DEFINICION
La adsorción es un proceso en el cual átomos, iones o
moléculas de una sustancia se adhieren a la superficie de otra sustancia. se
refiere a la atracción y retención de partículas en la superficie de un
material. A diferencia de la absorción, donde las moléculas ingresan al
interior de un material, en la adsorción las moléculas se adhieren a la
superficie sin penetrar en el material. Este proceso crea una película de
adsorbato en la superficie del adsorbente. La adsorción es ampliamente
utilizada en diversas aplicaciones, como la purificación de agua, la
eliminación de contaminantes y la separación de componentes en la industria química.
ESQUEMA
La adsorción es una de las técnicas más utilizadas para
eliminar contaminantes debido a la simplicidad de su diseño y su facilidad de
operación. En este estudio, nos enfocaremos en el lecho fijo. Cuando nos
referimos a una columna de lecho fijo, nos estamos refiriendo a aquellas que
contienen una sección formada por partículas sólidas dispuestas de tal manera
que permiten que un fluido pase a través de ellas sin separarse, manteniendo su
posición dentro del sistema.
Un ejemplo común de adsorción es el uso de carbón activado
para la decloración del agua. El carbón activado tiene una gran cantidad de
poros que ayudan a retener en su superficie el material orgánico con el que ha
estado en contacto como lo veremos en el siguiente esquema
En la etapa de alimentación, la sustancia con el agente que
se desea eliminar ingresará y pasará a través de un material absorbente, en
este caso, carbón activado. En este material, el agente contaminante se quedará
retenido, y a la salida fluirá la sustancia con el agente eliminado. Es
importante tener en cuenta que a medida que avanza el proceso de adsorción, el
absorbente se satura, por lo que debe ser reemplazado periódicamente.
EJEMPLO PRACTICO DE LA ADOSORCION
CLASIFICACION
Dependiendo de la naturaleza de la interacción que produce
la adsorción podemos definir los siguientes tipos de adsorción:
Adsorción Física
Este tipo de absorción se da por fuerzas débiles y,
generalmente, no específicas. Tiende a alcanzar equilibrio muy
rápidamente y existen dos tipos de adsorción física:
Van der Waals:
También llamada adsorción fisisorción. En este tipo de
adsorción, el adsorbato no está fijo en la superficie del adsorbente, sino que
tiene movilidad en la interfase. se da cuando la sustancia permanece mayormente
en la superficie del adsorbente, por ejemplo: impurezas en carbón activado.
Persorción
Se da en los casos en los que la sustancia parece penetrar a una profundidad apreciable, por ejemplo: H2 en Pt. (hidrogeno en platino)
Adsorción Química
La adsorción química, también conocida como quimisorción,
se produce debido a fuerzas mucho más fuertes, tales como las que producen
enlaces químicos covalentes. Es mucho más lenta que la adsorción física y
comúnmente es irreversible. Sucede cuando hay interacción química entre
adsorbato y adsorbente.
Adsorción por intercambio:
La adsorción por intercambio es un proceso en el que los
iones o moléculas presentes en una solución son retenidos en la superficie de
un sólido debido a la atracción electrostática entre ellos. En este proceso,
los iones de la solución son intercambiados con iones de carga opuesta
presentes en la superficie del sólido.
Un ejemplo claro seria en la purificación del agua, las
resinas de intercambio iónico pueden eliminar iones no deseados
intercambiándolos por iones más preferibles, como intercambiar iones de calcio
y magnesio por iones de sodio.
APLICACIONES EN LA INDUSTRIA
La adsorción es un proceso de separación de mezclas que se
utiliza en la industria para purificar líquidos y gases. Algunas aplicaciones
industriales de la adsorción son:
Aplicaciones de la adsorción en la purificación de agua
Una aplicación de suma relevancia en el ámbito de la adsorción se centra en la purificación del agua, donde se emplea este proceso con el propósito de eliminar diversos contaminantes acuáticos, tales como metales pesados, sustancias químicas orgánicas y compuestos nitrogenados.
Este procedimiento se ejecuta mediante la utilización de
materiales adsorbentes capaces de atraer y retener los contaminantes en su
superficie. Entre los adsorbentes más usuales se encuentran el carbón activado
y la zeolita.
El carbón activado, generado a partir de carbón vegetal o
cáscaras de coco, destaca como un material adsorbente debido a su extensa
superficie específica, convirtiéndolo en una opción óptima para la adsorción de
una amplia gama de contaminantes presentes en el agua. Este componente se
emplea con frecuencia en sistemas de tratamiento de agua potable, así como en
sistemas destinados al tratamiento de aguas residuales y en procesos de
tratamiento de agua para la industria.
Aplicaciones de la Adsorción en la Separación de Gases
La adsorción desempeña un papel esencial en la separación de gases, utilizándose para discriminar gases dentro de una mezcla gaseosa. Este proceso implica el uso de materiales adsorbentes que exhiben selectividad hacia el gas específico que se pretende separar.
La zeolita figura como uno de los materiales adsorbentes más
convencionales para la separación de gases, destacándose en la disociación del
oxígeno y nitrógeno en el aire. Asimismo, se emplea en la segregación de
hidrocarburos, como metano y etano, en el gas natural. En contextos
industriales, especialmente en la industria química y petroquímica, la
adsorción se aplica para la separación de hidrocarburos dentro de mezclas
gaseosas.
Aplicaciones de la adsorción en la eliminación de contaminantes en la atmósfera
La adsorción desempeña un papel crucial en la eliminación de contaminantes atmosféricos, donde se utiliza para depurar gases y vapores tóxicos presentes en el aire. En esta aplicación, los materiales adsorbentes clave son el carbón activado y las zeolitas.
Eliminación del Dióxido de carbono
En particular, la adsorción se emplea para eliminar el dióxido de carbono de los gases de combustión, siendo las zeolitas y los MOF (Metal-Organic Frameworks) adsorbentes típicos propuestos para la captura y almacenamiento de carbono. La adaptabilidad de estos adsorbentes los posiciona como alternativas atractivas frente a los métodos de absorción, ya que su regeneración se logra mediante cambios de temperatura o presión, demandando potencialmente menos energía que los procesos de regeneración basados en absorción.
Sin embargo, algunos desafíos significativos asociados con
el costo de la adsorción en la captura de carbono incluyen la regeneración del
adsorbente, la relación de masa, el solvente/MOF, el costo del adsorbente, la
producción del adsorbente y la vida útil del adsorbente.
CONCLUSION
En síntesis, la adsorción se configura como un proceso fisicoquímico en el cual átomos, iones o moléculas de una fase fluida, ya sea gas, líquido o disolución, se unen a la superficie de un sólido o líquido. Esta unión se establece entre la fase fluida, denominada fase adsorbida, y la fase sólida o líquida, conocida como adsorbente. La reversibilidad es una característica fundamental de la adsorción, ya que las moléculas adsorbidas tienen la capacidad de separarse de la superficie del adsorbente. En términos prácticos, la adsorción desempeña un papel crucial en diversas aplicaciones industriales y de laboratorio.
Entre las aplicaciones más destacadas se encuentra la separación de mezclas, donde la adsorción se emplea para separar gases, líquidos o sólidos. Ejemplos incluyen la separación de oxígeno y nitrógeno en el aire, la segregación de aceite y agua, así como la separación de componentes en mezclas de gases industriales. La adsorción también se utiliza para la purificación de fluidos, eliminando impurezas como gases, partículas o compuestos orgánicos. Desde la purificación del agua potable hasta la limpieza del aire y la purificación de productos químicos industriales, la versatilidad de la adsorción es evidente. Otro aspecto relevante es su capacidad para la recuperación de productos, como en la extracción del café del agua, la recuperación de aceite del gas natural y la obtención de componentes específicos de mezclas gaseosas industriales. Las ventajas de la adsorción son múltiples: es un proceso simple y estable, genera una cantidad reducida de gases, opera a temperaturas relativamente bajas y ofrece la posibilidad de recuperación de compuestos orgánicos mediante la desorción.
En última
instancia, la adsorción emerge como un proceso esencial con un impacto
significativo en la vida cotidiana, desempeñando un papel clave desde la
purificación del agua hasta la fabricación de productos químicos. Su
aplicabilidad diversa y sus beneficios hacen de la adsorción una herramienta
valiosa en numerosos campos de la industria y la investigación.
VIDEO EXPLICATIVO
BIBLIOGRAFIA
Significado de
Adsorción". En: Significados.com. Disponible en: https://www.significados.com/adsorcion/ Consultado: 10 de diciembre de 2023
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https://elpensante.com/para-que-sirve-la-adsorcion/
https://lqi.tripod.com/FQAv/tipos.htm
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