Teoria De La Doble Pelicula Para Adsorcion De Gases

Teoría de la doble película para absorción de gases.

Para el caso de la fase gas es común utilizar presiones en lugar de concentraciones, sin embargo el resultado sería equivalente si consideramos que el gas se comporta de manera ideal, entonces las concentraciones se pueden transforma haciendo uso de la presión parcial del gas.

Las concentraciones interfaciales PAi, CAi son los valores de concentración que se obtendrían si las dos fases hubieran estado en contacto durante un periodo infinito de tiempo.

En columnas de pared mojada el flux está dado por unidad de área interfacial, mientras que en columna empacadas, el flux está dado por unidad de volumen. En las primeras los coeficientes individuales y globales se escriben KL, KG, kG, kL. En las columnas empacadas tales coeficientes se escriben KLa, KGa, kGa, kLa, donde a es una relación del área /volumen de empacado.

Coeficientes individuales de transferencia de masa para columnas de pared mojada.

1

2

Donde kG es el coeficiente convectivo de trasferencia de masa en la fase gas y tiene unidades de mol/ tiempo*área interfacial* gradiente de presión. kL es el coeficiente convectivo de trasferencia de masa en la fase gas y tiene unidades de mol/ tiempo*área interfacial* gradiente de concentración.

Dado que el flux molar de A es el mismo, las ecuaciones 1 y 2 son equivalentes:

3

4

La ecuación (4) establece la concentración interfacial en un sistema dado.

Coeficientes globales de trasferencia de masa.

5

6

PA* y CA* , son presión parcial del componente A en equilibrio con la fase líquida y la concentración de A en equilibrio con la fase gas.

Las concentraciones de interfase se pueden relacionar a partir de la siguiente expresión que implica una relación lineal de los datos de equilibrio.

. 7

La ecuación 7 se puede escribir en términos de la contante de Henry como:

8

9

La ecuación 7 tiene como pendiente m, la constante de Henry en soluciones diluidas y bajas presiones.

Despejando NAz de 5 y 6, tenemos:

1

10

11

Si sumamos y restamos PAi y CAi en las ecuaciones 10 y 11, y reordenando, tenemos:

1

12

13

Si sustituimos PA* =H.CAL , PAi=H.CAi y descomponemos la ecuación (12)

1 .

14

15

Reordenamos y observamos que . y que

Por lo que finalmente obtenemos:

1 1

16

De la misma manera se manipular la ecuación 13 y obtener:

1 1 1

17

.

Lo anterior fue la demostración y las expresiones obtenidas permiten evaluar los coeficientes globales, concentraciones de interfase , de equilibrio y coeficientes individuales de transferencia de masa para un sistema Gas-Liquido.

EJERCICIOS RESUELTOS EN CLASES.

Una solución con oxígeno disuelto en agua contiene 0.5 mg O2/100 g de H2O, se pone en contacto con un gran volumen de aire a 10°C y a una presión de 1 atm. La constante de la Ley de Henry para el sistema oxígeno – agua a 10°C es igual 18.2 atm.m3/kg. Determine:

d) La concentración del oxígeno en el gas (mol/L) y en el líquido (mol/L).

e) ¿La solución gana o pierde oxígeno?

f) ¿Cuál será la concentración final de oxígeno en la solución al equilibrio?

g) Compare el resultado del c) si para determinar la concentración de equilibrio del oxígeno en la solución se utiliza la expresión: 14.161 0.3943 0.007714 0.0000646 . En la que Cali está dada en mg de O2/L, T en °C. Solución:

d)

0.5

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