1. Operaciones unitarias II
Difusión en la interparticula durante la
adsorción de Cd2+ o Zn2+ en una solución
acuosa mediante carbón activado
Ortega Velázquez Francisco Ismael
2. Intraparticle diffusion of cadmium and zinc
ions during adsorption from aqueous solution
on activated carbon
R Leyva-Ramos,
• JR Rangel-Mendez
• LA Bernal-Jacome
• MS Berber Mendoza
• Journal of Chemical Technology and Biotechnology
• Volumen 80
• Pp.924–933 (2005)
3. Por que se lleva acavo dicha adsorcion?
1. Es debido a las interacciones entre los iones de la
solución y los complejos superficiales del carbón.
2. Las interacciones electrostáticas.
3. Interacciones químicas entre los iones y la
superficie.
4. Devido al pH de la solucion.
4. Modelo difusional
1.- La adsorcion en un solido poroso de puede dever a:
i) Transporte masivo externo.
ii) Difusion entre particulas.
iii) Velocidad de adsorcion en un sitio interior.
2.- El modelo se obtuvo al realizar un balance de masa entre el
liquido y el adsorbente asumieno lo siguiente:
i) Difusion en la intraparticula
ii) Velocidad de adsorcion en un sitio activo
iii) Las particulas de carbon son esfericas
5. • Atraves del balance de masa del absorbato A
en la solucion liquida aporto lo siguiente:
t = 0,CA = CA0 (2)
Un balance de masa del adsorbente A en una particula adsorbente se obtiene:
Las ecuaciones diferenciales parciales y ordinarias de este modelo fueron resueltos
numericamente mediante el software PDESOL.
6. Materiales y metodos
Determinacion de curva de Experimentos para la determinacion
calibracion de la difusion
• Carbones activados C (acerrin) • Adsorbedor de cesta
y F-400(carbon bituminoso) giratoria
• Micromeritics ASAP 2010 • Agua destilada
• Espectrofotometro de • Soluciones con
absorcion atomica
concentraciones iniciales
• Soluciones con conocidad de Cd2+ o Zn2+
concentraciones iniciales
conocidas de Cd2+ o Zn2+ • Cronometro
• Una masa predetermina de • Solucion maquillaje
carbón activado
7. • Los datos experimentales de contracion del metal vs
tiempo, se expresan en forma adimensional :
• La concentracion adimensional puede representarse
tambien con el enfoque fraccional en el equlibrio:
• Donde
• CA ∞ es la concentracion en equilibrio
8. Resultados y discusion
• Los datos experimentales de adsorcion en el equilibrio se
ajusta a los modelos de isotermas de langmuir y
freundlich.estos modelos se expresan matematicamente
como:
• Atraves de un metodo de minimos cuadrados se obtuvieron
las constantes de dichas isotermas asi como su desviacion
absoluta
9. La isoterma de adsorción
depende del pH de la solución
siendo un pH de 8 el mejor
para poder llevar a cavo dicha
adsorción
10. Valores experimentales de Dep en el volumen
del poro
La Dep y el coeficiente de transferencia de masa kL son parametros
incognitos del modelo difusional.
KL se estimo a partir de la pendiente de la curva de concentración
inicial.
La Dep se estimo comparando la fracción en el equilibrio vs la
fraccion en el equilibrio obtenido mediante una solución numérica.
11. Determinacion de Dep
Dep para soluciones muy
diluidas Dep experimentales
• Las sol de • La difusividad efectiva en el
Se prepararon a partir de volumen del poro se puede
predecir:
12. Transporte de masa externa en la velocidad de
adsorcion
• En un adsorvedor de cesta giratoria la transferencia
de masa depende la velocidad del impulsor la vel del
impulsor en este caso fue de 50,100 y 200 rpm.
• El coeficiente de transferencia de masa externa kL fue
estimado por el procedimiento sugerido por
Furusawa y Smith.
13.
14. Velocidad de adsorcion en la difusion
interparticula
• La importancia de la difusion en la interparticula en la tasa
global de adsorcion fue investigado para simular el
comportamiento del decaimiento de la curva de concentacion
mediante el modelo difusional.
15. Efecto de la concentracion en la difusividad efectiva
en el volumen del poro
• Este efecto fue estudiado mediante la realizacion de experimentos
bajo las mismas condicones pero ya sea cambiando la
concentracion inicial del metal o la masa del carbon(F-400).
• La difusividad ionica de un metal en una solucion acuosa es
dependiente de la concentracion del metal en la solucion.
16. conclusiones
• El valor de Dep por medio del modelo del modelo difusional es
muy cerca del valor obtenido utilizando la difusividad iónica,
fracción de huecos y tortuosidad del carbón activado.
• La tasa global de adsorcion sobre carbon activado es
controlada por la difusion en el volumen del poro.
• El transporte de masa esterna es mucho mas rapida que la
difucion en la interparticula.
