Práctica sobre el proceso de absorción

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FORMATO

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PRÁCTICA DE LABORATORIO

Fecha emisión:

12/Septiembre/2018

Página:

 de

CARRERA

PRACTICA No.

CLAVE DE ASIGNATURA / GRUPO

Ingeniería Ambiental

5

ALM– 1009 / IIA43 A, B

NOMBRE DE LA ASIGNATURA

NOMBRE ALUMNO

No y NOMBRE DE LA PRÁCTICA

FISICOQUÍMICA I

TODO EL GRUPO

0.5.- Procesos de Adsorción

2.- OBJETIVO DE LA PRÁCTICA

Que el estudiante realice y compruebe el proceso de Adsorción diseñando una torre empacada con carbón activado (adsorbente), con el objetivo de eliminar los contaminantes solubles presentes en una solución (adsorbato).

3.- COMPETENCIA A DESARROLLAR

Comprender los fundamentos, fenómenos y funcionamiento de los procesos de adsorción, con la finalidad de eliminar a través de un material (adsorbente) los contaminantes solubles presentes en una solución(adsorbato).

4.-INTRODUCCIÓN.

La adsorción es un proceso fisicoquímico por el cual una sustancia que se encuentra presente en una fase móvil, líquida o gas, es retenida en la superficie de un material sólido, el cual es llamado adsorbente. Este proceso puede purificar corrientes gaseosas contaminadas, remueve los colores y olores, al igual que la purificación y de humidificación de combustibles. En la presente practica se llevara a cabo un pequeño experimento para observar cómo se lleva a cabo la adsorción con un filtro de carbón activado, en el cual se le añadieron 50 ml de 5 sustancias distintas, entre ellas, cloro comercial, jugo de tomate, agua pluvial, agua con jabón y desinfectante para al final poder comprobar una de sus principales aplicaciones al remover los colores y olores de las sustancias (conocidas como adsorbatos).

5.- FUNDAMENTO TEÓRICO

Información de Procesos de Adsorción.

Definición: Se define como la acumulación de material denominado “adsorbato” en una superficie sólida o líquida. Es una operación unitaria de transferencia de masa, por el cual átomos, iones o moléculas de una sustancia que se encuentran en una fase determinada son atrapados o adheridos en la superficie de un material (sólido) u otra sustancia. Como resultado de este proceso, se forma un capa de líquido o gas en la superficie de una sustancia sólida. La adsorción es aquella en donde una especie química (absorbible o adsorbato) inicialmente en una fase de fluidez, se concentra en la interfase que la separa de otra ya sea de igual o superior grado de ordenación (adsorbente).

Concepto: la adsorción es un fenómeno mediante el cual, las moléculas de una especie gaseosa o líquida (adsorbato) se encuentran en una superficie sólida (adsorbente) por la acción de fuerzas intermoleculares. Eso quiere decir, que es un proceso en el cual existe un contaminante soluble denominado (adsorbato) el que es eliminado por el agua por el contacto con una superficie sólida (adsorbente).

Adsorción física: es una técnica de análisis de propiedades texturales (superficie específica, volumen y tamaño de poros) basada en la interacción de una abundante cantidad de partículas en contacto con una superficie líquida o sólida. Se debe a las fuerzas de Van der Waal y la molécula no está fija en un lugar específico de la superficie, y por ello está libre de trasladarse en la interfase. Queda restringida en multicapas.

Adsorción química: La adsorción es la adhesión de una molécula a una superficie. El agarre puede ser permanente, pero normalmente con productos químicos o, simplemente calentando la superficie se puede invertir, es complejo dejar o romper la superficie de las partículas, según si la partícula se absorbe física o químicamente. Además, la especie adsorbida sufre una transformación para dar lugar a un especie distinta. Queda restringida a una monocapa.

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Características.

• Posee una gran superficie específica con gran porosidad o volumen de microporos.
• Tiene una buena capacidad de regeneración.
• Consta de una estructura porosa para que las moléculas del adsorbato se transporten a los sitios activos.
• La adsorción es altamente selectiva. La cantidad adsorbida depende de la naturaleza y del tratamiento previo al que se haya sometido la superficie del adsorbente. Al aumentar la superficie de adsorbente y la concentración de adsorbato, se aumenta la cantidad adsorbida.
• Es un proceso rápido cuya velocidad aumenta cuando se aumenta la temperatura, pero desciende cuando aumenta la cantidad adsorbida.
• Es espontáneo, eso quiere decir que G es negativa, se refiere a que está asociada con un aumento en el orden de adsorbato y por lo cual que la S es negativa y de acuerdo a la ecuación , es generalmente exotérmica, lo que significa que H es negativo.[pic 3][pic 4][pic 5][pic 6]

Componentes.

La absorción implica la concentración de uno o más componentes de un gas o un líquido en la superficie de un sólido. Las partículas de una superficie porosa o sólida que tienen la capacidad de absorber líquidos y retenerlos sobre su superficie se le llaman adsorbatos.

El sólido se le denomina adsorbente y las moléculas adsorbidas en la superficie del sólido, con una mayor concentración en la fase de fluidez se le conoce como adsorbato. En la adsorción, la sustancia que migra a la superficie se llama adsorbato y la superficie en la que sucede el proceso se identifica como adsorbente.

Tipos y aplicaciones.

• Carbón activo. Es muy utilizado en procesos de purificación del agua potable y de tratamiento de aguas residuales, debido a sus agentes adsorbentes. En la hidrometalurgia, purificación y producción de gases como el nitrógeno y la purificación del aire.
• Polímeros. Son partículas de variedad sintética o natural , con un gran rango de funcionalidades como el plástico y el polietileno. Con la propiedad física adsorbente de varias sustancias. Utilizada en sistemas de rotores adsorbentes o de lecho fijo para la adsorción de líquidos en capas.
• Gel de sílice. Son partículas esféricas no porosas, con la capacidad de reaccionar al silicato de sodio y posee capacidades hidrofílicas de adsorción.
• Alúmina activada. Las láminas de alúmina son comúnmente usadas en procesos de extracción de la humedad en maquinarias industriales de presión de aire comprimido, gas y moléculas de agua.

El carbón activado, la alúmina y las zeolitas son los que más se usan industrialmente.

Adsorción con carbón activado

El carbón activado ha sido conocido como un purificador y detoxificante natural en tratamientos médicos desde 1500 a.C. La gran cantidad de poros que el carbón activado tiene ayuda a retener en su superficie el material orgánico que ha estado en contacto. Esta propiedad del carbón activado se llama adsorción y es la característica principal de su poder detoxificante.

El carbón activado se aplica en el tratamiento de muy diversos tipos de efluentes residuales gracias a su gran capacidad de adsorción y versatilidad. Las dos principales aplicaciones del carbón activado en fase líquida son la purificación de agua y la decoloración de azúcar y jarabes edulcorantes. La adsorción sobre carbón activado se ha usado en el tratamiento de aguas residuales y de aguas potables y es considerada como la mejor tecnología para eliminar compuestos orgánicos recalcitrantes tóxicos presentes en soluciones como en pesticidas, compuestos fenólicos, orgánicos volátiles, etc. El carbón activado se aplica en procesos de fermentación para remover sustancias indeseables tales como el color. Además, en el procesamiento de alimentos y bebidas el carbón activado se emplea para remover color y olor.

6.- MATERIALES/EQUIPO/REACTIVOS

Materiales, equipos, reactivos y/o Contaminantes tóxicos, usados en la preparación de la torre empacada, solución, contaminantes.

• Algodón.
• Botella de plástico 600m para simular la torre empacada.
• Soluciones: Carbón vegetal.
• Contaminantes: Agua con jabón, cloro, agua fluvial, detergente y jugo de tomate 50 ml.

7.- PROCEDIMIENTOS.

1.- Preparara el carbón activado (carbón vegetal) (Adsorbente) (ver anexo)

2.- Diseño de Torre empacada.

a). En un recipiente transparente cilíndrico, rectangular o cuadrado, agregar el carbón activado, que represente una torre, es importante dejar un espacio vacío en la parte inferior y superior del recipiente. (ver anexo)

3.- Preparar la solución.

a). Usando 50 ml de 5 contaminantes (cloro, agua con jabón, agua fluvial, detergente, líquido de tomate, ) (Adsorbato), estos presentan color, olor, sabor, etc.  (ver anexo)

4.- Agregar la solución (adsorbato)(50 ml ) en la torre empacada (adsorbente), ver anexo

5.- Observar el proceso de la filtración (lts/min) y la eliminación de contaminantes

8.- SUGERENCIAS DIDÁCTICAS

Propiciar actividades de búsqueda, selección y análisis de la información en distintas fuentes

-Fomentar actividades grupales que propicien la comunicación, el intercambio argumentando ideas, la reflexión, la integración y la colaboración entre los estudiantes.  

-Llevar a cabo actividades prácticas que promuevan el desarrollo de habilidades para la

experimentación, que interactúen con el cuidado del medio ambiente con un enfoque sustentable

-Propiciar, en el estudiante, el desarrollo de actividades intelectuales para la aplicación de

Conocimientos y la solución de problemas.

9.- RESULTADOS.

Realizar una gráfica del proceso de filtración (volumen (eje y) vs Tiempo (eje x), agregar la imagen de la solución inicial (adsorbato) e imagen de la solución final que realizó el proceso de adsorción a través del adsorbente.

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10.- CONCLUSIONES

Al momento de realizar la práctica comprendimos el funcionamiento de la torre que estaba hecha de carbón activado y algodón eso sería el adsorbente su principal objetivo es eliminar los contaminantes, que tiene la capacidad de retener sobre su superficie un componente presente en corrientes líquidas eso sería el adsorbato que esté compuesto por 5 muestras. Los tipos de adsorción que utilizamos es sólido-líquido y ala hora del resultado cumplimos el objetivo de la adsorción el tiempo estimado fue 94 minutos y la solución llegó a 109 ml de 250 ml, era de esperarse por que una de las características de la adsorción es al aumentar la superficie de adsorbente y la concentración de adsorbato, aumenta la cantidad adsorbida. La práctica fue sencilla, fácil de entender y larga por el tiempo que tiene que llevar al proceso de adsorción.

11.- BIBLIOGRAFÍA

Adsorción | ✓ Métodos de Separación de Mezclas (metodosdeseparaciondemezclas.com)

Significado de Adsorción (Qué es, Concepto y Definición) - Significados

Propiedades adsortivas de un carbón activado y determinación de la ecuación de Langmuir empleando materiales de bajo costo | Educación Química (elsevier.es)

(PDF) Importancia y Aplicaciones de la Adsorción en Fase Líquida (researchgate.net)

Diferencia entre adsorción física y adsorción química (cienciaydatos.org)

Procesos de Adsorcion : 5.4 Aplicaciones de la Adsorcion (fisicobloga.blogspot.com)

12.- ANEXOS

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