Procesos de separación químicos – Adsorción

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En química muchas veces es necesario separar una mezcla de sustancias en dos o más productos diferentes; para ello se utilizan los procesos de separación. La separación puede basarse en propiedades químicas, como la densidad o la solubilidad, o en propiedades físicas, como el tamaño de partícula.

Dentro de los procesos de separación químicos (o basados en las propiedades químicas), pueden encontrarse la evaporación, la destilación, la humidificación, la extracción, la cristalización, la adsorción, el intercambio iónico, la lixiviación y la absorción. Cabe destacarse, que en todos estos procesos de separación, partiremos de una mezcla y el producto logrado serán dos fases diferentes. En esta oportunidad se trata la Adsorción.

La adsorción es una operación que se realiza poniendo en contacto un sólido con una mezcla fluida. Las condiciones en que se produce el contacto son tales que una parte del fluido resulta adsorbida por la superficie del sólido, con lo que la composición del fluido no adsorbido resultara alterada. El mecanismo de la adsorción es relativamente compleja y se conocen varios tipos del mismo: adsorción física, adsorción química o activada, e intercambio iónico. Este último se utiliza mucho para ablandar agua, en cuyo cado el sólido cede iones sodio al agua a cambio de iones calcio y magnesio. La adsorción química tiene interés en muchas reacciones catalíticas. Aunque la adsorción física puede ocurrir, generalmente es despreciable a no ser que el fluido se encuentre próximo o que el sólido sea muy poroso y esté lleno de capilares.

Dos de las características más importantes de los sólidos adsorbentes son su gran relación superficie – volumen, por lo que ofrecen una gran superficie de contacto, y su afinidad selectiva para determinados componentes de la mezcla fluida (gas o líquida).

Los adsorbentes industriales más importantes son: bauxita (tratamiento de fracciones de petróleo, desecación de gases y líquidos), carbón activado (recuperación de disolventes, eliminación de olores y purificación de gases), gel de sílice (desecación y purificación de gases, refinación de productos de destilación de petróleo), entre otros.

La adsorción se usa, principalmente, para separar uno o más componentes de una mezcla fluida, y desde este punto de vista resulta una operación inversa a la extracción sólido – líquido. La adsorción se utiliza para separar mezclas difíciles de fraccionar por destilación, extracción o cristalización. La separación de mezclas de hidrocarburos con puntos de ebullición próximos, por adsorción con gel sílice, y la separación de mezclas de tierras raras por adsorción con resina constituyen ejemplos típicos.

En todos los procesos que impliquen adsorción, son necesarias tres etapas:

Contacto del fluido con el adsorbente sólido. Durante esta etapa parte del fluido es adsorbido selectivamente por el adsorbente. Al producto adsorbido se le denomina “adsorbato”.

Separación del fluido no adsorbido del conjunto adsorbente – adsorbato.

Regeneración del adsorbente por separación del adsorbato, o eliminación del adsorbente utilizado, sustituyéndolo por un producto nuevo.

La diferencia principal existente entre la adsorción y la lixiviación consiste en que la extracción implica la transferencia de materia de la fase sólida a la líquida, mientras que en la adsorción es la fase líquida la que cede producto a la sólida.

La regeneración del adsorbente se realiza de modos distintos, según sea la naturaleza del adsorbato. Los gases y los vapores se desorben reduciendo la presión o aumentando la temperatura. Para regenerar muchos adsorbentes se emplean tratamientos químicos.



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