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ADSORCIÓN Alumno: Brenda Yarazet Cornejo Aguilar. La adsorción es un proceso reversible mediante el cual un gas es fijado en un sólido, habitualmente un material poroso. El sólido que adsorbe es el adsorbente y el material gaseoso adsorbido en la superficie es el adsorbato. También es un proceso exotérmico, el calor es debido a la condensación del adsorbato más la energía generada en la unión adsorbente-adsorbato. El proceso de adsorción global consta de una serie de etapas. Cuando el fluido pasa alrededor de la partícula en un lecho fijo, el soluto primero se difunde desde el volumen del fluido hacia toda la superficie exterior de la partícula. Luego, el soluto se difunde desde el interior del poro hasta la superficie del mismo. Por último, el soluto se adsorbe sobre la superficie. El nivel de actividad de la adsorción se basa en la concentración de la sustancia en el agua, la temperatura y la polaridad de la sustancia. Una sustancia polar (sustancia que es soluble en agua) no puede ser adsorbida por el adsorbente, por el contrario, una sustancia no polar es posible ser adsorbida por el adsorbente. A partir de consideraciones empíricas, Freundlich llegó a la ecuación: x/m= Kp ^1/n x: masa del adsorbato (kg), m: masa del adsorbente, (kg) p: presión de equilibrio del adsorbato (bar) K y 1/n son constantes para un adsorbato y adsorbentes dados, y para una temperatura particular. Existen otras ecuaciones como las de Langmuir. Tipos de adsorción. Hay dos tipos de procesos de adsorción: adsorción química y física: a) Física: se produce si el adsorbato y la superficie del adsorbente interactúan sólo por medio de fuerzas de Van der Waals. Las moléculas adsorbidas están ligadas débilmente a la superficie y los calores de adsorción son bajos, apenas unos cuantos kJ, comparables al calor de vaporización del adsorbato. El aumento de la temperatura disminuye considerablemente la adsorción. El proceso es intermitente debido a que el adsorbente se regenera cuando se satura. Por ello, una máquina de adsorción consta de al menos 2 cámaras o lechos de adsorción porque así se consigue que las cámaras inviertan el ciclo de tal modo que donde se produce la adsorción se producirá la desorción y viceversa para conseguir que no pare la producción de frío y la operación sea continua. b) Química: se produce cuando las moléculas adsorbidas reaccionan químicamente con la superficie, en este caso se forman y se rompen enlaces. La adsorción química no va más allá de una monocapa en la superficie. Se caracteriza por la unión química fuerte entre el adsorbato y el adsorbente. Por lo tanto, es más difícil de revertir y requiere más energía para eliminar las moléculas adsorbidas que en la adsorción física. Tipos de adsorbentes

Los adsorbentes son materiales naturales o sintéticos de estructura amorfa y microcristalina. Los utilizados en gran escala son el carbón activo, la alúmina activa, la zeolita, el gel de sílice, la tierra de Fuller, otras arcillas, etc... Se han desarrollado muchos adsorbentes para una amplia gama de separaciones. Por norma, los adsorbentes tienen forma esférica, pequeños gránulos cuyos tamaños comprenden de 0.1 mm a 12 mm. Una partícula de adsorbente tiene una estructura muy porosa, con numerosos poros muy finos, cuyo volumen alcanza hasta el 50 % del volumen total de la partícula. Para el tratamiento de agua se usan diversos adsorbentes como: • Carbón activado • Resinas adsorbentes de intercambio iónico • Óxidos metálicos • Hidróxidos • Carbonatos • Alúmina activada • Arenas. Isotermas de adsorción Definición: La isoterma de adsorción es la relación de dependencia, a una temperatura constante, de la cantidad de adsorbato adsorbido por peso unitario de adsorbente, con respecto a la concentración del adsorbato en equilibrio. Hay 4 tipos básicos de isotermas: •

Freundlich (Adsorción por intercambio iónico) 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 : n1 isotermas desfavorables.

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Lineal (Aprox. de isotermas en la región baja de concentración del soluto) se describe por medio de una ecuación recta que pasa por el origen: q = Ky

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Langmuir (Adsorción por afinidad) se describe por medio de expresiones del tipo: q = qo y/ kd + y qo = capacidad máxima del adsorbente, Kd= constante de equilibrio de desorción

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Irreversible (Sistemas altamente específicos)...