Tecnicas De Purificación Y Separación De ácido Acético

Centro de Gestión Industrial

MÉTODOS DE OBTENCIÓN DE METABOLITOS DE INTERÉS (ÁCIDO ACÉTICO)

Aprendiz

Jonathan Andrés Ortiz Forero

Instructor

Sonia Marcela Buitrago Morales

Química aplicada a la industria

Marzo 7 de 2015

MÉTODOS DE OBTENCIÓN DE METABOLITOS DE INTERÉS (ÁCIDO ACÉTICO)

OBJETIVOS

• Identificar técnicas de separación y purificación de ácido acético.

• Reconocer los equipos, materiales, medios, sustancias y reactivos usados o involucrados en los procesos de separación y purificación de ácido acético.

INTRODUCCIÓN

La disponibilidad y evolución que han sufrido las materias primas, junto con el descubrimiento de los nuevos procesos y los trabajos de mejora, han hecho posible la competencia y existencia de varios de ellos. Uno de los ejemplos más representativos, en lo que se refiere a la química orgánica industrial, es la preparación del ácido acético, el cual es considerado como un interesante producto intermedio en la síntesis de distintos compuestos como puede ser el caso del acetato de vinilo, en cuya síntesis se agota casi la mitad del ácido acético que se produce.

El método más común y clásico de preparación del ácido acético es la fermentación de sustratos alcohólicos (como el vinagre que se utiliza en cocina), y la fermentación de la madera. Actualmente, la gran parte del ácido acético se prepara a través de síntesis química, usando como productos de inicio alguno de estos tres importantes compuestos básicos: etileno, butano, o metano, según el método a utilizar. En el proceso de obtención de ácido acético a nivel industrial, es necesario analizar diversos parámetros con el objeto de garantizar la calidad del producto terminado teniendo en cuenta las condiciones del método de obtención, gastos, rendimientos entre otros parámetros.

Algunas de las técnicas utilizadas para la separación ya después de haber concluido la fermentación se evalúa de acuerdo a tamaño de las trazas que se pueden generar en una mezcla, entre ellos están: la sedimentación, la centrifugación, la floculación, la filtración, la diálisis, la osmosis.

La técnica de separación y de purificación, de en este caso, el vinagre se va a escoger teniendo en cuenta distintos parámetros tales como la naturaleza del producto y el conocimiento que se tenga sobre las impurezas del mismo. La forma más recomendable de purificar este compuesto son los métodos de Filtración y floculación - flotación pues permiten separar fases en este caso correspondientes a ácido acético puro de distintas impurezas presentes en el compuesto a tratar. Gracias a los principios de estos dos métodos que se tratarán a continuación más específicamente de un proceso de floculación - flotación y de igual modo un proceso más complejo de filtración como lo es la filtración por membrana se puede lograr obtener ácido acético libre de impurezas.

La selección de la técnica depende de:

• Naturaleza del producto (características fisicoquímicas y biológicas)

• Concentración en la que se encuentra

• Presencia de productos laterales

• Destino del producto

• Precio

Imagen 1. Principios de separación con relación a algunos parámetros tales como el tamaño de partícula, grado de difusión, carga, presión de vapor, solubilidad, tensión superficial y peso.

La floculación – flotación maneja un concepto de tensión superficial, la filtración por membrana es una tecnología accionada por presión con tamaño de poros.

Principios generales de los procesos de obtención y purificación

FLOCULACIÓN - FLOTACIÓN

La floculación es un proceso químico mediante el cual, con la adición de sustancias denominadas floculantes, se aglutinan las sustancias coloidales presentes en el agua, facilitando de esta forma su decantación y posterior filtrado. Es un paso del proceso de potabilización de aguas de origen superficial y del tratamiento de aguas servidas domésticas, industriales y de la minería.

Los compuestos que pueden estar presentes en el agua pueden ser:

• Sólidos en suspensión;

• Partículas coloidales (menos de 1 micra), gobernadas por el movimiento browniano; y,

• Sustancias disueltas (menos que varios nanómetros).

FLOTACIÓN

La flotación es un proceso fisicoquímico de tres fases (sólido-líquido-gas) que tiene por objetivo la separación de especies minerales mediante la adhesión selectiva de partículas minerales a burbujas de aire.

Los principios básicos en que se fundamenta el proceso de la flotación son los siguientes:

• La hidrofilicidad del mineral que permite la adherencia de las partículas sólidas a las burbujas de aire.

• La formación de una espuma estable sobre la superficie del agua que permite mantener las partículas sobre la superficie.

•

Para establecer estos principios se requiere la adición de reactivos químicos al sistema. Estos reactivos de flotación son los colectores, depresores, activadores y modificadores, cuyas acciones principales son inducir e inhibir hidrofobicidad de las partículas y darle estabilidad a la espuma formada.

Las partículas minerales hidrofóbicas tienen la capacidad de adherirse a la burbuja, en tanto que las hidrofílicas, como la ganga, no se adhieren. La superficie hidrofóbica presenta afinidad por la fase gaseosa y repele la fase líquida, mientras que la superficie hidrofílica tiene afinidad por la fase líquida.

El proceso de floculación es precedido por la coagulación, por eso se suele hablar de los procesos de coagulación-floculación. Estos facilitan la retirada de las sustancias en suspensión y de las partículas coloidales:

La coagulación es la desestabilización de las partículas coloidales causadas por la adición de un reactivo químico llamado coagulante el cual, neutralizando sus cargas electrostáticas, hace que las partículas tiendan a unirse entre sí.

La floculación es la aglomeración de partículas desestabilizadas en microflóculos y después en los flóculos más grandes que tienden a depositarse en el fondo de los recipientes construidos para este fin, denominados sedimentadores.

Los factores que pueden promover la coagulación-floculación son el gradiente de la velocidad, el tiempo y el pH. El tiempo y el gradiente de velocidad son importantes al aumentar la probabilidad de que las partículas se unan y da más tiempo para que las partículas desciendan, por efecto de la gravedad, y así se acumulen en el fondo. Por otra parte el pH es un factor prominente en la acción desestabilizadora de las sustancias coagulantes y floculantes.

La solución floculante más adecuada a la naturaleza de los materiales en suspensión con el fin de conseguir aguas decantadas limpias y la formación de lodos espesos se determina por pruebas, ya sea en laboratorio o en el campo.

En la minería, los floculantes utilizados son polímeros sintéticos de alto peso molecular, cuyas moléculas son de cadena larga y con gran afinidad por las superficies sólidas. Estas macromoléculas se fijan por adsorción a las partículas y provocan así la floculación por formación de puentes interpartículas.

La flotación es un proceso muy utilizado en la recuperación de los minerales sulfurados de cobre debido a la hidrofobicidad natural que tienen. También se usa para la limpieza de aguas usadas con contenidos de grasas o aceites para su reutilización. Existen equipos que realizan este proceso como las celdas de flotación y las columnas de flotación; estas últimas han ido reemplazando a las celdas por sus menores costos operacionales.

La primera flotación de Europa fue desarrollada por el ingeniero cántabro don Leopoldo Bárcena Díaz de la Guerra en la localidad cántabra de Torrelavega.

FILTRACIÓN

Se denomina filtración al proceso unitario de separación de sólidos en suspensión en un líquido mediante un medio poroso, que retiene los sólidos y permite el pasaje del líquido.

Las aplicaciones de los procesos de filtración son muy extensas, encontrándose en muchos ámbitos de la actividad humana, tanto en la vida doméstica como de la industria general, donde son particularmente importantes aquellos procesos industriales que requieren de las técnicas químicas.

La filtración se ha desarrollado tradicionalmente desde un estudio de arte práctico, recibiendo una mayor atención teórica desde el siglo xx. La clasificación de los procesos de filtración y los equipos es diverso y en general, las categorías de clasificación no se excluyen unas de otras.

La variedad de dispositivos de filtración o filtros es tan extensa como las variedades de materiales porosos disponibles como medios filtrantes y las condiciones particulares de cada aplicación: desde sencillos dispositivos, como los filtros

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