Title: | Evaluación de los mecanismos de transferencia de masa en el proceso de adsorción de manganeso con bagazo de caña de azúcar en columna de lecho fijo |
Authors: | Reinoso Coyago, Nelly Susana |
metadata.dc.contributor.advisor: | Vera Cabezas, Luisa Mayra |
metadata.dc.ucuenca.correspondencia: | 240976@gmail.com |
metadata.dc.subject.other: | Procesos químicos |
Keywords: | Ingeniería Química Bagazo Caña de azúcar Minerales Bioadsorción |
metadata.dc.ucuenca.areaconocimientounescoamplio: | 23 Química |
metadata.dc.ucuenca.areaconocimientounescodetallado: | 2306.90 Química de Productos Naturales Orgánicos |
metadata.dc.ucuenca.areaconocimientounescoespecifico: | 3303 Ingeniería y Tecnología Químicas |
Issue Date: | 18-Mar-2022 |
metadata.dc.format.extent: | 118 páginas |
Publisher: | Universidad de Cuenca |
metadata.dc.description.city: | Cuenca |
Series/Report no.: | TQ;539 |
metadata.dc.type: | bachelorThesis |
Abstract: | The use of sugarcane bagasse as a bioadsorbent for various pollutants constitutes a
promising alternative for its elimination; Currently there are studies on the removal of:
Cr+6, Ni+2, Pb+2, Cd+2, Mn+2, acetaminophen, among others. The present research work
simulated 3 intraparticular mass transfer models for Mn+2 bioadsorption using sugarcane
bagasse. Laboratory-scale tests were first performed on fixed-bed columns to obtain the
experimental rupture curves and later the Comsol Multiphysics software was used to
simulate the curves by implementing the equations that govern each proposed
intraparticle mass transfer model: PSDM (Diffusion of pore and surface) which indicates
that inside the pores the adsorbed solute particles are transported through the internal
surface of the pore and into the pores without touching the surface. The HSDM (Surface
Diffusion) model indicates that only the solute is transported through the inner pore wall
and finally the PDM (Pore Diffusion) model indicates that the solute is transported into
the pore without touching the inner surface of the pore.
The Mn+2 bioadsorption process in a fixed bed column achieved 71.83% removal with a
capacity of 4.026 mg / g (mg of Mn+2 ions per gram of adsorbent) with an initial
concentration of 4.97 mg / L, feed flow rate of 10 𝑚𝐿/𝑚𝑖𝑛 demonstrating that sugarcane
bagasse has a high potential to be used as a bioadsorbent in the process of eliminating
manganese from the waters of the Tixán drinking water treatment plant. It was also
determined that the intraparticular diffusion model that most influences the process is
HSDM (Surface Diffusion); however, the PSDM (Pore and Surface Diffusion) and PDM
(Pore Diffusion) models show a high degree of fit. The correlation coefficient R2 ranged
between (0.815-0.986) with respect to the experimental curves; This effect is due to the
fact that the correlations for the determination of the mass transfer coefficients are
empirical and it is very complex to find correlations that adjust to the reality of the
adsorption dynamics; however, very similar curves to the experimental curves were
simulated.
Finally, the similarity in the results of the three intraparticular diffusion models; that is,
the little significance between the 3 simulated curves indicates that other empirical
equations must be applied to determine the mass transfer coefficients and thus obtain
more accurate results |
Description: | El uso de bagazo de caña de azúcar como bioadsorbente de diversos contaminantes
constituye una alternativa prometedora para su eliminación. Actualmente existen
estudios sobre la remoción de: Cr+6, Ni+2, Pb+2, Cd+2
, Mn+2, acetaminofén, entre otros. El
presente trabajo de investigación simuló 3 modelos de transferencia de masa
intraparticular para la bioadsorción de Mn+2 utilizando bagazo de caña de azúcar.
Primero se realizaron pruebas a escala de laboratorio en columnas de lecho fijo para
obtener las curvas de ruptura experimentales y posteriormente se utilizó el software
Comsol Multiphysics para simular las curvas mediante la implementación de las
ecuaciones que rigen cada modelo de transferencia de masa intraparticular propuesto:
difusión de poro y superficie (Pore Surface Difusion Model) por sus siglas en inglés
PSDM que indica que en el interior de los poros las partículas de soluto adsorbido se
transportan a través de la superficie interna del poro y al interior de los poros sin tocar
la superficie. El modelo difusión de superficie homogénea (Homogeneous Surface
Difusion Model) por sus siglas en inglés HSDM; indica que únicamente el soluto se
transporta a través de la pared interior del poro y finalmente el modelo de difusión de
poros (Pore Difusion Model) por sus siglas en inglés PDM; indica que el soluto se
transporta al interior del poro sin tocar la superficie interna del mismo.
El proceso de bioadsorción de Mn+2 en columna de lecho fijo logró un 71,83% de
remoción con un 𝑞𝑠 de 4,026 𝑚𝑔/𝑔 (𝑚𝑔 de iones Mn+2 retenidos en la operación por
gramo de bioadsorbente) con una concentración inicial de 4,97 𝑚𝑔/𝐿, caudal de
alimentación de 10 𝑚𝐿/𝑚𝑖𝑛 y una altura de lecho de 34 𝑐𝑚 demostrando que el bagazo
de caña de azúcar tiene un alto potencial para ser usado como bioadsorbente en el
proceso de eliminación de manganeso de las aguas de planta de tratamiento de agua
potable Tixán. También se determinó que el modelo de difusión intraparticular que más
influye en el proceso es HSDM (Difusión de superficie); no obstante, los modelos PSDM
(Difusión de Poro y Superficie) y PDM (Difusión de poro) presentan un alto grado de
ajuste. El coeficiente de correlación R2 osciló entre (0.815-0.986) con respecto a las
curvas experimentales; este efecto se debe a que las correlaciones para la
determinación de los coeficientes de transferencia de masa son empíricas y es muy
complejo encontrar correlaciones que se ajusten a la realidad de la dinámica de
adsorción; sin embargo, se logró simular curvas muy similares a las curvas
experimentales. Finalmente, la similitud en los resultados de los tres modelos de difusión
intraparticular; es decir la poca significancia entre las 3 curvas simuladas indica que se
3
Nelly Susana Reinoso Coyago
deben aplicar otras ecuaciones empíricas para la determinación de los coeficientes de
transferencia de masa y así obtener resultados de mayor exactitud |
metadata.dc.description.degree: | Ingeniero Químico |
URI: | http://dspace.ucuenca.edu.ec/handle/123456789/38635 |
Appears in Collections: | Tesis de Pregrado
|