PRÁCTICAS DE CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA PRÁCTICA DE ABSORCIÓN BASES TEÓRICAS La absorción es una operación unitaria de transferencia de materia que consiste en poner un gas en contacto con un líquido para que éste disuelva determinados componentes del gas, que queda libre de los mismos. La absorción puede ser física o química, según si el gas se disuelve en el líquido absorbente o reaccione con él dando un nuevo compuesto químico. La desorción o “stripping” es la operación unitaria contraria a la absorción. En ella un gas disuelto en un líquido es arrastrado por un gas inerte siendo eliminado del líquido. Muchos procesos industriales de absorción van acompañados de una reacción química. Es especialmente común la reacción en el líquido del componente absorbido y de un reactivo presente en el líquido absorbente. Algunas veces, tanto el reactivo como el producto de la reacción son solubles, como en la absorción del dióxido de carbono en una solución acuosa de etanolaminas u otras soluciones alcalinas. Por el contrario, los gases de las calderas que contienen dióxido de azufre pueden ponerse en contacto con lechadas de piedra de caliza en agua, para formar sulfito de calcio insoluble. En la siguiente práctica, nos centraremos en un proceso de absorción del dióxido de carbono (CO2), en una solución alcalina (NaOH). EQUIPO UTILIZADO Se utiliza una columna de absorción, donde el agua pulveriza o se dispersa finamente, y se reparte de manera uniforme por encima de una capa de relleno, que generalmente está constituida por anillos de distintas geometrías. Por debajo de la bandeja perforada que soporta el relleno, se envia una fuerte corriente gaseosa. El aire y el agua circulan en contracorriente. PROCEDIMIENTO Se lleva a cabo una serie de ensayos (7) en los que se va a ir modificando los caudales de CO2, de la mezcla aire-CO2 y de la disolución de hidróxido sódico,. Datos CO2 (mL/s) Aire + CO2 (L/min) NaOH (L/h) -1 9 (40) 2 25 0 11,7 (50) 7,5 50 1 1 14,8 (60) 15 75 Ensayos 1 2 3 4 5 6 7 CO2 de bombona 1 0 -1 1 1 1 1 Mezcla Aire + CO2 1 1 1 0 -1 1 1 NaOH -1 -1 -1 -1 -1 0 1 Se prepara una disolución de hidróxido sódico de 0,25 g/L, se toma una muestra de 25 ml y se valora con HCl 0,0075M. En cada ensayo se mide la %CO2 a la salida de la columna, cuando el sistema es estable (aproximadamente a los 15 minutos), en ese momento se toma una muestra de disolución de hidróxido sódico a la salida y se valora con HCl 0,0075M. Calcular el CO2 absorbido por el hidróxido sódico en la columna en los distintos ensayos, mediante las medidas del %CO2 a la salida y mediante la valoración de hidróxido sódico a la salida. Representar: El caudal del CO2 de la bombona frente al porcentaje CO2 reaccionado (%CO2 absorbido respecto al de entrada) Ensayo 1 2 3 CO2 1 0 -1 Aire + CO2 1 1 1 NaOH -1 -1 -1 El caudal de la mezcla aire + CO2 frente al porcentaje CO2 reaccionado 1 4 5 CO2 1 1 1 Aire + CO2 1 0 -1 NaOH -1 -1 -1 El caudal de la disolución de hidróxido sódico frente al porcentaje CO2 reaccionado 1 6 7 CO2 1 1 1 Aire + CO2 1 1 1 2 NaOH -1 0 1 Valoración de la disolución de hidróxido sódico Se toma 25 ml de muestra y se añade a un erlenmeyer, se lleva hasta 150 ml con agua destilada, se añade 5 ml de BaCl2 10% y 2 ó 3 gotas de fenolftaleina. Se valora con HCl 0,0075M hasta viraje de rosa a transparente. Calculos: Reacción: 2 NaOH + CO2 Na2CO3 + H2O Balance de materia CO2 Bomba: 77,13% Aire: 0,05% QBombona XCO2 Bombona Q Aire XCO2 Aire QMezcla XCO2 Mezcla QMezcla QBombona Q Aire Q Aire QMezcla QBombona QBombona: caudal de la bomba de CO2 (dato caudalímetro) (XCO2 )Bombona: porcentaje de CO2 en ese caudal 77,13% QAire: caudal de aire (incognita) (XCO2 )Aire: porcentaje de CO2 en ese caudal 0,05% QMezcla: caudal de la mezcla resultante (dato caudalimetro) (XCO2 )Mezcla: porcentaje de CO2 en la mezcla resultante (incognita) En la segunda ecuación calculamos QAire y sustituimos en la primera ecuación y calculamos (XCO2 )Mezcla Para calcular el CO2 absorbido: Se mide el CO2 a la salida (caudalímetro) y por diferencia con el CO 2 a la entrada (calculado mediante el balance de materia) obtenemos la cantidad de CO2 absorbido o reaccionado. Se valora la NaOH a la salida y por diferencia con la de entrada obtenemos la NaOH que reacciona. Por la reacción sabemos que 2 mol de NaOH reacciona con 1 mol de CO2 así calculamos el CO2 que reacciona. %CO 2 reaccionado CO 2 reraccionado 100 CO 2 entrada 3