Tesis Dr.Cs. Rafael Quintana Puchol-2013.pdf - Universidad Central ...

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denomina adsorción. También puede ocurrir que el gas se extienda al seno del sólido,
denominándose esta interacción tridimensional absorción. Como no siempre se puede
distinguir experimentalmente la adsorción de la absorción, se utilizará a partir aquí
frecuentemente el término genérico de sorción para describir la toma de gases por el sólido.
Brusseau y Rao destacaron que la linealidad de las isotermas es el aspecto más relevante de la
adsorción en relación con la modelización de estos procesos [200]. El uso de isotermas lineales
favorece resolver analíticamente de forma más exacta las ecuaciones de transporte y simplifica
notablemente los procedimientos de resolución numéricos.
La sorción de gases en sólidos comprende diversos fenómenos por lo que para describirla es
común auxiliarse de diversos modelos que consideran la existencia de superficies con sitios
homogéneos o heterogéneos [201-203]. Debido a la complejidad matemática para describir las
velocidades de sorción es que se refiere a cinéticas que sopesan específicamente
determinados fenómenos, refiriéndose a diferentes órdenes: 1er (3.7), 2do (3.8), etc. En todos
los casos se asume que la velocidad de variación en la concentración del adsorbato (H2O) es
proporcional a la concentración en la fase fluida (aire) y al número de sitios vacíos en el
adsorbente (matriz o fundente):
De primer orden: qt = qo − kot (3.7)
De segundo orden: ln qt = lnqo − k1t (3.8)
Aquí, qo y qt significan las cantidades en los tiempos cero y t, respectivamente; ko y k1 son las
correspondientes constantes de velocidad.
Otro modelo cinético es la ecuación de difusión parabólica (3.9) que asume que la etapa de
velocidad limitante es la difusión de gas o en la superficie o en la superficie de los poros
intrapartículas:
qt = a + Kdc 1/2 (3.9)
Donde, qt es la cantidad de vapor adsorbido en el tiempo t y a y Kd son constantes.
En el caso del modelo de Langmuir, éste constituye un modelo teórico que describe los datos
experimentales producidos en el equilibrio en las superficies homogéneas; se utiliza para
estimar la capacidad máxima de adsorción en la que se considera: a) la superficie del
adsorbente que presenta sitios energéticos homogéneos, b) solamente una molécula puede ser
adsorbida en un sitio y la adsorción sucede en una monocapa, c) no existe interacción entre las
moléculas adsorbidas. La ecuación lineal de Langmuir se representa:
C
q
e e (3.10)
e
C
q
m
1
q K
m
L