Cinetica scu

Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia. Vol. 26, Nº 2, 101-108, 2003

Kinetic of copper-sulfate pentahydrate production from scrap copper
Alfredo E. Varela V., Alexandra Arias y Yelitza Reyes
Facultad de Ingeniería, Escuela de Ingeniería Química. Universidad de Carabobo, Valencia, Venezuela. E-mail: avarela@thor.uc.edu.ve

Abstract
The industrial production of copper sulfate pentahydrate (CuSO 4.5H2O), from scrap copper and airy sulfuric acid, requires knowledge of the reaction kinetics for analysis and development. The experimental work was intended to determine the effects of different conditions (temperature, pressure, and airflow rate) on the conversion of sulfuric acid with time. A 4-liters stainless steel cylinder reactor was fabricated for this purpose. The feed was scrap copper, a1.35 M sulfuric acid solution, and airflow supplied at the bottom of the reactor. Sample analysis by titration during the experimental trials allowed the determination of the reaction course until the liquid solution is about 2% weight sulfuric acid. Results suggest that the process is controlled by dilution of oxygen from the air bubble/liquid interphase to the liquid solution. For the experimentalconditions used in this work, the recommended model kinetics is
H2SO 4

-r

= dC

H2SO 4

/dt

= 2(a k H)(C )
g L o2

g

, where a g is the gas bubble/liquid interfacial area per unit volu-

me of liquid free of bubbles, k L the oxygen mass transfer coefficient, and H is the Henry constant. Values of a gkL increase with airflow rate due to the increase in ag. Key words: Coppersulfate, sulfuric acid, reaction kinetics, three-phase reactor

Cinética de la producción de sulfato de cobre pentahidratado a partir de chatarra de cobre
Resumen
Para mejorar la producción industrial de sulfato de cobre pentahidratado (CuSO 4.5H 2O), a partir de chatarra de cobre y ácido sulfúrico aireado, es aconsejable conocer la cinética de la reacción. La metodología usada consistió endeterminar el efecto de diferentes condiciones de temperatura, presión y caudal de aire sobre la variación de la conversión del ácido sulfúrico con el tiempo. Para ello se construyó un reactor cilíndrico de 4 litros. La alimentación consistió en chatarra de cobre, ácido sulfúrico y una corriente de aire añadida por el fondo del reactor. Se recogieron muestras y analizaron por titulación durante eltranscurso de la reacción hasta que la solución alcanza aproximadamente un 2% en peso de ácido sulfúrico. Los resultados experimentales indican que el proceso es controlado por la difusión del oxígeno del aire desde la interfase burbujas/líquido a la solución líquida. A las condiciones experimentales empleadas, la ecuación de velocidad recomendada es dada por

-r

H2SO 4

= dC

H2SO 4

/dt= 2(a k H)(C )
g L o2

g

donde a g es el

área interfacial burbujas/líquido por unidad de volumen líquido libre de burbujas, kL el coeficiente de transferencia de masa del oxígeno, y H la constante de la ley de Henry. Los valores del producto a gkL aumentan con el flujo de aire debido al incremento en el área ag. Palabras clave: Sulfato de cobre, ácido sulfúrico, cinética de reacciones,reactor en tres fases.

Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia. Vol. 26, No. 2, 2003

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Varela y col.

Introducción
El sulfato de cobre pentahidratado es utilizado como ingrediente en alimentos de animales, en la agricultura por su efectiva acción fungicida, en procesos industriales como galvanoplastia, como anticorrosivo de metales, y en el tratamiento de agua, eliminando algas y malos olores.También es utilizado como algicida en aguas de piscinas, lagos y reservas acuíferas, y en otras aplicaciones tales como tratamiento de alcantarillas, preservación de madera, pigmentos, usos veterinarios y químicos. Chapman [1] plantea el creciente interés por la investigación sobre los mecanismos de acción y resistencia del sulfato de cobre como biocida. El proceso de producción del sulfato de...