EJERCICIOS OPERACIONES UNITARIAS 2011

I.- Responder Verdadero o Falso las siguientes aseveraciones. ( f ) La adsorcin un proceso de entalpa positiva La absorcin es un proceso espontaneo y exotermico que es favorable por la disminucin de T ( f ) En un proceso de adsorcin, la agitacin permite una mayor carga del carbn activado ( ) La contaminacin de aguas con propanol se puede eliminar mediante electrodilisis (v ) Las resinas de intercambio catinico cido dbil funcionan mejor en medios cidos ( ) El butanol se adsorbe mejor que el hexanol en carbn activado. ( v ) El aumento de la concentracin de un soluto en un efluente mejora la cintica de adsorcin pero no la carga del carbn activado. ( v ) La adsorcin es siempre un proceso de entalpa negativa y entropa negativa ( v ) La adsorcin es aplicable tanto a sustancias orgnicas como inorgnicas En el caso de las inorganicas solo algunas. ( v ) Las resinas de intercambio catinico tipo cido fuerte funcionan mejor en medios cidos. ( v ) El aumento de la concentracin de un soluto en un efluente mejora la cintica de adsorcin. Si por que a altas concentraciones proveen grandes fuerzas de empuje durante el proceso de adsorcion (F ) La adsorcin un proceso de ENTROPA positiva

( F ) La osmosis inversa es ms adecuada que las resinas de intercambio inico para tratar aguas muy duras No por que la osmosis inversa puede provocar la precipitacin de las aguas duras ( F ) En la electrodilisis se usan membranas que son permeables slo al solvente Tambien a los iones disueltos en ella

( v ) A pH ms .acidos, las resinas en base a cidos carboxlicos funcionan mejor que las en base a cidos sulfnicos. Aunque las resinas de acidos sulfonicos funcionan a cualquier ph ( ) La carga mxima de un anin en una resina de intercambio aninico es independiente del tipo de anin.

( V ) En los procesos de adsorcin con carbn activado, a mayor concentracin de soluto, mayor es la cantidad adsorbida , hasta cierto lmite ( F ) Los procesos de adsorcin permiten abatir slo solutos polares Tambien solutos apolares pero con menor fuerza qe las polares ( V ) La adsorcin en carbn correspondera a un tratamiento terciario ( ) La electrodilisis permite separar molculas orgnicas polares

( v ) La osmosis inversa permite eliminar especies inicas y no inicas ( ) En el pretratamiento de aguas residuales, los tamices se utilizan antes que las rejas ( F ) El nico mtodo fsico para eliminar metales pesados disueltos desde un agua residual es la osmosis inversa Tambien se usa la electrodilisis y el intercambio inico por resina. ( F ) En la electrodilisis, las membranas semipermeables slo dejan pasar el agua y no los iones. Dejan pasar a los iones para asi formar soluciones concentradas y soluciones diluidas ( F ) En la electrodilisis las membranas aninicas dejan pasar solamente cationes Dejan pasa aniones y obstaculizan el pazo de cationes (F ) Las membranas catinicas tienen aniones como iones mviles. Tienen cationes como iones moviles ( ) Los moles transferidos por unidad de tiempo en un sistema de electrodilisis es independiente de del estado de oxidacin de las especie a separar ( f ) En la osmosis inversa, los solutos migran a travs de la membrana desde la zona de mayor concentracin a la de menor concentracin ( ) La presin del equipo de osmosis inversa depende de la frmula molecular del soluto entre otras cosas

II.- Conteste en forma precisa y concisa las siguientes preguntas:

1.-- Usara el carbn activado para purificar aguas con elevada concentracin de solutos disueltos? Por qu No por que generalmente el carbon activado se utiliza en concentraciones de soluto bajas debido a que sus costos son muy elevados por lo tanto con menores concentraciones se puede conservar y durar por mas tiempo el carbon activo

2.- Explique en trminos cientficos por qu al tratar aguas con elevada dureza se pueden depositar en una membrana de OI sustancias calcreas que a la larga le acortan la vida til a las membranas Las aguas duras contienen iones de calcio y magnesio que tienes Kps bajos por lo que son menos solubles provocando que puedan precipitar con iones como carbonatos sulfatos e hidroxidos debido a que las condiciones de Ph en que se encuentra la membrana debe de ser de Ph acidos lo que favorece el precipitado de sustancias calcareas. provocando que estos precipitados se acumulen en la membrana 3.- Se ha observado que cuando se hace pasar aire que contiene vapor de gasolina a travs de un lecho de carbn activado, el vapor de gasolina es removida desde el aire y la temperatura del lecho de carbn se eleva. D una explicacin que de cuenta de esos fenmenos. 4.- Explique por qu la agitacin aumentara la cintica de adsorcin en carbn activado Por que al aumentar la cinetica facilitarias la mobilidad del adsrbato ya que a una mayor agitacion produce una mayor probabilidad de chocar con el carbon y una mejor mezcla y homogenizacin del adsorbato con el carbon activo y por lo tanto aceleraria la velocidad de difusion hacia los poros del carbon activado. 5- Explique porqu no se puede eliminar mediante electrodilisis la contaminacin por alcoholes desde un medio acuoso 6.- En osmosis inversa. Por la presin requerida en el equipo debe aumentarse para mantener un flujo constante de agua purificada?. Si ,para que asi no disminuya la conductividad hidraulica produciendo que disminuya el flujo por lo que esta presion debe ser mayor a medida que pasa el tiempo ya que cada ves sera mayor la concentracin y se necesitara mayor fuerza para mantener la velocidad del flujo

7.-Qu ocurre con la calidad del producto obtenido por osmosis inversa frente a la necesidad de incrementar demasiado la presin y por qu?

8.- Cmo se regenera una resina de intercambio catinico?

9.- Proponga un sistema de gestin para la salmuera obtenida en una planta de electrodilisis que purifica un RIL que contiene cloruro de cadmio (CdCl2), el cual no ser reutilizado. 10.- Describa los fundamentos de los sistemas estudiados que permiten separar contaminantes que se encuentran disueltos en un sistema acuoso. 11.- Cul es la fuerza motriz para la transferencia de masa a travs de las membranas en las tecnologas de separacin que utilizan membranas? Gradiente de concentracin (difusion), la difusion ocurre bajo un potencial quimico por lo que la tasa de transporte por difusion dependera de la magnitud del potencial quimico y el coeficiente de difusion de la especie. Gradiente de potencial (migracion), la migracion es el movimiento de componentes cargados a traves de una matriz producto de fuerzas coulombicas sea bajo un gradiente de potencial electrostatico, en la cual la tasa de migracion dependera de la magnitud del potencial electrico y la movilidad de la especie Gradiente de presion hidrostatica (conveccion), esta conveccion ocurre cuando una diferencia de presion hidrostatica en torno a la membrana provoca un flujo masico de especies por lo que la tasa de transporte dependera de la diferencia de preion y de la permeabilidad de cada espesie. 12.- En qu consiste la tecnologa denominada de Intercambio inico? . Es un sistema homogneo o heterogneo? El intercambio ionico ocurre entre dos fases una es la fase del cambiador y la otra es una disolucin que contiene a los iones qe van a ser cambiados.estos intercambiadores ionicos son matrices solidas que tienen sitios activos cargados positiva o negativamente neutralizados con cargas opuestas moviles que retienen,asi en estos sitios activos ocurre el intercambio ionico donde los contraiones son intercambiados con los iones de la disolucin mientras que retienen los iones de la disolucion 13.- Mencione ejemplos de sistemas naturales que funcionan como intercambiadores inicos Inorganicos: Las arcillas,minerales alumino silicatos,zeolitas son cambiadores cationicos naturales que tienen cargas negativas que permiten retener cationes Organicos: Biopolmeros de celulosa

14.- Explique qu se entiende y como se expresa lo denominado Capacidad de una resina de intercanbio inico Es el numero de grupos funcionales por unidad de volumen del cambiador por lo que indica la cantidad de contraiones que pueden ser retenidos por el cambiador. Esta se expresa en mili equivalentes de ion cambiable por gramo de resina seca. 15.- Explique el concepto de Coeficiente de Distribucin de un metal en un sistema de resina de intercambio inico El coeficiente de distribucin de un ion sobre un cambiador es el cuociente entre la concentracin de la resina y la concentracin de la disolucin

16.- De qu factores depente la selectividad de una resina de intercambio inico? D ejemplos La selectividad depende de las interacciones electrostaticas entre el ion y el intercambiador , de la formacin de enlaces con el grupo ionogenico, de la estructura del poro y la elasticidad del intercambiador. Asi la selectividad al ser una medida de afinidad diferencial de las resinas con el ion en la cual su afinidad depende de la naturaleza de los iones ,del cambiador y de la composicin de la disolucin se podra establecer que los intercambiadores mostraran mayor afinidad hacia un ion cuanto mayor sea su carga y cuanto menor sea el radio del ion hidratado 17.- Describa las etapas de un proceso de intercambio inico en columna Empaquetamiento de la columna Acondicionamiento del intercambiador Etapa de carga Etapa de regeneracion 18.- Describa las etapas de un proceso de adsorcin en carbn activado. La primera etapa tiene que ver con la difusion del soluto hasta la superficie externa del adsorbente en la cual con ese contacto se producira la difusion de las moleculas del adsrbalo hasta el interior de los poros del carbon para alcanzar la superficie libre de este ocurriendo asi la absorcin de las moleculas del soluto sobre la superficie del solido por fuerza fisico o quimicas. 19.- Explique en qu consiste la isoterma de adsorcin e indique su utilidad. NOS SIRVE PARA SABER LA CAPASIDAD FINAL de una adsorbente para un

determinado soluto, muestra las caracteristicas del estado de equilibrio de una absorcin de ellas se obtiene elvolumen de absorcin, el area superficila del adsorbemte,volumen de poros y su distribucin,