CATEDRA : INGENERIA DE ALIMENTOS III

CATEDRATICO : ing. QUINTANA DIAZ, ROLANDO

TEMA : ADSORCION

ALUMNOS : CAMARGO PAREDES, Vanessa

MORALES CANCHUMANYA, Jessica

RAMOS ZORRILLA, Christian

Huancayo-2018
 INDICE
INTRODUCCIÓN .............................................................................................................3
I. MARCO TEORICO…………………………………………………………4
1. Adsorción .................................................................................................4
1.1. Historia……………………….........................................................4
1.2. Factores……………………………………………………………..5
1.3. Pasos de la adsorción…...…………………………………………..5
1.4.Tipos de adsorción …………………….....…………………………6
1.5.Adsorbentes comunes…………..………..…………………………8
2. Relaciones de equilibrio………………..…………………………… …..11
2.1. FREUNDLICH…………………...….……………………………11
2.2. Lineal…………………..……………………………………… …12
2.3. LANGMUIR……………………………………………………....12
3. Operación por etapas……………………………………….……………15
3.1. Operación por una sola etapa…………………..……….…………15
3.2. Operaciones en corrientes cruzadas en varias etapas……………..19
3.3. Adsorción en contracorriente en varias etapas…………………………22
4. Sistemas de adsorcion……………..……………………………………..24
4.1 Filtración por contacto (adsorción en slurry).………… ………………24
4.2. adsorcion en lecho fijo……………….......………………………..25
4.2.1. Lecho fijo ideal …………………….......……….................26
4.2.2. Lecho fijo real…………………….…………………………..27
4.3. Adsorcion por oscilacion termica o TSA ............................................. 30
4.4. adsorcion por oscilación de presión……………………….………31
5. equipos de adsorcion…………………………………………………….....32
5.1. Columnas de contacto……………………………….…….………32
5.1.1. Operación del lecho de empaque fijo………………..……..32
5.1.2. Adsorbedor de empaque o de pulso………………..…..…...33
5.1.3 Ventajas……………………………………….……….……..34
5.1.4. Desventajas…………………………………..………..…….34
5.2. adsorbedores de lechada de contacto……………………....………..……..35
5.2.1 tratamiento de batch de una sola etapa ………..……...…..35
5.2.2. Psicrómetro dispositivo armado con ventilador…………......36
5.2.3. Ventajas…………………...…………………………….…..30
5.2.4. Desventajas……..………………...............................……..30
6. ejercicio aplicativo……………………………………..……………..……..31
II. APLICACIÓN DE LA ADSORCIÓN A LA INDUSTRIA………………………………43
2.1.-DE ALIMENTOS,……………………………………………………………...…....43
2.2.-INDUSTRIA QUIMICA…………………………………………………………….44
II. CONCLUSIONES………………………………………….………………….44
III. BIBLIOGRAFIA……………………...............................................................45

2
 INTRODUCCION
El estudio y conocimiento de los procesos de adsorción en el área de la ingeniería es
actividad científica importante y oportuna en un mundo cada vez más tecnológico y
complejo. Los productos no deseados en procesos industriales, la generación de
desechos residuales de origen industrial y doméstico, la acumulación de residuos de
diversas áreas productivas, constituyen pasivos que deben ser manejados y tratados con
el objeto de minimizar el impacto ambiental generado Es por ello que el estudio de
procesos como la adsorción, contribuyen con la gestión de los desechos que se generan
de forma galopante en una sociedad que no se detiene al tratarse de desarrollo y
aplicación de nuevas tecnologías. Existen procesos de tratamiento de agua, suelos y
gases en este trabajo trataremos el estudio por adsorción.

Objetivos

 Dar a conocer el tema de adsorción y su significado

 Conocer los tipos de adsorción y sus aplicaciones
 Conocer los balances y equilibrios en la adsorción
 Conocer los sistemas y equipos utilizados en adsorción

3
 I. MARCO TEORICO

1. Adsorción
1.1.Historia

El término de adsorción parece haber sido introducido por káiser en 1881, para connotar
la condensación de gases sobre superficies libres. A diferencia de la absorción gaseosa
en donde las moléculas del gas penetran dentro del sólido. La adsorción ha sido definida
por el IUPAC como el enriquecimiento o el vaciamiento de uno o más componentes en
una interface. En 1909, McBain propuso el término sorción para abarcar tres tipos de
fenómenos: la adsorción sobre las superficies, la absorción dentro del sólido y la
condensación capilar que ocurre en el interior de los poros. Pero, quizás por razones de
eufonía, el término nunca fue utilizado ampliamente y la palabra adsorción es
frecuentemente utilizada para denotar indistintamente la condensación capilar o la
adsorción en superficies. (Durán-García, Ramírez, Rojas y Bravo, 2012).

No debe confundirse con la absorción ya que la característica que las distingue es que
en un proceso de adsorción el fluido no se incorpora al volumen del material, sino que
es retenido en su superficie y en la absorción las moléculas o átomos de una fase
penetran casi uniformemente en los de otra fase constituyéndose una "solución" con esta
segunda.

Entonces podemos definir a la adsorción como:

Un proceso por el cual átomos, iones o moléculas de gases, líquidos o sólidos disueltos
son atrapados o retenidos en una superficie por ejemplo, un contaminante soluble
(adsorbato) es eliminado del agua mediante el contacto con una superficie sólida
(adsorbente). El proceso inverso a la adsorción se conoce como desorción.

(Durán-García, Ramírez, Rojas y Bravo, 2012).

4
La interface del proceso puede ser:

Sólido – gas.

Sólido– líquido.

Líquido –gas.

Líquido–líquido

Figura 1. Interfase en el proceso de adsorcion

Fuente: Durán-García, Ramírez, Rojas y Bravo, 2012

1.2.Factores:
 Solubilidad: Menor solubilidad, mejor adsorción.
 Estructura molecular: Más ramificada, mejor adsorción.
 Peso molecular: Grandes moléculas, mejor adsorción.
 Problemas de difusión interna: pueden alterar la norma.
 Polaridad: Menor polaridad, mejor adsorción.
 Grado de saturación: Insaturados, mejor adsorción.
1.3.Pasos de la adsorción
 Contacto del adsorbente y la solución
 Al efectuarse la adsorción el soluto se une preferentemente a la superficie del
adsorbente respecto a otros solutos.

5
  Lavado de la columna con una solución que no provoque la desorción del soluto
de interés.
 Finalmente se efectúa la recuperación del soluto utilizando un fluido que
favorezca la desorción, elución.

1.4.Tipos de adsorción:

Podemos diferenciar tres tipos de adsorción, dependiendo de qué tipos de fuerzas

existan entre el soluto y el adsorbente. Estas fuerzas pueden ser de tipo eléctrico, de
fuerzas de Van der Waals o de tipo químico.

a) Adsorción por intercambio (Eléctrica): El intercambio iónico el ejemplo más

representativo para este tipo de adsorción, es por ello que a menudo, se le llama
adsorción por intercambio. En este proceso el soluto y el adsorbente se atraen
por fuerzas electrostáticas, los iones de la sustancia se concentran en una
superficie como resultado de la referida atracción. Dicho de otra manera, los
iones del soluto se concentran en la superficie del sorbente, que se encuentra
cargada eléctricamente con signo contrario a los iones del soluto. Si tenemos dos
adsorbatos iónicos iguales en varios factores, pero uno con mayor carga que
otro, el de mayor carga será el que se adsorbido. Para adsorbatos con igual
carga, el tamaño molecular (radio de solvatación) es el que determina cuál será
adsorbido, es decir determina el orden de preferencia para la adsorción.

6
 Figura 2. Adsorción por intercambio
b) Física (Adsorción por fuerzas de Van der Waals): También llamada
adsorción física o fisisorción. En este tipo de adsorción, la molécula adsorbida
no está fija en un lugar específico de la superficie, sino más bien está libre de
trasladarse dentro de la interface. Esta adsorción, en general, predomina a
temperaturas bajas y un ejemplo de la misma, es el de la mayoría de las
sustancias orgánicas en agua con carbón activado considerándose así de
naturaleza física y en el caso del adsorbato, conserva su naturaleza química.

Figura 3. Adsorción física

c) Adsorción Química: Ocurre cuando hay interacción química entre adsorbato y

adsorbente. También llamada adsorción química, adsorción activa o
quimisorción. La fuerza de la interacción entre adsorbato y adsorbente es fuerte,
casi como un enlace químico, debido a que el adsorbato forma unos enlaces
fuertes localizados en los centros activos del adsorbente. Esta adsorción suele
estar favorecida a una temperatura elevada. En este tipo de adsorción, el
adsorbato sufre una transformación, más o menos intensa, de su naturaleza
química. Cabe destacar que la mayoría de los fenómenos de adsorción son

7
 combinaciones de estos tres tipos de adsorción, y muchas veces resulta difícil
distinguir la fisisorción de la quimisorción. Un papel fundamental en el estudio
de la adsorción, es la selectividad del proceso, en la cual se toma en cuenta los
siguientes aspectos:

Masa o Volumen Molecular Polaridad

Estéricos
Químicos
Forma del soluto Carga Electrostática

En el equilibrio de la adsorción e isotermas de adsorción de una especie química

presente en la solución del suelo (adsorbato) por los constituyentes de la fase
sólida del suelo (adsorbente) ocurre debido a la interacciones entre la superficie
activa de las partículas sólidas y el adsorbato.

1.5. Adsorbentes comerciales:

 Carbón activado: describo una familia de adsorbentes carbonáceos altamente
cristalinos y una porosidad interna altamente desarrollada. Existe una amplia
variedad de productos de carbón activado que muestran diferentes
características, dependiendo del material de partida y la técnica de activación
usada en su producción, Es un material que se caracteriza por poseer una
cantidad muy grande de microporos (poros menores a 2 nanómetros de radio). A
causa de su alta microporosidad, el carbón puede poseer una superficie de 50
m²/g o más si es activo, llegando a valores de más de 2500 m²/g.

8
 Figura 4. Carbón activado

 Alúmina activada: La Alúmina Activada es manufacturada a partir de

Hidróxido de Aluminio mediante dehidroxilación para producir alto nivel de
porosidad; este material puede tener un área superficial por arriba de 200 m2/g.
El compuesto es ampliamente usado como desecante (mediante el efecto de
mantener deshidratación en el aire y como filtro retenedor de Fluoruro (F),
Arsénico (As) y Selenio (Se) en agua potable. Además está compuesta
principalmente por Oxido (III) de Aluminio (II), el mismo compuesto de Zafiro
y Rubíes, (solo que sin las impurezas que dan a esas piedras su distintivo color).
Y sus usos están aplicados para: Sistemas de secado de aire, control de humedad
para procesos industriales, deshidratación de gases y liquidos.

Figura 5. Alúmina activada

 Silicagel: tiene una forma granular y porosa de dióxido de silicio fabricado

sintéticamente a partir de silicato sódico. A pesar del nombre, el gel de sílice es
sólido, Su gran porosidad, que le otorga alrededor de 800 m²/g de superficie

9
 específica, le convierte en un absorbente de agua. Por este motivo se utiliza para
reducir la humedad en espacios cerrados, normalmente hasta un 40%. Cuando se
ha saturado de agua el gel se puede regenerar sometiéndolo a una temperatura de
150 °C, a razón de 1,5 horas por litro de agua. se usa como agente desecante
para controlar la humedad local y evitar el deterioro de ciertos bienes. Debido a
aditivos venenosos añadidos al producto, como el cloruro de cobalto, y a su gran
capacidad de absorción de humedad, habitualmente los paquetes de gel de sílice
llevan advertencias destinadas a que los usuarios no ingieran el contenido de los
mismos.

Figura 6. Silicagel

Activación de adsorbentes

Es el tratamiento o procesos que se realiza en materiales tanto físico, químico como

térmicos para la fabricación de adsorbentes, entre ellos tenemos:

 La arcilla (se activa con H2SO4, HCl luego se lava, seca y se pulveriza
finamente)
 La tierra fuller (son silicatos de Al y Mg; la arcilla se calienta, seca, muele y
cierne.
(Rolando Quintana, David Indigoyen, 2010)

2. RELACIONES DE EQUILIBRIO

10
En el análisis de los procesos de adsorción los datos de equilibrio se expresan normalmente
como isotermas de adsorción

Cuando se pone en contacto el adsorbente solido con un fluido que contiene un soluto esto se
transfiere hacia la superficie del sólido, quedando retenido en él. Siendo que el proceso se da
hasta llegar a un equilibrio dinámico, (Quintana, 2010).

Figura 7. Isotermas de adsorción.

 Las isotermas son útiles para la elección del adsorbente más apropiado y juega un papel
importante en la predicción del rendimiento de los sistemas de adsorción.
 Las isotermas son parte esencial para modelar la adsorción y por lo tanto para el diseño,
cálculo de eficiencias y costos de la adsorción.
 Las isotermas nos permiten estimar el grado de purificación que puede ser alcanzado, la
cantidad de adsorbente requerido, y la sensibilidad del proceso respecto a la
concentración del producto.

De los cuales hay 3 tipos de isotermas:

2.1. FREUNDLICH:
(Adsorción por intercambio iónico), se utiliza en sistemas líquidos- sólidos en
rangos pequeños de concentración y particularmente en solidos diluidos.
Si se mezcla un adsorbente con una solución binaria se produce la adsorción se
soluto y solvente.

11
Volumen conocido de solución V.

Modelo: 𝐶 ∗ = 𝐾[𝑉(𝐶0 − 𝐶 ∗ )]𝑛

Y =K Xn

Donde:
 𝑉(𝐶0 − 𝐶 ∗ ) = X : (concentración del soluto en la solución) Adsorción aparente
𝐿𝑏 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 𝑎𝑑𝑠𝑜𝑟𝑏𝑖𝑑𝑜
por masa unitaria de adsorbente (𝐿𝑏 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 𝑎𝑑𝑠𝑜𝑟𝑏𝑒𝑛𝑡𝑒).

 𝐶0 = concentración del soluto Lb soluto binario.

 𝐶 ∗ = concentración de equilibrio Lb de adsorbente
 𝐾 = constantes cuyas unidades dependen de n
𝑛 > 1 𝑎𝑑𝑠𝑜𝑟𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑓𝑎𝑣𝑜𝑟𝑎𝑏𝑙𝑒
 𝑛 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝐴𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙 { }
𝑛 < 1 𝑎𝑑𝑠𝑜𝑟𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒𝑠𝑓𝑎𝑣𝑜𝑟𝑎𝑏𝑙𝑒

Si los datos se grafican en papel logaritmo se obtiene una resta de pendiente (n) y intercepto
(K).

𝐶 ∗ = 𝐾[𝑉(𝐶0 − 𝐶 ∗ )]𝑛

Ln𝐶 ∗ = 𝐿𝑛𝑘 + 𝑛 𝐿𝑛[𝑉(𝐶0 − 𝐶 ∗ )]

O También: Ln𝑌 ∗ = 𝐿𝑛𝑘 + 𝑛 𝐿𝑛𝑋

Y =K Xn

Usos:

- Adsorción de una variedad de antibióticos, hormonas y esteroides.

- Útil cuando se ignora la identidad real de solutos, en la adsorción de sustancias
coloreadas como en soluciones de azúcar y aceites vegetales.

2.2. LINEAL: (Aprox. de isotermas en la región baja de concentración del soluto). se

describe por medio de una ecuación recta que pasa por el origen:
y = Kx
y = concentración de soluto en la SOLUCIÓN
X : (concentración del soluto en la solución)

12
 K = constante

2.3. LANGMUIR: (Adsorción por afinidad) es la adsorción de un único adsorbato en una

sola capa molecular, con todos los centros con la misma posibilidad de adsorción.

A+S S-A
K1
Donde: K2
 A = Soluto. (adsorbato).
 S = Solido (adsorbnte).
La velocidad de adsorción de A es expresada por la ecuación:

𝑟𝐴 = 𝐾1 𝐶𝐴 (𝑚0 − 𝑚𝐴 ) − 𝐾2 𝑚𝐴

SIENDO:

- 𝑟𝐴 = Velocidad de adsorción de A.
- 𝐶𝐴 = Concentración de A en la fase liquida.
- 𝑚0 = Concentración máxima de A retenidas por el adsorbente.
- 𝑚𝐴 = Concentración de A retenido por el adsorbente.
EN EL EQUILIBRIO LA ADSORCION COMO:

SI 𝑟𝐴 = 0 LA ECUACION SERIA: 𝐾1 𝐶𝐴 (𝑚0 − 𝑚𝐴 ) = 𝐾2 𝑚𝐴 , despejando la constante de

adsorción.

𝐾1 𝑚𝐴
𝐾= =
𝐾2 𝐶𝐴 (𝑚0 − 𝑚𝐴 )

DE LA QUE SE OBTIENE:

𝑚1 𝐾 𝐶𝐴
=
𝑚0 1+𝐾
Sustituye la isoterma de
𝐾 𝐶𝐴 Langmuir o modelo
𝑌=
1+𝐾 cinético de adsorción.
K = constante de equilibrio de desorción.

𝐶𝐴 = Concentración de A en la fase liquida.

Y= capacidad máxima del adsorbente.

13
 3. OPERACIÓN POR ETAPAS
3.1. OPERACIÓN POR UNA SOLA ETAPA:

𝐿𝑠 , 𝐿𝑏 𝑑𝑒 𝑎𝑑𝑠𝑜𝑟𝑏𝑒𝑛𝑡𝑒
𝐿𝑏 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜
𝑋0
𝐿𝑏 𝑑𝑒 𝑎𝑑𝑠𝑜𝑟𝑏𝑒𝑛𝑡𝑒

𝐺𝑠 , 𝐿𝑏 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 𝐺𝑠 , 𝐿𝑏 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛
𝐿𝑏 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 𝐿𝑏 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜
𝑋0 𝑌1
𝐿𝑏 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 𝐿𝑏 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛

𝐿𝑠 , 𝐿𝑏 𝑑𝑒 𝑎𝑑𝑠𝑜𝑟𝑏𝑒𝑛𝑡𝑒
𝐿𝑏 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜
𝑋1
𝐿𝑏 𝑑𝑒 𝑎𝑑𝑠𝑜𝑟𝑏𝑒𝑛𝑡𝑒

Figura 9. Representación de la operación de adsorción en una sola etapa.

BALANCE DE MATERIA

TODO LO QUE ENTRA = TODO LO QUE SALE

Adsorbente nuevo 𝑋0 = 0

𝐺𝑆 𝑌𝑂 + 𝐿𝑆 𝑋0 = 𝐺𝑆 𝑌1 + 𝐿𝑆 𝑋1

𝐺𝑆 (𝑌𝑂 − 𝑌1 ) = 𝐿𝑆 (𝑋1 − 𝑋0 )
𝐿𝑆
𝑌𝑂 − 𝑌1 = − 𝐺𝑆
(𝑋1 − 𝑋0 ) (1)

Pendiente

14
 Figura 10. Representación de línea de operación

En general se conoce (𝑋0 , 𝑌0 ) , el punto ( 𝑋1 − 𝑌1 ), que mide las concentraciones a la salida

sobre el (diagrama de equilibrio “DE”).

Ecuación de freundlich:

𝑌 ∗ = 𝐾[𝑋]𝑛 (2)

PARA LAS CONDICIONES FINALES: 𝑌1 = 𝐾[𝑋1 ]𝑛 ; despejando 𝑋1 :

1
𝑌 𝑛
𝑋1 = ( 𝐾1 ) (3)

Reemplazar 3 en 1 y despejar 𝐿𝑆 :

𝐿𝑆
𝑌𝑂 − 𝑌1 = − (𝑋 − 𝑋0 ) 𝑋0 = 0
𝐺𝑆 1

𝐿𝑆
𝑌𝑂 − 𝑌1 = − (𝑋 − 0)
𝐺𝑆 1

𝐿𝑆
𝑌𝑂 − 𝑌1 = − (𝑋 )
𝐺𝑆 1
1
𝐿𝑆 𝑌1 𝑛
𝑌𝑂 − 𝑌1 = − (( ) )
𝐺𝑆 𝐾

𝑌𝑂 −𝑌1
𝐿𝑆 = 𝐺𝑆 ( 1 ) (4)
𝑌
( 1 )𝑛
𝐾
Cantidad de adsorbente necesario para un cambio dado de la concentración de la solución
de 𝑌𝑂 𝑎 𝑌1 .

15
 Figura 11. Representación de pendientes

Si en cada uno de los casos la concentración de la solución se reduce de 𝑌𝑂 𝑎 𝑌1 se llega aplicar

las tres LO cuyas pendientes son directamente proporcional a la relación absorbente / solución.
∆𝑋
Pendiente =
∆𝑌

∆𝑋 𝐿𝑏 𝑎𝑑𝑠𝑜𝑟𝑏𝑒𝑛𝑡𝑒
=
∆𝑌 𝐿𝑏 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛
3.2. OPERACIONES EN CORRIENTES CRUZADAS EN VARIAS ETAPAS

Se utiliza para economizar adsorbente, cuando se opera con carbón activo que es bastante caro.
Como entre etapas se filtra, en general el número de etapas óptimo es 2.

Figura 12. Representación de la operación en corriente cruzada en dos etapas.

16
Balances en cada etapa:

En (1):
𝐺𝑆 𝑌𝑂 + 𝐿𝑆1 𝑋0 = 𝐺𝑆 𝑌1 + 𝐿𝑆1 𝑋1

En (2):
𝐺𝑆 𝑌1 + 𝐿𝑆2 𝑋0 = 𝐺𝑆 𝑌2 + 𝐿𝑆2 𝑋2

Estas ecuaciones proporcionan las líneas de operación.

𝐿𝑆
𝑌1 − 𝑌0 = − (𝑋 − 𝑋0 )
𝐺𝑆 1

𝐿𝑆2
𝑌2 − 𝑌1 = − (𝑋2 − 𝑋0 )
𝐺𝑆

Figura 13. Diagrama de equilibrio y las líneas de operación en dos etapas

Aplicación de la ecuación de freundlich:

Para la etapa (1): 𝑌1 = 𝐾[𝑋1 ]𝑛

Para la etapa (2): 𝑌2 = 𝐾[𝑋2 ]𝑛

17
SUSTITUYENDO:

𝐿𝑆1 𝑌𝑂 − 𝑌1
= 1
𝐺𝑆
𝑌 𝑛
( 1)
( 𝐾 )

𝐿𝑆2 𝑌1 − 𝑌2
= 1
𝐺𝑆
𝑌 𝑛
( 𝐾2 )
( )

LA CANTIDAD TOTAL DEL ADSORBENTE UTILIZADO ES:

𝐿𝑆1 + 𝐿𝑆2 𝑌𝑂 − 𝑌1 𝑌1 − 𝑌2
= 1 + 1
𝐺𝑆
𝑌1 𝑛 𝑌2 𝑛
( ) ( )
𝐾 𝐾

𝐿𝑆1 + 𝐿𝑆2 1 𝑌𝑂 − 𝑌1 𝑌1 − 𝑌2
= 𝐾𝑛 ( 1 + 1 )
𝐺𝑆
(𝑌1 )𝑛 (𝑌2 )𝑛

Si queremos el mínimo total de adsorbente a utilizar se deriva y se iguala a 0:

𝑑 𝐿𝑆1 + 𝐿𝑆2 𝑑 1 𝑌𝑂 − 𝑌1 𝑌1 − 𝑌2
( )= 𝐾𝑛 ( 1 + 1 )=0
𝑑𝑌1 𝐺𝑆 𝑑𝑌1
(𝑌1 )𝑛 (𝑌2 )𝑛

1 𝑑 𝑌𝑂 − 𝑌1 𝑑 𝑌1 − 𝑌2
= 𝐾𝑛 [ ( 1 )+ ( 1 )] = 0
𝑑𝑌1 𝑑𝑌1
(𝑌1 )𝑛 (𝑌2 )𝑛

1 1 1
𝑌1 𝑛 (−1) − (𝑌𝑂 − 𝑌1 ) 𝑛 𝑌1 𝑛−1 1
2 + 1 =0
𝑌1 𝑛 𝑌2 𝑛
1 1 1−𝑛
−𝑛 𝑌1 𝑛 + 𝑌1 𝑛 − 𝑌𝑂 𝑌1 𝑛 −𝑛
2 = 1
𝑌1 𝑛 𝑌2 𝑛

Factorizando:

18
 1
𝑌1 𝑛 [−𝑛𝑌1 + 𝑌1 − 𝑌0 ] −𝑛
2 = 1
𝑌1 𝑛 𝑌2 𝑛

Simplificando:

[−𝑛𝑌1 + 𝑌1 − 𝑌0 ] −𝑛
1 = 1
𝑌1 𝑛+1 𝑌2 𝑛

[−𝑛𝑌1 + 𝑌1 − 𝑌0 ] −𝑛
1 = 1
𝑌1 𝑛 𝑌1 𝑌2 𝑛
1
[−𝑛𝑌1 + 𝑌1 − 𝑌0 ] 𝑌1 𝑛
= −𝑛 1
𝑌1
𝑌2 𝑛

1
𝑌0 𝑌1 𝑛
−𝑛 + 1 − = −𝑛 ( )
𝑌1 𝑌2
1
𝑌1 𝑛 𝑌0
−𝑛 ( ) − = 𝑛−1
𝑌2 𝑌1

Por lo tanto:
1
𝑌1 𝑛 1 𝑌0 1
( ) − =1−
𝑌2 𝑛 𝑌1 𝑛

La ecuación se resuelve por el método numérico. Sin embargo, para facilitar los cálculos se han
elaborado gráficos para solucionarla directamente.

19
 Figura 14. Gráfico de fracción no adsorbida 1 vs 2

3.3. ADSORCIÓN EN CONTRACORRIENTE EN VARIAS ETAPAS.

Se utiliza para obtener mayor economía de adsorbente.

Figura 15. Representación de la adsorción en contracorriente en varias etapas

Balance en todas las etapas:

𝐺𝑆 𝑌𝑂 + 𝐿𝑆 𝑋𝑛+1 = 𝐺𝑆 𝑌𝑛 + 𝐿𝑆 𝑋1 (1)

𝐺𝑆 (𝑌𝑂 − 𝑌𝑛 ) = 𝐿𝑆 (𝑋1 − 𝑋𝑛+1 ) (2)

EXPRESANDO COMO UNA RECTA:

𝐿
(𝑌𝑂 − 𝑌𝑛 ) = 𝑆 (𝑋1 − 𝑋𝑛+1 ) (3)
𝐺 𝑆

La ecuación (3) multiplicar por (-1):

20
 𝐿
(𝑌𝑛 − 𝑌0 ) = 𝑆 (𝑋𝑛+1 − 𝑋1 ) (4)
𝐺 𝑆

Por lo que la ecuación (4) tiene una pendiente positiva:

𝐿𝑆
𝑝𝑒𝑛𝑑𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 = 𝐿𝑂(𝐿𝑖𝑛𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑜𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛)
𝐺𝑆

El número de etapas teóricas requeridas se obtiene trazando en un mismo esquema la LO y el

DE.

Figura 16. Esquema de la línea de operación y diagrama de equilibrio

 Si en una desorción, la línea de operación está por debajo del diagrama de equilibrio.
 Si aumenta el número de etapas, la cantidad de adsorbente que se requiere al principio
decrece con rapidez, pero se aproxima al valor mínimo solo en forma asintótica.
 Raramente es económico usar más de dos etapas, ya que implica hacer la filtración del
solido a partir del líquido entre las etapas.
Aplicación de la ecuación de freundlich para una cascada de dos etapas

Figura 17. Adsorción en contracorriente en dos etapas

Balance de adsorbato para toda la cascada:

𝐺𝑆 𝑌𝑂 + 𝐿𝑆 𝑋3 = 𝐺𝑆 𝑌2 + 𝐿𝑆 𝑋1 (1)

21
 𝐺𝑆 (𝑌𝑂 − 𝑌2 ) = 𝐿𝑆 (𝑋1 − 𝑋3 )

𝐺𝑆 (𝑌𝑂 − 𝑌2 ) = 𝐿𝑆 (𝑋1 − 0) (2)

Para la etapa (1): 𝑌1 = 𝐾[𝑋1 ]𝑛

1
𝑌 𝑛
𝑋1 = ( 1) (3)
𝐾

Reemplazando (3) en (2):

𝐺𝑆 (𝑌𝑂 − 𝑌2 ) = 𝐿𝑆 (𝑋1 − 𝑋0 )
𝑋0 = 0
𝐿𝑆
𝑌𝑂 − 𝑌2 = − (𝑋 − 0)
𝐺𝑆 1

𝐿𝑆
𝑌𝑂 − 𝑌2 = − (𝑋 )
𝐺𝑆 1
1
𝐿𝑆 𝑌1 𝑛
𝑌𝑂 − 𝑌2 = − (( ) )
𝐺𝑆 𝐾

𝐿𝑆 𝑌𝑂 − 𝑌2
= 1
𝐺𝑆
𝑌 𝑛
( 𝐾1 )
( )
(4)

Balance de adsorbato en la etapa (2)

Figura 18. Adsorción en contracorriente en dos etapas

Todo lo que entra = Todo lo que sale

22
 𝐺𝑆 𝑌1 + 𝐿𝑆 𝑋3 = 𝐺𝑆 𝑌2 + 𝐿𝑆 𝑋2 (5)

𝐺𝑆 𝑌1 + 𝐿𝑆 . 0 = 𝐺𝑆 𝑌2 + 𝐿𝑆 𝑋2

𝐺𝑆 (𝑌1 − 𝑌2 ) = 𝐿𝑆 (𝑋2 ) (6)

𝐿
De la ecuación (6) Despejar 𝐺𝑆 :
𝑆

𝐿𝑆 (𝑌1 −𝑌2 )
= (7)
𝐺𝑆 𝑋2

Para la etapa (2): 𝑌2 = 𝐾[𝑋2 ]𝑛

1
𝑌 𝑛
𝑋2 = ( 𝐾2 ) (8)

Reemplazar la ecuación 8 en (7):

𝐿𝑆 (𝑌1 − 𝑌2 )
=
𝐺𝑆 𝑋2

𝐿𝑆 (𝑌1 −𝑌2 )
= 1 (9)
𝐺𝑆 𝑌
( 2 )𝑛
𝐾

De la ecuación (4) igualar a la ecuación (9):

LS YO −Y2 (𝑌1 −𝑌2 )

=( 1 )= 1 (10)
GS Y 𝑌
( 1 )n ( 2 )𝑛
K 𝐾

Simplificar:
1
1
YYO O − 1 =Y(
Y1 𝑛 Y1
1 𝑛 ) Y1( − 1) (11)
𝑌2 − 1 = ( )
𝑌2 ( −
𝑌2 1)
𝑌2 𝑌2 𝑌2

Este método se resuelve mediantes mediante métodos numéricos para Y1 o mediante gráficos.

23
 Figura 19. Gráfico para resolver la ecuación (11)

Figura 20. Gráfica de una cascada de dos etapas.

𝐿𝑆
𝐿𝑂1: 𝑌1 − 𝑌0 = − (𝑋 − 𝑋1 )
𝐺𝑆 2

𝐿𝑆
𝐿𝑂2: 𝑌2 − 𝑌1 = − (𝑋 − 𝑋3 )
𝐺𝑆 2

4. Sistemas de adsorción
4.1. Filtración por contacto (adsorción en slurry)

24
Sus partículas son menores de 1 mm, para reducir las resistencias externa (agitación) e
interna. Se utiliza para eliminar pequeñas cantidades de moléculas grandes en agua
(como tintes, etc.). El sólido no se regenera. (Coronas y Sebastián, 2012)

Figura 21: sistema de filtración por contacto

Fuente: Coronas y Sebastián (2012)

4.2.Adsorción en lecho fijo

Los estudios de adsorción en una columna de lecho fijo, a diferencia de los

experimentos por lotes, no funcionan bajo condiciones de equilibrio debido a que
continuamente ingresa a la columna una disolución de alimentación, donde se establece
un proceso de transferencia de masa permanente entre una fase móvil que contiene el
adsorbible (sustancia a remover) y la fase sólida del lecho adsorbente. Los procesos
industriales generalmente se trabajan bajo condiciones continuas, por lo tanto este tipo
de estudios proporciona la aplicación más práctica en el tratamiento de aguas residuales
(Ortega, 2017)

Sus partículas son entre 0,05 y 1,2 cm. Siempre la alimentación es desde arriba. El
adsorbente puede desecharse (COVs/agua) o regenerarse (separación y purificación de

25
gases).La regeneración puede hacerse subiendo la temperatura (TSA) o bajando la
presión (PSA). Si en la filtración por contacto el líquido tiene siempre algo de
adsorbato, en este caso se puede obtener un líquido casi puro mientras el lecho no esté
saturado. (Coronas y Sebastián, 2012)

Figura 22: proceso de filtración por contacto

Fuente: Coronas y Sebastián (2012)

4.2.1. Lecho fijo ideal

Se da si se alcanza el equilibrio entre el fluido y el adsorbente instantáneamente (cuando

las resistencias interna y externa son pequeñas, la dispersión axial es despreciable y el
adsorbente inicialmente está libre de adsorbato*). (Coronas y Sebastián, 2012)

26
 Figura 23: proceso de lecho fijo ideal

Fuente: Coronas y Sebastián (2012)

𝑄0 𝐶0 𝑡 = 𝑞𝑠 𝑆𝐿/𝐿𝑇

Figura 1: equilibrio entre el fluido adsorbente y adsorbido

Fuente: Coronas y Sebastián (2012)

𝑞𝑠 = 𝑐𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑎𝑑𝑠𝑜𝑟𝑏𝑖𝑑𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑒𝑛 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑙𝑖𝑏𝑟𝑖𝑜 𝑐𝑜𝑛 𝐶0

𝑆 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑑𝑠𝑜𝑟𝑏𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑙𝑒𝑐ℎ𝑜

4.2.2. Lecho fijo real.

27
 Figura 24: zona de adsorción en el lecho real

Fuente: Coronas y Sebastián (2012)

 La zona de TM debe ser lo más estrecha posible para que se pueda utilizar toda
la capacidad del lecho.

28
 Figura 25: forma de curva en diferentes velocidades

Fuente: Coronas y Sebastián (2012)

La forma de la curva depende de:

- las velocidades de adsorción y del fluido, la naturaleza del equilibrio de

adsorción (favorable/desfavorable), las concentraciones de adsorbato en la
alimentación y en el sólido, la longitud del lecho

El tiempo de ruptura se toma a una concentración relativa de 0,05-0,1. Éste depende de

la altura del lecho, el tamaño de partícula del sólido, la velocidad de flujo, la
concentración de adsorbato

El área limitada por la curva y la ordenada para C/C 0 =1es proporcional a la cantidad
total adsorbida si todo el lecho alcanza el equilibrio con la alimentación. Si la adsorción
es favorable, el frente de concentración puede llegar a considerarse como una vertical.
En tal caso, la anchura de la ZTM es nula y todo el lecho se utiliza (lecho fijo ideal).

La adsorción es un proceso exotérmico, con lo que puede originarse un aumento de la

temperatura de un lecho de entre 10 y 50 ºC cuando se tratan vapores con solamente un
1 % de adsorbato.

Coronas y Sebastián (2012)

4.3.Adsorción por oscilación térmica o TSA

29
El sistema tradicional de adsorción con carbón utiliza vapor para elevar la temperatura
del COV adsorbido y evaporarlo del carbón después de que éste ha adsorbida el COV A
esto se le ha llegado a conocer cama un sistema de regeneración par oscilación térmica.
Se le llama así, porque durante la regeneración la temperatura generalmente oscila entre
la del ambiente y los 121°C a 177 °C. (CATC, 1999)
El calentamiento para la regeneración se hace:

a) con serpentines dentro del lecho

b) con un gas caliente de purga.

Se utiliza tanto para adsorción en fase gas como en líquida. El gas de purga evita
también que se produzca la readsorción. La temperatura de la regeneración no debe
dañar al adsorbente. Su alimentación es de Gas limpio (Coronas y Sebastián, 2012)

El vapor en el aire es transportado hacia una de las unidades adsorbentes se muestran

dos, pero pueden utilizarse un mayor número de ellos, mientras la otra es regenerada. El
vapor hacia la unidad que está siendo regenerada para calentar el adsorbente y de esta
manera desorber el COV. Después de que el COV es desorbido, en vez del vapor se deja
entrar de enfriamiento generado por un ventilador. Cuando el adsorbente se ha enfriado
y secado hasta el nivel deseado, la capacidad de adsorción "acondicionada" se ha
restaurado y el lecho ya está regenerado. (CATC, 1999)

30
 Figura 26: Sistema de adsorción pro oscilación térmica

Fuente: CATC (1999)

4.4.Adsorción por oscilación de presión PSA

Este es utilizado para separar gases o vapores del aire, en base a que sus isotermas de
adsorción son una función de la presión total, como también de la de vapor y de la
temperatura. Es utilizado también para separar los contaminantes de los gases de
combustión. (Coronas y Sebastián, 2012)

La mezcla de los gases o vapores es admitida para presurizar a la unidad de adsorción,

la cual contiene al adsorbente. Algunos gases son adsorbidos más rápidamente que otras
y se utiliza la frecuencia de los ciclos para separarlos. En otros casos, un gas o vapor es
adsorbido preferencialmente y la frecuencia de los ciclos es menos importante. Después
de admitir la mezcla de gases, el gas que no es tan fuertemente adsorbido es descargada,
lo que disminuye la presión a un nivel más bajo, Cuando este venteo de gas se
interrumpe, la presión se reduce aún más para desorber el gas o vapor. Esto ha sido
utilizado para separar oxígeno de aire. CATC (1999)

Psa y vsa se utilizan en trabajo mecánico para aumentar la presión o hacer vacío. Si
TSA puede utilizarse para gases y líquidos, PSA sólo para gases. Originalmente se
utilizó PSA para eliminar la humedad, como secador sin calor. Ahora para separar O2
/N2, para eliminar impurezas y contaminantes del aire, y separar H2. (Coronas y
Sebastián, 2012)

Figura 27: Sistema de adsorción por oscilación de presión

31
 Fuente: CATC (1999)

5. Equipos de adsorción
5.1.Columnas de contacto
Los de columna de contacto se utilizan en la purificación de soluciones. Los
adsorbedores de columna de contacto pueden operar en dos modos: como lechos
empacados arreglados fijos, o lechos empacados en movimiento o de pulso. (Renteria,
2014)
5.1.1. La operación del lecho de empaque fijo, es la forma más antigua de
adsorción por columna de contacto. El adsorbente de empaque se coloca
dentro de la columna y la que se va a tratar fluye por encima, a través, y
alrededor de él. El lecho empacado debe de ser sacado para reemplazarlo o
regenerarlo al utilizarse. (Renteria, 2014)
- estas pueden ser arregladas en serie o paralelo, y pueden funcionar en modalidad
de flujo hacia arriba o hacia abajo.
- En las columnas de contacto en modo de serie el efluente del primer empaque
pasa a un segundo empaque
- Si es necesario, lechos adicionales se pueden colocar en serie.
- El primer lecho empacado se quita para reactivación cuando el adsorbente se
satura con adsobato El siguiente empaque en la secuencia asume el rol principal
y un empaque fresco se adiciona a la posición final
- En las operaciones de empaque en paralelo el efluente de todas las columnas es
tratado antes de descargarse. Los lechos de empaques en paralelo son removidos
de la operación por etapas para que el sistema siga funcionando y también para
poder variar parámetros de descarga.
(Renteria, 2014)
5.1.2. En un adsorbedor de lecho de empaque en movimiento o de pulso la
solución no tratada entra al adsorbedor por el tondo y fluye hacia arriba de la
columna. Al mismo tiempo adsorbente fresco entra al adsorbedor desde
arriba de la columna y sale por el fondo. El adsorbente utilizado es

32
 continuamente removido mientras que el adsorbente fresco es continuamente
agregado, permitiendo una operación mas eficiente. (Renteria, 2014)

- Las operaciones de lecho empacado de pulso están restringidas a la operación de

flujo hacia arriba. Equipo adicional es requerido para reciclar el adsorbente, el
cual permite una operación eficiente.

- Las operaciones de lecho empacado de pulso están restringidas a la operación de

flujo hacia arriba. Equipo adicional es requerido para reciclar el adsorbente, el
cual permite una operación mas eficiente.

- Se desea utilizar un adsorbente tan pequeño como sea posible.

- A tamaños pequeños el área de superficie, y por Io tanto el radio del área de

contacto del empacamiento de adsorbato, es mayor.

- Esto aumenta la tasa de adsorción. Sin embargo, las partículas de adsorbente no

deben ser muy pequeñas porque obstuiran el flujo correcto de la solución a
través de la columna.

(Renteria, 2014)

33
 Figura 28: Sistema de adsorción por oscilación de presion

Fuente: Renteria (2014)

5.1.3 Ventajas: Series de lechos fijos tienen mayor eficiencia que una sola
columna de lecho fijo Los lechos fijos en paralelo aseguran que la corriente
cuente con la concentración de contaminantes requeridos En los empaques
de lechos de pulso o dinámicos no se requiere apagar el equipo para reponer
o regenerar el adsorbente. (Renteria, 2014)
5.1.4 Desventajas: Se requiere equipo adicional para los lechos de pulso La
operación en lechos en paralelo es ineficiente Los lechos fijos requieren que
se pause el proceso para reemplazar el empaque (Renteria, 2014)

5.2. Adsorbedores de lechada de contacto

34
Los Adsorbedores de lechada de contacto utilizan una lechada adsorbente en polvo para
adsorber el material deseado. Debajo se muestran unos adsorbedores de lechada de
contacto que se utilizan en la producción de ácido clorhídrico. (Renteria, 2014)
En los adsorbedores de lechada de contacto el polvo de adsorbente se mezcla con la
solución que será tratada y la mezcla es luego agitada. La agitación distribuye al
adsorbente a través de la solución. El adsorbente es después removido de la solución
purificada por filtración. La adsorción de lechado de contacto puede ser llevada a cabo
de varias formas: en una sola etapa (batch), múltiples etapas (múltiple batch), múltiples
etapas a contracorriente y de forma continua. (Renteria, 2014)

Tratamiento batch de una sola etapa

En el tratamiento batch de una sola etapa el adsorbente fresco se pone en contacto
con el fluido en un contenedor completamente mezclado. Después del tiempo de
contacto requerido, el adsorbente es separado del fluido por filtración. En este
punto, el fluido purificado es de la calidad deseada y el adsorbente utilizado es
desechado o regenerado. (Renteria, 2014)

Figura 29: tratamiento batch de una sola etapa

Fuente: Renteria (2014)

5.2.2. Tratamiento de etapas múltiples

En un batch de tratamiento de etapas múltiples la solución pasa por muchas etapas
individuales. El efluente de una etapa entra mientras la solución es tratada en la

35
 siguiente etapa. En este tipo de tratamiento, También conocido como tratamiento
dividido, cada etapa implica una parte de la separación total. (Renteria, 2014)
En las etapas múltiples a contracorriente la separación por adsorción es un sistema
de dos pasos. Involucra el contacto entre la solución sin tratar con un adsorbente
utilizado una única vez el cual, después de este segundo uso, es desechado o
regenerado. El fluido parcialmente tratado es entonces puesto en contacto con el
adsorbedor fresco el cual, después de la separación, se convierte en el adsorbente
que va a tratar una nueva solución de alimentación en el batch. (Renteria, 2014)

Figura 30: tratamiento de etapas multiples

Fuente: Renteria (2014)

En un adsorbedor de lechada de contacto continuo una serie de tanques agitados son

utilizados para alcanzar un flujo uniforme. La adsorción toma lugar mientras que el
adsorbente y solución viajan a través de una serie de tanques. Cuando la concentración
deseada ha sido alcanzada, el adsorbente es filtrado de la solución purificada. (Renteria,
2014)

36
 Figura 31: Adsorbedor de lechada continuo

Fuente: Renteria (2014)

5.2.3 Ventajas:
- El contacto contracorriente puede bajar los costos de operación
- No es necesario apagar el equipo para mantener el catalizador fresco (Renteria,
2014)
5.2.4 Desventajas:
- Los procesos de etapas son caros que etapas individuales
- Se requiere equipo de filtración adicional
- Sin regeneración, el uso de adsorbedores de polvo de lechada de contacto
pueden resultar caros (Renteria, 2014)

6. EJERCICIO APLICATIVO

Una solución acuosa que contiene un valioso soluto se encuentra coloreada por

pequeñas cantidades de impurezas, antes de la cristalización se eliminaron las impurezas

por adsorción de un carbón decolorante. Se hicieron una serie de ensayos de laboratorio.

Agitándose varias cantidades de adsorbente hasta que se estableció el equilibrio,

obteniéndose los siguientes datos a temperatura constante.

Lb adsorbente/lb Lb soluto/lb

37
 solución solución (y)
0.000 9.6
0.001 8.6
0.004 6.3
0.008 4.3
0.2 1.7
0.04 0.7
Se midió la intensidad de color en una escala arbitraria, proporcional a la concentración

de la sustancia coloreada. Se desea reducir el color al 10% del color original (9.6).

Determine la cantidad de carbón nuevo por 1000 lb de solución.

a. Para una operación de una etapa

b. Para un proceso con dos etapas en corriente cruzada utilizando la misma

cantidad total de carbón (Y1/Y0=0.34)

c. Para una operación en dos etapas en contracorriente donde (Y2/Y1=0.217)

Lb adsorbente/lb Lb soluto/lb Lb soluto/lb 𝐿𝑛 (𝑦) 𝐿𝑛 (𝑥)

solución solución (y) solución (x)

0.000 9.6

0.001 8.6 9.6 − 8.6 2.1517 6.9077

= 1000
0.001

0.004 6.3 9.6 − 6.3 1.8405 6.7153

= 825
0.004

0.008 4.3 9.6 − 4.3 1.4586 6.496

= 662.5
0.008

0.2 1.7 9.6 − 1.7 0.5306 5.9788

= 395
0.02

38
0.04 0.7 9.6 − 0.7 -0.356 5.4049
= 222.5
0.04

Chart Title
2.5000
y = 1,690x - 9,500
2.0000 R² = 0,9991

1.5000

1.0000

0.5000

0.0000
0.0000 1.0000 2.0000 3.0000 4.0000 5.0000 6.0000 7.0000 8.0000
-0.5000

-1.0000

Según FREUNDLICH:

𝐿𝑛(𝑦) = 𝐿𝑛 𝐾 + 𝑛𝐿𝑛(𝑥)

𝐿𝑛(𝑦) = −9.5 + 1.690𝐿𝑛(𝑥)

𝑟 2 = 0.9991

𝐿𝑛(𝑘) = −9.5 → 𝑚 = 7.48 ∗ 10−5

𝑛 = 1.69

Hallando “a”

39
Se desea reducir el color al 10% del color original (9.6).

𝑌0 = 9.6; 𝑌1 = 0.1 ∗ 9.6 = 0.96

𝐺𝑆 = 1000𝑙𝑏
Ls, 𝑥0 = 0

Gs, 𝑌1
1
Gs, 𝑌0

Ls, 𝑥1

Balance parcial

𝐺𝑠 ∗ 𝑌0 + 𝐿𝑠 ∗ 𝑋0 = 𝐺𝑠 ∗ 𝑌1 + 𝐿𝑠 ∗ 𝑋1

𝐺𝑠 ∗ 𝑌0 + 𝐿𝑠 ∗ 0 = 𝐺𝑠 ∗ 𝑌1 + 𝐿𝑠 ∗ 𝑋1

Despejando Ls y usando la ecuación de FREUNDLICH

𝑌0 − 𝑌1
𝐿𝑠 = 𝐺𝑠 ∗
𝑌 1/𝑛
( 1)
𝑘
9.6 − 0.96
𝐿𝑠 = 1000 ∗ 1/1.69
0.96
( )
7.48 ∗ 10−5
𝐿𝑠 = 32.027 𝑙𝑏 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑏ó𝑛

40
Hallando “b”

Ls, 𝑥0 = 0 Ls1, 𝑥0 = 0

Gs, 𝑌2
Gs, 𝑌1
I II
Gs, 𝑌0

Ls, 𝑥1 Ls1, 𝑥2

La cantidad total de adsorbente es:

𝐿𝑠 + 𝐿𝑠1 𝑌0 − 𝑌1 𝑌1 − 𝑌2
= 𝑘1/𝑛 ( + )
𝐺𝑠 (𝑌1 )1/𝑛 (𝑌2 )1/𝑛

Hallando 𝑌1 con diagrama

𝑌2 0.96
= = 0.1
𝑌0 9.6

Con este dato y el valor de la pendiente se encuentra:

𝑌1
= 0.345 → 𝑌1 = 3.312
𝑌0

𝐿𝑠 + 𝐿𝑠1 1/1.69 9.6 − 3.312 3.312 − 0.96

= 7.48 ∗ 10−5 ( 1/1.69
+ )
1000 (3.312) (0.96)1/𝑛

𝐿𝑠 + 𝐿𝑠1 = 19.92 𝑙𝑏 𝑑𝑒 𝐶𝑎𝑟𝑏ó𝑛

Hallando “C”

Gs, Gs, Gs,

I II

Ls, Ls, Ls,

41
Balance de adsorbato para toda la cascada

𝐿𝑠 ∗ 𝑋3 + 𝐺𝑠 ∗ 𝑌0 = 𝐿𝑠 ∗ 𝑋1 + 𝐺𝑠 ∗ 𝑌2

Despejando Ls y aplicando la FREUNDLICH

𝑌0 − 𝑌2
𝐿𝑠 = 𝐺𝑠 ∗
𝑌 1/𝑛
( 1)
𝑘

Hallando 𝑌1 con diagrama

𝑌2 0.96
= = 0.1
𝑌0 9.6

Con este dato y el valor de la pendiente se encuentra:

𝑌1
= 0.22 → 𝑌1 = 2.112
𝑌0

9.6 − 0.96
𝐿𝑠 = 1000 ∗ 1/1.69
2.112
( )
7.48 ∗ 10−5

𝐿𝑠 = 20.086 𝑙𝑏 𝑑𝑒 𝐶𝑎𝑟𝑏ó𝑛

42
 II. APLICACIÓN DE LA ADSORCIÓN A LA INDUSTRIA
 DE ALIMENTOS:
En la industria son innumerables los procesos en los que la adsorción es
fundamental para la culminación de diferentes etapas y eventual realización
de muchos productos.

La decoloración del azúcar

La refinación de azúcar consta de un proceso en el que se suele utilizar un
filtro de huesos carbonizados o carbón activado el cual decolora el azúcar
para hacerlo blanco mediante un proceso de absorción. Aunque los filtros de
hueso son utilizados por algunas de las principales compañías azucareras, no
son usados para producir todo el azúcar refinado. Las refinerías de azúcar de
remolacha nunca usan filtros de huesos en su proceso porque este tipo de
azúcar no requiere un procedimiento extensivo de decoloración pero casi
todas las refinerías de azúcar de caña requieren el uso de un filtro específico
para decolorar el azúcar y absorber los materiales inorgánicos. Este proceso
de blanqueado sucede hacia el final del proceso de refinado del azúcar.

Refinación de aceites.
Las grasas y los aceites de uso comercial en alimentos provienen de
diferentes fuentes, después de procesos para extracción de los tejidos
adiposos de animales y los granos de oleaginosas, por medio de prensado o
por diferentes solventes se obtiene los aceites de consumo pero es necesario
someterle a procesos de adsorción para liberarlos de fosfáticos, ácidos grasos
libres, pigmentos y sustancias que produzcan mal olor y sabor.
El aceite neutro y lavado se decolora añadiendo tierras adsorbentes (arcillosa
o silícea). Las arcillas son tratadas con ácido clorhídrico o sulfúrico diluidas.
A veces se utilizan mezclas de tierras y carbón activado (5-10%) para
obtener mejores resultados. El aceite decolorado se filtra mediante filtro
prensa y la tierra usada se desecha.
(Metcalf y Eddy Inc, 1999)

43
 EN QUÍMICA INDUSTRIAL

Extracción de humedad del aire comprimido

Se consigue haciendo pasar el aire comprimido a través de un lecho de

alúmina activa u otros materiales con efecto de adsorción a la molécula de la
saturación del lecho se consigue sometiendo a presión el gas o aire, así la
molécula de agua es adsorbida por la molécula del lecho, hasta su saturación.
La regeneración del lecho, se consigue soltando al exterior este aire
comprimido y haciendo pasar una corriente de aire presecado a través del
lecho. Lo habitual es encontrar secadores de adsorción en forma de dos
columnas y mientras una adsorbe, la otra es regenerada por el mismo aire
seco de la columna anterior. Este sistema se conoce como "pressure swing
adsorbtion" o PSA. Conocido también como cambio de presión por vaivén.
(Ramírez, 2011)

Otras aplicaciones en las que se emplea éste proceso de adsorción como

purificación de agua, tratamiento de aguas residuales, quitar separación son:
olores, sabores o colores no deseados por ejemplo en aceites, jarabes de
azúcar, en la deshumidificación de gasolinas, o en el secado de aire.
(Ramírez, 2011)

III. CONLUSIONES
 Se logra aprender los diferentes temas de adsorción ya que se aplican en
diferentes campos y nos ayuda a entender profundamente que es lo que pasa en
un sistema industrial
 Se puede observar la utilidad que tiene la absorción en las diferentes industrias
de procesamiento de alimentos y la aplicación para disminuir la contaminación
ambiental que genera los desechos de las industrias.

44
 IV. BIBLIOGRAFIA
 HUERTA OCHOA, SERGIO (1995). ADSORCIÓN (TOMADO DE
TEJEDA Y COL), Planta Piloto de Fermentaciones Departamento de
Biotecnología.

 QUINTANA DIAZ, R y DAVID INDIGOYEN (2010).”Operaciones

Unitarias En La Ingeniería De Alimentos”. Catedrático De Ciencias
Básicas E Ingeniería De Alimentos Universidad Nacional Del Entro Del
Perú. Primera Edicion

 DURÁN-GARCÍA, RAMÍREZ, ROJAS Y BRAVO, (2012). universidad

simón bolívar, carretera nacional de naiguatá valle de camurí, colombia
 RENTERIA, CESAR (2014). Adsorción. Recopilado en: 15/12/2018.
Disponible en: https://es.slideshare.net/CesarRenteria2/adsorcion-
34636053
 CORONAS, J. Y SEBASTIAN, V. (2012). Ampliación de procesos
industrailes de separación. Tena 6: adsorción. Universidad de Cartagena,
Colombia.
 CATC (clear air technology center), 1999. Boletín técnico:
seleccionando un sistema de adsorción para COV: ¿carbon,
zeolita o polímeros?. EE. UU

45