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OTRAS OPERACIONES DE
TRANSFERENCIA DE MASA
DESTILACIÓN :
Es un método para separar los componentes de una
solución; depende de la distribución de las sustancias
entre una fase gaseosa y una líquida, y se aplica a los
casos en que todos los componentes están presentes en
las dos fases.
La destilación se refiere a separar soluciones en
que todos los componentes son apreciablemente
volátiles. A esta categoría corresponde la
separación de los componentes de una solución
líquida, de amoniaco y agua. Si la solución de
amoniaco en agua se pone en contacto con aire,
el cual es básicamente insoluble en el líquido
TIPOS DE DESTILACIÓN :
Destilación al vacío : se utiliza en productos naturales, como en la
separación de vitaminas a partir de aceites animales y de pescado, lo
mismo que en la separación de muchos productos sintéticos industriales
(como plastificantes).
Un ejemplo usual sería la destilación al vacío como operación
complementaria en la destilación del crudo (petróleo), una vez
destilado a presión ordinaria, como se muestra en la figura siguiente.
Destilación Azeotrópica :es aquella mezcla líquida de dos o
más componentes que poseen una temperatura de ebullición
constante y fija, esta mezcla azeotrópica se forma debido a que al
pasar al estado vapor se comporta como un líquido puro, es decir
como si fuese un solo componente, esto se verifica en el hecho que el
vapor producido por la evaporación parcial del líquido tiene la misma
composición que el líquido.
Destilación Destructiva :Cuando se calienta una sustancia a una
temperatura elevada, descomponiéndose en varios productos
valiosos, y esos productos se separan por fraccionamiento en la
misma operación, el proceso se llama destilación destructiva.. Los
procesos típicos de destilación, como la desalinización, sólo llevan a
cabo la separación física de los componentes. En cambio, la
destilación destructiva es una transformación química; los
productos finales (metanol, carbón de leña) no pueden ser
reconvertidos en madera.
Destilación Extractiva :es una técnica utilizada para separar mezclas
binarias azeotrópicas, en la que se adiciona un agente de separación o
solvente, cuya característica principal es que no presenta la formación
de azeótropos con ninguno
de los componentes de la mezcla a separar.
Destilación Fraccionada : es un proceso físico utilizado para separar
mezclas de líquidos mediante el calor, y con un amplio intercambio
calórico y másico entre vapores y líquidos. Se emplea principalmente
cuando es necesario separar compuestos de sustancias con puntos de
ebullición distintos pero cercanos.
Destilación Molecular Centrífuga :
es una técnica de depuración que tiene una amplia utilización en la
industria química, procesamiento de alimentos, productos
farmacéuticos y las industrias del petróleo, así como la industria de
productos químicos especiales.
Destilación por Arrastre de Vapor :Es una técnica aplicada en la separación
de sustancias poco solubles en agua. La destilación por arrastre de vapor se
emplea para separar una sustancia de una mezcla que posee un punto de
ebullición muy alto y que se descomponen al destilar.
Destilación por Cambio de Presión : Este método de destilación puede ser
usado para la separación de mezclas azeotrópicas y se basa en el principio
similar de la destilación al vacío, esto es debido a la manipulación de puntos
de ebullición por el cambio de presión de la atmósfera a la cual una solución
es expuesta.
Destilación por Congelación :Es un interesante proceso, pues pudiera
considerarse contraria a lo que se conoce como destilación, no en cuanto a
sus resultados, sino en cuanto a su proceso
ABSORCIÓNLa absorción es una operación unitaria de transferencia de materia que consiste
en poner en contacto un gas con un líquido, para que este se disuelva
determinados componentes del gas, dejándolo libre de los mismos.
La absorción puede ser física o química, según que el gas se disuelva en el líquido
absorbente o reaccione con él dando un nuevo compuesto químico.
En el siguente esquema se muestra el interior de una columna de absorción con
diferentes tipos de dispositivos de contacto: relleno al azar,
rellenos estructurado y platos.
Consiste en la eliminación de algunos componentes de una fase fluida mediante un sólido que los retiene. La
adsorción es un fenómeno de superficie. Las moléculas, átomos o iónes adsorbidos están confinados en la
superficie de los poros del sólido, unidos por fuerzas de Van der Waals o por verdaderos enlaces químicos. En
este último caso se habla de quimiadsorción.
Solamente los sólidos que poseen una superficie específica (área superficial por unidad de peso) elevada serán
adsorbentes de interés (carbón activo, gel de sílice, alúmina, etc...)
Como dato indicar que un gramo de carbón activo dispone de una superfice adsorbente superior a 1000 m2.
La operación inversa es la desorción, usada para la regeneración del adsorbente y para la recuperación del
soluto, si éste es económicamente interesante. La operación de adsorción se realiza colocando dos lechos
adsorbentes en paralelo. En un momento determinado uno de ellos está en operación y el otro se está
regenerando.
La adsorción se emplea para eliminar la humedad de una corriente gaseosa. Se utiliza como adsorbente gel de
sílice. También se emplea para eliminar olores de corrientes gaseosas, en este caso se usa carbón activo como
adsorbente. Para recuperar disolventes del aire ambiente y a nivel doméstico los filtros de carbón activo se
utilizan para eliminar malos olores y sabores del agua.
ExtraccionEs una operación unitaria de transferencia de materia basada en la disolución de
uno o varios componentes de una mezcla -líquido o sólido- en un disolvente
selectivo. Se hace la distinción entre la extracción sólido-líquido y la extracción
líquido-líquido según que la materia a extraer esté en un sólido o en un líquido. En
este último caso el disolvente debe ser inmiscible con la fase líquida que contiene
el soluto. La extracción sólido-líquido se conoce también como lixiviación o
lavado, según la aplicación a la que se la destine. Si se pretende eliminar un
compuesto no deseado de un sólido se habla de lavado, si el compuesto extraido
es el valioso se denomina lixiviación.
La extracción líquido-líquido se puede llevar a cabo de distintas formas,
normalmente se trabaja en contínuo y cabe distinguir dos modos básicos de
contacto: contacto por etapas y contacto contínuo.
El contacto por etapas puede realizarse de distintas maneras según como se
mezcle el disolvente extractor con el líquido extracto. En el contacto simple el
disolvente extractor se reparte en partes iguales en cada una de las
etapas. Mientras que el el contacto a contracorriente el disolvente extractor pasa
de etapa a etapa en sentido contrario al líquido que está siendo refinado. El
extracto es la corriente de disolvente extractor una vez que ha recibido el
soluto. El refinado es la corriente de alimentación una vez que se le ha extraído el
soluto.
La extracción líquido-líquido se usa mucho en la industria del petróleo para
separar los hidrocarburos alifáticos de los aromáticos. La separación de los
asfaltos del petróleo también se realiza por extracción con propano a baja
temperatura. Como ejemplo de extracción sólido-líquido están la extracción de
grasas vegetales y animales.
¿ QUE ES UN INTERCAMBIO IONICO?
Es un intercambio de iones entre
dos electrolitos o entre una disolución de
electrolitos y un complejo.
Los intercambiadores de iones suelen
contener resinas de intercambio
iónico (porosas o en forma de
gel), zeolitas, m, arcilla y humus del suelo
ontmorillonita
Algunos ejemplos típicos de iones que se pueden unir a los
intercambiadores de iones son los siguientes:
Iones H+ (hidrones, usualmente llamados protones) y OH-(hidróxido)
Iones monoatómicos con carga eléctrica 1+, como Na+, K+, o Cl-
Iones monoatómicos con carga 2+, como Ca2+ o Mg2+
Iones poliatómicos inorgánicos como SO42-y PO4
3-
Bases orgánicas, por lo general moléculas que contienen el grupo
funcional amino, -NR2H+
Ácidos orgánicos, por lo general moléculas que contienen el grupo
funcional-COO-(ácido carboxílico)
Otras biomoléculas que puedan ser
ionizadas: aminoácidos, péptidos, proteínas, etc.
Suavización de agua
El agua natural contiene iones calcio y magnesio (véase Suavización de agua ) que
forman sales que no son muy solubles. Estos cationes, junto con los cationes
estroncio y bario aunque menos comunes y solubles, se denominan en conjunto iones
de dureza.
De-alcalinización
Este proceso en particular utiliza una resina de cationica de ácido débil. Este tipo de
resina son capaces de eliminar la dureza del agua cuando también contiene alcalinidad.
Aquí el ejemplo de calcio:
2 RH + Ca ++ (HCO3) 2 —> R2-Ca + 2 H + + 2 HCO3
y los cationes de hidrógeno se combinan con los aniones para producir dióxido de carbono y
agua:
H + + HCO3 —> CO2 + H2O
El intercambio iónico se utiliza ampliamente en las industrias de alimentos
y bebidas, hidrometalúrgica, acabado de metales, química
y petroquímica, farmacéutica, azúcar y edulcorantes, agua
subterránea y potable, nuclear, ablandamiento industrial del
agua, semiconductores, energía, y otras muchas industrias.
Un ejemplo típico de aplicación es la preparación de agua de alta pureza
para las industrias energética, electrónica y nuclear. Los intercambiadores
de iones polímericos o minerales son ampliamente utilizados
para ablandamiento del agua, purificación de agua,2 descontaminación,
etc.
El intercambio iónico es un método ampliamente utilizado también en el
hogar como en los detergentes de lavado, o en los filtros de agua para
producir agua blanda. Esto se logra mediante el intercambio de
cationes calcio Ca2+ y magnesio Mg 2+ por Na 1+ o H +.
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