Isotermas de adsorcion

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PRÁCTICA Nº3:

Isotermas de Adsorción

1. OBJETIVOS TERMINALES:

Al concluir el estudio de esta unidad, el estudiante estará en capacidad de:

1. Conocer los fundamentos de la teoría de adsorción

2. Estudiar las propiedades de un sólido adsorbente

3. Obtener datos experimentales para trazar una isoterma de adsorción

1.1. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

1. En cada ensayo realizadoaplicar los conocimientos adquiridos de la teoría de adsorción

2. Estudiar las propiedades del carbón activado

3. Obtener datos experimentales para trazar una isoterma de adsorción de una sustancia en solución por un sólido adsorbente.

2. GENERALIDADES

Las fuerzas intermoleculares en la superficie de un sólido donde las moléculas o iones no tienen satisfechas todas sus fuerzas de unióncon otras partículas, al igual que en la de un líquido, se encuentran en un estado de instauración o sin balancear. Esto trae como consecuencia que las moléculas de gases o de sustancias que se pongan en contacto con el mismo, sean atraídas y retenidas en su superficie.

El fenómeno de concentración de una sustancia sobre la superficie de un sólido o líquido se denomina adsorción, y la sustanciaatraída hacia la superficie se llama fase adsorbida, mientras que aquella a la que se adhiere es el adsorbente.

Se deben diferenciar los fenómenos de adsorción y absorción; en los procesos de absorción la sustancia no es retenida en la superficie, sino que penetra y se distribuye por todo el cuerpo del sólido o liquido.

Generalmente se distinguen dos tipos de adsorción, una física o de VanDer Waals y otra química o activada. La adsorción física se caracteriza por bajos efectos caloríficos por mol de adsorbato, y por el hecho de que el equilibrio es reversible y se establece rápidamente.

[pic]

Figura 9. Adsorción física

La adsorción química o activada va acompañada por efectos caloríficos elevados, lo que ocasiona adherencia mucho más fuerte, resulta evidente que se da unacombinación química de las sustancias formándose un compuesto sobre esta.

[pic]

Figura 10. Adsorción química

La relación entre la cantidad de sustancia adsorbida por un adsorbente y la presión o concentración de equilibrio a una temperatura constante se denomina isoterma de adsorción. Se han observado en general cinco tipos de isotermas de gases en sólidos, que se presentan en la Figura 11.En los casos de Quimisorción solo se presentan isotermas del tipo I.

Las superficies sólidas pueden adsorber también sustancias disueltas. Uno de los adsorbentes mas conocidos a nivel experimental es el carbón activado, el cual es mucho mas efectivo en adsorber no electrolitos desde una solución, y el grado de adsorción depende del peso molecular del adsorbato.

Figura 11. Tipos de isotermasde adsorción

En el estudio de casos experimentales asociados a isotermas del tipo I, la cantidad de gas adsorbida por una cantidad dada de adsorbente se incrementa con relativa rapidez con la presión, para luego reducir la velocidad conforme la superficie comienza a cubrirse por las moléculas de gas.

Para representar la variación de la cantidad de adsorción por unidad de área o de masa conla concentración, dado que la adsorción a partir de soluciones sigue los mismos lineamientos establecidos para los gases, puede ser determinada por una expresión equivalente a la relación que Freundlich propuso para los gases con la presión:

[pic]

Donde:

[pic]: es la masa adsorbida por unidad de área o masa de adsorbente

[pic]: son constantes empíricas que dependen de la naturaleza delproceso.

[pic]: Concentración del soluto en el equilibrio

Al aplicar logaritmos a la expresión anterior, se obtiene el equivalente a una expresión lineal que nos permite obtener las constantes involucradas en el proceso.

Algunas de las aplicaciones de la adsorción desde soluciones son la recuperación de tintes de soluciones diluidas en numerosos solventes, la clarificación de los...
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