Informe De Laboratorio De Absorcion.docx

“UNIVERSIDAD nacional SANTIAGO Antúnez De MAYOLO”

FACULTAD : CIENCIA DEL AMBIENTE

ESCUELA

: INGENIERIA SANITARIA

CURSO

: FISICO QUIMICA

TEMA

: ABSORCION DE ACIDO ACETICO SOBRE CARBON ACTIVADO

DOCENTE : MARTINEZ MONTES VICTOR

ALUMNO

: ANTIGUA RODRIGUEZ EDINSON

CÓDIGO

: 161.0704.560

HUARAZ - ANCASH - PERÚ

2019

INDICE Presentación Introducción

1. Objetivos……………………………………...…………………..5 2. Fundamento teórico……………………………………………..5 5.1 Adsorción…………………………………...………………...5 5.2. Tensión superficial…………….……………………………6 5.3. Quimisorcion……...…………...………………………….…7 5.4. Isoterma de freundlich……………….………………….….7

3. Conclusiones……….……………..………………………..……9 4. Referencias Bibliografícas..…………...…………..…………..10

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PRESENTACIÓN

Los alumnos del tercer ciclo de la escuela profesional de Ingeniería sanitaria, tienen el agrado de presentar el siguiente trabajo monográfico, bajo el título: “Adsorción”. Esperamos que la información, sea útil para el desarrollo humano y profesional de cada uno de los lectores.

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INTRODUCCIÓN La adsorción es un fenómeno fisicoquímico de gran importancia, debido a sus aplicaciones múltiples en la industria química y en el laboratorio. En particular, resulta fundamental en procesos químicos que son acelerados por la presencia de catalizadores cuyo estado de agregación es distinto al de los reactivos. Este tipo de catálisis heterogénea se utiliza en procesos como la pirólisis del petróleo, el proceso Haber para la síntesis de amoniaco (catalizador de Fe), la fabricación de ácido sulfúrico (con V O) y nítrico (con Pt/Rh), la 25hidrogenación catalítica de aceites y grasas (con Pt/Pd), y muchos más. Otro ejemplo lo encontramos en los convertidores catalíticos de los automóviles, donde los contaminantes se adsorben sobre catalizadores de Pt/Pd. Incluso a nivel biológico, el primer paso en el proceso de catálisis enzimática es la adsorción del sustrato sobre la superficie de la enzima que se encuentra en suspensión coloidal. La adsorción es un proceso de separación y concentración de uno o más componentes de un sistema sobre una superficie sólida o líquida. Los distintos sistemas heterogéneos en los que puede tener lugar la adsorción son: sólidoliquido, sólido-gas y líquido-gas. Como en otros procesos de este tipo, los componentes se distribuyen selectivamente entre ambas fases. La adsorción constituye uno de los procesos más utilizados dentro de los sistemas de tratamiento terciario de las aguas residuales. Se emplea, fundamentalmente, para retener contaminantes de naturaleza orgánica, presentes, en general, en concentraciones bajas, lo que dificulta su eliminación por otros procedimientos. Cabe citar la eliminación dc compuestos fenólicos, hidrocarburos aromáticos nitrados, derivados clorados, sustancias coloreadas, así como otras que comunican olor y sabor a las aguas. La operación es menos efectiva para sustancias de pequeño tamaño molecular y estructura sencilla, que suelen ser fácilmente biodegradables y, por ello, susceptibles de tratamiento biológico

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ADSORCION DEL ACIDO ACETICO SOBRE CARBON ACTIVADO 1. OBJETIVOS: 1.1.

GENERAL:

 Estudiar la adsorción de un soluto en solución acuosa sobre la superficie de un sólido. 1.2.

ESPECÍFICO:

 Estudiar la adsorción del ácido acético sobre carbón activado.

2. FUNDAMENTO TEÓRICO.

2.1.

ADSORCIÓN:

La adsorción es

un proceso por

el

cual átomos, iones o moléculas son atrapados o retenidos en la superficie de un material en contraposición a la absorción, que es un fenómeno de volumen. Es decir, es un proceso en el cual 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. En química, la adsorción de una sustancia es la acumulación de una sustancia en una determinada superficie interfacial entre dos fases. El resultado es la formación de una película líquida o gaseosa en la superficie de un cuerpo sólido o líquido. Considérese una superficie limpia expuesta a una atmósfera gaseosa. En el interior del material, todos los enlaces químicos (ya sean iónicos, covalentes o metálicos)

de

los átomos constituyentes están satisfechos. En cambio, por definición la superficie representa una discontinuidad de esos enlaces. Para esos enlaces incompletos, es energéticamente favorable el reaccionar con lo que se encuentre disponible, y por ello se produce de forma espontánea.

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La naturaleza exacta del enlace depende de las particularidades de los especímenes implicados, pero el material adsorbido es generalmente clasificado como fisisorbido o quimisorbido. La cantidad de material que se acumula depende del equilibrio dinámico que se alcanza entre la tasa a la cual el material se adsorbe a la superficie y la tasa a la cual se evapora, y que normalmente dependen de forma importante de la temperatura. Cuanto mayor sea la tasa de adsorción y menor la de desorción, mayor será la fracción de la superficie disponible que será cubierta por material adsorbido en el equilibrio. Para estos procesos, resultan interesantes materiales con una gran superficie interna, (y por lo tanto poco volumen) ya sea en polvo o granular, como el carbón activo, y llevan asociados otros fenómenos

de

transporte

de

material,

como

el macro

transporte y micro transporte de los reactivos. La adsorción por carbón activado es una tecnología bien desarrollada capaz de eliminar eficazmente un amplio rango de compuestos tóxicos. Produciendo un efluente de muy alta calidad

2.2.

TENSIÓN

SUPERFICIAL:

En física se

denomina tensión

superficial de un líquido a la cantidad de energía necesaria para aumentar su superficie por unidad de área.1 Esta definición implica que el líquido tiene una resistencia para aumentar su superficie. Este efecto permite a algunos insectos, como el zapatero (Gerris lacustris), desplazarse por la superficie del agua sin hundirse. La tensión

superficial

(una

manifestación

de

las

fuerzas

intermoleculares en los líquidos), junto a las fuerzas que se dan entre los líquidos y las superficies sólidas que entran en contacto con ellos, da lugar a la capilaridad. Como efecto tiene la elevación o depresión de la superficie de un líquido en la zona de contacto con un sólido. Otra posible definición de tensión superficial: es la fuerza que actúa tangencialmente por unidad de longitud en el borde de una superficie libre de un líquido en equilibrio y que tiende a contraer 6

dicha superficie. Las fuerzas cohesivas entre las moléculas de un líquido son las responsables del fenómeno conocido como tensión superficial.

2.3.

QUIMISORCIÓN:

La quimisorción ocurre

cuando

un

enlace

químico se forma, definido en este caso como un intercambio de electrones. El grado de intercambio y lo simétrico que sea dependen de los materiales involucrados. A menudo hay un paralelismo con las situaciones encontradas en química de coordinación. La quimisorción es particularmente importante en la catálisis heterogénea, la forma más común en la industria, donde un catalizador sólido interacciona con un flujo gaseoso, el reactivo o los reactivos, en lo que se denomina reacción en lecho fluido. La adsorción del reactivo por la superficie del catalizador crea un enlace químico, alterando la densidad electrónica alrededor de la molécula reactiva y permitiendo reacciones que normalmente no se producirían en otras circunstancias. No confundir quimisorción con ataque superficial, la corrosión no es una quimisorción pero si un ataque superficial.

2.4.

ISOTERMA DE FREUNDLICH: Freundlich o ecuación

de

La isoterma de adsorción de

Freundlich es

una isoterma

de

adsorción, que es una curva que relaciona la concentración de un soluto en la superficie de un adsorbente, con la concentración del soluto en el líquido con el que está en contacto.1 Fue desarrollada por el matemático, físico y astrónomo alemán Erwin Finlay Freundlich. Básicamente hay dos tipos de isotermas de adsorción bien establecidas: la isoterma de adsorción de Freundlich y la isoterma de adsorción de Langmuir. En este caso para nuestro experimento veremos la isoterma de Freundlich que se rige por la siguiente expresión matemática.

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1

𝑌 = 𝐾. 𝐶 𝑛

𝑋 = 𝐾. 𝐶 𝑏 … … … … … … … . (1) 𝑚

𝑜

Donde: 𝑌=

𝑋 𝑚

𝑦

𝑏=

1 𝑛

X: Masa en gramos de soluto adsorbido. m: Masa en gramos de adsorbente. C: Concentración de soluto en el equilibrio. K y b: Constantes características del adsorbente y el soluto a una temperatura dada.

Tomando logaritmo a la ecuación (1) se tiene: 𝑋 𝐿𝑜𝑔 ( ) = 𝑏. 𝐿𝑜𝑔𝐶 + 𝐿𝑜𝑔𝐾 … … … … … … … . . (2) 𝑚 Graficando Log(X/m) vs Log C, se obtiene una línea recta a partir de la cual pueden hallarse las constantes K y b.

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CONCLUSIONES.

 Se estudió la adsorción de un soluto en solución acuosa sobre la superficie de un sólido comprobando los efectos que tiene este fenómeno en dicha solución.  En específico se estudió la adsorción del ácido acético mediante un carbón activado.

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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.

 Apuntes tomados del laboratorio de fisicoquímica. Alan L. Myers, Thermodynamics of Adsorption. Perteneciente a la publicación Chemical Thermodynamics for Industry – Ed. T.M. Letcher, 2004.  Morcillo, Jesús (1989). Temas básicos de química (2ª edición). Alhambra Universidad. p. 196-199.  http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/Unidad3Adsorcion_19664.pdf .

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