Análisis de la cinética de sorción de cu y zn

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8. ANÁLISIS DE LA CINÉTICA DE SORCIÓN DE Cu Y Zn

8.1. Análisis del proceso de sorción.

En la evaluación de los procesos de adsorción[1] como una operación unitaria, dos aspectos fisicoquímicos importantes a considerar son: el equilibrio de sorción y la cinética de sorción. El equilibrio de sorción se establece cuando la concentración del sorbato en la solución se encuentra en unbalance dinámico con la concentración en la interfase (Bradl, 1997, 2002, 2004). Un análisis del equilibrio es la información fundamental para evaluar la afinidad o capacidad del sorbente.

Por lo tanto es importante determinar de qué manera las velocidades de sorción dependen de las concentraciones del sorbato en solución y cómo dichas velocidades son afectadas por la capacidad de sorción delsorbente.

Del análisis cinético se puede establecer el tiempo requerido para completar la reacción de sorción.

8.1.1. Caracterización de la cinética de la sorción.

Los procesos naturales pueden ser explicados mediante diferentes equilibrios químicos y combinaciones de ellos, dando lugar a una compleja interacción de reacciones químicas. La escala de tiempo en que seproducen las diferentes reacciones químicas en los suelos puede variar desde microsegundos y milisegundos para reacciones de intercambio iónico y sorción, a años para reacciones involucradas en fenómenos de cristalización, reacciones de precipitación/disolución, coprecipitación y algunas reacciones de sorción/desorción (Sparks, 1999).

Las reacciones de intercambio iónico son reversibles yestequiométricas; las de sorción pueden involucrar, complejación de esfera externa, complejación de esfera interna y precipitación sobre superficie.

Los componentes del suelo influyen marcadamente sobre la velocidad de las reacciones químicas. Por ejemplo, las reacciones de sorción son más rápidas sobre minerales arcillosos como kaolinita y smectitas que sobre vermiculita y micas. Esto sedebe en gran parte a la disponibilidad de los sitios de sorción. La kaolinita tiene disponible sitios planares externos mientras que la smectita sitios internos altamente disponibles para los sorbatos. Así las reacciones de sorción en los suelos en los que predominan estos minerales resultan muy rápidas, en tiempos que oscilan entre los segundos y milisegundos Sparks (1999).

En cambio lavermiculita y micas tienen múltiples sitios para la retención de metales, incluyendo sitios planares, sitios ubicados en los bordes y en las intercapas; la sorción y desorción en estos últimos sitios puede ser lenta, tortuosa y controlada por transferencia de masa.

Por lo expuesto, en el caso de vermiculita y micas, la sorción puede involucrar altas velocidades de reacción en los sitiosexternos, velocidades medias en los bordes y bajas en las intercapas.

De acuerdo con lo expresado por Lackovic et al. (2004) no hay una diferencia significativa en la sorción de los metales en suelos en los que dominen kaolinita o illita como minerales arcillosos. Dando lugar a una sorción rápida de metales, ya que la capacidad de intercambio catiónico se debe principalmente a sitiosexternos y bordes fácilmente accesibles (Jardine y Sparks, 1984).

El estudio de la cinética de los procesos físico-químicos en sistemas heterogéneos como lo es el suelo es complejo, debido a que la estructura de este sistema presenta diferentes tipos de sitios de unión, con diversas reactividades para los sorbentes inorgánicos y orgánicos.

Las velocidades de las reacciones y losprocesos moleculares mediante los cuales estas reacciones ocurren, llevan a determinar una combinación de cinéticas químicas y eventos cinéticos. La cinética es un término genérico que se refiere a procesos dependientes del tiempo o procesos de pseudoequilibrio (Sparks, 1999).

8.1.1.1. Etapas limitantes de la velocidad de reacción.

Tanto los procesos de transporte como los procesos...
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