1.- ADSORCION
La
adsorción es un fenómeno de concentración de una sustancia sobre la superficie
de un sólido o líquido. La sustancia
atraída hacia la superficie se llama fase adsorbida, mientras que aquella a que
se adhiere es el adsorbente. La adsorción es distinta de la absorción y entre
ambas debe establecerse una clara diferencia, ya que en esta última la
sustancia no se retiene en la superficie, sino que pasando a su través penetra y
se distribuye por todo el cuerpo de un líquido o sólido. Cuando existe duda del
proceso que tiene lugar, se emplea el término desorción.
El
término adsorción incluye la adsorción y la absorción conjuntamente, siendo una
expresión general para un proceso en el cual un componente se mueve desde una
fase para acumularse en otra, principalmente en los casos en que la segunda
fase es sólida.
En
general, la adsorción desde una disolución a un sólido ocurre como consecuencia
del carácter lio fóbico (no afinidad) del soluto respecto al disolvente
particular, o debido a una afinidad elevada del soluto por el sólido o por una
acción combinada de estas dos fuerzas.
La
cantidad de material adsorbido depende de las tasas de adsorción y desorción de
la sustancia, ydel punto en el cual se alcance el equilibrio entre ambas.
Cuanto mayor sea la adsorción y menor se la desorción, hallaremos mayor
cantidad de material adsorbido en equilibrio.
2.-TIPOS DE ADSORCION
Se
conocen dos tipos de adsorción, una física o de van der Waals y otra química o
activada.
ADSORCIÓN FÍSICA O DE VAN DER WAALS
La adsorción
física se caracteriza por sus calores bajos, del orden de 10,000 calorías o
menor por mol de adsorbato, y por el hecho de que el equilibrio es reversible y
se establece rápidamente. Este tipo de adsorción tiene lugar cuando el negro de
humo adsorbe diversos gases. Las fuerzas que intervienen son de igual
naturaleza a las que desvían a los gases de su conducta ideal, es decir, son de
tipo de van der Waals.
ADSORCION ACTIVADA O QUÍMICA
Este
tipo de adsorción va acompañada de cambios caloríficos más acentuados y que
varían desde 20,000 hasta 100,000 calorías lo que ocasiona una ligadura mucho
más firme del gas a la superficie. Como estos calores son de igual magnitud a
los que tienen lugar en las reacciones químicas, resulta evidente que la
adsorción química es una combinación de moléculas de gas con la superficie
formándose un compuesto sobre esta. Muchos casos de adsorción participan de
ambos modos.
Algunos
sistemas muestran adsorción física a temperaturas bajas y quimiadsorción cuando
se eleva la temperatura. En general, la adsorción química es más específica que
la física y se le presenta solo cuando hay tendencia a la formación de un
compuesto entre un gas y el adsorbente. Sin embargo puesto quelas fuerzas de
van der Waals no son de naturaleza específica, es posible encontrar una
adsorción física en muchas ocasiones, aunque quizá enmascarada por la de tipo
químico que es más fuerte.
ADSORCION DE TIPO ELECTRICO
La
adsorción del primer tipo eléctrico cae dentro del intercambio iónico y a
menudo se le llama adsorción por intercambio, que es un proceso mediante el
cual los iones de una sustancia se concentran en una superficie como resultado
de la atracción electrostática en los lugares cargados de la superficie. Para
dos absorbatos iónicos posibles, a igualdad de otros factores, la carga de los
iones el factor determinante en la adsorción de intercambio. Para iones de
igual carga, el tamaño molecular (radio de solvatación) determina el orden de
preferencia para la adsorción.
3.-TIPOS DE ENERGÍA
Existen
varios tipos de mecanismos, susceptibles de producir la adsorción:
- ) Intercambio iónico, es decir el reemplazo de iones adsorbidos en el sustrato por otros iones. Es el caso por ejemplo de adsorción de amonios cuaternarios en sustitución de iones hidrógeno en el proceso de protección contra la corrosión.
- ) Emparejamiento iónico, es decir la adsorción de iones (surfactantes) en sitios cargados no ocupados. Es el caso de la adsorción de surfactantes catiónicos o anfóteros sobre sustratos cargados negativamente, en el proceso de suavización de ropa o en la eliminación de electricidad estática del cabello.
- ) Puente hidrógeno, es decir el proceso clásico de enlace polar entre el hidrógeno de una molécula y un átomo cargado negativamente (O, S) en la superficie, o vice-versa.
- ) Adsorción por polarización de electrones Pi, lo cual ocurre cuando se produce una atracción entre un núcleo aromático y un sitio positivo en la superficie del sustrato.
- ) Adsorción por fuerzas de London-Van der Waals, las cuales se producen entre sustratos y moléculas no polares, y que son las fuerzas de cohesión de los líquidos orgánicos, a menudo llamadas fuerzas de dispersión porque la frecuencia de oscilación de los electrones que es responsable de estas fuerzas está ligada con el índice de refracción del medio.
- ) Adsorción por rechazo hidrofóbico, cuando el empaquetamiento de moléculas de surfactante ala interface asegura un enlace lateral entre la cola lipofílica de una molécula y las moléculas vecinas, y permite a la molécula escapar al ambiente acuoso.
4.-APLICACIONES DE ADSORCIÓN
Los
procesos de adsorción son ampliamente usados en muchas aplicaciones
industriales y en la purificación de agua potable o tratamiento de agua
residual.
Un
adsorbente deberá tener una gran capacidad de adsorción y rápida velocidad de
adsorción. Algunos adsorbentes utilizados frecuentemente en el tratamiento de
aguas son:
Carbón
Activado, Zeolitas Tamices Moleculares, Gel de Sílice y Alúmina Activada.
Los
procesos de adsorción en fase líquida se aplican a:
- Tratamiento de agua potable y residual
- Alimentos y bebidas carbonatadas
- Hidrometalurgia
- Productos químicos y farmacéuticos
En
fase Gaseosa:
- Purificación de gases
- Purificación de aire
- Recuperación de solventes
- Catalizadores
- Producción de gases
- Tratamiento de gases de Combustión
- Celdas combustibles
Los
sistemas de adsorción tratan el agua mediante la adición de una sustancia, como
carbón activado o alúmina (oxido de aluminio), ala fuente de suministro de
agua. Los adsorbentes atraen a los contaminantes mediantes procesos químicos y
físicos que causan que estos se “adhieran” a sus superficies para su
eliminación posterior.
Por
un gran margen, el adsorbente de uso más frecuente es el carbón activado—una
sustancia similar al carbón común pero sumamente porosa. El carbón activado en
polvo a menudo se usa cuando surgen problemas temporales de calidad; éste se
puede agregar sencillamente al agua y desecharlo con los fangos de desecho. El
carbón granular activado a menudo se distribuye en una bandeja a través de la
cual se hace pasar o po
