Ingeniería Química · 2019
Diseño, construcción y puesta en marcha de un equipo de absorción con dos columnas a escala de laboratorio
Se ha planteado una metodología enmarcada en una investigación aplicada, permitiendo transformar conocimientos teóricos de conceptos, teorías y prototipos globales para el diseño, construcción y puesta en marcha de un equipo de adsorción con dos columnas a escala de laboratorio para la remoción de azul de metileno a partir de soluciones acuosas. De acuerdo con la operación, que consiste en la eliminación de componentes de fases fluidas mediante sólidos que los retienen; se evaluaron dos tipos de carbón activado, determinando por especificaciones técnicas el más ajustado al proceso. Los solutos más fáciles para adherirse son compuestos más complejos y los sólidos más usados son el carbón activado, alúmina activada, gel de sílice, entre otros. Por su alta área superficial, el carbón activado tiene gran interés científico y tecnológico para estudios. En el siguiente trabajo se realizó el diseño, la construcción y puesta en marcha del equipo con dos columnas de lechos fijos de carbón activado obteniendo isotermas de adsorción para la remoción de azul de metileno de soluciones acuosas, ajustando resultados a modelos matemáticos para el equilibrio, evaluando curva de ruptura y determinación de tiempos de adsorción. Posteriormente, se logró ajustar bien los datos de equilibrio al estudio a modelos de Freundlich y Langmuir; y la curva de ruptura obtenida muestra que, a los 122 minutos de operación, la prueba 1 alcanza un 0,99 y en la prueba 2 alcanza el 0,98 de la concentración inicial.
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Contenido
- agentes oxidantesp. 20
- almacenamientop. 80
- Batchp. 68
- CARGA HIDRÁULICAp. 51
- Contenido de cenizasp. 32
- Densidad de lechop. 32
- Densidad realp. 32
- electrostáticap. 24
- Esfericidadp. 87
- Estabilidad térmicap. 26
- fuerzas de Van der Waalsp. 24
- macroporosp. 54
- modelo matemáticop. 18
- Número de fenolp. 35
- Numero de Reynoldsp. 81
- Número de yodop. 34
- rugosidad relativap. 82
- Tamaño de partículap. 29
- Vertimientop. 47
- Volumen de porop. 31
- PROBLEMA DE INVESTIGACIÓNp. 16
- Planteamiento del problemap. 16
- Formulación del problemap. 17
- Justificaciónp. 17
- Objetivosp. 18
- Objetivo generalp. 18
- Objetivos específicosp. 18
- MARCO REFERENCIALp. 19
- Antecedentes investigativosp. 19
- MARCO TEORICOp. 23
- Fundamentos Del Proceso De Adsorciónp. 23
- Tipos de adsorciónp. 23
- Los materiales adsorbentes, tipos y propiedadesp. 25
- El carbón activado como adsorbentep. 27
- Estructurap. 28
- Propiedades de los carbones activadosp. 29
- Tipos de poro en un carbón activadop. 33
- Caracterización de los carbones activadosp. 34
- Equilibrio de adsorciónp. 35
- Factores que afectan el equilibrio de adsorciónp. 38
- Modelos de equilibrio de adsorciónp. 39
- MARCO LEGALp. 45
- MARCO CONCEPTUALp. 50
- HIPÓTESISp. 56
- VARIABLESp. 57
- VARIABLES INDEPENDIENTESp. 56
- VARIABLES DEPENDIENTESp. 56
- OPERACIONALIZACION DE VARIABLESp. 56
- DISEÑO METODOLOGICOp. 58
- TIPO DE INVESTIGACIÓNp. 58
- DISEÑO ADOPTADOp. 58
- ENFOQUE ADOPTADOp. 58
- POBLACIÓN Y MUESTRAp. 59
- TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE LA INFORMACIÓNp. 59
- FUENTES PRIMARIASp. 59
- FUENTES SECUNDARIASp. 60
- PLAN DE TRABAJOp. 60
- Diagrama de Flujo de las distintas fases del proyectop. 61
- RESULTADOSp. 62
- SELECCIÓN DEL ADSORBENTEp. 62
- ADSORBATO: AZUL DE METILENOp. 64
- PROCESO DE ADSORCIONp. 65
- DESARROLLO DE LAS ISOTERMAS DE ADSORCIÓNp. 66
- Isoterma de Langmuirp. 40
- Isoterma de Freundlichp. 43
- Adsorción en Batchp. 68
- Adsorción en Continuop. 70
- Contactores de Adsorciónp. 72
- DIMENSIONAMIENTO Y CÁLCULOS DEL SISTEMA DE COLUMNASp. 75
- Condiciones de operaciónp. 75
- Dimensionamiento de lecho de carbón activadop. 77
- Caídas de presiónp. 79
- Cálculo de pérdidas por fricciónp. 81
- Cálculos de caída de presión por accesoriosp. 84
- Cálculos de caídas de presión por lechos de las columnasp. 86
- Caída de presión total del sistemap. 88
- Potencia de Bombeop. 88
- Caídas de presión manométricap. 89
- Caída de presión manométrica totalp. 90
- PRUEBASp. 90
- CONCLUSIONES………………………………………………………………………………………p. 101
- Estructura del carbón activadop. 28
- las moléculas del adsorbato (d = dimensión característica del poro)p. 33
- Fig. 3. Tipos de isotermas según su formap. 37
- Fig. 4. Tipos de isotermas según el valor de RLp. 42
- Fig. 5. Especificaciones técnicas de NORIT® GAC 830Wp. 63
- Fig. 6. Características generales de NORIT® GAC 830Wp. 64
- Fig. 7. Estructura molecular del azul de metilenop. 64
- Fig. 8. Información fisicoquímica del azul de metilenop. 65
- Fig. 9. Especificaciones del azul de metilenop. 65
- Fig. 10. Definición gráfica de la adsorción en una partícula de carbón activop. 66
- Fig. 11. Balance de masa de carbón en la adsorciónp. 69
- masap. 57
- Fig. 13. Configuración de contactores de carbón activo. (a) serie y (b) paralelop. 72
- Fig. 14. Configuración de contactores de carbón activop. 72
- Fig. 15. Ilustración de un contactor presurizado continuop. 74
- Fig. 16. Ilustración de contactores en paralelop. 75
- Fig. 17. Tuberías Presión PAVCOp. 78
- Fig. 18. Gráfico de obtención de la curva de calibraciónp. 91
- Fig. 19. Isoterma de adsorción para la prueba 1p. 94
- Fig. 20. Isoterma de adsorción para la prueba 2p. 94
- Fig. 21. Ecuación linealizada del modelo de Freundlichp. 95
- Fig. 22. Ecuación linealizada del modelo de Langmuirp. 96
- Fig. 23. Gráfico de Capacidad de adsorción vs Tiempop. 97
- Fig. 24. Gráfico de obtención de curva de ruptura para prueba 1p. 99
- Fig. 25. Gráfico de obtención de curva de ruptura para prueba 2p. 99
- Tabla 1. Diferencias entre adsorción física y químicap. 25
- Tabla 2. Tipos de isotermas según el valor del factor de separación RLp. 42
- Tabla 3. Tipos de delitos y penas correspondientesp. 49
- Tabla 4. Tabla de variablesp. 57
- Tabla 5. Parámetros Langmuir estimados para absorción de azul de metileno en CAGp. 76
- Tabla 7. Propiedades del Fluidop. 80
- Tabla 8. Características tanque de almacenamientop. 80
- Tabla 9. Características tanque de almacenamientop. 80
- Tabla 10. Parámetros de operaciónp. 81
- Tabla 11. Características de tuberíap. 81
- Tabla 12. Condiciones de flujo en tuberíasp. 82
- Tabla 13. Rugosidad Relativa Tuberíasp. 82
- Tabla 14. Factor de fricciónp. 83
- Tabla 15. Perdidas por fricción en Tuberíasp. 83
- Tabla 16. Perdidas por fricción totales en Tuberíasp. 84
- Tabla 17. Perdidas por accesorios Tubería 1p. 84
- Tabla 18. Pérdidas totales por accesorios Tubería 1p. 85
- Tabla 19. Perdidas por accesorios Tubería 2p. 85
- Tabla 20. Pérdidas totales por accesorios Tubería 2p. 86
- Tabla 21. Características de Carbón Activadop. 86
- Tabla 22. Propiedades del Carbón Activadop. 87
- Tabla 23. Caídas de presión en los lechos de Carbón Activadop. 87
- Tabla 24. Caídas de presión totales en los lechos de Carbón Activadop. 87
- Tabla 25. Pérdidas y caídas de presión totales del sistemap. 88
- Tabla 26. Presión manométrica medida en el equipop. 89
- Tabla 27. Error teórico caídas de presiónp. 90
- Tabla 28. Datos de curva de calibraciónp. 91
- Tabla 29. Datos de determinación de isotermas de adsorciónp. 92
- para la prueba 1p. 93
- para la prueba 2p. 93
- adsorciónp. 50
- Tabla 33. Datos obtenidos para la determinación de las isotermas de adsorciónp. 96
- rupturap. 98
- Tabla 35. Datos obtenidos para la determinación de la curva de rupturap. 98
- Anexo 1. Ficha técnica de Carbón Activado NORIT® GAC 830Wp. 111
- Anexo 2. Ficha técnica Tamiz Malla 8x30p. 112
- Anexo 3. Ficha técnica de Sistema de tuberíasp. 113
- Anexo 4. Ficha técnica de Azul de Metilenop. 115
- Anexo 5. Ficha técnica de Manómetrop. 116
- Anexo 6. Ficha técnica de Rotámetrop. 117
- Anexo 7. Ficha técnica de la Bombap. 118
- Anexo 8. Plano de tablero eléctricop. 120
- Anexo 9. PFD del equipop. 120
- Anexo 10. Manual de Operación y Mantenimientop. 121
- Anexo 11. Imágenes y Evidenciasp. 121