Guía de Práctica 8 - Cinética e Isoterma de Adsorción
Guía de Práctica 8 - Cinética e Isoterma de Adsorción
Guía de Práctica 8 - Cinética e Isoterma de Adsorción
Introducción
El proceso de adsorción y el opuesto, desorción, son dinámicos y cada uno de ellos ocurre a
determinada velocidad, dependiendo de las condiciones del sistema, así como de la concentración
del adsorbible en la fase fluida como de la concentración del adsorbato en la superficie del sólido.
Cuando estas velocidades se igualan, se establece un estado de equilibrio que se caracteriza por una
fracción constante de cobertura de los sitios iniciales.
El comportamiento cinético puede ajustarse a diferentes modelos, de entre los cuales los más
utilizados son el de pseudo-primer y pseudo-segundo orden, que consideran que la velocidad de
adsorción es directamente proporcional a la diferencia entre la cantidad adsorbida en el equilibrio
y la adsorbida a cualquier tiempo, o a dicha diferencia al cuadrado, respectivamente.
Uno de los modelos más utilizados para describir las isotermas de adsorción, es el propuesto por
Irving Langmuir en 1916. Langmuir asumió que la superficie consiste en un conjunto de sitios, en los
que la adsorción del adsorbato implica la misma cantidad de energía, y conduce a la formación de
una monocapa del adsorbato sobre la superficie del adsorbente.
Otro de los modelos de amplio uso en la descripción del proceso de adsorción es el de Freunlich,
propuesto por Erwin Finlay Freundlich en 1909; este modelo se fundamenta en un desarrollo de
carácter empírico, en el que asumió que la cantidad de adsorbato en el sólido es proporcional a la
concentración de adsorbible elevado a un exponente indicativo de la intensidad con que ocurre la
adsorción. Este modelo suele ser útil para describir procesos de adsorción en los que el adsorbato
se adhiere a la superficie formando múltiples capas.
Materiales
Instrumentos
• Espectrofotómetro UV-VIS.
• Balanza analítica.
• Agitador orbital.
• Centrífuga (para viales pequeños)
• Erlenmeyer de 500 ml (uno).
• Erlenmeyer de 250 ml (cuatro).
• Jeringas de 2 mL (14)
• Filtros para jeringa con poros de 0,22 m (14)
• Celdas para espectrofotómetro.
Reactivos
• Solución de azul de metileno de 10 ppm (500 ml).
• Carbón activado comercial en polvo (400 mg).
• Agua destilada.
Determinación cinética
LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS I - GUÍA DE PRÁCTICAS
En un Erlenmeyer de 500 ml, disponer 200 mg de carbón activado comercial en polvo; añadir 200
mL de solución de 10 ppm de azul de metileno. Tomar como tiempo cero el momento en que se
adiciona la solución. Con ayuda de jeringas limpias de 2 mL, tomar alícuotas de 2 ml de la solución
a tiempos de 5, 10, 15, 20, 25, 30, 45, 60, 90 y 120 minutos. En la medida en que se toman las
alícuotas, filtrar cada una con una membrana de filtración de 0,22 m y guardarla en un vial. Hacer
la lectura de la absorbancia de cada muestra en el espectofotómetro UV-VIS del laboratorio de
Instrumental, a longitud de onda de 665 nm.
Determinación de isoterma
Haciendo uso de una balanza analítica, pesar masas de carbón activado comercial en polvo, de: 30,
40, 60 y 70 mg. Disponerlas en Erlenmeyers de 250 ml; agregar en cada recipiente 50 ml de solución
de azul de metileno de 10 ppm. Disponer los recipientes en el agitador orbital. Al transcurrir dos
horas del proceso de adsorción, tomar alícuotas de 2 ml de la suspensión en cada uno de los
recipientes. Filtrar la alícuota con una membrana de filtración de 0,22 m; guardarla en un vial.
Hacer la lectura de la absorbancia de cada muestra en el espectofotómetro UV-VIS del laboratorio
de Instrumental, a longitud de onda de 665 nm.
Procesamiento de datos
Determinación cinética
Con los datos de absorbancia de cada una de las muestras, determine la concentración de azul de
metileno mediante la curva de calibración respectiva. Construya una gráfica en que se represente
la cantidad de adsorbato en el sólido a los diferentes tiempos; analice el comportamiento
observado. Haga el ajuste de los datos cinéticos a los modelos de pseudo primer y pseudo segundo
orden. Discuta cuál de los modelos se ajusta mejor a los datos experimentales. Compare sus
resultados con los reportados en literatura para otros carbones activados.
Determinación de isoterma
Con los datos de absorbancia de cada una de las muestras, determine la concentración de azul de
metileno mediante la curva de calibración respectiva. Incluya en los datos de isoterma, el obtenido
en el ensayo cinético al tiempo final de 2 horas. Construya una gráfica en que se represente la
cantidad de adsorbato en el sólido en función de la concentración de equilibrio del azul de metileno
en la fase líquida. Analice el comportamiento observado. Haga el ajuste de los datos de la isoterma
obtenida a los modelos de Langmuir y Freundlich. Discuta cuál de los modelos se ajusta mejor a los
datos experimentales. Compare sus resultados con los reportados en literatura para otros carbones
activados y discuta las posibles causas de las diferencias encontradas.
Aspectos de seguridad
Use los elementos de seguridad durante toda la práctica: overol, zapato cerrado, guantes, casco.
LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS I - GUÍA DE PRÁCTICAS
Preguntas
¿Cuál es la expresión que representa el modelo cinético de adsorción de pseudo – primer orden?
¿Cuál es la expresión que representa el modelo cinético de adsorción de pseudo – segundo orden?
Aclaración: buscar los modelos respectivos para el contacto entre fase fluida líquida y el sólido.
Bibliografía
Roop Chand Bansal y Meenakshi Goyal. (2005) Activated Carbon Adsorption. CRC Press. ISBN
9780824753443.
D. M. Ruthven. (1984) Principles of Adsorption and Adsorption Processes. John Wiley & Sons.
ISBN: 0-471-86606-7.