Absorción química

La absorción es una operación química que trata la separación de los componentes que conforman una mezcla gaseosa, ayudándose de un solvente en estado líquido, con el que conseguirá formar una solución. El proceso incluye una difusión molecular o un paso de masa del soluto a través del gas.

Para calcular la concentración de un soluto de dos fases que se encuentren en equilibrio se necesitan una serie de datos experimentales del equilibrio. También hay que decir, que si ambas fases no se encuentran en equilibrio, la velocidad de traspaso de la masa es proporcional a la fuerza que las impulsa, la cual es la desviación que respecta con el equilibrio. Las variables que son de importancia y que afectan al equilibrio en un soluto son la temperatura, la concentración y también la presión. El equilibrio que tiene lugar entre dos fases se rige por la regla de fases, dada por la igualdad: F= C – P + 2, de donde la P hace referencia al número de fases que se encuentran en equilibrio, la C es igual al número de componentes que hay en las dos fases en total, y la F, sería el número de variantes del sistema. En un equilibrio entre un líquido y un gas, existirán 2 componentes, así como también dos fases, por lo cual al sustituir los valores en la igualdad nos daría: F= 2-2+2= 2. Así se dice que el equilibrio tiene 2 grados de libertad.

Es importante una buena elección del disolvente que participará en la absorción. Si con la absorción queremos obtener una solución específica, el disolvente que debemos utilizar viene indicado por la naturaleza del producto. Si en cambio el propósito principal es eliminar alguno de los componentes que constituyen el gas, por lo general existirá una amplia elección. Claramente el agua es el disolvente con menor precio y también el más completo, aunque se debe dar importancia a propiedades como:

• La solubilidad del gas: la solubilidad del gas tiene que ser alta, con la intención de así poder aumenta la velocidad de la absorción, bajando la cantidad necesaria del disolvente. Por lo general los disolventes que tienen una naturaleza parecida a la del soluto en cuestión que va a ser absorbido, presentarán una muy buena solubilidad.
• La volatilidad: Los disolventes deben poseer una baja presión de vapor, pues así el gas que sale es una operación de absorción donde suele estar saturado con el disolvente y por lo tanto se puede ver perdida gran cantidad. También se puede usar un líquido poco volátil para poder conseguir de nuevo la parte que se ha evaporado del primer disolvente.
• Se debe tener en cuenta la corrosión, y no utilizar materiales costosos para la construcción del equipo a utilizar.
• El costo: el disolvente que utilicemos debe ser poco costoso, porque por lo general perdemos gran parte del disolvente en el proceso, y así no realizaremos perdidas costosas de disolvente.
• Viscosidad: generalmente se utiliza más la baja viscosidad debido a que dan más rapidez a la absorción.
• Misceláneos: El disolvente de ser posible no debe ser tóxico, así como tampoco debe ser inflamable, ni inestable químicamente hablando. Es importante también que el punto de congelación sea bajo.

A menudo los procesos de absorción en las industrias van ligados a una reacción química. Es muy abundante la reacción entre el líquido del componente que se absorbe y del reactivo del líquido que actúa como absorbente. Se dan casos en los que tanto el reactivo como el producto son solubles, como por ejemplo el caso de la absorción del dióxido de carbono en una solución de etanolaminas. En cambio, los gases que contienen dióxido de azufre (los gases de las calderas), se pueden entrar en contacto con la piedra caliza formando un insoluble sulfito de calcio. Las reacciones entre el absorbido soluto y un reactivo pueden provocar dos hechos principales y favorables de absorción. Por una parte la destrucción del soluto que se absorbe cuando se forma un compuesto disminuye la presión parcial del equilibrio con respecto al soluto, y por lo tanto se alza la diferencia entre las concentraciones del gas y la interfase, haciendo que aumente la velocidad de absorción. Por otra parte, influye en el coeficiente de transferencia en la masa que forma la fase, cosa que también ayuda a aumentar la rapidez de absorción. Estos hechos experimentalmente no se han comprobado mucho pero teóricamente se han analizado bastante.