ADSORCIÓN E INTERCAMBIO IÓNICO

Question 1

Intercambio iónico

Answer 1

intercambio reversible de iones entre ciertos sólidos y una solución de electrolitos que permite la separación y fraccionamiento de iones.

Question 2

Adsorción

Answer 2

se utiliza la capacidad especial de ciertos sólidos para hacer que sustancias específicas de una solución se concentren en la superficie de la misma.

Question 3

Funciones en el campo de las separaciones gaseosas

Answer 3

*Deshumidificar aire y otros gases,
* Eliminación de olores e impurezas desagradables de gases
industriales como dióxido de carbono,
*Recuperación de vapores valiosos de disolvente a partir de mezclas
diluidas con aire y otros gases
*Fraccionar mezclas de gases de hidrocarburos que contienen sustancias como metano, etileno, etano, propileno y propano.

Question 4

Funciones en la separación típica de liquidos

Answer 4

*Eliminación de humedad disuelta en gasolina,
*Decoloración de productos de petróleo y soluciones acuosas de azúcar,
*Eliminación de sabor y olor desagradables del agua
*Fraccionamiento de mezclas de hidrocarburos aromáticos y parafínicos.

Question 5

Adsorción física o fisisorción, o de Van der Waals

Answer 5

es fácilmente reversible, es el resultado de las fuerzas intermoleculares de atracción entre las moléculas del sólido y la sustancia adsorbida.
La sustancia adsorbida no penetra dentro del sólido ni se disuelve en éste, sino que permanece totalmente sobre la superficie.se puede tener en gases y líquidos.

Question 6

Adsorción química o quimisorción

Answer 6

resultado de la interacción química entre el sólido y la sustancia adsorbida. La fuerza de la unión química puede variar considerablemente y puede suceder que no se formen compuestos químicos en el sentido usual; pero, la fuerza de adhesión es generalmente mucho mayor que la observada en la adsorción física. Frecuentemente es irreversible

Question 7

Naturaleza de los adsorbentes

Answer 7

*forma granular de tamaño entre los 12 mm a 50 micras de diamétro.
*No deben tener una caída de presión del flujo muy grande, ni deben ser arrastrados con facilidad por la corriente que fluye.
*deben fluir libremente.
*el sólido debe tener una gran superficie de contacto por unidad de peso

Question 8

Tierras de Fuller

Answer 8

Arcillas naturales, silicatos de aluminio y magnesio. Tamaño desde gránulos grandes hasta polvo fino. para decolorar, neutralizar y secar productos del petróleo

Question 9

Arcillas activadas

Answer 9

*Arcillas que no muestran ningún poder de adsorción hasta que se activan.
*La arcilla se lava, se seca y se reduce a un polvo fino.
*Es particularmente útil para decolorar productos del petróleo.
*Una sóla aplicación

Question 10

Bauxita

Answer 10

*Es cierta forma de la alúmina hidratada natural
*Se activa mediante calentamiento a temperaturas que varían entre 450 a 1 500 “F
*Se utiliza para decolorar productos del petróleo y para sacar gases
*se puede reactivar mediante calentamiento.

Question 11

Alúmina

Answer 11

*Óxido de aluminio hidratado duro
*Se activa por calentamiento para eliminar la humedad.
*Son gránulos o polvos que se utilizan como desecante de gases y
líquidos.
*Puede reactivarse para volverse a utilizar.

Question 12

Carbones decolorantes

Answer 12

Se preparan de modos distintos.
(a) Materia vegetal + sustancias inorgánicas -> Se carboniza -> eliminacion de materia orgánica (lixiviación)
(b) Mezcla de matria orgánica-> calentamiento y carbonización -> se deposita la matria en las partículas porosas
(c) Se carboniza madera y sus derivados -> Activación con aire o vapor caliente ,
Se utilizan para gran cantidad de fines
**decoloración de soluciones de azúcar, sustancias químicas industriales, drogas y líquidos de limpieza en seco
**purificación de agua,
**refinamiento de aceites vegetales y animales
**recuperación de oro y plata

Question 13

Carbón adsorbente de gases

Answer 13

*Se prepara por carbonización de cáscaras de coco, semillas de fruta,
carbón y madera.
*Debe ser activado mediante tratamiento con aire o vapor caliente.
*Se puede conseguir en forma granular o de lentejas;
*se utiliza para la recuperación de vapores de disolventes en mezclas gaseosas, hidrocarburos de la gasolina a partir de gas natural *fraccionamiento de gases de hidrocarburos.
*se puede regenerar por evaporación del gas adsorbido.

Question 14

Carbón activado de malla molecular

Answer 14

*Es una forma preparada especialmente con aberturas de poro controladas, que van desde 5 hasta 5.5 Angstroms
*El producto es útil para fraccionar compuestos acetilénicos, alcoholes, ácidos orgánicos, cetonas. aldehídos y muchos otros.

Question 15

Adsorbentes poliméricos sintéticos

Answer 15

*Son perlas esféricas porosas, 0.5 mm de diámetro;
*Perla= 4 microesferas
*Tratamiento de soluciones acuosas;
*se regeneran por lixiviación con alcoholes o cetonas de bajo peso molecular.
*Material sintético, fabricado de monómeros polimerizables de dos tipos principales.
Aromáticos insaturados
**útiles para la adsorción de orgánicos no polares a partir de soluciones acuosas.
Esteres acrílicos
**adecuados para solutos más polares.

Question 16

Sílica gel

Answer 16

*Duro, granular, muy poroso;
*se prepara a partir del gel precipitado por tratamiento ácido de una solución de silicato de sodio.
*Humedad antes de utilizarse 4 al 7%
*Deshidratación del aire y otros gases y fraccionamiento de hidrocarburos.
*Regeneración por evaporación de la materia adsorbida.

Question 17

Mallas moleculares

Answer 17

*Cristales de zeolitas sintéticas, porosos, aluminosilicatos
metálicos.
*Las mallas se pueden separar de acuerdo con el tamaño molecular, y también por adsorción de acuerdo con la polaridad molecular y el grado de insaturación.
*Deshidratación de gases y líquidos, la separación de mezclas de
hidrocarburos gaseosos y líquidos
*Se regeneran por calentamiento o elución.

Question 18

Adsorción en el equilibrio

Answer 18

*Mayor adsorción a menor temperatura (pero depende del sólido adsorbente)
*Diferentes gases y vapores se adsorben a grados diferentes en
condiciones comparables.
*Adsorción de vapores y gases: mayor peso molecular y menor su temperatura crítica,
Algunos gases se adsorben a un grado relativamente pequeño

Question 19

Efecto de la temperatura

Answer 19

*Adsorción= proceso exotérmico,
*A menor temperatura se adsorbe mayor cantidad del compuesto de interés, a una presión determinada.

Question 20

Adsorción de lecho fijo

Answer 20

*Las partículas de adsorbente se colocan en un lecho de
0.3 a 1.2 m de espesor soportado sobre un tamiz o placa
perforada.
*La alimentación gaseosa circula en sentido descendente.
*Cuando la concentración de soluto en el gas que sale alcanza un cierto valor o un tiempo establecido, el gas limpio sale por la parte inferior.
*Si se requiere una segunda etapa se dirige a otro equipo para separar completamente el soluto.

Question 21

Regenración de lecho fijo

Answer 21

*Mediente gas inerte caliente o vapor de agua
*El vapor de agua se condensa en el lecho aumentando la temperatura del sólido y suministrando la energía necesaria para la desorción y volver a utilizar el material adsorbente.
*El material adsorbente se enfría y se seca con un gas inerte.
*Para velocidades de flujo muy grandes puede instalarse un
lecho rectangular en la parte central de un cilindro
horizontal

Question 22

Adsorción para líquidos

Answer 22

**Uso de carbón activado para remover contaminantes a partir de desechos acuosos.
Con las partículas finas, la adsorción es mucho más rápida que con el carbón granulado, pero se necesita un equipo mayor para eliminar el carbón agotado por sedimentación o filtración.

Question 23

Isotermas de adsorción

Answer 23

La isoterma de adsorción es la relación de equilibrio entre la concentración de la fase fluida (gas o líquido) y la concentración de las partículas de adsorbente a una temperatura determinada.
La concentración de adsorbato sobre el sólido viene dada como masa adsorbida por unidad de masa de adsorbente original.

Question 24

isoterma lineal

Answer 24

pasa por el origen de coordenadas y la cantidad adsorbida es proporcional a la concentración en el fluido.

Question 25

Isotermas convexas hacia arriba

Answer 25

Se denominan favorables, debido a que puede obtenerse una carga relativamente elevada del sólido para una baja concentración en el fluido.

Question 26

Isoterma irreversible

Answer 26

irreversible
donde la cantidad adsorbida es independiente de
la disminución de concentración hasta valores muy bajos.

Question 27

Isoterma cóncava hacia abajo

Answer 27

recibe el nombre de desfavorable debido a que se obtienen cargas de sólido relativamente bajas y a que conducen a largas zonas de transferencia de materia en el lecho.

Question 28

Coeficiente global de transferencia de masa

Answer 28

depende del coeficiente externo kc,ext y de un coeficiente interno efectivo kc,int.
La difusión en el interior de la partícula es un proceso de estado estacionario,
El valor kc,int disminuye con el tiempo puesto que las moléculas de soluto tienen que penetrar cada vez más hacia el interior de la partícula para alcanzar los puntos de adsorción.
El coeficiente de la difusión efectiva De depende de la porosidad de la partícula, el diámetro del poro.

Question 29

Criterios de Diseño de adsorbedores

Answer 29

• lecho corto o pequeño = cortos tiempos de adsorción=regeneración más frecuente y altos costos de regeneración.
• Para la purificación de un gas, se escogen mallas de carbón de medida 4 x 6 ó 4 x 10, pero se utilizan tamaños menores cuando se necesita una mejor
  transferencia de masa y la caída de presión no es un problema.
• La velocidad del gas está por lo regular entre 15 y 60 cm/s
• Para la adsorción de líquidos, se escogen pequeñas partículas, y la velocidad
  del fluido es mucho menor que en los gases.

Question 29

Regeneración no valiosa

Answer 29

se puede regenerar el adsorbente con una solución química a un pH diferente para dar un producto concentrado libre de sólidos y de algunas de las impurezas solubles.

Question 30

Regeneración valiosa

Answer 30

regeneración por desorción= degradación del producto por lo que no es factible
Se utiliza la regeneración por desplazamiento, ya que un adsorbato puede ser desplazado casi por completo por otras especies, incluso si la sustancia que desplaza está adsorbida con menor fuerza.
**Proceso Exxon