treybal 11.2

2014 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y TEXTIL ÁREA ACADÉMICA DE INGENIERÍA QUÍMICA

SOLUCIÓN DEL EJERCICIO 11.2 - ROBERT TREYBAL

CURSO: TRANSFERENCIA DE MASA II TEMAS: ADSORCIÓN INTEGRANTES: -

JORGE ALVARADO NOELIA

-

MAYHUIRE PANIURA JULIA

-

OSCANOA ALVAREZ AMERICO

-

VILLAVICENCIO RAMOS DANIEL

PROFESOR: -

ING. CELSO MONTALVO

FECHA DE PRESENTACIÓN DE PRÁCTICA: 10 / 12 / 14

 Una solución de azúcar de caña en bruto, lavada, 48% de sacarosa en peso, esta coloreada por la presencia de pequeñas cantidades de impurezas. Se va a decolorar a 80 “C por tratamiento con un carbón adsorbente en una planta de filtración por contacto. Los datos para la isoterma de adsorci6n en el equilibrio se obtuvieron agregando diferentes cantidades del carbón para separar lotes de la soluci6n original y observando d color alcanzado en el equilibrio en cada uno de los casos. Los datos, con la cantidad de carbón expresada en base en el contenido de azúcar de la solución, son los siguientes:

La solución original tiene una concentración de color de 20, medida en una escala arbitraria; se desea reducir el color a 2.5% de su valor original.

Como la solución consta de un 48% de sacarosa en peso; convertimos kg carbón / kg azúcar seca a unidades de kg carbón/ kg solución. Para el 1er punto: 0.005

    

 * 0.48

    

 

=

 

También con la concentración inicial de 20, calculamos las demás unidades de color quitándole el % eliminado. Para el 1er puntos: 20 – 20*0.47 =

  

Hacemos el mismo cálculo para los demás puntos, obteniendo:

 

0

0.0024

0.0048

0.0072

0.0096

0.0144

  

20

10.6

6

3.4

2

1

  Ahora, se deben convertir los datos experimentales a una forma adecuada, a fin de graficar la isoterma en el equilibrio. Con este propósito, se define Y* en unidades de color por kilogramo de solución y X como unidades de color adsorbido por kilogramo de carbón. Dónde: X = (20 – 10.6)/0.0024 = 3917 X = (20 – 6)/0.0048 = 2917 Así sucesivamente hasta llenar el cuadro siguiente:

1

0

20

0.0024

10.6

3917

0.0048 0.0072

6 3.4

2917

0.0096

2

1875

0.0144

1

1319

2306

Los datos en el equilibrio, cuando se grafican sobre coordenadas logarítmicas, dan una línea recta, de forma que se aplica la ecuación de Freundlich (véase figura 1).

La pendiente de la línea es

y, log m = -6 .9202, entonces

1.2 y = 2.2146x - 6.9202 R² = 0.9975

1 0.8 0.6

Series1 Linear (Series1)

0.4 0.2 0 3

3.1

3.2

3.3

3.4

3.5

-0.2

Por lo tanto, la ecuación de Freundlich es:

2

3.6

3.7

Aplicando la ecuación de Freundlich:

Y0 = 20 unidades de color/kg soluc. Y1 = 0.025(920) = 0.5 unidad/kg soluc. SS/LS = (20 - 0.5) / (0.5 /1.20 x 10-7) 1/2.21

Sea Ls = 1 000 kg soluc.

Aplicando la ecuación de Freundlich, utilícese la figura 2. Y2/ Y0 = 0.5/20 = 0.025 n = 2.21

3

De acuerdo con la figura, Y 1/ Y0 = 0.16. Y1 = 0.16 (20) = 3.2 SS/LS = (20 – 3.2) / (3.2 /1.20 x 10-7) 1/2.21 SS/LS = 0.00745 kg carbón/kg soluc. Aplicando la ecuación:

SS/LS = (3,2 – 0.5) / (0.5 /1.20 x 10-7) 1/2.21 SS/LS = 0.00277 kg carbón/kg soluc. Carbón total requerido = (0.00745 + 0.00277  x (100O) =

Y0 = 20; Y2 = 0.5 Aplicando la ecuación de Freundlich, utilícese la figura 3. Y2/ Y0 = 0.5/20 = 0.025 n = 2.21

4

De acuerdo con la figura, Y 2/ Y1 = 0.045 Y1 = Y2/0.045 = 0.5/0.045 = 11.11

Aplicando la ecuación:

SS/LS = (20 – 0.5) / (11.11 /1.20 x 10-7) 1/2.21 SS/LS = 0.00493 kg carbon/kg soluc. Carbón total requerido = (0.00493  x (100O) =

5