isotermas de adsorcion

PRACTICA No. 4.A.

ELABORACION DE LA ISOTERMA DE ADSORCION DE ANARANJADO DE METILO EN CARBON ACTIVADO PARA EL DISEÑO DE COLUMNAS PARA EL

TRATAMIENTO DE EFLUENTES.

1. OBJETIVO

Construir la isoterma de adsorción de anaranjado de metilo en carbón activado a partir de soluciones.

2. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

2.1 Construcción de la curva de calibración

1. Preparar 2 litros de una solución de 4 ppm de anaranjado de metilo.2. A partir de esta solución preparar 50 ml de soluciones de 3.5, 3, 2.5,2,1.5,1 y 0.5 ppm.3. En un colorímetro a una longitud de onda de 430 nm leer el porcentaje de transmitancia para

las soluciones estándar .4. Trazar la curva de calibración graficando en abscisas la concentración de anaranjado de

metilo y en ordenadas el porcentaje de transmitancia.

2.2 Adsorción en lecho agitado

1. Pesar 0.1,0.4,1.2 y 4.0 g de carbón activado (Indice de yodo = 865 mg de yodo/g de C.A. 8 x 20 mallas (2.36 x 0.85 mm))y transferir cada uno a un frasco erlenmeyer de 500 ml.

2. Verter 250 ml de de la solución de anaranjado de metilo de 4 ppm, en cada erlenmeyer.3. Tapar los frascos y poner en contacto el carbón con la solución mediante agitación magnética

durante una hora.4. Filtrar las soluciones y determinar la transmitancia en el colorímetro.5. Interpolar en la curva de calibración la transmitancia y determinar la concentración de

anaranajdo de metilo.

3. CALCULOS

mg de anaranajado de metilo adsorbidos/g de C.A.

mg/g CA = ( Ci - Cf ) * V / g CAdonde:

Ci = Concentración inicial de la solución (mg/lt)

Cf = Concentración final luego de la adsorción (mg/lt)V = Volumen de la solución (litros) g CA = gramos de carbón activo

Para la elaboración de la isoterma se representan en el eje (y) los mg de A metilo adsorbidos/g de carbón y en el eje (x) la concentración final de la solución luego de la adsorción.

4. CONDICIONES DE OPERACIÓN

Concentración inicial Tiempo de adsorción: Solución (mg AM/lt): Temperatura:

4.1 HOJA DE CALCULOS

Carbón activado(g)

Volumen ( litros)

C final (mg/lt)

mg AM/g C.A.

4.2 ISOTERMA DE ADSORCIÓN

0

5

10

15

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

Au mg/lt

mg

Au

/g C

.A.

4.3 EJEMPLO DE CALCULO

Concentración inicial Tiempo de adsorción: 1 hora solución (mg AM/lt): 3.2 mg/lt Temperatura: 20 oC

4.1 HOJA DE CALCULOS

Carbón activado (gramos )

Volumen sln ( litros)

C final (mg/lt)

mg AM/g C.A.

0.10 0.25 2.8 10.42 0.25 2.5 0.411.21 0.25 1.8 0.284.00 0.25 0.4 0.17


0

0.5

1

1.5

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

Au mg/lt

mg

Au

/g C

.A.

PRACTICA No. 4.B.

ELABORACION DE LA ISOTERMA DE ADSORCION DE ORO EN CARBON ACTIVADO PARA EL DISEÑO DE COLUMNAS

1. INTRODUCCION

Procesos de recuperación de oro con carbón activado como CIP, CIL y CIC se basan en la adsorción; fenómeno en el cual , un elemento soluble llamado adsorbato (oro como complejo cianurado), se adhiere a una superficie sólida o adsorbente (carbón activado).

La representación de la cantidad de oro adsorbido por unidad de masa de carbón frente a la concentración de oro en la solución cianurada se denomina isoterma de adsorción. Los datos de esta curva permiten determinar la cantidad de carbón requerida para tratar un flujo conocido de solución ;encontrando los parámetros de diseño para el proceso de carbón en columna.

1.1. OBJETIVO

Construir la isoterma de adsorción de oro en carbón activado a partir de soluciones obtenidas del proceso de cianuración de minerales auríferos.


1. Pesar 0.1,0.2,0.4 y 0.8 g de carbón activado y transferir cada uno a un frasco erlenmeyer de 500 ml.

2. Verter 250 ml de de la solución de oro clarificada, obtenida de la solución del mineral aurífero, en cada erlemeyer.

3. Tapar los frascos y poner en contacto el carbón con la solución mediante agitación magnética durante dos horas.

4. Filtrar las soluciones y determinar el contenido de oro por absorción atómica.

2.1 REACTIVOS

- Solución de oro cianurada 10 mg/lt- Carbón activado elaborado con cuesco de palmiste, Indice de yodo = 865 mg de yodo/g de

C.A. 8 x 20 mallas (2.36 x 0.85 mm)

3. CALCULOS

mg de Au adsorbidos/g de C.A.

mgAu/g CA = ( Ci - Cf ) * V / g CAdonde:

Ci = Concentración inicial de la solución (mg/lt)Cf = Concentración final luego de la adsorción (mg/lt)V = Volumen de la solución (litros) g CA = gramos de carbón activo

Para la elaboración de la isoterma se representan en el eje (y) los mg de Au adsorbidos/g de carbón y en el eje (x) la concentración final de la solución luego de la adsorción.

4. CONDICIONES DE OPERACIÓN

Concentración inicial Tiempo de adsorción: Solución (mg Au/lt): Temperatura: 4.1 HOJA DE CALCULOS

Carbón activado(g)

Volumen ( litros)

C final (mg/lt)

mg Au/g C.A.


0

5

10

15

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

Au mg/lt

mg

Au

/g C

.A.

4.3 EJEMPLO DE CALCULO

Concentración inicial Tiempo de adsorción: 2 horas solución (mg Au/lt): 10.1 mg Au/lt Temperatura: 20 oC 4.1 HOJA DE CALCULOS

Carbón activado (gramos )

Volumen sln ( litros)

C final (mg/lt)

mg Au/g C.A.

0.1 0.1 2.25 7.860.2 0.1 0.62 4.750.4 0.1 0.01 2.520.8 0.1 0 1.26


0

5

10

15

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

Au mg/lt

mg

Au

/g C

.A.

PRACTICA No. 4.C.

DISEÑO DE COLUMNAS DE CARBON ACTIVADO DE LECHO FIJO PARA ADSORCION DE ORO DE SOLUCIONES CIANURADAS.

1. INTRODUCCION

Las columnas empacadas de carbón activado se utilizan en el proceso Carbón en Columna (CIC) para la recuperación de oro a partir de soluciones cianuradas previamente clarificadas, el diseño de columnas de adsorción involucra la determinación de la cantidad de carbón que se requiere para tratar un volumen conocido de solución, especificando la altura del lecho y el área transversal al flujo.

Para lograr parámetros confiables de diseño, se utilizan los datos de las isotermas de adsorción y resultados obtenidos de ensayos piloto con columnas que simulen la operación en unidades a gran escala, considerando alturas del lecho iguales para la columna industrial y para la columna piloto, y determinándose el flujo máximo de operación en función del diámetro de columna.

Resulta muy importante considerar la granulometría del carbón, ya que carbones muy finos impiden la percolación por gravedad de la solución, por el contrario, carbones granulometría gruesa, no retienen la solución el tiempo suficiente para que se alcance la concentración final requerida.

El proceso CIC se emplea para soluciones con bajas concentraciones de oro y es una alternativa a la cementación en el caso de procesos de cianuración por percolación en piscinas y en pila. Pueden emplearse circuitos en serie o en contracorriente y con lechos de carbón fijos o fluidizados en función del contenido de sólidos suspendidos de la solución a tratarse.

Otra aplicación, menos difundida en nuestro medio, corresponde al tratamiento y purificación de diversos tipos de efluentes , entre estos, los que provienen de actividades minero-metalúrgicas.

1.1 OBJETIVO

Determinar los parámetros de diseño de columnas de carbón activado de lecho fijo para el proceso CIC.


1. Colocar una base porosa o malla en el fondo de la columna y cargar el carbón a la columna para tener al menos 80 cm de lecho.

2. Pesar la cantidad de carbón activado requerido para formar el lecho3. Calcular el flujo teórico considerando un tiempo de residencia mínimo de 2 horas en la

columna4. Regular el flujo de la solución alimentada a la columna evitando la inundación del lecho de

carbón activado.5. Tomar muestras de la solución a la salida de la columna cada 12 horas durante al menos 5

días y determinar la concentración de oro en la solución residual por absorción atómica en cada una de las muestras.

6. Calcular la cantidad teórica de carbón necesaria para la columna a partir de los datos de la isoterma de adsorción para el volumen de solución a tratar.

3. HOJA DE DATOS

3.1 Cálculo del flujo teórico de alimentación a la columna.

Diámetro de la columna: Altura del lecho: Peso del carbon activado:

Volumen del lecho vacio: ((D2π)/4)H=

Características físicas del carbón activado:- Granulometría- densidad aparente:

Volumen del carbón activado en el lecho: masa/densidad

Volumen libre en el lecho:

La adsorción de oro en el carbón activado requiere al menos 2 horas de tiempo de contacto en lecho agitado, y por eso se toma este tiempo como referencial.

Flujo teórico:

4. CALCULOS

4.1 Cálculo del flujo teórico de alimentación a la columna.

Diámetro de la columna: 8 cmAltura del lecho: 78 cmPeso del carbon activado:1901.5 gr

Volumen del lecho vacio: ((D2π)/4)H= 3823 cm3

Características físicas del carbón activado:- granulometría: 8 x 20 mallas (2,36x0,85 mm)- densidad real: 1.58 g/cm3

Volumen del carbón activado en el lecho: masa/densidad = 1203.5 cm3

Volumen libre en el lecho: 3823 – 1203.5 = 2619.5 cm3

La adsorción de oro en el carbón activado requiere al menos 2 horas de tiempo de contacto en lecho agitado, y por eso se toma este tiempo como referencial.

Flujo teórico: (2619.5 cm3/2 horas) = 1309.8 cm3/h =31.43 lt /dia = 21.82 cm3/min

4.2 Determinación de la carga de carbón activado teórica.

Concentración inicial de la solución = 10 mg Au/ltVolumen a tratar = 200 lt

a) Para una concentración final en la solución a la salida de la columna de 0.1 mg Au/lt

En la isoterma de adsorción se interpolan los mg de Au adsorbidos/g de carbón activo = 2 mg Au/g C.A.

mg de oro adsorbidos en 200 lt de solución = (10 – 0.1) mg Au/lt x 200 lt = 1980 mg Au

gramos de C.A. = 1980 mg Au adsorbidos x g CA/ 2 mg de Au = 990 g de C.A.

b) Para una concentración final en la solución a la salida de la columna de 0.01 mg Au/lt

En la isoterma de adsorción se interpolan los mg de Au adsorbidos/g de carbón activo = 1 mg Au/g C.A.

mg de oro adsorbidos en 200 lt de solución = ( 10 – 0.01) mg Au/lt x 200 lt = 1998 mg Au

gramos de C.A. = 1998 mg Au adsorbidos x g CA/ 1 mg de Au = 1998 g de C.A.

Es muy importante resaltar que cuanto más baja es la concentración de salida de la columna mayor cantidad de carbón activado es necesaria.

Esta cantidad teórica se calcula bajo la consideración de que el sistema llega al equilibrio, sin embargo, tal estado no se alcanza en los procesos industriales. Por lo tanto, se requiere de una cantidad mayor de carbón a la calculada para los ensayos de operación en la columna piloto.

Los valores teóricos calculados, fijan un rango referencial del consumo de carbón activado y las concentraciones finales que se podrían obtener en el proceso.

4.3 Determinación del tiempo de saturación de la columna.

En base de los resultados de concentración de oro en la solución a la salida de la columna, se determina el tiempo real y/o el volumen máximo de solución que podría tratar la columna. “punto de quiebre.”, verificando así que la altura de lecho escogida y por tanto la cantidad de carbón activado es suficiente para obtener una concentración final adecuada.

Figura 1. Curva de avance de la zona de adsorción AZ en una columna de carbón activado.

4.4 Método simplificado para la determinación de la carga de carbón.

En la isoterma de adsorción trazar una línea que una la concentración inicial de la solución en la abscisa (Co) , con la concentración de equilibrio en la isoterma (punto Ce) correspondiente a la concentración final (Cf), hasta que dicha recta corte el eje de las ordenadas (punto Q).

El valor del punto Q introducir en la siguiente expresión:

B = V x Co / Q

Donde Q = Carga de oro en el carbón cuando concnetración final tiende a

cero V = Volumen de solución a tratar (lt)Co= Concentración inicial de la solución (mg/lt)B = Carga de carbón necesaria (g)

0

0.5

1

1.5

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

Au mg/lt

mg

Au

/g C

.A.

Q Ce

CfCf

Co

Ejemplo de cálculo

C inicial = 2.8 ppmC final = 1 ppmVolumen de solución = 200 litrosQ = 0.3 mg / g CA

B = (200 lt x 2.8 mg/lt)/ 0.3 mg/gCA

B = 1866 g de CA

isotermas de adsorcion

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