El documento describe un estudio sobre la adsorción del herbicida metsulfuron-metil (MSM) sobre carbón activado. Se determinaron las isotermas de adsorción y parámetros cinéticos mediante experimentos de equilibrio y transferencia de masa. Los resultados mostraron que la isoterma de Sips describe mejor los datos de equilibrio debido a la heterogeneidad de la superficie del carbón activado. A bajas velocidades de agitación, la transferencia de masa de la película controla la velocidad de adsorción. La adsorción

1. Características de las adsorción y transferencia de
masa del metsulfuron-metil sobre carbón activado
Góngora Gómez Marisol
Operaciones Unitarias II

2. ¿Qué son los COS?
Compuestos Orgánicos sintéticos producto de procesos
de fabricación y algunos peligrosos para la salud.
¿Dónde se encuentran?
en fuentes naturales de agua: derrames accidentales,
vertederos o lixiviados en acuíferos de aguas
subterráneas.

3. ¿Qué es el metsulfuron Metil (MSM)?
herbicida orgánico usado para controlar maleza de hoja
persistir en el medio ambiente por muchos meses.
Eliminar éste compuesto potencialmente perjudicial del
agua ha surgido como un importante factor en la
protección ambiental

4. Adsorción de MSM sobre CA
La técnica de adsorción de MSM sobre CA es económica
y efectiva
objetivos de estudio del artículo:
•Investigar las características de adsorción de MSM sobre
CA
•obtener información confiable para aplicarse a análisis y
simulación de adsobedores de CA en la eliminación de
compuestos orgánicos sintéticos del agua.

5. Adsorción de MSM sobre carbón activado
Parámetros isotérmicos de MSM sobre CA se determinaron de los
datos de equilibrio experimental bajo condiciones específicas (T,C)
Parámetros cinéticos (transferencia de masa de película) y
(coeficiente de adsorción intrapartícula), calculados mediante
igualación de curvas de concentración descendentescon su
correspondiente modelo de predicción.

6. Métodos experimentales
Adsorbente hervir por 24 hrs Secadas (horno)
F400 (CAG) y lavadas en agua destilada 103-105 ºC
pasado a través de la
malla 20 y retenido
sobre la malla 30
(astm)
pasado a través de la
malla 16 y retenido
sobre la malla 20

7. Métodos experimentales
Distribución de tamaño del poro
del carbón medido mediante el
método Hovath-KawazoePropiedades físicas

8. Métodos experimentales
Los datos de equilibrio de adsorción fueron obtenidos introduciendo
pesos conocidos de partículas de carbón activado en 2 litros de
solución de MSM en un adsorbedor de lote tipo Carberry.
• 4 deflectores fueron colocados en el recipiente.
•La barra de agitación fue equipada con 4 palas impulsoras de 0.03
m de ancho y 0.05 m de alto.
• Esta barra fue conectada a un motor de velocidad variable.

9. Métodos experimentales
Las jaulas de malla de alambre de acero inoxidable malla 30 fueron
colocadas sobre la circunferencia de las palas del impulsor para
sostener las partículas adsorbentes.
El recipiente fue colocado en un baño de agua a temperatura
constante y cubierto con una cubierta de 20 mm de abertura.
Esto facilita el muestreo y previene la perdida de vapor. Todas las
corridas fueron llevadas a cabo a 25ºC

10. Métodos experimentales
La solución fue agitada a 500 rpm por 3 días para dar suficiente
tiempo de contacto para el equilibrio. La cantidad de adsorción al
equilibrio fue calculada usando la siguiente ecuación de balance de
masa

11. Métodos experimentales
La velocidad de las revoluciones en el tanque adsorbedor de lote
y agitado fue variada de 0 a 500 rpm con el fin de estudiar la
contribución de la transferencia de masa de película para la
transferencia de masa general del MSM durante su adsorción
sobre las partículas de carbón activado.
• 3 isotermas de adsorción conocidas fueron usadas para
representar los datos de equilibrio de MSM sobre el carbón
activado.

12. Métodos experimentales
las ecuaciones de las isotermas de Langmuir y Freundlich con dos
parámetros de isoterma y y la ecuación de Sips con tres
parámetros de isoterma.

13. Isotermas de adsorción del MSM
Esta figura muestra que la ecuación de langmuir no es adecuada
para ajustar los datos de equilibrio. Sin embargo, un buen ajuste
entre los valores predecidos y medidos fueron obtenidos para la de
Sips

14. Métodos experimentales
La diferencia promedio porcentual en la cantidad adsorbida fue:
• 17.04 % para la de Freundlich
• 13.48 % para la de Sips .
• la isoterma de langmuir basada en la energía de adsorción
homogénea no es adecuada para tratar con los datos de
equilibrio de adsorción del MSM sobre carbón activado.

15. Métodos experimentales
La heterogeneidad de la superficie, juega un papel importante.
Para el adsorbente heterogéneo, la energía de adsorción de una
molécula depende de su posición sobre la superficie del solido.
Investigaciones de adsorción de superficie adsorbente
heterogénea se basa: ecuación integral de la isoterma de
adsorción sobre un dominio Ω.

16. Métodos experimentales
•Donde teta(C) es la superficie total cubierta q/qm
•teta(E,C) es la isoterma local para un parche homogéneo elegido
arbitrariamente de la superficie con E
• x(E): es la función de distribución de la energía de adsorción
normalizada caracterizando la heterogeneidad energética de la
superficie adsorbente.

17. Métodos experimentales
La heterogeneidad del adsorbente puede ser calculado usando
los datos de adsorción y se han propuesto varios métodos para
este propósito
Donde q. C y Co son las cantidades adsorbidas
la aplicación de una ecuación exponencial para describir los datos
de adsorción al equilibrio

18. Métodos experimentales
La función de distribución de energía, x(E), corresponde a la isoterma
exponencial, ecuación 6, puede ser escrita como
Donde E es la energía de adsorción relacionada a la concentración al
equilibrio y Eo es la minima energía de adsorción.

19. Fenómeno de transporte
En la mayoría de procesos de adsorción donde se usan adsorbentes
altamente porosos, la resistencia a la transferencia de masa solución-
partìcula no debe ser omitido como comparación a la difusión
intraparticula.
Hay algunas correlaciones disponibles para calcular el coeficiente de
transferencia de masa de película, kf, en un sistema por lote.

20. Fenómeno de transporte
En este trabajo, kf, fue determinada usando los registros de la
concentración inicial que puede ser aproximada mediante la siguiente
ecuación cuando el tiempo de adsorción es menor a los 300
segundos.
Donde V es el volumen de la solución y A describe el área superficial
externa de las partículas adsorbentes

21. Fenómeno de transporte
Los coeficientes de transferencia de masa de película para el sistema
MSM-carbon activado están en el rango de 0.26- 3.5 x 10-3 m/s .
Como se esperaba, el coeficiente de transferencia de masa de
película aumenta con el tamaño de partícula y la velocidad de
rotación. Sin embargo, debe hacerse notar que el coeficiente de
transferencia de masa varia casi linealmente con la velocidad de
rotación a diferencia de otros sistemas de adsorción [ ].

22. Fenómeno de transporte
En este trabajo el coeficiente de transferencia de masa de película fue
simplemente correlacionado con la velocidad de rotación y el tamaño
de partícula como sigue:
Donde w es la revolución por minuto y d es el diámetro de partícula
promedio.
Esta correlación será usada en simular y predecir la dinámica de la
adsorción del MSM en el tanque adsorbedor agitado y de lote.

23. Se representan los datos experimentales y simulados para el MSM en
el adsorbedor por lote a diferentes velocidades de las revoluciones. Es
notable que la velocidad de las revoluciones afecta significativamente
la curva de decaimiento de la concentración en el rango de 0 a 120
rpm y la transferencia de masa fue extremadamente baja cuando no
había agitación.

24. CONCLUSIONES
A partir de los experimentos y de los modelos de simulación sobre la
adsorción de MSM sobre partículas de carbón activado granular en
lotes y en el tanque adsorbedor agitado.
• Los datos de equilibrio del MSM sobre carbón activado puede ser
ajustado por la ecuación de Sips satisfactoriamente ya que la
heterogeneidad de la superficie es predominante.

25. CONCLUSIONES
•De los estudios de cinética en el adsorbedor por lote se encontró que
la transferencia de masa de película controla la velocidad de
adsorción global del MSM cuando la velocidad de las revoluciones es
baja.
•el efecto del tamaño de particula fue también investigado a bajas
revoluciones. En el sistema carbón activado-MSM, el coeficiente de
transferencia de masa de película es extremadamente bajo en
comparación a otros casos.

26. CONCLUSIONES
• la adsorción de MSM en un tanque adsorbedor agitado fue también
realizado para revisar su aplicabilidad en la remoción del MSM del
agua.
•En el tanque adsorbedor agitado la velocidad de adsorción es
bastante buena, como se esperaba, pero la operación por si misma
no es satisfactoria debido a la limitada capacidad de adsorción