ProblCQ Tema3

Problemes Cinètica Química
4rt semestre Grau Enginyeria Química

Tema 3. Cinètica Heterogènia.

Problema transferència de matèria gas-líquid

3.0.- Considera un gas molt soluble en aigua, com l'amoníac, per al que a 10ºC HA=0.01 atm·L·mol-1. Considera d’altra banda gasos lleugerament solubles, com el monòxid de carboni, l’oxigen, el hidrogen, el metà, etc, per als que HA=1000 atm·L·mol-1.Per l’absorció física dels gasos molt solubles i lleugerament solubles en aigua, suposant que no hi ha reacció:

a) Quines son les resistències relatives de les pel·lícules gasosa i líquida?

b) Quina resistència controla el procés d’absorció?

c) Quina forma d’equació de velocitat de transferència de matèria s’ha d’utilitzar en el disseny per cada cas?

d) Com afecta la solubilitat dels gasoslleugerament solubles a la velocitat d’absorció en aigua?

e) Per quin tipus de gasos és més útil fer absorció amb reacció química per accelerar el procés i perquè?

Dades: kAL:10-3 cm/s; kAG=0.4 mol·cm/(L·atm·s)

Problemes adsorció

3.1.-S´han dut a terme assaigs de laboratori sobre un residu que conté 50 mg/L de fenol. Per això, s’han agafat quatre provetes que contenen 1 litre d’aquest residu ise’ls ha afegit carbó actiu en pols. Quan s’ha assolit l’equilibri, s’han analitzat els continguts de carbó actiu de cada proveta. Els resultats són els que es troben a la següent taula:


Carbó actiu afegit (g)

0.50

0.64

1.00

2.00

Concentració de fenol en equilibri (mg/L)

6.00

1.00

0.25

0.08

Determineu les constants en l’isoterma d'adsorció de Langmuir.

3.2.-Determineu a quintipus d’isoterma d’adsorció s’ajusten les següents dades i calculeu els paràmetres que la regeixen.


Ceq (mg/L)

10

20

30

40

50

q=X/M (g/g)

0.133

0.187

0.220

0.238

0.252




3.3.-Donades les següents dades per l’adsorció de naftalè sobre Filtersorb 400 Carbon:


Dosi carbó (mg/L)

0.0

11.2

22.3

56.1

168.3

224.4

Solut adsorbit (mg/L)

0.04.64

6.94

9.23

9.77

9.88

Efluent, Ceq (mg/L)

9.94

5.30

3.00

0.71

0.17

0.06

Trobeu:
a) Els parèmetres de la isoterma d´adsorció que regeix el procés.
b) Quina és la quantitat de carbó requerida per reduir la concentració de naftalè d’1 a 0.01 mg/L?

3.4.-S’ha mesurat l’adsorció de la proteïna del sèrum d’albúmina boví ( SAB) en una columna d’intercanvi iònic, DEAE,Sephadex A-50. Les condicions emprades han estat les següents: temperatura 20  1ºC, pH = 6.9, tampó fosfat 0.005 M. Els resultats obtinguts es presenten en la taula següent:

C, mg de proteïna per g de solució
0
0.05
0.1
0.2
0.3
0.5
0.5
0.7
0.9
q, mg de proteïna per g sec de reïna
0
5767
6000
6778
7578
7611
7544
8422
7789

Segueixen la isoterma de Langmuir? Quins són els valors dels paràmetres?Problemes equacions velocitat LHHW

3.5. Determineu les equacions de velocitat per a la reacció en fase líquida: A ↔ B + C tenint en compte les següents hipòtesis:
No controlen les etapes físiques.
Si el reactant estigués dissolt en un inert, aquest inert no s’adsorbiria.
El reactor és diferencial (la conversió obtinguda no supera el 10%)
Com variarà la velocitat de reacció en funció de CA si lamescla inicial no conté B ni C?
Discutiu les diferents possibilitats i representeu gràficament les funcions que s’obtinguin.

3.6. Una reacció gasosa catalitzada per un sòlid te la forma: A + B ↔ C. Indiqueu les formes de les corbes de velocitat inicial (velocitat a conversió cero) en funció de la pressió total, considerant que es parteix d’una mescla equimolar de A i B i que no hi ha control de lesetapes físiques, en els casos següents:
a. L’etapa controlant és la reacció en superfície entre els dos reactants adsorbits
b. L’etapa controlant és l’adsorció d’A
c. L’etapa controlant és la desorció de C
d. L’etapa controlant és la reacció en superfície entre A adsorbit i B en la fase gasosa.

3.7. La reacció en fase gasosa A2 + B ↔ R té lloc sobre una superfície catalítica i es porta a...