Artículo 2 de Masa (3)

7/23/2019 Artculo 2 de Masa (3)

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SIMPOSIO DE ABSORCIN.

Trabajos presentados ante la Divisin de Qumica Industrial y de Ingeniera en la 68

Reunin de la Sociedad Americana de Qumica, Ithaca, AT. Y., 8 a 13 septiembre 1924.

PRINCIPIOS DE ABSORCIN DE GASESBy W. K. Lewis and W. G. Whitman

MASSACHUSETTS INSTITUTE OF TECHNOLOGY, CAMBRIDGE, MASS

Ingeniera informacin sobre el funcionamiento de equipos de absorcin

gaseosa al presente es bastante inadecuada para permitir estimaciones y

diseos para nuevas operaciones adecuadas. Nuevos avances en este campo

se puede hacer ms eficaz a travs del estudio del mecanismo de los

fenmenos de absorcin y de los factores que los controlan. Cuando losprincipios bsicos han sido definitivamente establecidos, podrn ser aplicados

a problemas especficos por el ingeniero de la misma manera ya que ahora

emplea coeficientes de transferencia de calor, factores de friccin, y similares.

El objeto de este trabajo es describir algunos de los conceptos ms

fundamentales que se han desarrollado a partir de los datos disponibles y de

las leyes generales de las reacciones entre dos fases.

La base de todos los procesos que implican la absorcin o el escape de gas se

encuentran en el hecho de que un sistema lquido-gas que no est en equilibrio

tiende a acercarse a las condiciones de equilibrio. Por lo tanto, si el lquido no

est saturado con gas bajo las condiciones existentes, la absorcin se produce,

mientras que si est sobresaturada lo contrario es cierto. La fuga de gas, tal

como se aplica en este caso, es la absorcin meramente negativa, y por

simplicidad la discusin se limita a la absorcin solo.

El equilibrio o saturacin representa el estado final que el sistema tiende a

asumir, y es la primera de las caractersticas primarias de los fenmenos de

absorcin para ser considerado. La otra caracterstica fundamental es la

velocidad a la que el sistema se aproxima al equilibrio, y en muchos casos la

tasa es ms importante que el propio equilibrio. Estos dos factores no son

independientes uno de otro y, en general, la tasa es mayor cuanto mayor es el

sistema de equilibrio.


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NATURALEZA DEL PROCESO DE ABSORCIN.

Los datos existentes indican claramente que en casi todos los casos hasta

ahora investig la velocidad de absorcin de un soluto a partir de un gas por

un lquido est limitada por procesos de difusin. Cualquier otra reaccin que

pueda tener lugar son tan rpidos con respecto a la velocidad de la difusin

que no tienen ningn efecto apreciable en la tasa de absorcin. Ahora se est

convirtiendo generalmente reconocido que donde quiera que existe un lquido

y un gas de entrar en contacto all en el lado de gas de la interfaz de una capa

de gas en el que el movimiento por conveccin es leve en comparacin con el

que en el cuerpo principal del gas, y que de manera similar en el lado lquidode la interfaz hay una capa superficial de lquido que est prcticamente libre

de mezcla por conveccin. Este fenmeno se expresa con frecuencia por

suponiendo la existencia de pelculas estacionarios de gas y lquido,

respectivamente, en los dos lados de la interfaz. Esta fraseologa ser

empleado debido a su simplicidad, aunque no se debe inferir que hay una lnea

clara de demarcacin entre pelculas de lquido o de gas estacionarias en las

superficies y los principales rganos de los fluidos.

En el cuerpo principal de ya sea lquido o gas, excepto bajo condiciones

especiales que no se considera aqu, mezcla por conveccin es tan rpida que

la concentracin de soluto en el fluido es esencialmente uniforme en todos los

puntos. (La excepcin se ilustra en la de Becker papel, p. 1220 este problema,

en los experimentos con lquidos quiescentes. Las diferencias en la

concentracin de gas o licor debido a la "canalizacin" en el aparato de

absorcin no estn involucrados en este concepto.) Por otro lado, la superficie

pelculas son prcticamente libre de corrientes de conveccin y por lo tanto

cualquier transferencia de soluto a travs de estas pelculas debe serefectuada por el relativamente lento proceso de difusin. Estas pelculas, por

lo tanto, ofrecen la resistencia de control de transferencia de un material de

una fase a otra.

La difusin a travs de la pelcula de gas procede a una velocidad que es

proporcional a la diferencia entre las concentraciones de soluto en el gas en el


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exterior y en el interior de la pelcula de gas. (Resistencia a la difusin debido

a una pelcula de gas es, por supuesto, inexistente en el caso especial donde

se absorbe un gas absolutamente puro. Este problema es muy rara vez se

encuentra en la prctica, sin embargo, ya que la presencia de cantidades muy

pequeas de gas inerte, que se concentrar en la superficie del lquido, essuficiente para crear una pelcula de gas eficaz.) La difusin a travs de la

pelcula de lquido, por otro lado, es controlado por la diferencia entre la

concentracin de soluto en el lquido en la interfase y su concentracin en el

otro lado de la pelcula-i lquido. e., en el cuerpo principal del lquido. '. * Dado

que las pelculas superficiales son muy finas, la cantidad real de soluto

contenida en ellas en un momento dado es generalmente despreciable en

comparacin con la cantidad de difusin a travs de ellos. De ello se deduce,

por lo tanto, que todo el soluto que pasa a travs de una pelcula tambin debepasar a travs de la otra, y las dos pelculas pueden ser consideradas como dos

resistencias difusionales en serie. Bajo ciertas circunstancias, la importancia de

una de las pelculas puede ser mucho mayor que la de la otra que la segunda

pelcula puede ser descuidada y el problema tratado como si existiera slo una

pelcula.

La diferencia de concentracin a travs de cualquiera de estas pelculas

representa la fuerza potencial o de conduccin que est causando la difusin

tenga lugar. Si las diferencias de concentracin se expresan en unidadesidnticas-e. g., moles gramo por litro, es fcil ver que la conductividad

especfica de la pelcula de gas ser mucho mayor que la del lquido. La nica

resistencia encontrada por las molculas de difusin se debe a sus colisiones

con las molculas de interferencia del gas o lquido a travs del cual tiene lugar

la difusin. Debido a la mayor densidad del lquido las colisiones en el lquido

son mucho ms frecuentes y la resistencia difusional es correspondientemente

mayor que en el gas. Sin embargo, las resistencias a la absorcin dependen

tambin de los espesores de pelcula. Es de esperar que la pelcula de gas sera

algo ms gruesa que el lquido, porque bajo condiciones comparables de

perturbacin, el factor principal en la determinacin de espesor de la pelcula

es, probablemente, la relacin de viscosidad a densidad y esta relacin es

mayor para los gases que para los lquidos. A pesar de este hecho, la mayor

conductividad especfica de la pelcula de gas mucho ms que sobre los saldos


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de la mayor espesor de la pelcula, de modo que la resistencia difusional real

encontrado en la pelcula de lquido es mucho mayor que en el gas.

La cantidad de soluto absorbida por unidad de tiempo por difusin a travs de

las dos pelculas es (Vase la tabla de la nomenclatura para la hoja de

vida de todos los smbolos.) La cantidad de difusin es obviamente

proporcional a la superficie de la interfaz, A, y por ello es conveniente referirse

a la densidad de corriente de difusin, Esta cantidad es igual al coeficiente

de difusin por unidad de rea (kg, para una pelcula de gas o kL, por una

pelcula lquida) multiplicado por la diferencia de concentracin disponible

como una fuerza impulsora.

y los subndices g, i, y L se refieren respectivamente a las condiciones en el

exterior de la pelcula de gas, en la interfaz, y en el interior de la pelcula de

lquido.

Es evidente que los valores numricos de la difusin coeficientes Kg, y kL

depender de las unidades en las que las concentraciones de gas y licores se

expresan. La eleccin de estas unidades es puramente arbitraria. En esta

concentracin de soluto de papel en el gas se expresa como su presin parcial

en fracciones de una atmsfera y la concentracin en el lquido como gramos

por centmetro cbico debido a la comodidad de estas unidades. Esto hace que

los valores distintos de kg, y kL del mismo orden de magnitud para muchos

casos y ofrece una buena base de trabajo que se emplea en todo el

documento.

Los datos disponibles en la actualidad indican que a la verdadera interfaz entre

el lquido y el gas las dos fases estn en equilibrio sustancial (Pi en equilibrio

con Ci), a pesar de que puede haber una rpida difusin y, por lo tanto

gradientes de alta concentracin a travs de las pelculas sobre los dos lados

de esa interfaz. Este hecho nos pone en condiciones de visualizar claramente

lo que sucede en un proceso de absorcin. (. Fig 1 y 2) Las condiciones en el

exterior de la pelcula de gas y en el interior de la pelcula licor son los mismos


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que los de los rganos principales de gas y lquido, respectivamente. Las

condiciones en la interfaz estn determinadas por dos factores: primero, el

equilibrio entre las concentraciones de gases y licores; y segundo, el hecho de

que toda la difusin de solutos a travs de la pelcula de gas tambin debe

difundirse a travs de la pelcula de lquido.

Por lo tanto,

Esta funcin es la relacin de solubilidad; y de la Ecuacin 1

Si se conocen los valores de kg, y de kL, los valores de Piy Ci, las concentraciones

interfacial, son a la vez determinados por estas dos consideraciones. Si, por

ejemplo, kg, debe ser exactamente igual a kL, (Pg - Pi) tendra que igual (Ci- CL)

para satisfacer la Ecuacin 3.

EFECTO DE LA SOLUBILIDAD.

Simplificacin de la ecuacin general (1) son permisibles cuando las

condiciones se vuelven como para hacer una de las dos pelculas insignificantes

en importancia en comparacin con el otro. Dado que estas condiciones sedeterminan principalmente por la solubilidad del soluto, es deseable

considerar como tres casos separados de los gases muy solubles, los gases

ligeramente solubles, y los de solubilidad intermedia.

CASO I. Gases muy solubles:La absorcin de cloruro de hidrgeno en agua es

tpico para los gases muy solubles. En soluciones diluidas este gas es tan

soluble que incluso un 20 solucin ciento (0,18 gramos por centmetro cbico)

por ejerce una presin de vapor de cloruro de hidrgeno de menos de 0,2 mm.

Hg (0,00026 atmsfera) a 30 "C. En este caso hace que la solubilidad del gas es

posible construir gradientes de alta concentracin a travs de la pelcula de

lquido, aunque la concentracin en el gas en la interfaz puede ser muy

pequea. En otras palabras, una vez que alcanza la interfaz, el cloruro de


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hidrgeno es absorbido rpidamente a travs de la pelcula de lquido y la

concentracin de Pi gaseosa se mantiene a una cifra muy baja. La tasa de

absorcin para este caso extremo ser determinada casi exclusivamente por

la velocidad de difusin a travs de la pelcula de gas bajo una diferencia en la

concentracin gaseosa sustancialmente igual a Pg, ya que el valor de Pi esinsignificantemente pequea en comparacin con Pg. La frmula general, por

tanto, se puede simplificar para los gases muy solubles a la forma

y el problema tratado puramente como un

caso de difusin pelcula de gas. El mismo

resultado se puede llegar por un

tratamiento ms matemtico. Considere

la absorcin de cloruro de hidrgeno por

el agua de una mezcla de aire en el que la

y el problema tratado puramente como un

caso de difusin pelcula de gas. El mismo

resultado se puede llegar por un

tratamiento ms matemtico. Considere

la absorcin de cloruro de hidrgeno por

el agua de una mezcla de aire en el que la

presin parcial de cloruro de hidrgeno es

0,1 atmsferas. El gas a esta presin

estara en equilibrio con una solucin

saturada de cloruro de hidrgeno que

contiene 0,39 gramos por centmetro

cbico a 30 C. La concentracin de

lquido en la interfase, Ci, por lo tanto,

sera en algn lugar entre los lmites decero (la del cuerpo principal de lquido) y

0,39 (que de una solucin saturada). Esta concentracin se fija definitivamente

por las ecuaciones 2 y 3. Por ejemplo, si las condiciones eran tales que la

absorcin kg = KL, las ecuaciones seran satisfechas por Ci = 0,1 y Pi = 0,000021;

de kg = 2KL, Ci = 0,2 y Pi = 0.00037; y si kg = 0,5 kL, C, i = 0,05 y P = 0.0000054.


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Se observar que en los tres ejemplos el valor de PI es tan baja en comparacin

con P, que se puede despreciar en la expresin, a partir de (1)

Y podemos sustituir la forma ms simple de la ecuacin 4. Fig. La figura 1

muestra las condiciones de cine en forma de diagrama, con las

concentraciones que prevalece en la interfaz cuando kg = kL. El aumento

repentino en la concentracin en la interfase se debe a las caractersticas de

solubilidad de este soluto, una presin parcial baja en el gas est en equilibrio

con una alta concentracin de lquido debido a que el soluto tiene una gran

afinidad por la fase de agua. Se observar que el gradiente de concentracin a

travs de la pelcula de gas es esencialmente la misma que sera si no exista

una pelcula de lquido.

CASO II. Gases de baja solubilidad: Con los gases de baja solubilidad en la tasa

de absorcin es baja debido a que slo muy pequeas diferencias de

concentracin se pueden establecer a travs de la pelcula de lquido. El soluto

se difunde muy lentamente a travs de la pelcula de lquido que se requiere

slo una pequea diferencia de concentracin a travs de la pelcula de gas.

Como resultado, el lquido en la interfaz est sustancialmente saturado consoluto en la presin Pg, y no es necesario considerar la pelcula de gas en los

clculos. Esto se puede demostrar matemticamente para la absorcin de

oxgeno a 0,1 atmsfera por el agua libre de oxgeno a 30 "C. Saturacin bajo

estas condiciones corresponde a slo 0,0000037 gramos por centmetro

cbico, y por lo tanto el valor de CI debe estar entre este valor de saturacin y

la concentracin cero del lquido principal. Como en el ejemplo anterior, Ci se

determina por las ecuaciones 2 y 3.

Es evidente que en todos los casos Pi es esencialmente el mismo que Pg, las

condiciones interfaciales son prcticamente las mismas que las existentes en


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el cuerpo principal del gas. Por consiguiente, el valor de Ci es el mismo que el

de un lquido saturado con oxgeno a Pg, y puede ser expresado como GC.

Entonces se hace posible expresar la ecuacin de velocidad como:

y eliminar cualquier consideracin de la pelcula de gas.

Las condiciones de cine para el oxgeno estn representados en la Fig. 2, con

las concentraciones que prevalecen cuando kg = KL. La cada repentina de la

concentracin en la interfase es debido a la baja solubilidad de este soluto, su

ligera afinidad por la fase de agua. Cabe sealar que las pendientes relativas

de gas y los gradientes lquidos son los mismos que en la Fig. 1, desde:

En el diagrama es necesario ampliar las pendientes de las rampas y pendientes,

ya que apareceran como lneas horizontales si est dibujado a escala.

CASO III. Gases de solubilidad intermedia: Hay muchos casos importantes

donde el gas es demasiado soluble para permitir a una descuidar la pelcula de

gas (Ecuacin 5)), pero sin embargo no es lo suficientemente soluble para

permitir que la pelcula de lquido a ser descartado (Ecuacin 4). Ecuacin

general 1 debe ser utilizado como base de clculo para dichos gases.

Afortunadamente, sin embargo, un coeficiente global, la combinacin de los

dos coeficientes de pelcula, se puede utilizar siempre que la ley de Henry

sostiene sobre el rango de concentracin de que se trate. La diferencia de

concentracin para ser utilizado con este coeficiente global es la diferencia

total entre gas y lquido, expresada en unidades comparables. Por lo tanto, sila concentracin gaseosa se expresa como presin parcial, Pg, la concentracin

de lquido correspondiente debe ser dado como la presin parcial, PL, en

equilibrio con la concentracin de lquido, CL. Correspondientemente, las

concentraciones gaseosas deben expresarse como CG (el lquido en equilibrio

con Pg) si la concentracin de lquido, CL, es usada.


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Si relacin la ley de Henry se muestra como:

la ecuacin de absorcin se convierte:

O

y los coeficientes generales, Kg y KL, se pueden obtener a partir de loscoeficientes de pelcula individuales, kg y kL, usando lgebra, utilizando las

ecuaciones 1,6 y 7 o 8.

De este modo:

De la naturaleza de los coeficientes globales se ver que el coeficiente global

de KI, nunca puede ser mayor que el coeficiente de pelcula lquida kL, y de

manera similar, que Kgnunca puede ser mayor que kg.

Cabe sealar que, tericamente, las ecuaciones generales 7 y 8 se puedeaplicar nicamente a absorciones isotrmicas, ya que el coeficiente de la ley

de Henry cambia con la temperatura. Es permitido emplear este mtodo en

rangos estrechos de temperatura


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El tratamiento para los gases solubles que no obedecen a aproximadamente

la ley de Henry en el rango est estudiando, y sin embargo no son lo

suficientemente soluble para ser tratado bajo el Caso I, puede llegar a ser

bastante complicado, en tales casos, se debe

recurrir a la ecuacin original y elaborar unamtodo de integracin que se determina por

el carcter de la curva de solubilidad. La

absorcin de cloruro de hidrgeno en

soluciones de cido clorhdrico fuerte (que

ejercen una presin de vapor de HCl)

representa este tipo de problema.

Afortunadamente, la mayora de los

problemas industriales pueden clasificarse enuno de los tres tratamientos simplificados.

OTRAS VARIABLES.

La discusin se ha considerado hasta ahora

slo el efecto de la solubilidad del gas que

afecta a la tasa de absorcin por unidad de

rea. Los otros objetos de valor importantesson los coeficientes de difusin kg y kL, bruja

se pueden variar considerablemente por el

carcter del proceso de absorcin. Cualquier

factor que tienden a reducir el espesor de las

capas de la superficie debera aumentar los coeficientes y,

correspondientemente, aceleran la velocidad de absorcin. Por lo tanto, la

agitacin del lquido aumenta difusin a travs de la pelcula de lquido,

mientras que altas velocidades de gas ms all de la superficie causan difusin

ms rpida a travs de la pelcula de gas.

El efecto de tales factores ser algo que depende de si el proceso es controlado

por la pelcula de gas o difusin pelcula de lquido. Por lo tanto, un cambio que

se redujo el espesor de la pelcula de gas, pero no afect la pelcula de lquido


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que aumentara la absorcin de cloruro de hidrgeno, pero no afectara a la

velocidad de absorcin de oxgeno.

El efecto de tales factores ser algo que depende de si el proceso es controlado

por la pelcula de gas o difusin pelcula de lquido. Por lo tanto, un cambio que

se redujo el espesor de la pelcula de gas, pero no afect la pelcula de lquido

que aumentara la absorcin de cloruro de hidrgeno, pero no afectara a la

velocidad de absorcin de oxgeno.

Los cambios de temperatura afectan a varios factores, y es necesario distinguir

claramente entre el efecto de la temperatura sobre el equilibrio y su efecto en

los coeficientes de difusin. Aumento de la temperatura hace que el gas

menos soluble, por lo que tiende a reducir la velocidad de absorcin. Ladifusin coeficientes de s mismos pueden, sin embargo, ser ya sea subir o

bajar por la temperatura, dependiendo de los cambios en el espesor de la

pelcula y en la difusividades especfico. Coeficientes de pelcula lquida, kL,

suben rpidamente al aumentar la temperatura, tanto por el espesor de

pelcula disminuido debido a la viscosidad baja y debido a mayores

difusividades. Por otro lado, Haslam, Hershey, Kean y muestran que los

coeficientes de pelcula de gas, kg, disminuyen un poco al aumentar la

temperatura, porque la relacin de la densidad de viscosidad para el gasdisminuye y por lo tanto la pelcula de gas se vuelve ms gruesa. Aunque se

sabe poco sobre el efecto de la temperatura sobre difusividades especficas a

travs de pelculas de gas parece evidente que este efecto es menos que

debido a un aumento en el espesor de la pelcula.

Un tipo de aparato en el que las burbujas de gas a travs de un lquido

representara vital diferentes condiciones de un donde las gotas lquidas se

pulverizan a travs de un gas. En el primer caso, una burbuja de gas creciente

expondra continuamente la superficie del lquido fresco y la conductividad dela pelcula de lquido sera alta, mientras que la pelcula de gas sera

relativamente inalteradas. Por tanto, tal dispositivo debe ser ms satisfactorio

para la absorcin de los gases menos solubles en donde la difusin pelcula

lquida est controlando. En el otro caso, se podra esperar una gota que cae

de tener slo una pelcula de gas muy delgada pero una pelcula licor bastante


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gruesa. Aparato de un tipo de pulverizacin lo tanto, podra ser muy adecuado

para la absorcin de gases muy solubles. Un aparato de tipo aerosol podra

por tanto ser adecuado para la absorcin de gases muy solubles.

A partir de estas sugerencias es evidente que la proporcin de las

conductividades de pelcula vara con el tipo de aparato y de las

condiciones de operacin. Por tanto, es muy posible que la absorcin de un

gas de solubilidad intermedia podra ser controlada principalmente por

difusin pelcula lquida en una pieza de equipo y por difusin pelcula de gas

en otro. Este punto se ilustra ms tarde por el caso del dixido de azufre, que

est casi en su totalidad rige por la pelcula de lquido cuando pasa a travs de

una superficie libre de lquido, pero que est afectada en gran medida por la

pelcula de gas cuando es absorbido por burbujeo a travs del agua.

Nuestro conocimiento en cuanto a coeficientes de pelcula lquidos es

incompleta. Se sabe que a medida que el peso molecular del material difusor

se hace alta de que la difusividad disminuye, pero los datos muestran

claramente que el cambio en la difusividad es pequea en comparacin con la

de peso molecular. A falta de informacin ms precisa los autores han optado

por asumir que el coeficiente de pelcula lquida sigue la misma regla que acaba

de dar a la pelcula de gas. En las unidades aqu empleadas, esto significa que

el coeficiente de pelcula lquida, kLen condiciones de espesor igual pelcula,

es el mismo para todas las sustancias Esta aproximacin es algo justificado por

el hecho de que los datos de difusividad dados en la literatura muestran una

sorprendentemente pequea variacin para varios dbil electrolitos y otras

soluciones acuosas de bajo peso molecular.

CORRELACIN DE DATOS.

Algunos de los datos publicados sobre las tasas de absorcin ilustran la

aplicabilidad de estos principios y los efectos de determinados factores y tipos

de aparatos. Los mtodos experimentales empleados pueden agruparse en

dos clases: los generales en las que el gas se burbuje a travs del lquido, y

aquellos en los que el gas se pas por encima de la superficie del lquido. Dado

que existe una marcada diferencia en las caractersticas de absorcin bajo

estas condiciones, la discusin considerar cada uno por separado.


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Para efectos de comparacin, siempre que sea posible, los resultados se

expresan, no slo como coeficientes de difusin, sino tambin (para procesos

de pelcula lquidos) en trminos de espesores de pelcula eficaces. El clculo

del espesor de la pelcula se basa en datos de Hufners de la tasa especfica de

difusin de oxgeno a travs del agua. Figuras de Hufners muestran que 0.067gramos de difusa oxgeno por hora a travs de una superficie de 1 metro

cuadrado. Cm. cuando la capa de difusin es 1 cm. de espesor y la diferencia

de concentracin entre los extremos de esta capa es de 1 gramo por

centmetro cbico. El espesor de pelcula eficaz en centmetros para una capa

de absorcin se calcula entonces dividiendo la figura de Hufners de 0.067 por

el valor de KL.

GAS BURBUJEADO A TRAVS DEL LQUIDO:Adeney y Becker estudiaron la

absorcin de oxgeno, nitrgeno, y aire por el agua de las burbujas de gas. Las

solubilidades de estos gases son tan bajas que pueden clasificarse bajo el Caso

II como ejemplos de difusin pelcula de lquido. Las tasas de absorcin en

estos experimentos fueron muy rpido, dando valores de kL tan alto como 60

(Ecuacin 5) expresados en gramos absorbidos por hora por centmetro

cuadrado cuando la diferencia de concentracin es de 1 gramo por centmetro

cbico. Este kL de 60, obtenido a 20 C, con una burbuja alargada alrededor

de 15 cm de largo, que ofrece 20,5 cm cuadrados de rea de superficie,

corresponde a un espesor de pelcula de 0,0011 cm. El ms grande de burbujasutilizado en su trabajo tena alrededor de tres veces el rea superficial de la

arriba citados y dio un coeficiente de 43 que corresponde a un espesor de

pelcula de 0,0016 cm. El efecto de aumento de la temperatura era aumentar

el coeficiente de forma casi lineal debido a la mayor fluidez; por lo tanto el

valor de KL, se duplic al pasar de 0 a 35 C.

Ledig y Weaver, S absorcin de una burbuja de dixido de carbono en agua,

los resultados del informe de la que el valor calculado de KL es

aproximadamente 80, que corresponde a una pelcula 0,0008 cm. de espesor.Este coeficiente es mayor que el mximo obtenido por Adeney y Becker, pero

la burbuja de dixido de carbono era mucho ms pequeo y era casi esfrica.

Como se ha sugerido Adeney y Becker, el coeficiente debe ser mayor bajo estas

condiciones.


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Permang estudi tasa de

fuga por burbujeo de aire a

travs de soluciones de

amoniaco, cloro, bromo,

dixido de azufre y sulfurode hidrgeno en

experimentos similares. Los

datos son demasiado

incompleta para permitir un

clculo de las tasas de

absorcin especfica, ya que

no se registraron la tasa de

flujo y tamao de lasburbujas de aire. Su obra, sin

embargo, permite una

comparacin de las tasas

entre los gases que varan

ampliamente en la

solubilidad. Datos de

Perman se muestran en la

Fig. 3, en el que el logaritmo

de la concentracin de licor

se traza contra el tiempo de

burbujeo de aire. La

importancia de estos datos

puede ser analizada

mediante el clculo de los mayores de todos los coeficientes de difusin para

todo el aparato, AKL y AKG (Ecuaciones 8 y 7). Si los valores de AKL deben ser

constantes para los cinco gases que significara que el proceso de difusin es

sustancialmente pelcula lquida solo para todos ellos y por lo tanto que el

coeficiente global de KL es prcticamente idntico con el coeficiente de

pelcula kL. Por otra parte, si los valores de AKG eran casi constante, variando

slo con el peso molecular como se ha sealado anteriormente, indicara que

los controles de difusin pelcula de gas en los cinco casos, el coeficiente global

Kg ser igual al coeficiente de pelcula kg.


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Los valores de AKL en la segunda columna de la Tabla I se determinaron

directamente de las laderas de la figura. 3, con la informacin adicional que 50

cc de lquido se emplearon en cada experimento. La tercera columna da el

coeficiente de solubilidad H en las condiciones experimentales. Los valores de

AKG se calcularon multiplicando por AKL H (Ecuacin 10), y estos valores sedividen por M en la quinta columna para compensar el efecto del peso

molecular sobre el coeficiente gaseoso.

Ya que ni los valores de AKL ni los de son constantes, es evidente que ni

gas ni pelcula lquida solo controla la difusin para todos los cinco gases. Los

coeficientes AKL disminuyen al aumentar la solubilidad, lo que demuestra que

los gases solubles menos (cloro y sulfuro de hidrgeno) ms cerca del enfoque

de difusin de cine puramente lquido. Por ejemplo, el amonaco podra

escapar mucho ms rpidamente de lo que realmente lo hace slo si la pelculade lquido tuvo que ser considerado, ya que el valor de AKL para el amonaco

sera al menos tan alto como 1 000.

Los valores de incrementan con la solubilidad lo que indica que con el

gas ms soluble, el amonaco, el proceso es controlado en gran medida por la

pelcula de gas.

La validez de este razonamiento se puede comprobar de una manera

semicuantitativa asumiendo que las de cloro e hidrgeno de sulfuro son

difusiones pelcula totalmente lquido (AKL = AKL) y que la difusin de

amonaco es totalmente pelcula de gas (AKG= Akg). Los valores de Akgy AkLse pueden tomar en nmeros redondos como 1,170 y 2,1 * M,

respectivamente, y se utiliza en la Ecuacin 10 para predecir los coeficientes

AKLgeneral para los otros gases.


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Los coeficientes calcula a partir de esta frmula se dan en la sexta columna de

la Tabla I y muestran un acuerdo razonable con los valores experimentales de

AKLen la segunda columna.

GAS QUE PAS SOBRE LQUIDOS SUPERFICIALES: Adeney y Becker estudiaron

la aireacin de columnas tranquilas de agua pura y la sal. Ellos encontraron

coeficientes, KL, para el gas atmosfrico relativamente insoluble de alrededor

de 0,4 para el agua pura y 0,5 para el agua salada a 15 C, correspondiente a

la pelcula espesores de 0,17 y 0,13 cm, respectivamente. Estas tasas obtenidas

con superficies lquidas tranquilas son aproximadamente una centsima parte

de las realizadas con burbujas de gas.

Cuando el lquido se agita la tasa, por supuesto, aumenta considerablemente.

As Becker obtuvo coeficientes de 5 a 150 r. p. m. de su agitador y de 15 a 1000

r. p. m. En otra serie de experimentos con el aire. Bohr estudiado tanto la

absorcin y el escape del dixido de carbono haciendo pasar gas sobre una

superficie de lquido, y los coeficientes calculados a partir de sus datos dan un

valor de aproximadamente 7,5 a 250 r. p. m. Tambin encontr que los

coeficientes de absorcin comprueban aproximadamente las de escape. Davis

pas gas de oxgeno sobre el agua y obtuvo un valor de kL de alrededor de 3,3

a 60 r. p. m.

El efecto de la velocidad de la pelcula de lquido se muestra de forma

cualitativa por la tabla de resultados por diferentes investigadores.

Es algo fortuito que el orden de los ndices de absorcin sigue tan

estrechamente que el de las tasas de agitacin cuando se emplearon

diferentes tipos de recipiente y agitador por los diferentes experimentadores.


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Propios datos de Becker sobre las tasas de agitacin, sin embargo, muestran

de una manera ms cuantitativa que el coeficiente aumenta casi

proporcionalmente a la potencia 0,8 de la velocidad de rotacin.

Davis tambin absorbi gases ms solubles bajo condiciones similares a las de

sus corridas de Oxgeno. Encontr los siguientes coeficientes de la tasa global

de KL y Kg:

Es de Inters Tener en cuenta la proporcin de Lquido a el coeficiente de La

pelcula gaseosa es ms o menos aproximadamente 15-30 a 1 en El caso

de burbujas de gas (estimado de los Datos de Perman); mientras que la

relacin es slo de aproximadamente 1 a 1 para gas pas sobre una superficie

lquida (utilizando datos de Davis). Esta diferencia probablemente se puede

atribuir ms a las pelculas de lquido extremadamente delgadas obtenidas

alrededor burbujas de gas que a cualquier cambio marcado en espesor de lapelcula de gas.

CONCLUSIONES.

Tasa de absorcin est controlado por velocidad de difusin del soluto a travs

de las pelculas superficiales de gas y lquido en el lmite de gas-lquido. La

importancia relativa de las dos pelculas se determina principalmente por la

solubilidad de gas y en menor grado por las condiciones de operacin.

Las burbujas de gas dan pelculas lquidas muy finas y por lo tanto estn

particularmente adaptadas a la absorcin de los gases menos solubles. Por

otro lado, las tarifas para los gases ms solubles estn limitados por difusin

lenta a travs del gas, y este efecto se vuelve cada vez ms evidente con los

gases de dixido de azufre por encima de la solubilidad.


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La absorcin a travs de superficies lquidas libres se incrementa

enormemente agitando el lquido. Las mismas consideraciones generales

sostienen que para las burbujas de gas, pero la pelcula de lquido es ms

gruesa en relacin con la pelcula de gas. Por esta razn el efecto de la pelcula

de gas es menos perceptible con dixido de azufre, aunque con gases ms

solubles que entra en la prominencia.

DISCUSIN.

En el debate que sigui a este trabajo, RE Wilson sugiri que la ecuacin de

absorcin general podra expresarse utilizando presiones parciales

multiplicado por el coeficiente de solubilidad en lugar de las concentraciones

de lquidos para la difusin a travs de la pelcula de lquido. Dr. Lewis seal

que, aunque esto era bastante permisible en los casos en que la solubilidad

siguieron la ley de Henry, que realmente no simplificar el problema y no puede

utilizarse cuando la relacin de solubilidad no fue lineal. El presidente seal

que este mtodo de presentacin fue empleado en un trabajo posterior (por

el Profesor Haslam) y que la eleccin entre los dos sistemas de expresar la

concentracin de lquido se determina principalmente por la comodidad en el

uso de las ecuaciones.

Dr. Becker comunica la siguiente discusin: Cabe sealar que la teora del cine

slo puede aplicarse cuando el lquido se mezcla y, de hecho, que tendr su

aplicacin ms precisa cuando las condiciones en ambos lados de la interfaz

son claramente turbulento. Cuando el gas y el lquido no se mantienen en

movimiento otros factores parecen ser de mayor importancia y los valores de

las tasas de absorcin no son entonces siempre proporcional a la solubilidad

del gas. La conclusin de que para la absorcin de los gases menos solubles en

una burbuja subiendo a travs del lquido es el dispositivo ms eficiente se ve

confirmado por mis experimentos con agitacin. Cuando el lquido se agit tan

rpidamente como sea posible sin causar salpicaduras, el valor de la velocidad

de disolucin fue slo aproximadamente la mitad del valor obtenido cuando

la absorcin se llev a cabo a partir de una burbuja de aumento a travs del

lquido. Un punto importante adicional es la forma de la burbuja, ya que esto


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determina el rea expone para un volumen dado, y tambin la rapidez con que

la pelcula que lo rodea se renueva a medida que sube en el lquido. De los

experimentos anteriores, se ha encontrado que la forma ms eficaz es el de

una burbuja cilndrica de un tubo ascendente bastante estrecho, ya que esto

da el mximo de la mezcla del lquido para una velocidad dada de aumento

El notable efecto de muy lenta agitacin del lquido en la reduccin del espesor

efectivo de la pelcula es de gran importancia cuando las circunstancias son

tales que un gas relativamente insoluble tiene que ser absorbida sin burbujeo

de gas a travs del lquido, como por este medio es posible para obtener un

aumento muy grande en la velocidad de disolucin con el gasto de energa

muy pequea. As, un agitador funcionando a slo 60 r. p. m. aumenta el valor

de kL de oxgeno cerca de veinticinco veces, en comparacin con agua

estacionaria.

Esta tabla est en la pgina 2 del artculo, yo lo coloqu al final.


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Esta parte en adelante no la traduje porque creo que no est dentro del artculo

Artículo 2 de Masa (3)

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