de la siguiente forma:
= ∗ Donde: o
q * es la concentración hipotética de equilibrio con la concentración de soluto
en el seno de la fase liquida.
27
o
ψs es
el factor de corrección adimensional que se introduce al linearizar la
o
expresión. k s es el coeficiente de transferencia de masa
Con la linearizacion anterior la expresión de la velocidad de transferencia de masa por unidad de volumen es:
= 1∗ K Sa se correlaciona con la difusividad mediante la ecuación:
= 60
Resistencia a la difusión d entro d el poro
La adsorción se efectúa principalmente dentro del poro, por lo que el soluto debe difundir a través del líquido interior de los poros.
Control de la difusión del soluto en la fase liquida al interior de los por os
Cuando la velocidad de adsorción está controlada por la difusión del soluto al interior de los poros de la partícula de adsorbente, hasta el sitio de adsorción, el balance de soluto al interior de la partícula está dado por la expresión:
2 = + 1 Donde: o
Yi es la concentración en la fase liquida al interior del poro.
o
q i es la concentración del soluto en la fase sólida.
o
D P es la difusividad efectiva del soluto en el interior del poro.
o
Ɛi es
la porosidad de la partícula al soluto de interés.
Para el caso en que la acumulación del soluto al interior del poro sea mucho menor que la velocidad de adsorción, el balance de soluto puede ser escrito como: 28
= 1 + 2 1 La velocidad de transferencia de masa entre las fases puede ser expresada por la ley de Fick como:
= | = Para líquidos la difusividad D P puede ser expresada como:
= Γ Donde: o
Γ 0 es tortuosidad
del adsorbente (una medida de la estructura de los sólidos).
o
D AB es la difusión molecular del soluto en un líquido libre de adsorbente.
o
Ɛi es
la porosidad de la partícula del soluto de interés.
El balance de soluto puede aproximarse usando una fuerza impulsora lineal:
= ∗ 1 De tal manera que:
∗ = Donde: o
q * es la concentración hipotética del equilibrio con la concentración del soluto
o
en el seno del líquido. q es la concentración promedio del soluto en el adsorbente
o
q R es la concentración de la fase sólida en equilibrio con la concentración y A
o
de la solución que se va a tratar ψP es el factor de corrección por la linearizacion. 29
k s a se correlaciona con la difusividad mediante la ecuación:
= 601
Resistencia a la reacción en la sup erficie
El soluto se une al sitio de adsorción por medio de una reacción de superficie, la cual es más rápida que los procesos anteriores .
Control de la reacción de superficie
Generalmente la reacción de adsorción en la superficie del adsorbente es mucho más rápida que los otros mecanismos y rara vez es el mecanismo controlante. En las expresiones cinéticas más utilizadas la reacción de superficie es tratada como una reacción química, reversible o irreversible, de un cierto orden.
Dos expresiones comúnmente utilizadas principalmente para sistemas de intercambio iónico son: 1. Cinética reversible de primero orden:
= 2. Cinética reversible de segundo orden:
= [ ] Donde: o
k 1 y k 2 son las constantes cinéticas de adsorción y desorción, respectivamente.
o
q 0 es la capacidad máxima de adsorción del adsorbente.
30
Efectos de mezclado
La velocidad de adsorción efectiva también puede disminuir por efectos de un mezclado imperfecto. Uno de los modelos más utilizados para describir la desviación del comportamiento ideal del flujo al interior de las columnas, es el modelo de flujo tapón con dispersión, donde los efectos de la dispersión axial debida a remolinos y de la difusión molecular, se agrupan en el concepto del coeficiente efectivo de dispersión axial, en función del cual se puede definir un coeficiente aparente de transferencia de masa dado por:
= donde:
E es el coeficiente de dispersión axial.
v es la velocidad superficial del flujo.
Para flujo laminar en lechos empacados el número de Reynolds basado en el diámetro de las partículas de lecho es menor a 10. Bajo esta consideración el número de Peclet (grado de dispersión en la columna) toma un valor constante de 2.
= = 2 De tal manera que la velocidad de adsorción se puede expresar en función de un coeficiente aparente de transferencia de masa por dispersión:
= ∗
Resistencias c ombinadas
En algunos sistemas, la cinética de adsorción puede ser descrita en forma más adecuada utilizando un modelo donde la combinación de resistencias (p. ej. Película y poro) describen en forma más precisa la cinética. En estos casos, la combinación de
31
resistencias se presenta por medio de un coeficiente de transferencia de masa global que agrupa el efecto de las resistencias individuales. Para el establecimiento del coeficiente global de transferencia de masa es necesario fijar la forma en que las resistencias individuales están relacionadas: en serie o en paralelo. Si se considera como ejemplo el caso de la resistencia de la película y la del poro actuando en serie, para el cálculo del coeficiente global se deben sumar los inversos de los coeficientes individuales (para equilibrios lineales).
1=1+1 Donde:
k 0 es el coeficiente global de transferencia de masa referido a la fase
liquida. 8. Operación en un a etapa Las soluciones liquidas, en donde el soluto que se va a separar se adsorbe más o menos fuertemente en comparación con el resto de la solución, se tratan de operaciones por lotes, semicontinuas o continuas de manera análoga a las operaciones de mezclado-sedimentación en la extracción liquida (filtración por contacto). Las cascadas continuas a contracorriente pueden simularse o llevarse a cabo en realidad mediante técnicas como los lechos fluidizados.
Figura N°10. Adsorción en una sola etapa
32
La Figura N°8 representa todo el equipo y los procedimientos que constituyen una sola etapa. Puesto que la cantidad de adsorbente utilizado es por lo común muy pequeña con respecto a la cantidad de solución tratado y como el soluto por eliminar esta más frecuentemente adsorbido que todos los demás componentes presentes, la adsorción del último puede ignorarse. Para este proceso se toman en cuenta las siguientes consideraciones:
Solo se adsorbe fuertemente el soluto.
El sólido no es soluble en el líquido.
La cantidad de líquido retenido en el sólido de la filtración es despreciable.
Sea G’ el flujo másico de la sustancia no adsorbida o disolvente y L’ el flujo másico
de sólido adsorbente; de un balance de soluto (por componente) se tiene: G′Y0 + L′X 0 = G′Y + L′X
Realizando las sustituciones pertinentes tenemos que: G ′(Y0 − Y) = L ′ (X − X0)
En coordenadas X, Y esta ecuación es una línea de operación recta de pendiente –L’/G’ que pasa por los puntos (X 0,Y0) y (X,Y). Si la corriente sale en el equilibrio, el punto
X,Y cae sobre la isoterma de adsorción. Esto se muestra en la Figura N°9, la curva en el equilibrio debe ser la que se obtiene en la temperatura final de la operación.
33
Figura N°11. Diagrama de adsorción en una sola etapa.
Si los datos de equilibrio se representan con la ecuación de Freundlich: Y = mX n
Y, en las condiciones finales en el equilibrio:
Puesto que el adsorbente que se utiliza de ordinario no contiene al principio adsorbato y como X 0=0, la sustitución de la Ecuación N°6 da:
34
Con esta ecuación se puede calcular la relación L’/G’ para un cambio dado de
concentración de soluto de Y0 a Y. En la Figura N°10 se representan tres isotermas típicas de Freundlich. La isoterma para n=1 (línea recta), cóncava hacia arriba para n>1 y cóncava hacia abajo para n<1. Por lo cual, a medida que se aumenta n, disminuye la cantidad de solido adsorbente. Por lo común, se establece que los valores de n en el rango de 2 a 10 representan características de adsorción buenas; de 1 a 2, moderadamente difíciles, y menor que 1, malas, aunque el valor de m también es importante. Cuando son malas, es posible que las dosis necesarias de adsorbente sean tan grandes que no pueda lograrse una eliminación fraccional apreciable de soluto. Figura N°12. Adsorción en una sola etapa, curvas de equilibrio de Freundlich.
8.1. Operación de adsorció n po r etapas
La eliminación de una cantidad de soluto dada puede lograrse con gran economía de adsorbente, si la solución se trata con pequeños lotes separados y no con un solo lote y se filtra entre cada etapa. Este método de operación se llama algunas veces tratamiento por “alimentación separada” genera lmente se realiza por lotes, aunque es posible la
operación continua. 8.2. Adsorc ión en flujo c ruzado
35
Se toman en cuenta las mismas consideraciones que con la adsorción de una sola etapa:
Figura N°13. Adsorción en una dos etapas.
En cada etapa se trata la misma cantidad de solución con cantidades de adsorbente L1’ y L2’ en las dos etapas, respectivamente, para reducir la concentración
del soluto de Yo a Y2. Los balances de materia son: Para etapa n=1
G ′ (Y0 − Y1 ) = L1 ′ (X 1 − X0)
Para etapa n=2
G ′ (Y1 − Y2 ) = L2 ′ (X 2 − X1)
Para n etapas
G ′ (Yn−1 − Yn ) = Ln ′ (Xn − X n−1)
Estas ecuaciones proporcionan las líneas de operación que se muestran en la Figura N°12; cada una de ellas posee una pendiente adecuada a la cantidad utilizada de adsorbente en la etapa respectiva
Figura N°14. Adsorción a corriente cruzada en dos etapas
36
A partir de la aplicación de la ecuación de Freundlich, se describe la isoterma satisfactoriamente y cuando se utiliza adsorbente fresco en cada etapa X 0=0 se tiene: Para etapas n=1 Para etapas n=2
Para n etapas
La cantidad de solvente utilizada para un proceso de adsorción de dos etapas seria:
La cantidad mínima de adsorbente se calcula a partir de:
Esta última ecuación permite calcular directamente Y 1 sin tanteo al conocer Y2, Y0 y n.
8.3. Adsorc ión a contracorriente en varias etapas
Para mayor economía de adsorbente se utiliza el proceso a contracorriente de varias etapas. Se usa para líquidos en etapas múltiples de mezclador separador y para gases en columnas de lecho fluidizado.
37
Figura N°13. Adsorción a contracorriente en varias etapas Del balance de soluto tenemos:
La Ecuación N°15 representa la línea de operación de pendiente L’/G’ que pasa
por las coordenadas de las condiciones finales (X n+1, Yn) y (X 1, Y0) como se muestra en la Figura N°14:
Figu ra N°14. Adsorción a contracorriente en varias etapas.
38
La relación mínima adsorbente/disolvente se determina de la misma manera en el caso de absorción donde, (a) si la línea de equilibrio se encuentra cóncava hacia arriba por debajo de la curva de operación, se determina a partir del corte con la curva de equilibrio en Y0, mientras que, (b) si la línea de equilibrio es cóncava hacia abajo, el corte se determinara por medio de la tangente como se muestra en la Figura:
Figura N°15. Línea de operación de adsorbente mínimo/disolvente para etapas
infinitas. (Ecuación N°16)
Esta ecuación está representada en la Figura N°35 se determina Y1 conocido Y2/Y0 (la fracción no adsorbida) y n, y L’/G’ se determina a tr avés de la ecuación:
(Ecuación N°17)
39
Figura N°16. Adsorbente mínimo total. Adsorción a contracorriente en dos etapas.
9. Determinación del nú mero de etapas. 9.1. Métod o analítico.
Existen diversas fórmulas y métodos para la obtención del número de etapas de forma aproximada en sistemas multicomponentes, entre los cuales están las ecuaciones de Kremser, el cual se emplea para una extrapolación rápida de los resultados de una solución rigurosa para un numero diferente de etapas de equilibrio y cuando las temperaturas de las corrientes de entrada difieren y/o ocurre una absorción y/o separación que varía de moderada a apreciable. Asume que se tiene un equilibrio lineal y que la eficiencia es de 1. El número de etapas reales se puede determinar mediante la aplicación de la ecuación de eficiencia global. La ecuación de Kremser establece que
∗∗ ∗(1 ′ 1 ln( )+ ) ′ = Ecuación N°18 ln
mientras que la eficiencia global viene dada por
40
Ecuación N°19 = 9.2. Método gráfico .
El número de etapas en cualquier caso, se determina siguiendo el procedimiento descrito en el McCabe Thiele, empezando desde el fondo en Y N, trazando líneas horizontales hasta cortar la curva de equilibrio, y posteriormente, trazando líneas verticales hasta alcanzar la línea de operación hasta llegar a Y 0 como se puede ver en la figura N°.
10. Calculo d e altura para un equipo en con tacto continuo .
SS X2
GS Y2
SS X1
GS Y1
Figura N°17. Diagrama de adsorción a contracorriente continua.
Considerando en este caso que se limita a una operación isotérmica, que solo se absorbe un componente, que será el soluto, y que se tiene flujo continuo del soluto y del líquido. Aunque en el próximo ejemplo se muestra el desarrollo para el tratamiento de un gas, se puede aplicar igualmente bien al tratamiento de un líquido, sustituyendo G S por LS. Haciendo un balance total del soluto en la torre vista en la figura N°1 se tiene,
= Ecuación N°20
41
y en la parte superior,
= Ecuación N°21
Donde GS y SS son las velocidades de masa del fluido libre de soluto y del sólido, respectivamente. Estas ecuaciones establecen la línea de operación en coordenadas X, Y, que es una línea recta de pendiente S S/GS que une las coordenadas terminales (X 1,Y1 ) y (X2,Y2) que se ubica por encima de la curva de equilibrio cuando es adsorción, y por debajo cuando es desorción, como se puede ver en la figura #2. La altura viene dada por:
ℎ = ∫ ∗ = ∗ Ecuación N°22 Donde Y* es la composición en el equilibrio del gas que corresponde a la
composición del adsorbato X y Y-Y* representa la distancia vertical entre la línea de operación y la curva de equilibrio. La altura de una unidad de transferencia y el número de unidades de transferencia vienen dado por:
= = H + mG ∗H Ecuación N°23 = ∫ ∗ Ecuación N°24
42
Se calcula HtOG con los valores del coeficiente global de transferencia de masa del gas basado en A P y la superficie externa de las partículas sólidas, K Y AP, y luego se procede a evaluar gráficamente la integral de la ecuación #3 para calcular N tOG, determinando múltiples puntos en la figura N°2. Una vez determinados, se calcula la altura de la columna. Y Y2 Línea de operación, pendiente = S S/GS
(X,Y)
Curva de equilibrio Y* vs. X
Y1 (X,Y*)
X1
X2
X
Figura N°18. Cálculo de altura en torre de adsorción a contracorriente continua de un
componente.
11. Determinación del diámetro en una torre de adso rción.
De igual manera que con el proceso de Absorción, el cálculo del diámetro de una columna de Adsorción de contacto continuo se calcula a partir de la velocidad con la cual en se realiza el proceso de Adsorción siendo las ecuaciones a utilizar:
G V = ρ∗A A = D = √π 43
12. Equ ipos de adsorc ión. Diseño General. Los adsorbentes son usados en adsorbedores con equipamiento
fijo, con flujo intermitente de sólidos, o con flujo continuo de sólidos, en donde los procesos de adsorción y regeneración pueden ser llevados a cabo continuamente en el mismo lecho. Los más comunes son los de lecho fijo operando como unidades por lote o como lechos de adsorbente a través de las cuales el fluido alimentado pasa, con interrupciones periódicas para su regeneración. La totalidad de los sistemas consiste en recipientes a presión o tanques abiertos junto a la tubería necesaria para lograr la regeneración del absorbente. Equipamiento para tratado de gases incluye sopladores o compresores con una multiplicidad de caminos para prevenir los puntos muertos. El
44
equipamiento para el tratado de líquidos incluye bombas con vasos de compensación según sea necesario para asegurar un flujo continuo.
Figura N°19. Tanque de adsorción presurizado.
Recipiente d e adsorción . El método de uso más frecuente de contacto solido-
fluido para operaciones de adsorción es en recipientes cilíndricos verticales, con las partículas adsorbentes en un arreglo aleatorio de empaques fijos y cercanos. Los adsorbentes tienen que ser diseñados con consideración para la caída de presión y tienen que contener un medio para soportar el adsorbente y un medio de asegurar que el fluido entrante está siendo distribuido uniformemente sobre la cara del lecho. Hay 45
consideraciones de diseño adicionales para los adsorbentes cuando los flujos son líquidos y para aplicaciones de procesos de separación de alto rendimiento utilizando partículas muy pequeñas (menores a 0.05mm). Para la mayoría de los procesos a gran escala, el tamaño de la partícula del adsorbente varía de 0.06mm a 6mm. Pero el adsorbente empacado en un lecho fijo tendrá un estrecho rango de tamaño de la partícula.
Figura N°20. Tanque de adsorción PuraSiv HR.
Equipamiento de regeneración. En ocasiones es económicamente justificable
remover el adsorbente del adsorbedor cuando este se agota y darlo a un contratista 46
externo que lo regenere en vez de instalar un equipamiento de regeneración en el sitio. Esto es factible solo si el adsorbente puede tratar la alimentación durante semanas o meses en vez de horas o días. En otros casos, las condiciones del proceso durante la regeneración son mucho más severas que aquellas para la adsorción, en las cuales un solo regenerador con materiales de construcción capaces de manejar las condiciones es más costo-efectivo que cambiar todos los adsorbedores al material caro. Esto es cierto para la mayoría de los tratamientos de agua y agua residual con carbón activado térmicamente. De la otra forma, la desorción es realizada en el sitio con cualquier equipamiento adicional conectado a los adsorbedores. Control de ciclos. Las válvulas son el corazón del control de ciclos para los sistemas cíclicos de adsorción. Estas válvulas de prendido/apagado cambian el flujo a través de los lechos tal que desde un punto de vista externo al sistema, pareciera que la operación fuese continua. En general, una válvula es necesitada para cada lecho al final de cada paso que se está realizando. En otros ciclos como sistemas de presión oscilante, puede ser posible usar válvulas para más de una función. Sistema co ntinuo a contracorriente. La mayoría de los sistemas de adsorción
usan adsorbentes de lecho fijo. Sin embargo, si el fluido a ser separado y que usado para la desorción puede ser puesto en contacto a contracorriente por un lecho fluidizado del adsorbente, existen eficiencias significativas a ser desarrolladas. Debido a que el adsorbente deja la sección de adsorción esencialmente en equilibrio con la composición de la alimentación, la ineficiencia de la zona de transferencia de masa es eliminada. Ha sido utilizado por compañías como Union Oil Company para la recuperación de propano y componentes más pesados del gas natural, en un proceso de hipersorción. Sistema continúo a flujo c ruzado. Existen por lo menos tres implementaciones
de adsorción por lecho fluidizado que son a flujo cruzado en vez de lechos fijos o con flujo a contracorriente. Estos son: lechos de paneles, ruedas adsorbentes y lechos giratorios anulares. Por flujo cruzado se refiere a que el adsorbente se mueve en una dirección perpendicular al flujo del fluido. Todos estos emplean adsorbente en movimiento. El primero, un sólido que fluye hacia abajo, y los otros, un sólido constreñido. El sistema de lecho giratorio anular tiende a ser utilizado para la separación 47
cromatografica liquida, la cual es análoga a las ruedas adsorbentes horizontales para los gases.
Figu ra N°21. Lecho anular para separación de líquidos
13. Método s básico s para el sistema de adsorc ión.
Hay cuatro métodos básicos de uso común para el sistema de adsorción cíclico por lotes en lechos fijos. Estos métodos difieren uno de otro principalmente por los medios que se usan para regenerar el adsorbente después del ciclo de adsorción. En general, estos cuatro métodos básicos utilizan de dos a tres lechos fijos en paralelo, uno en el ciclo de adsorción y el otro o los otros dos en un ciclo de deserción para dar continuidad al flujo. Después de que un lecho ha completado el ciclo de adsorción, el flujo se desvía hacia el segundo lecho recién regenerado para la adsorción. Entonces el 48
primer lecho se regenera mediante cualquiera de los métodos siguientes. a) Ciclo de oscilació n de temperatura (TSA).
También se llama ciclo de oscilación térmica. El lecho de adsorción usado se regenera calentándolo con serpentines de vapor dentro de él, o con una corriente de gas de purga caliente para eliminar el adsorbato. Después, el lecho se enfría, para que se pueda usar para la adsorción en el del ciclo siguiente. El tiempo de regeneración generalmente es de pocas horas.
Figura N°22. Principio de operación del TSA
b) Ciclo de osc ilación de presión.
En este caso el lecho se desorbe reduciendo la presión a temperatura esencialmente constante y luego purgando el lecho a baja presión con una pequeña fracción de la corriente del producto. Este proceso para gases usa un ciclo muy corto para la regeneración comparado con el ciclo de oscilación de temperatura. Es una tecnología que se utiliza para separar especies de gas de una mezcla de gases a presión según las características moleculares de las especies y afinidad por un material adsorbente. Opera a temperaturas cerca-ambiente y difiere considerablemente de las técnicas de destilación criogénica de separación de gas. Material adsorbente específico 49
(p. ej., zeolitas, carbón activado, tamices moleculares, etc.) se utiliza como una trampa, fijando por adsorción preferencial las especies de gas a alta presión. El proceso entonces hace pivotar a baja presión para la desorción del material fijado por adsorción.
Figura N°23. Principio de operación del PSA.
c) Ciclo de remoción co n gas de purg a inerte.
En este ciclo el adsorbato se elimina haciendo pasar un gas inerte o que no se adsorbe a través del lecho. Esto disminuye la presión parcial o la concentración alrededor de las partículas y sobreviene la deserción .Los tiempos de regeneración son de algunos minutos.
d) Ciclo de desplazamiento y purga.
La presión y la temperatura se mantienen esencialmente constantes como al emplear gas de purga, pero se utiliza un gas o un líquido que se adsorbe con más fuerza que el adsorbato y lo desplaza. También los ciclos suelen ser de pocos minutos. La remoción con vapor se usa a menudo para regenerar sistemas de recuperación de disolventes que utilizan adsorbente de carbón activado, y se puede considerar como una combinación del ciclo de oscilación de temperatura y el de desplazamiento y purga.
50
14. Ventajas y desventajas de la adso rción como proc eso de separación
La efectividad del tratamiento de adsorción está determinada por el tipo de sustancia que se eliminará. Las sustancias con alto peso molecular y baja solubilidad en agua se adsorben mejor con carbón activo. La concentración de la sustancia que debe eliminarse, la presencia de otros componentes orgánicos, la temperatura, el pH y el diseño de configuración también influyen en la efectividad de la adsorción. En general, se puede decir que implementar el proceso de adsorción genera las siguientes ventajas y desventajas: a) Ventajas:
Especial para remoción de mal olor, sabor o color desagradable.
Remueve plaguicidas y compuestos orgánicos volátiles.
Gran capacidad de remoción.
Fáciles de operar y mantener.
Buena expectativa de efectividad sobre una amplia gama de sustancias.
Bajo consumo energético.
Posibilidad de recuperación del producto.
Gran flexibilidad de elección del adsorbente.
Capacidad para eliminar los contaminantes gaseosos y de vapor de las corrientes de proceso a niveles extremadamente bajos.
Elevada selectividad.
El carbón activado es económico. La adsorción de carbón activo es una técnica probada y muy utilizada debido a los bajos costos de energía y mantenimiento, la simplicidad y la confiabilidad. Una columna de carbón activo requiere una cantidad limitada de supervisión y mantenimiento. . Los factores de carga realistas para el carbón activo varían entre 10-30%. El factor de carga para otros adsorbentes es menor (1-5%). Esto significa que se necesita una gran columna y grandes cantidades de adsorbente. Esto se traduce en una gran inversión y costos operativos.
Puede ser diseñado para aplicaciones específicas. 51
Capacidad de los sistemas para la operación totalmente automática, sin vigilancia.
b) Desventajas:
Mantenimiento frecuente.
Esta tecnología no destruye los contaminantes y eventualmente se requiere de otra tecnología que si lo haga.
Generan residuos que deben ser dispuestos en vertederos controlados.
Componentes no deseados pueden ser adsorbidos en la superficie del adsorbente en lugar del adsorbato deseado.
La regeneración no es posible después de la quimisorción.
La Recuperación de productos posiblemente requiera una destilación especial costosa (o extracción).
Relativamente grandes costos al capital para montar el proceso.
Requisitos relativamente altos de vapor para desorber hidrocarburos de alto peso molecular. Ahora, tomando en cuenta el método de regeneración adsorción que se puede
utilizar, se presentan las siguientes ventajas y desventajas: Tabla N°2. Ventajas y desventajas de algunos métodos de regeneración de adsorción. METODO
VENTAJAS
Adsorción de oscilación de temperatura ( TSA)
Bueno para especies fuertemente adsorbidas; pequeño cambio en T da un gran cambio en Q El desorbato puede recuperarse a alta concentración Gases y liquidos
DESVENTAJAS Envejecimiento térmico del adsorbente La pérdida de calor significa ineficiencia en el uso de energía Inadecuado para ciclos rápidos, por lo que el adsorbente no se puede usar con la máxima eficiencia En las corrientes líquidas debe agregarse un alto calor latente de líquido intersticial
52
Adsorción de oscilación de presión (PSA) Purga Inerte
Desplazamiento del desorbente
Bueno donde se requiere una especie débilmente adsorbida en alta pureza Uso de adsorbente eficiente en ciclos rápidos. Operación a T y P constantes Bueno para especies fuertemente sostenidas Evita el riesgo de reacciones de craqueo durante la regeneración Evita el envejecimiento térmic o del adsorbente.
Puede ser muy bajo P Se requiere un gran volumen de purga Se necesita separación y separación del producto (la elección del desorbente es crucial)
Y finalmente, evaluando el material que puede utilizarse: Tabla N°3. Ventajas y desventajas de los tipos de material adsorbente disponibles.
15. Aplicaciones de la adsorción
La adsorción encuentra numerosas aplicaciones tanto en los laboratorios de investigación como en la industria. La adsorción de gases sobre los sólidos s e emplea 53
en el laboratorio para preservar el vacío entre las paredes de las vasijas de Dewar diseñadas para almacenar aire o hidrogeno líquidos. El carbón activado, al colocarse entre las paredes, tiende a adsorber todos los gases que aparecen como consecuencia de las imperfecciones del vidrio o por difusión a través del vidrio. También desempeña un importantísimo papel en la catálisis de las reacciones de gas por las superficies sólidas. Además, todas las máscaras antigás son simplemente artefactos que contienen un adsorbente o conjunto de ellos que eliminan, por preferencia, los gases venenosos purificando así el aire de respiración. De manera análoga se emplean en la industria para recuperar vapores solventes del aire o, en particular, solventes desde mezclas de otros gases. La acción de ciertos solidos como catalizadores se puede explicar en términos de la adsorción, esta teoría se conoce la teoría de adsorción. De acuerdo a esta teoría, los reactantes gaseosos son adsorbidos sobre la superficie del catalizador sólido. Como resultado, la concentración de los reactantes incrementa sobre la superficie y, por ende, aumenta la cinética de la reacción. Esta teoría también explica la mayor eficiencia del catalizador en el estado finamente dividido, la acción de catalizadores promotores y venenos. Como aplicaciones de la adsorción desde las soluciones podemos mencionar la clarificación de los licores del azúcar por el negro de humo, la remoción de la materia colorante de diversas soluciones, y la recuperación de los tintes desde las soluciones diluidas en numerosos solventes. También la adsorción se ha utilizado para la recuperación y concentración de las vitaminas y otras sustancias biológicas y ahora encuentra su utilidad en el método denominado de análisis cromatógrafico. Este, de una manera esquemática, consiste en la evaluación de pequeñas cantidades de sustancia por la adsorción progresiva de numerosos constituyentes presentes de forma simultánea en una solución o gas. Los agentes activos superficiales hallan una extensa aplicación en los detergentes, pinturas, lubricación y en otra multitud de campos. Todas las superficies se cubren de capas sólidas, liquidas o de gas, y el problema de su remoción es a veces importante. Las sustancias que desplazan estos materiales adherentes se denominan 54
agentes humectantes que disminuyen las tensiones interfaciales por adsorción preferente y permiten así que se humedezca la superficie por un líquido. Entre las aplicaciones de la adsorción en fase liquida están la eliminación de compuestos orgánicos del agua o de soluciones orgánicas, la eliminación de impurezas coloreadas de sustancias orgánicas y la eliminación de diversos productos de fermentación de las descargas de los fermentadores. Las separaciones incluyen parafinas de compuestos aromáticos y la de fructuosa de glucosa utilizando zeolitas. Aquí, también se busca la recuperación de solutos valiosos a partir de soluciones diluidas como, por ejemplo, la adsorción en carbón de yodo a partir de salmueras, después de la liberación del elemento a partir de sus sales por oxidación, la recuperación de la insulina a partir de soluciones diluidas. Un ejemplo típico es la adsorción de sustancias coloradas a partir de soluciones acuosas de azúcar en carbón, con el fin de obtener un producto puro y facilitar la cristalización. En forma similar, algunas veces se utiliza carbón para adsorber sustancias olorosas del agua potable; la grasa se adsorbe mediante los líquidos de lavado en seco. Los olores de los aceites de petróleo y vegetales se aclaran mediante el tratamiento con arcillas. Adicionalmente, varios tintes que deben su uso al principio de la adsorción han sido introducidos como indicadores principalmente en titulaciones que involucren precipitados. Las aplicaciones de a adsorción en la fase gaseosa incluyen la eliminación de agua de hidrocarburos gaseosos, la de componentes azufrados del gas natural, la de disolventes del aire y de otros gases, y la de olores del aire. La adsorción se utiliza para deshumidificar aire y otros gases, para eliminar olores e impurezas desagradables de gases industriales como dióxido de carbono, para recuperar vapores valiosos de disolvente a partir de mezclas diluidas con aire y otros gases y para fraccionar mezclas de gases de hidrocarburos que contienen sustancias como metano, etileno, etano, propileno y propano. Las separaciones típicas de líquidos incluyen la eliminación de humedad disuelta en gasolina, decoloración de productos de petróleo y soluciones acuosas de azúcar, eliminación de sabor y olor desagradables del agua y el fraccionamiento de mezclas de hidrocarburos aromáticos y parafínicos. 55
Las grasas y los aceites comerciales, luego de su proceso de extracción propio para prepararlos para el consumo, deben ser sometidos a procesos de adsorción para liberarlos de distintas sustancias que puedan desembocar en mal olor, mal sabor, o en enfermedades debido a la presencia de compuestos nocivos para la salud. En el caso de la coloración, el aceite puede decolorarse mediante el uso de arcillosa tratada con HCl o H2SO4 diluido y carbón activado en bajas proporciones para remover el color indeseado, y luego es filtrado debidamente. La extracción de agua o deshidratación del gas natural asociado en forma de vapor o libre se lleva a cabo a partir de un proceso de adsorción y desorción: el lecho se encuentra en una primera instancia en un proceso de adsorción donde se separan los componentes de la mezcla alimento y luego un proceso de desorción para recuperar el agente adsorbente. Cabe destacar que investigaciones recientes buscan desarrollar un proceso de adsorción y desorción simultaneo. En el caso de la pintura, esta no debe contener gases disueltos ya que de ser así no adhiere bien a la superficie. Por esta razón los gases disueltos deben ser removidos por agentes adsorbentes apropiados durante el proceso de manufactura. Por otro lado, todas las superficies a ser pintadas generalmente están cubiertos con capas de películas gaseosas, liquidas o sólidas, los cuales deben ser eliminados antes de aplicar la pintura. Este propósito se puede cumplir con líquidos apropiados los cuales adsorben estas películas. Con respecto a los adsorbentes en general, se pueden nombrar las siguientes aplicaciones: Tabla N°4. Aplicaciones de materiales adsorbentes Material
Tierras de Fuller Arcillas Activadas Bauxita
Aplicación Decolorar, neutralizar y secar productos del petróleo como aceites lubricantes, aceites de transformador, querosenos y gasolinas, li mismo que aceites vegetales y animales. Es particularmente útil para decolorar productos del petróleo. Decolorar productos del petróleo y para sacar gases
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Alúmina Carbón de Hueso
Desecante de gases y líquidos Se utiliza principalmente en la refinación del azúcar
Carbones decolorantes
Se utilizan para la decoloración de soluciones de azúcar, sustancias químicas industriales, drogas y líquidos de limpieza en seco, purificación de agua, refinamiento de aceites vegetales y animales y para la recuperación de oro y plata a partir de sus soluciones de cianuro.
Carbón adsorbente de gases
Se utiliza para la recuperación de vapores de disolventes en mezclas gaseosas, en máscaras de gas, recuperación de hidrocarburos de la gasolina a partir de gas natural y para el fraccionamiento de gases de hidrocarburos.
Carbón Activado de malla molecular
El producto es útil para fraccionar compuestos acetilénicos, alcoholes, ácidos orgánicos, cetonas, aldehídos y muchos otros.
Adsorbentes poliméricos sintéticos
Son útiles para la adsorción de orgánicos no polares a partir de soluciones acuosas. Los fabricados a partir de ésteres acrílicos so n adecuados para solutos más polares.
Gel de sílice
Se utiliza principalmente para la deshidratación del aire y otros gases, en mascaras de gases y para el fraccionamiento de hidrocarburos.
Mallas moleculares
Se utilizan para la deshidratación de gases y líquidos, la separación de mezclas de hidrocarburos gaseosos y líquidos y para una gran variedad de procesos.
Entre los sectores afectados podemos mencionar:
Todos los subsectores de la química.
Química orgánica: olefinas, aromáticos, compuestos de oxígeno, nitrógenos, halógenos, sulfuros, fósforos, organometálicos, sitio de mezcla y acondicionamiento de productos derivados del petróleo.
Industria de explosivos.
Fabricación de acumuladores
Tratamiento de superficies e industria de revestimiento
Áreas de desperdicio
Sectores de tratamiento de madera. 57
CONCLUSIONES
La adsorción es un proceso que se considera como un fenómeno superficial y que es gobernada por fuerzas físicas y químicas. Se considera como una operación de separación gas-solido o líquido-liquido. Es de gran importancia en la industria de procesos, debido a su alta efectividad y poco consumo de energía. Se debe escoger un material adecuado, ya que estos varían y algunos ofrecen mayores ventajas, dependiendo de su aplicación. La adsorción física se debe a las fuerzas de Van der Waals, y es reversible; mientras que la adsorción química produce verdaderos enlaces químicos e irreversible. El carbón activado es el material que más se usa en la adsorción debido a su fácil adquisición. La adsorción se ve afectada por el área de superficie, la naturaleza del adsorbato, el pH, la temperatura y solutos mixtos. La velocidad de alimentación en las torres de adsorción es mayor para el gas que para el líquido. Los sistemas de adsorción se suelen instalar en paralelo, para que se regenere un lecho mientras el otro trabaja y así no detener un proceso. La regeneración de un lecho se puede hacer variando la temperatura y la presión. La adsorción en fase liquida busca la eliminación de compuestos orgánicos del agua o de soluciones orgánicas, la eliminación de impurezas coloreadas de sustancias orgánicas y la eliminación de diversos productos de fermentación de las descargas de los fermentadores. El diseño de una torre es complejo ya que es un proceso que varía con respecto al tiempo y a la posición dentro del lecho. La adsorción en la fase gaseosa incluye la eliminación de agua de hidrocarburos gaseosos, la de componentes azufrados del gas natural, la de disolventes del aire y de otros gases, y los de olores del aire.
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