Columna Fraccionamiento por burbujas

Columna de fraccionamiento por burbujas





Objetivo
Comprender el fenómeno de adsorción en una columna de fraccionamiento por burbujas.
Calcular las diferentes variables que intervienen en el fenómeno, Principalmente la difusión longitudinal y compararla con el de difusión molecular, interpretar los resultados.Introducción
Cuando se hace burbujear un gas en una columna conteniendo una solución de una sustancia tensoactiva, en la interfase gas liquido de las burbujas se produce una adsorción del soluto. El cual es transportado a la parte superior de la columna por esas burbujas, que al reventar dejan al soluto libre. En consecuencia hay un enriquecimiento del soluto en la parte superior y un empobrecimiento enla parte inferior (fraccionamiento).
Esta separación esta limitada por un proceso de difusión del soluto debido al gradiente de concentración que se establece. Al subir las burbujas, se produce turbulencia en la fase liquida que tiende a mezclar y este efecto de mezcla se expresa en términos de las leyes de Fick y se llama difusión longitudinal o axial.
En una columna trabajando en formadiscontinua se alcanza un estado estacionario, y en esas condiciones se puede plantear un balance de masa, tomando una envolvente.
Luego la cantidad de soluto transportada por las burbujas de soluto que descienden por difusión por unidad de tiempo.
Si a es el área de una burbuja () y la frecuencia de producción de burbujas (), entonces es el área total de interfase que atraviesa la envolvente.Si es la absorción (), entonces es la cantidad de soluto que atraviesa la envolvente por unidad de tiempo arrastrado por las burbujas. Si es la concentración del soluto a la altura y es el coeficiente de difusión longitudinal entonces es la cantidad de soluto transportado por difusión, por unidad de tiempo, siendo el área de la columna .Luego :a.f.T= D.A.dc/dh (1)
Donde es función de la concentración. En solución diluida hay una relación directa, luego:
T=K.c (2)

Dónde:
K= (-1/R.T).dΩ/dc (3)

Reemplazando (2) en (1) y agrupando variables se obtiene:dC/C= (A.f.K/D.a) dh (4)
Llamando a la concentración en e integrando se tiene:
(5)
Si llamamos resulta:
(6)
Que es lo mismo que:
(7)
Que da la distribución de laconcentración de la sustancia tensoactiva en función de la altura de la columna.

Materiales e Instrumentos Usados
Se utilizaron:
a) Solución cristal violeta (sustancia ternsioactiva).
b) Columna.
c) Espectofotometro UV-Visible.
d) Cronometro.
e) Tubos para muestras.
f) Bomba de aire.
g) Calibre.
h) Regla milimetrada.
i) Burbujeador.
j) Estalagmometro.

Parte Experimental.
En la foto semuestra el equipo usado

Aire comprimido se hace burbujear en una columna conteniendo una solución de cristal violeta. El aire se satura previamente con agua, con objeto de impedir que se evapore agua de la solución .El llenado de la columna con la solución, se hace mientras se burbujea aire a fin de impedir que los poros del burbujeador (placa de vidrio sinterizado) se obture con la solución.La columna se conecta con un caudalímetro de película con el objeto de determinar el caudal del gas.
Mientras se alcanza el estado estacionario se preparan soluciones de cristal violeta de concentración que varían desde 0,2 a y se determina la tensión superficial de los mismos mediante el método del estalagmometro, donde se permite el flujo lento de n gotas con volumen V y densidad ∂....