Se reporta un estudio de adsorción de compuestos orgánicos volátiles en columna de carbón activado

1. Operaciones
Unitarias II
Estudio experimental de Adsorción de COVs en lecho empacado de Carbón
activado
Jose Angel Lara Nañez
3 de noviembre del 2016

2. 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

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

4. I. Introducción
Gracias 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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5. 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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6. Adsorción como método de separación
Ventajas:
 No desnaturaliza compuestos adsorbidos.
 Son altamente selectivos.
 Energéticamente eficientes.
 Costo relativamente bajo.
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7. Carbón activado
Este 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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8. 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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9. 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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10. Características de fase solida
Propiedades
Nombre Valor Unidad
Pellet
Diámetro 0.43 cm
Longitud promedio 0.83 cm
Diámetro de partícula
equivalente, Dp
0.60 cm
Densidad, ρp 1 g/cm³
Porosidad, εp 0.63 -
Área especifica
superficial, σ
10 cm²/g
Lecho empacado
Masa, mb 28 g
Volumen, Vb 51.22 cm³
Densidad, ρb 0.55 g/cm³
Porosidad, εb 0.45 -
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11. Procedimiento
Para 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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12. 9

13. III. Resultados
Para 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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14. Comparación de datos
En 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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15. Curvas de saturación de Carbón
Activado
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Conc.Benceno(g/gCA)
Conc.Tolueno(g/gCA)Tiempo (s) Tiempo (s)

16. 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

17. IV. Conclusiones
Para 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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18. 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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19. Gracias por su atención