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

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Tabla 3.11. Datos experimentales para determinar los parámetros qm y KL de la ecuación de
Langmuir
Condiciones
experimentales
M-1 M-2 M-3
1 2 3 1 2 3 1 2 3
T, K (ºC) 293,15 (20) 300,15 (27) 313,15 (40)
Hr, % 95 75 65 95 75 65 95 75 65
m(to), g 177,12 169,65 172,66 181,20 167,18 175,02 178,59 170,83 173,25
m(H2O)ad, mg 230,40 201,40 190,30 212,60 188,14 182,90 116,10 108,50 108,10
Pv (vapor), kPa 2,222 1,754 1,520 3,389 2,676 2,319 7,014 5,538 4,799
Ce, g/L 0,0164 0,0130 0,0112 0,0245 0,0193 0,0167 0,0485 0,0383 0,0332
qe, mg/g 1,301 1,187 1,102 1,173 1,125 1,045 0,650 0,635 0,624
Nomenclatura de la designación de las 9 muestras M-n-i: M-1-1, M-1-2, M-1-3,…, M-3-2, M-3-3
La concentración del vapor en el aire húmedo (Ce) se determina a partir de la ecuación de los
gases ideales, PV = nRT, (n = mV/MH2O):
mV
Ce
V
M H 2O
PV
RT
(3.16)
Donde, mv/V es el parámetro Ce de la ecuación (3.10); MH2O, la masa molecular del agua
(18,015 g/mol); PV, la presión de vapor en equilibrio en atm (1 kPa = 0,00986923 atm); R la
constante universal de los gases (R = 0,082057 atm∙·L/(K∙·mol)) y T, la temperatura en K.
Es conocido que la velocidad global de la adsorción está gobernada por la velocidad del paso
más lento (llamado paso limitante). Antes de que proceda la adsorción de las moléculas de
agua del aire húmedo por la matriz, las superficies de ésta o de los contornos de los bordes o
del interior de sus microporos o microgrietas están cubiertas por películas de los componentes
del aire, que pudieran obstaculizar, en cierta medida, la adsorción de las moléculas de agua por
los sitios activos de esas superficies.
En primera instancia para valorar los mecanismos de la adsorción, se procesaron los resultados
experimentales de la adsorción de los granos de la matriz (Tabla 3.11) acorde al modelo de
Langmuir, y por regresión lineal se obtuvieron las ecuaciones siguientes:
Ce/qe = 472,06∙·Ce + 4,8547, R 2 = 0,9986; 293,15 K (20 ºC) (3.17)
Ce/qe = 638,60∙·Ce + 5,1273, R 2 = 0,9891; 300,15 K (27 ºC) (3.18)
Ce/qe =1399,30∙·Ce + 6,7366, R 2 = 0,9995; 313,15 K (40 ºC) (3.19)
El alto valor de las R 2 de las ecuaciones linealizadas de Langmuir indica que en el proceso de
humectación, a relativas bajas presiones parciales de vapor, como en este caso, el fenómeno
predominante es la adsorción física. A causa de la presencia de posibles microporos y
microgrietas se verifica primeramente la adsorción en estas microcavidades no interconectadas
entre sí y después la cantidad de vapor adsorbida se desarrolla de forma constante