Instituto Politécnico NacionalUnidad Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología

Laboratorio de Bioseparaciones

Práctica 12Adsorción

Equipo 3Berber Aceves Guadalupe - Bernal Castañeda Bianca - Domínguez Gómez Daniel – Enríquez

Cerda Noemí – Guevara García Amarís – Jiménez Villalobos Víctor 6AV1

Abril 25, 2010

Introducción Adsorción

La adsorción es un proceso mediante el cual se extrae materia de una fase y se concentra sobre la superficie de otra fase (generalmente sólida).

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La sustancia que se concentra en la superficie o seadsorbe se llama "adsorbato" y la fase adsorbente

se llama "adsorbente".

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En general, la adsorción desde una disolución a un sólido ocurre por la no afinidad del soluto respecto al disolvente, debido a una afinidad elevada del soluto por el sólido o por

una acción combinada de estas dos fuerzas.

El grado de solubilidad de una sustancia disuelta es el factor más importante para determinar la intensidad de la

primera de las fuerzas impulsoras.

Cuanto mayor atracción tiene una sustancia por el disolvente menos posibilidad tiene de trasladarse

a la interfase para ser adsorbida.

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La cantidad adsorbida de una determinada especie depende no sólo de la composición del sólido sino también de la especie

química y de su concentración en la solución.

Para estudiar la adsorción se hace uso de las isotermas de adsorción, que es la relación entre la cantidad adsorbida y la

concentración inicial en el disolvente.

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Cuando una mezcla líquida es puesta en contacto con un sólido poroso, algunos componentes se adhieren al sólido adsorbente, entre mas concentración de soluto, mayor será la concentración de equilibrio en el adsorbente

El proceso ocurre en 3 pasos:

-Macrotransporte: moléculas > 50nm

-Microtransporte: microporos moléculas < 2nm mesoporos moléculas entre 2 y 50 nm

-Adsorción: Adhesión física de las moléculas a los mesoporos del sólido adsorbente

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Objetivos

GeneralOperar una columna de adsorción a nivel piloto y analizar los factores que pueden determinar la eficiencia del proceso.

Particulares•Conocer los conceptos fundamentales de adsorción•Investigar aplicaciones de la adsorción como proceso de separación•Operar el equipo a nivel laboratorio•Analizar los efectos de diferentes variables sobre el proceso

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Desarrollo Experimental

Preparar 10 mL. De sol. Al 0.1% y realizar un barrido

El barrido se hace en diferentes longitudes de onda para determinar la

máxima absorbancia

Diluir la sol. Inicial en 20 tubos de ensayo y

realizar lecturas en el espectrofotómetro

Realizar la gráfica de concentración vs

absorbanciaRealizar una regresión

Si la R tiene un valor cercano a 1 considerar comportamiento lineal

Elaboración de la curva tipo

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Columna de adsorción

Preparar 2 L de la solución de colorante

al 0.1%

Tomar las dimensiones de la

columna a utilizar y proponer 2 alturas

Determinar los flujos de alimentación que

puede proporcionar la bomba

Humedecer el carbón activado y empacarlo

en la columna

Registrar el tiempo de operación de la

columna

Iniciar la alimentación de la sol y muestrear el flujo cada minuto

Registrar el tiempo de saturación

Retirar el carbón activado

Repetir con diferentes alturas

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Elemento Descripción

Marca Armfield

Material de construcción Columnas de plástico

Dimensiones de las columnas Largo: 37.8cm, Diámetro: 2.25cm

Columna

Descripción del Equipo

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L100

H120

A110

1 2

Clave:

No. De corriente

Diagrama de Flujo

Descripción del equipoClave Nombre

Diagrama de flujo del proceso de

adsorción

L100 Bomba peristálticaA110 RotámetroH120 Equipo de adsorción

en columna

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Cuadro de Balance

Cuadro de balance, altura 32 cm

Corriente 1 2

Solución de colorante 0.029362 mL 0.03427 mL

Cuadro de balance, altura 17 cm

Corriente 1 2

Solución de colorante 1.0904mL 1.2721 mL

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Análisis de ResultadosElaboración de la curva tipo

Concentración colorante (%)

Absorbancia a 425 nm

0.1 0.456

0.6 1.8

0.7 1.838

0.8 2.184

0.9 2.184

1 2.499 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.20

0.5

1

1.5

2

2.5

3

f(x) = 2.2307868852459 x + 0.302462295081966R² = 0.977851454600676

Curva tipo

Conc. colorante (%)

Abs

orba

ncia

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Tiempo (min) Absorbancia a 425

Concentración (%)

0 0.368 0.02930.33 1.956 0.74120.66 2.838 1.13651.33 2.915 1.17111.66 2.459 0.9666

2 2.679 1.06532.33 2.466 0.96982.66 2.477 0.9747

3 2.513 0.99093.33 2.821 1.12893.66 2.755 1.0993

4 2.581 1.02134.33 2.548 1.00654.66 2.575 1.0186

5 2.927 1.1764

Tabla 1. Registro de la concentración de soluto con respecto al tiempo (altura 1)

Altura = 32 cm Flujo de alimentación = 35mL/min

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Tiempo (min) Absorbancia Concentración (mL de colorante)

0 2.735 1.09040.33 2.338 0.91240.66 2.445 0.9604

1 2.184 0.84341.33 2.703 1.07601.66 2.494 0.9823

2 2.564 1.01372.33 2.469 0.97112.66 2.529 0.9980

3 2.887 1.15853.33 2.216 0.85773.66 2.453 0.9640

4 2.5 0.98504.33 2.894 1.16164.66 2.735 1.0904

5 2.79 1.11505.33 2.734 1.08995.66 2.656 1.0550

6 2.5 0.98506.33 2.793 1.11646.66 2.485 0.9783

Tabla 2. Registro de la concentración de soluto con respecto al tiempo (altura 2)

Altura = 17 cm Flujo de alimentación = 35mL/min

Las gráficas muestran un comportamiento anómalo, que no es de ninguna manera lineal, al comparar el

Tiempo vs Concentración y Concentración vs. Absorbancia

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0 1 2 3 4 5 6 70

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

f(x) = 0.0148079266082507 x + 0.96995150915643R² = 0.116467232525421

Altura = 32 cm

Tiempo (min)

Conc

entr

ació

n (%

)

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 50

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

f(x) = 0.0962875615169352 x + 0.742076648332208R² = 0.260684799347828

Altura = 17 cm

Tiempo (min)

Conc

entr

ació

n (%

)

0 1 2 3 4 5 6 70

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

Tiempo (min)

Conc

entr

ació

n (%

)

Altura =17 cm Altura =32 cm

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El comportamiento de as gráficas es totalmente diferente en las 2 alturas, al parecer no existe relación entre ambos

experimentos

La adsorción constituye uno de los mas importantes fundamentos para la separación por cromatografía, esta es ampliamente usada para la detección de compuestos de interés y para la purificación de productos biotecnológicos, como hormonas, enzimas y otras proteínas

Aplicaciones Biotecnológicas

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Conclusiones

El comportamiento de la concentración de colorante fue completamente distinto al esperado, quizás por un incorrecto empaquetamiento del carbón activado o bien por errores en la elaboración de la curva tipo.

La adsorción es un proceso de separación muy útil en la industria biotecnológica.

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