Estudio de las curvas de adsorción en una columna de lecho fijo

Abstract

Las columnas de adsorción de lecho fijo son el método más aplicado a nivel industrial en el proceso de tratamiento de aguas residuales contaminadas. El proceso de transferencia en la columna se describe a través de una ecuación de balance de masas y una ecuación que describe la cinética de intercambio entre la fase líquida y la sólida. El objetivo de este trabajo fue describir el proceso de intercambio de materia en una columna de adsorción a través del análisis de las ecuaciones del proceso y sus soluciones analíticas. En este trabajo se consideró una ecuación de intercambio general con cuatro parámetros que abarcan varios de los casos descriptos en la literatura. Se encontró la solución general del modelo utilizando el método de la transformada de Laplace, y se analizó la forma de la solución en relación a valores particulares de los parámetros propuestos. La solución general encontrada fue aplicada para describir la adsorción del metal Cr (VI), altamente tóxico, sobre el biopolímero quitosano, extraído de descartes pesqueros. El análisis de las soluciones analíticas como sus características para distintas cinéticas de intercambio son una herramienta útil para describir el proceso de adsorción y tomar decisiones sobre el diseño de la columna.

Continuous fixed-bed column adsorption for wastewater treatment provides the most practical application for the industry. The transfer process in the column can be described using a mass balance equation and an exchange kinetics equation between the liquid and the solid phase. The objective of this work was to describe the mass-transfer in an adsorption column, analyzing the equations of the process and their analytical solutions. In this work, a general exchange equation, with four parameters, that cover several of the cases described in the literature was considered. The general solution of the model was found using the Laplace transform method. The shape of the solution, in relation to particular values of the proposed parameters, was analyzed. The general solution was applied to describe the adsorption of the Cr (VI), highly toxic metal, on the chitosan biopolymer, extracted from fishing discards. Analysis of analytical solutions as their characteristics for different exchange kinetics is a useful tool for describing the adsorption process and to make decisions on column design.