INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE ACAYUCAN INGENIERIA QUÍMICA FISICOQUIMICA II.

Presentación del tema: "INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE ACAYUCAN INGENIERIA QUÍMICA FISICOQUIMICA II."— Transcripción de la presentación:

1 INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE ACAYUCAN INGENIERIA QUÍMICA FISICOQUIMICA II

2 › ALEJANDRO POLANCO CINDI DE JESUS › AQUINO BARRADAS JAVIER › HERNANDEZ GARCIA OSVALDO › PINEDA CAAMAÑO NAYELI › ORTIZ GONZALEZ JONATHAN INTEGRANTES

3 Mediante la adsorción, las moléculas de un soluto se concentran en una superficie sólida por la acción de fuerzas intermoleculares entre el soluto y el sólido. Debido a estas fuerzas el fenómeno es fácilmente reversible. La adsorción es esencialmente un fenómeno de superficie. 1.Contacto del adsorbente y la solución 2.Al efectuarse la adsorción el soluto se une preferentemente a la superficie del adsorbente respecto a otros solutos 3. Lavado de la columna con una solución que no provoque la desorción del soluto de interés La operación de adsorción requiere de cuatro pasos 4. Finalmente se efectúa la recuperación del soluto utilizando un fluído que favorezca la desorción, elución

4 Los tipos de adsorción según el tipo de interacción soluto-adsorbente. Los tipos de adsorbente Las relaciones de equilibrio La cinética de la adsorción Aspectos fundamentales que requieren mayor análisis

5 La adsorción puede definirse como la tendencia de un componente del sistema a concentrarse en la interfase, donde la composición interfacial es diferente a las composiciones correspondientes al seno de las fases.

6 Características de los adsorbentes Unadsorbente deberátenerunagran capacidad de adsorción y rápida velocidad de adsorción Gran área superficial o volumen de microporos Estructura porosa para que las moléculas del adsorbato se transporten a los sitios activos La capacidad de adsorción es muy dependiente del pH de la solución ya que afecta las características de la superficie. Las características del fluido. La temperatura afecta la adsorción.

7 Existenvariosadsorbentestodossecaracterizanpor grandes áreas superficiales de los poros, que van desde 100 hasta mas de 2000 m 2 /g. 1. Carbón activado. Éste es un material microcristalino que proviene de la descomposición térmica de madera, cortezas vegetales, carbón, etc., y tiene áreas superficiales de 300 a 1200 m 2 /g con un promedio de diámetro de poro de 10 a 60 A. Las sustancias orgánicas generalmente se adsorben carbón activado. 2.Gel de sílice. Este adsorbente se fabrica tratando con ácido una solución de silicato de sodio y luego secándola. Tiene un área superficial de 600 a 800 m 2 /g y un promedio de diámetro de poro de 20 a 50 A. Se utiliza principalmente para deshidratar gases líquidos y para fraccionar hidrocarburos. 3.Alúmina activada. Para preparar este material se activa el óxido de aluminio hidratado calentándolo para extraer el agua. Se usa ante todo para secar gases y líquidos. Las áreas superficiales fluctúan entre 200 y 500 m 2 /g con un promedio de diámetro de poro de 20 a 140 A. Tipos de adsorbentes

8 4. Zeolitas tipo tamiz molecular. Estas zeolitas son aluminosilicatos cristalinos porosos que forman una red cristalina abierta que tiene 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. Las diversas zeolitas tienen tamaños de poro que van de cerca de 3 a 10 A. Las zeolitas se usan para secado, separación de hidrocarburos y de mezclas y muchas otras aplicaciones. 5. Polímeros o resinas 5. Polímeros o resinas sintéticas. Se fabrican polimerizando dos tipos principales de monómeros. Los que se generan a partir de compuestos aromáticos como el estireno y el divinilbenceno se usan para adsorber compuestos orgánicos no polares de soluciones acuosas. Los que provienen de ésteres acrílicos se utilizan para solutos más polares en soluciones acuosas. Carbón activado Alúmina activada

9 Cabe distinguir tres tipos de adsorción según que la atracción entre el soluto y el adsorbente sea: De tipo eléctrico De Van der Waals De naturaleza química.

10 La adsorción del primer tipo cae de lleno dentro del intercambio iónico y a menudo se le llama adsorción por intercambio, que es un 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.

11 La adsorción que tiene lugar debido a las fuerzas de Van del Waals se llama generalmente adsorción física. En este caso, la molécula adsorbida no está fija en un lugar específico de la superficie, sino más bien está libre de trasladarse dentro de la interface. Esta adsorción, en general, predomina a temperaturas bajas.

12 Si el adsorbato sufre una interacción química con el adsorbente, el fenómeno se llama adsorción química, adsorción activa o quimisorción. Las energías de adsorción son elevadas, del orden de las de un enlace químico, debido a que el adsorbato forma unos enlaces fuertes localizados en los centros activos del adsorbente.

13 Hay una clara diferencia entre el fenómeno de adsorción y el de absorción, en el segundo existe una penetración física de una fase en la otra; sin embargo es factible que ambos sucedan simultáneamente, y en este caso puede ser muy difícil separar los efectos de ambos fenómenos, inclusive un fenómeno puede afectar al otro.

14 Una isoterma de adsorción (también llamada isoterma de sorción) describe el equilibrio de la adsorción de un material en una superficie (de modo más general sobre una superficie límite) a temperatura constante. Las isotermas nos permiten estimar el grado de purificación que puede ser alcanzado, la cantidad de adsorbente requerido, y la sensibilidad del proceso respecto a la concentración del producto.

15 Cuatro tipos básicos de isotermas Las isotermas son parte esencial para modelar la adsorción y por lo tanto para el diseño, cálculo de eficiencias y costos de la adsorción. Freundlich (Adsorción por intercambio iónico) Lineal (Aprox. de isotermas en la región baja de concentración del soluto) Langmuir (Adsorción por afinidad) Irreversible (Sistemas altamente específicos)

16 Isoterma de Freundlich: se describe por medio de una ecuación exponencial empírica: q  Ky n q = cantidad de soluto adsorbida por cantidad de adsorbente y = concentración de soluto en la solución n = constante adimensional K = constante cuyas unidades dependen de n n < 1 isoterma favorable n > 1 isotermas desfavorables Isoterma lineal: se describe por medio de una ecuación recta que pasa por el origen: q  Ky Isoterma Langmuir: se describe por medio de expresiones del tipo: q 0 = capacidad máxima del adsorbente K d = constante de equilibrio de desorción K d  y q q  q0 yq0 y

17 La superficie es la parte por donde un sólido interacciona con lo que le rodea, ya sea gas, un líquido u otros sólidos. A medida que el tamaño de partícula disminuye, el área superficial por unidad de masas aumenta. La adición de porosidad, especialmente si se trata de poros muy pequeños hace que la superficie aumente mucho más. Polvos muy gruesos pueden tener áreas superficiales de unos pocos centímetros cuadrados por gramo.

18 - Se asume una superficie uniforme, esto es la superficie proporciona un cierto número de posiciones para la adsorción y todas son equivalentes - Sólo se adsorbe una molécula sobre cada posición - Su adsorción es independiente de la ocupación de las posiciones vecinas (las moléculas adsorbidas no interaccionan entre sí).

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22 La figura presenta un gráfico de la cantidad adsorbida por unidad de masa de catalizador en función de la presión parcial de CO.