Operaciones Unitarias IIEstudio experimental de Adsorción de COVs en lecho empacado de Carbón activadoJose Angel Lara Nañez3 de noviembre del 2016

Estudio experimental de Adsorción de COVs en lecho empacado de Carbón activado• Autores: Tanase Dobre, Oana Cristina Parvulescu, Gustav

Iavorschi, Marta Stroescu, Anicuta Stoica.• Universidad Politécnica de Bucarest, Facultad de Química

Aplicada y Ciencia de los Materiales. • Diciembre del 2010• Paginas: 1241-1246

ÍndiceI. Introducción……………………………………………………………………………1 Métodos de separación……………....……………………….………………….......2 Adsorción………………………...…………………………………………………….3 Carbón Activado………………………………………………………………...........4II. Materiales de experimento…………………………………………………………6 Procedimiento……………………………………………….………………………..8III. Resultados………………………………………………………………………….10IV. Conclusiones……………………………………………………………………..…14

I. IntroducciónGracias a que los COVs son de los contaminantes mas comunes, mas dañinos para el ser humano y para el ambiente, se han realizado estudios experimentales con el fin de encontrar maneras de disponer de ellos de la manera menos perjudicial.

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Métodos de separación Existen diferentes métodos para manejar compuestos que se encuentran en fase gaseosa P.E.:• Absorción• Condensación• Oxidación catalítica • Oxidación térmica• Adsorción

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Adsorción como método de separación Ventajas:

No desnaturaliza compuestos adsorbidos. Son altamente selectivos. Energéticamente eficientes. Costo relativamente bajo.

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Carbón activadoEste tipo de adsorbente ha sido de los mas utilizados, esto se debe a que muestra propiedades físicas y químicas superiores con respecto a otros adsorbentes las cuales son:• Estructuras porosas altamente desarrolladas.• Gran área especifica superficial.• Buenas propiedades mecánicas.• Estabilidad química.• Fácil acceso.

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El carbón activado ha sido ampliamente utilizado como un adsorbente eficiente para retener contaminantes de mezclas gaseosas, con el fin de purificar el aire en casas y edificios. Este adsorbente también ha sido probado muy eficiente en la remoción de COVs. A continuación se mostraran resultados de un experimento realizado para mostrar cuantitativamente la capacidad de adsorción del carbón activado.

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II. Materiales• 28 gramos de Carbón activado (pellets cilíndricas). • Columna de cristal (d=1.5 cm, H=29cm).• Resistencia eléctrica como agente calefactor.• Termómetro.• Válvula.• Caudalimetro.• Compresor.• Placa de calentamiento.• Hidrocarburo aromático liquido (benceno o tolueno).

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Características de fase solidaPropiedades

Nombre Valor UnidadPellet

Diámetro 0.43 cmLongitud promedio 0.83 cm

Diámetro de partícula equivalente, Dp

0.60 cm

Densidad, ρp 1 g/cm³Porosidad, εp 0.63 -

Área especifica superficial, σ

10 cm²/g

Lecho empacadoMasa, mb 28 g

Volumen, Vb 51.22 cm³Densidad, ρb 0.55 g/cm³Porosidad, εb 0.45 -

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ProcedimientoPara realizar el experimento se burbujeo el vapor de hidrocarburo aromático en la columna de adsorción manteniendo valores de temperatura de operación (20°C y 30°C) y velocidad lineal del vapor ( 1 cm/s y 1.5 cm/s) fijos, es decir, se realizaron cuatro experimentos diferentes para cada compuesto aromático (benceno y tolueno). El hidrocarburo se paso por la columna empacada, hasta que se llego a un punto de saturación.

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III. ResultadosPara contener los datos de una manera mas ordena y visual se graficó el la masa de soluto (en gramos) por unidad de masa de carbón activado (en gramos), por cada unidad de tiempo.El valor de la concentración muestra un aumento casi lineal con respecto al tiempo hasta el punto de saturación.

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Comparación de datosEn el caso del benceno, la pendiente de la curva de concentración es independiente de la temperatura para velocidad lineal del gas de 1 cm/s, sin embargo para una velocidad 1.5 cm/s, la concentración de benceno en el lecho a 30°C es ligeramente mayor.Para el tolueno, se registro una menor concentración en la fase solida a una velocidad de 1 cm/s y 30°C y la mayor concentración para 1.5 cm/s y temperatura de 30°C.

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Curvas de saturación de Carbón Activado

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Con

c. B

ence

no (g

/g C

A)

Con

c. T

olue

no (g

/g C

A)

Tiempo (s) Tiempo (s)

Datos de saturación de adsorción de hidrocarburos aromáticos en carbón activado

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Hidrocarburo

aromático

Velocidad

superficial del aire

Benceno

Tolueno

Tiempo de

Saturación

Concentración de

saturación de

hidrocarburo en fase solida

Concentración de

saturación de

hidrocarburo en fase gaseosa

IV. ConclusionesPara la caracterización de adsorción de vapores de hidrocarburos aromáticos en aire con carbón activado, mediante el experimento realizado se logro lo siguiente:• Construir y comprender el equipo de adsorción de laboratorio.• La adsorción de corriente de vapores de tolueno y benceno. • Una investigación experimental para evidenciar la influencia de las

especies de hidrocarburos aromáticos, la velocidad superficial del gas y temperatura de operación, en adsorción con lecho empacados.

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Los resultados obtenidos con el arreglo de laboratorio mostraron la posibilidad de estudiar la adsorción de COVs en carbón activado y marcó la pauta para la selección de parámetros con el fin de que el proceso funcione óptimamente.

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Gracias por su atención