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DESORCION.png

=


Es una operación unitaria en la cual se pone en contacto una corriente líquida con una corriente gaseosa, con el fin de realizar la transferencia de uno de los componentes de la corriente líquida a la corriente gaseosa. Por definicion la desorcion es lo contrario a la adsorción; la eliminación de materia desde un medio adsorbente, usualmente para recuperar material.

La desorción es la operación, inversa de la absorción, en la cual se produce la extracción de la fracción volátil de una disolución mediante el contacto del líquido con un gas; la transferencia de masa ocurre desde el líquido al gas.

Es una operación continua a la absorción y en ella un gas disuelto en un líquido es arrastrado por un gas inerte quedando eliminado del líquido inicial. En algunas ocasiones la desorción también se emplea para determinar la destilación súbita

Entre los procesos industriales en los que se aplica la desorción están el despojamiento (stripping) de fracciones del petróleo (derivados), por medio de vapor recalentado que no se condensa en el despojador.
En la química, especialmente cromatografía, la desorción es la capacidad para que unproducto químico se mueva con la fase móvil. Cuanto más un producto químicodesorbs, cuanto menos probablemente fija por adsorción, así en vez de pegarse a la fase inmóvil, el producto químico se levanta con el frente solvente. Generalmente, la orden de la desorción se puede predecir por el número de los pasoselementales implicados:La desorción molecular atómica o simple será típicamente un proceso de primer orden(es decir. una molécula simple en la superficie del substrato desorbs en una forma gaseosa).La desorción molecular recombinante será generalmente un proceso de segundo orden (es decir, dos átomos de hidrógeno en la superficie del desorb y forman una molécula gaseosa).

Existen tres procedimientos para realizar esta operación que son:

a) Hacer pasar un gas inerte o vapor de agua por el líquido
b) Suministrar calor al absorbente líquido
c) Disminuir la presión sobre el líquido

Entre los requisitos que debe cumplir el agente de despojamiento están el de ser fácil de separar del gas y que no se produzcan reacciones con peligro de envenenamiento.

Los agentes despojadores más corrientes son el aire, el nitrógeno y el vapor de agua.

En muchos procesos industriales se combinan en una misma instalación las operaciones de absorción y de desorción, con el objetivo de recuperar el disolvente. Por ejemplo en los sistemas de absorción que utilizan aminas, donde éstas se regeneran(desorción) para su reutilización.

Normalmente, las operaciones de absorción, desabsorción y rectificación se realizan enl as denominadas torres o columnas, que son recipientes cilíndricos esbeltos, enp osición vertical y en cuyo interior se incluyen dispositivos como bandejas o lechos de relleno. Generalmente, el gas y el líquido fluyen en contracorriente por el interior de la torre, cuyos dispositivos promueven el contacto entre las fases y el desarrollo de la superficie interfacial a través de la cual se producirá la transferencia de materia.

adsorción.png
Proceso de desorción

NOTA:
No se puede aplicar a la mayoría de los metales, aunque con esta técnica se puede extraer mercurio. Los demás metales permanecen en la tierra tratada, en cuyo caso hay que volver a tratarla, o se vaporizan, y entonces pueden complicar el tratamiento de los efluentes gaseosos. Es necesario determinar la presencia de metales y su destino antes de tratar la tierra. No es una buena opción para tratar metales pesados, que no se separan fácilmente de la tierra, o ácidos fuertes, que pueden corroer el equipo utilizado para el tratamiento


En la representación gráfica del la curva de trabajo debe caer por debajo de la línea de equilibrio, puesto que y* > Y en todo el intervalo normal de operación.

El método de cálculo es semejante para el de la absorción, se diferencian por los signos usados en las expresiones por el
sentido contrario de la transmisión de masa.
desorcion.jpg



CINETICA DE LA DESORCION



La velocidad de desorción, R-des, de un adsorbato de una superficie se puede expresar en la forma general:
Rdes = k NX
donde
x – orden de la cinetica
k - constante de velocidad para el proceso de desorción
N - concentración superficial de las especies adsorbidas

El orden de la cinetica de desorción por lo general se puede predecir, porque estamos interesados en un paso elemental de una "reacción": en concreto.

I. Atómica o Desorción molecular simple
A (des) → A (g)

M (des) → M (g)

- Por lo general será un proceso de primer orden (x = 1).
Por ejemplo
W / Cu (ads) → W (s) + Cu (g)
Desorción de átomos de Cu a partir de una superficie W

Cu / Co (ads) → Cu (s) + CO (g)
Desorción de moléculas de Co a partir de una superficie de Cu

II. Desorción Molecular recombinatoria
2 A (ads) → A 2 (g)

Por lo general será un proceso de segundo orden (es decir, x = 2).
Ejemplos
Pt / O (ads) → Pt (s) + O 2 (g)
Desorción de átomos de O como O 2 de una superficie de Pt
Ni / H (ads) → Ni (s) + H 2 (g)
Desorción de átomos de H como H 2 a partir de una superficie de Ni
La constante de velocidad para el proceso de desorción puede ser expresado en una forma de Arrhenius
ec1.png
donde
Ec7.png un es la energía de activación para la desorción, y
A es el factor pre-exponencial, lo que también puede ser considerado como la "frecuencia intento", ν, a superar la barrera de desorción.

Esto da entonces la expresión general siguiente para la velocidad de desorción
ec2.png
En el caso particular de adsorción simple molecular, el factor de pre-exponential/frequency (ν) también puede equipararse con la frecuencia de vibración de la unión entre la molécula y el sustrato, esto es porque cada vez que este lazo se estira durante el curso de un ciclo de vibración se puede considerar un intento de romper el vínculo y por lo tanto un intento de desorción.

Tiempos de residencia en la superficie


Una característica de una molécula adsorbida que está íntimamente relacionada con la cinética de desorción es el tiempo de residencia en la superficie - esto es el tiempo medio que una molécula se pasan sobre la superficie bajo un conjunto dado de condiciones (en particular, para una temperatura de la superficie determinada) antes se desorbe a la fase gaseosa.

Para un proceso de primer orden, tales como la etapa de desorción de una especie molecular adsorbidos:

M (ads) → M (g)

el tiempo promedio Ec8.pngantes de la ocurrencia proceso está dada por:
Ec3.png
donde k 1 es la velocidad de primer orden constante (ninguna prueba de esto se da aquí).
Desde el previamente derivado fórmulas desorción sabemos que:

EC4.png

Ec5.png


donde:
Ec6.png corresponde al período de vibración de la unión entre la molécula adsorbida y el sustrato y se toma con frecuencia a ser aproximadamente 10 -13 s.

(Wordlingo, 2011).


Clases de desorcion


Existen dos tipos de desorción térmica y desorción gaseosa.

DESORCIÓN GASEOSA


Es transferir dinámicamente los gases a una solución mientras elimina gases atrapados o disueltos no deseados.
En el siguiente video se puede apreciar el funcionamiento de una torre de desorción:
























Aplicaciones de la desorción gaseosa

- Tratamiento de aguas ácidas - eliminación de CO2:
La desorción ofrece control de corrosión mediante la desorción de CO2 de la solución y reduciendo la relación CO2 / HCO3. Los costos operativos de instalación y de capital son bajos gracias al diseño operativo y al poco espacio ocupado.

- Eliminación de metano:
El metano es fácil de eliminar del agua gracias al proceso de desorción.

- Reducción de radón:
La desorción gaseosa es idealmente adecuada para sacar el radón del agua debido a la constante de la ley de Henry y al diseño operacional presurizado. La excelente eliminación del radón se logra en espacios mínimos a bajos costos operativos y de capital. (Mazzei, 2009).

DESORCIÓN TÉRMICA


La desorción térmica elimina las sustancias químicas dañinas del suelo y otros materiales, como lodo y sedimentos, utilizando calor para transformar dichas sustancias químicas en gases. Esos gases se recolectan empleando un equipo especial. El polvo y las sustancias

químicas dañinas se separan de los gases y se eliminan con seguridad y el suelo limpio se regresa al sitio. La desorción térmica no es igual a la incineración, que se emplea para destruir las sustancias químicas.

Es un tratamiento ex-situ que consiste en calentar el suelo a temperaturas intermedias.
GRAF1.png
Es usada para tratar la tierra contaminada con desechos peligrosos calentándola a una temperatura de entre 90°C a 540°C a fin de que los contaminantes con un punto de ebullición bajo se vaporicen (se conviertan en gases) y, por consiguiente, se separen de la tierra. Los contaminantes vaporizados se recogen y se tratan, generalmente con un sistema de tratamiento de emisiones.

La desorción térmica emplea un equipo denominado desorbedor para limpiar los suelos contaminados. El desorbedor es similar a un horno grande (Quintero, 2009), que cuando los suelos se calientan lo suficiente, las sustancias químicas dañinas como compuestos volátiles o metales volátiles como el mercurio (Hg) se evaporan a una temperatura de entre los 250 - 600 ºC (Milarium, 2008).


Los suelos se extraen mediante excavación y se ponen en el desorbedor. Ese equipo funciona como un horno grande. Cuando los suelos se calientan lo suficiente, las sustancias químicas dañinas se evaporan. Para preparar los suelos para el desorbedor, los trabajadores deberán triturlos, secarlos, mezclarlos con arena o extraerles los detritos. De ese modo el desorbedor puede limpiar los suelos de manera más pareja y fácil.

Los gases contaminados que se generan se separan del aire limpio utilizando un equipo de recolección de gases. Los gases se convierten nuevamente en líquidos y/o materiales sólidos. Esos líquidos o sólidos contaminados se eliminan de manera segura. El polvo y las sustancias químicas dañinas se separan de los gases y se eliminan con seguridad y el suelo limpio se regresa su lugar de origen, siendo previamente rociado de agua para controlar el polvo. El esquema del proceso se presenta a continuación (Milarium, 2008):



Desorcion.gif


Durante cada paso del proceso, los trabajadores emplean equipamiento especial para controlar el polvo del suelo y recolectar los gases dañinos que se liberan al aire. Los gases contaminados se separan del aire limpio utilizando un equipo de recolección de gases. Los gases se convierten nuevamente en líquidos y/o materiales sólidos. Esos líquidos o sólidos contaminados se eliminan de manera segura.


Antes de devolver el suelo limpio al sitio, los trabajadores lo rocían con agua para refrescarlo y controlar el polvo. Si el suelo todavía contiene sustancias químicas dañinas, los trabajadores lo limpian más volviéndolo al desorbedor. También pueden emplear otros métodos de descontaminación. Si el suelo está limpio, se devuelve al sitio. Si no, es enviado a unvertedero soterrado.

El proceso es aplicable para la separación de compuestos orgánicos procedentes de residuos de refinería, residuos de alquitrán, residuos de la industria de la madera, suelos contaminados por creosota, hidrocarburos, pesticidas y desechos de pintura. (Milarium, 2008).La desorción térmica es empleada donde no se pueden emplear tratamientos de descontaminación debido a la alta contaminación del suelo (Quintero, 2009).

La desorción térmica se ha empleado en muchos sitios a lo largo de los años. La EPA se cerciora de que los materiales se manejen con seguridad en cada etapa del proceso y examina el aire para verificar que no se liberen ni gases ni polvo al aire en cantidades dañinas. EL EPA también examina el suelo para verificar que esté limpio antes de devolverlo al sitio. Todo el equipamiento debe cumplir las normas federales, estatales y locales.

La desorción térmica es diferente de la incineración. La desorción térmica usa el calor para separar físicamente los contaminantes de la tierra, que después se someten a un tratamiento ulterior. La incineración usa calor para destruir los contaminantes.

El siguiente gráfico muestra una planta de desorción térmica:


359_Planta-movil-de-Desorcion-Termica.jpg

Los sistemas de desorción térmica típicos tienen tres componentes que son:
  • el sistema de tratamiento preliminar y movimiento de materiales,
  • el dispositivo de desorción y
  • el sistema posterior al tratamiento para gases (contaminantes vaporizados) y sólidos (la tierra que queda).

La desorción térmica no es igualmente eficiente en el tratamiento de todos los tipos de suelos. Si la tierra está húmeda, el agua se evaporará junto con los contaminantes. Debido a las sustancia adicional (agua) que se evapora, se necesita más combustible para vaporizar todos los contaminantes de la tierra húmeda.

Los suelos con alto contenido de limo y arcilla también son más difíciles de tratar con la desorción térmica. Cuando el limo y la arcilla se calientan, emiten polvo, que puede perturbar el equipo para emisiones que se usa para tratar los contaminantes vaporizados. Y si el suelo es muy compacto, a menudo el calor no llega a entrar en contacto con todos los contaminantes, por lo que es difícil que se vaporicen.













Pero tambien existen equipos mas compactos de desorcion termica para acoplamiento de cromatografia de gases, estos equipo versatiles son usados para analisis de aromas, recuperacion de volatiles, metodos entre otros.

Tiempo del proceso:

Los sistemas desorcion térmica pueden descontaminar más de 20 toneladas de suelo contaminados por hora. El tiempo que demora eliminar la contaminación de un sitio mediante el empleo de la desorción térmica depende de lo siguiente
  • Cantidad de suelos contaminados
  • Condiciones del suelo (¿Está seco o húmedo? ¿Contiene muchos detritos?)
  • Tipo y cantidad de sustancias químicas dañinas presentes

La descontaminación puede demorar sólo unas pocas semanas en sitios pequeños con poca cantidad de sustancias químicas. Si el sitio es grande y los niveles de sustancias químicas elevados, la descontaminación puede demorar años.


Tipos de desorcion termica
  1. Fuego Directo: El fuego se aplica directamente sobre la superficie de los medios contaminados. El propósito principal del fuego es para desorber los contaminantes de la tierra aunque algunos contaminantes pueden ser oxidada térmicamente.
  2. Indirecta Fired: Un secador rotatorio de fuego directo calienta una corriente de aire que, por contacto directo, desorbe agua y los contaminantes orgánicos del suelo. La aireación térmica de baja temperatura (LTTA ®), desarrollado por la Corporación de Servicios Ambientales Canonie es un buen ejemplo de sistema indirecto cocido que ha sido utilizado con éxito para eliminar compuestos de DDT de la familia de la tierra.
  3. Calentador indirecto: Un secador rotatorio externo despedido volatiliza el agua y los compuestos orgánicos de los medios contaminados en un flujo de gas portador inerte. El gas portador es posteriormente tratada para separar o recuperar los contaminantes. XTRAX Sistema ™ desorción térmica es un proceso mediante desorción indirecta calentada seguido por un tratamiento de gases de alta energía lavador, que elimina correctamente> 99% de PCB de suelo contaminado.

Sobre la base de la temperatura de funcionamiento de la desorción, desorción térmica procesos se pueden clasificar en dos grupos: alta temperatura de desorción térmica (HTTD) y baja temperatura de desorción térmica (LTTD).
De alta temperatura de desorción térmica (HTTD) HTTD es una tecnología a gran escala en la que los residuos se calentó a 320 a 560 ° C (600 a 1.000 ° F). HTTD se utiliza con frecuencia en combinación con la incineración, la solidificación / estabilización, o descloración, dependiendo de condiciones específicas del sitio. La tecnología ha demostrado que puede producir un nivel final de concentración de contaminantes por debajo de 5 mg / kg para los contaminantes de riesgo identificados.

Aplicaciones de la Desorcion Termica



La desorción térmica funciona bien en todos los sitios de suelos secos y con determinados tipos de contaminantes, como fueloil, alquitrán de hulla, sustancias químicas que preservan la madera, y los solventes. A veces la desorción térmica funciona donde no se pueden emplear otros métodos, como en sitios con gran cantidad de contaminación en el suelo.



La desorción térmica puede resultar más rápida que la mayoría de los demás métodos. Eso es importante en el caso de que deba eliminarse rápidamente la contaminación del sitio contaminado para que se pueda emplear para otros fines. A menudo cuesta menos construir y

operar el equipamiento para la desorción térmica que el equipamiento que requieren otros métodos de descontaminación que emplean calor. La EPA ha seleccionado la desorción térmica para descontaminar 59 sitios Superfund.

La desorción térmica es eficaz para separar materia orgánica de desechos de refinerías, desechos de alquitrán de hulla, desechos del tratamiento de la madera y desechos de pinturas. Puede separar solventes, plaguicidas, bifenilos policlorados, dioxinas y fuel-oil de tierra contaminada. El equipo puede tratar hasta 10 toneladas de tierra contaminada por hora.

A veces la desorción térmica funciona donde no se pueden emplear otros métodos, como en sitios con gran cantidad de contaminación en el suelo.La desorción térmica puede resultar más rápida que la mayoría de los demás métodos. Eso es importante en el caso de que deba eliminarse rápidamente la contaminación del sitio contaminado para que se pueda emplear para otros fines. A menudo cuesta menos construir y operar el equipamiento para la desorción térmica que el equipamiento que requieren otros métodos de descontaminación que emplean calor.

Desorción térmica sistemas tienen diferentes grados de eficacia frente a todo el espectro de contaminantes orgánicos.
Los grupos de contaminantes objetivo para los sistemas de LTTD no halogenados son compuestos orgánicos volátiles y combustibles. La tecnología puede ser usada para tratar COVs en una menor eficacia.
Los contaminantes objetivo para HTTD son COVs, hidrocarburos aromáticos policíclicos, bifenilos policlorados y pesticidas, sin embargo, compuestos orgánicos volátiles y de los combustibles también se pueden tratar, pero el tratamiento puede ser menos rentable. Los metales volátiles puede ser retirado por los sistemas HTTD. La presencia de cloro puede afectar a la volatilización de algunos metales, tales como el plomo. El proceso es aplicable para la separación de compuestos orgánicos a partir de residuos de refinería, los residuos de alquitrán de hulla, el tratamiento de los desechos de madera, los suelos contaminados con creosota, los suelos contaminados con hidrocarburos, mezcla de residuos (radioactivos y peligrosos), residuos de caucho sintético de procesamiento, pesticidas y residuos de pintura.


El siguiente documento se extiende un poco más la explicación sobre la desorción térmica.






PRETRATAMIENTO DEL SUELO

Antes de ser colocado en el desorbedor el suelo debe ser previamente triturado, mezclado con arena, o extraido sus detritos.
(Quintero, 2009)






















Limitaciones:

Los factores que pueden limitar la aplicabilidad y eficacia del proceso son:
• Hay tamaño de partícula específica y los requisitos de manipulación de materiales que pueden afectar a la aplicabilidad o el costo en sitios específicos.
• Deshidratación puede ser necesaria para alcanzar niveles aceptables de suelo contenido de humedad.
• Alimentación altamente abrasivos pueden dañar potencialmente la unidad procesadora.
• Los metales pesados en la alimentación puede producir un residuo sólido tratada que requiere estabilización.
• La arcilla y suelos limosos y suelos de alta contenido húmicos aumentar el tiempo de reacción como resultado de la unión de los contaminantes.








REFERENCIAS: