ALÚMINA (Al2O3)

PM=101.94
Peso específico = 3.44

La alúmina pura u óxido de aluminio anhidro, es el obtenido químicamente por calcinación (Al2O3).
Existe también una variedad mineral de alúmina anhidra denominada corindón .

Cuando es utilizada en los esmaltes como fuente directa de aluminio, aumenta la viscosidad de los mismos así como su rango de cocción y la tendencia a la cristalización.

Funde a los 2040ºC aprox. Es insoluble en agua y ligeramente soluble en ácidos y bases fuertes.

Generalmente se dispone de cuatro tipos para uso cerámico :

· Alúmina calcinada: que se presenta en varias formas según sea el grado de calcinación.

· Alúmina tabular: que posee una riqueza en alúmina cristalizada como a-alúmina de casi el 100%, por lo tanto es más puro que el tipo anterior.

· Alúmina fundida: esta fusión se realiza en un horno de arco eléctrico.

· Alúmina hidratada: es más ampliamente utilizada en cerámica por su alta o mayor reactividad. Por su alto punto de fusión se utiliza comúnmente como capa intermedia entre las piezas a cocer y los soportes y placas refractarias dentro de los hornos (se pintan los refractarios con una pasta de alúmina hidratada). Existen algunas variedades minerales (bauxita, diásporo, etc.), cuyo contenido de agua es desde una hasta tres moléculas. La fórmula de la variedad más común, la bauxita, es : Al 2 O 3 .3H 2 O.

En general, la Alúmina es un excelente elemento mediante el cual se puede controlar el brillo o la matización de los esmaltes. Una función muy importante es impedir su desvitrificación. La Alúmina incrementa la refractariedad, opacidad, la resistencia al ataque químico y endurece los esmaltes haciéndolos más resistentes al impacto y al rayado.

Las fuentes principales de alúmina más asequibles en cerámica son : feldespatos, arcillas, caolines, pegmatita, nefelina sienita, corindón.

PRINCIPIOS BÁSICOS DEL PROCESO DE REMOCIÓN DE ARSÉNICO CON ALÚMINA ACTIVADA

La alúmina activada típica usada en el tratamiento de agua es una mezcla de óxidos de aluminio amorfo y gama (Al 2 O 3 ), preparada por deshidratación de hidróxido de aluminio (Al(OH) 3 ) a temperaturas entre 300 y 600 ºC. Su área superficial va de 50 a 300 m 2 /g.

En el proceso de remoción de arsénico mediante este mineral los iones contaminantes se intercambian con los hidróxidos localizados en la superficie de la alúmina.

Una factor importante en el proceso de remoción de arsénico es el estado de oxidación del elemento; para lograr la remoción efectiva del arsénico de aguas subterráneas, el arsenito (As(III)) debe ser oxidado a arsenato (As(V)).

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GLOSARIO DE TÉRMINOS USADOS EN EL CAMPO DEL CARBON ACTIVADO

Adsorbato

Son aquellas substancias absorbidas por un carbón activado o por otro material adsorbente.

Adsorbente

Material, como el carbón activado, en el que se verifica el fenómeno de la adsorción.

Adsorción

Adhesión de un finísimo estrato de moléculas, líquidas o gaseosas, a la superficie de sólidos (por ejemplo, carbón activado) con los que aquéllas entran en contacto.

Altura del lecho

Espesor de carbón, expresado en unidades de longitud, paralelo al flujo de la corriente fluida, a través del cual el fluido ha de pasar.

Altura crítica del lecho

En un sistema de columnas de carbón, es el estrato de carbón granular que queda saturado sólo parcialmente y que se coloca en la zona intermedia entre el carbón completamente saturado y el carbón todavía fresco.

En el caso de una columna única, se trata de aquella parte del carbón empleado que no llega a saturarse completamente.

Area superficial

Es la cantidad de superficie referida al conjunto de los poros del carbón. Se la determina en base a una isoterma de adsorción del ázoe, según el método de Brunauer, Emmett y Teller (BET). Se expresa en m2/g.

Azul de metileno (Indice del...)

Se lo define como el número de mililitros de una solución estándar (0,15%) de azul de metileno, decolorados por 0,1 gramos de carbón activado.

BOD

Es la medida de la concentración de las impurezas orgánicas, aplicada normalmente a las aguas de vertidos. Representa la cantidad de oxigeno -expresada en mg/l-, requerida por las bacterias para que llevar a término la estabilización de las substancias orgánicas en condiciones aeróbicas (generalmente en el espacio de cinco días).

Borde libre

Es la distancia comprendida entre el extremo de una columna de adsorción y la superficie libre del carbón.

Break-point-

Es el momento en el que, en condiciones operativas especificas, una cantidad significativa de adsorbato empieza a desprenderse del efluente de una columna de carbón activado.

Break-through

Momento en el que, en el efluente de una columna de carbón activado, el adsorbato alcanza una concentración preestablecida.

Break-through (Capacidad de ...)

Cantidad de adsorbato que el carbón contiene en el momento en que se alcanza el break-through.

Break-through (Curva de ...)

Relación entre el volumen de líquido o gas tratado en una columna de carbón y la concentración o la presión parcial del componente que ha sido separado .

Break-through (Tiempo de ...)

Tiempo que se tarda en alcanzar el break-point o el break-through.

Calor de Adsorción

Calor que se desarrolla al ser adsorbidas las moléculas.

Calor específico

Es la cantidad de calor por unidad de masa necesario para elevar en 1°C la temperatura de una sustancia (en este caso, de carbón granulado).

Capacidad de trabajo

Es la cantidad de adsorbato que puede ser dessorbida, o sea la cantidad que puede ser readsorbida por un carbón activado tras reactivación.

Carbón activado (carbón activo)

Carbón que ha sido "activado" a alta temperatura mediante calentamiento por vapor de agua y anhídrido carbónico o agentes deshidratantes, lo que da lugar a una estructura porosa interna enormemente desarrollada .

El área superficial de un carbón activado es del orden de los 1000 m2 / g.

Carbón de reposición o reintegro

Ver "Make up".

Carbón lavado.

Carbón que ha sido sometido a la acción de una solución ácida a fin de disolver las cenizas en él contenidas.

Carga hidráulica

Cantidad específica que fluye a través de una columna, expresada como razón del caudal por unidades de superficie (ej. [m3/h]/[m2]).

Cenizas

Contenido mineral del carbón activado. Se definen normalmente en % del peso de la muestra calcinada con respecto a la muestra que se examina.

Coeficiente de uniformidad

Se obtiene dividiendo la apertura en milímetros de la malla del cedazo por el que consigue pasar el 60% del peso de una muestra de carbón, entre la apertura en milimetros de la malla que sólo deja pasar el 10%. Este valor se obtiene por interpolación de una curva de distribución granulométrica.

COD

Es la medida de la concentración de material orgánico presente en una solución. Representa la cantidad de oxígeno, expresada en mg/L, necesaria para la oxidación completa de las substancias orgánicas presentes (incluidos anhídrido carbónico y agua) mediante un potente agente oxidante y dadas particulares condiciones de acidez.

Columna de carbón

Una columna rellenada con carbón activado granulado cuya función primaria es la adsorción preferente de tipos de moléculas específicos.

Columnas en paralelo

Un proceso de adsorción en el que el fluido que ha de ser tratado es subdividido en dos o más corrientes separadas, y a cada una de estas corrientes se la trata en una columna diferente.

Columnas en serie

Sistema en el que el efluente de una primera columna alimenta una segunda columna, el efluente de la segunda alimenta una tercera columna, etc.

Contracorriente. (Operación en ...)

Cualquier-proceso de adsorción en el que el flujo de la fase líquida que ha de ser tratado y el flujo del sólido adsorbente avanzan en direcciones contrarias. La mayor concentración de orgánicos dispersos es puesta en contacto con la porción más saturada del adsorbente, mientras que el material más fresco es puesto únicamente en contacto con la concentración de substancias orgánicas más baja. La utilidad de este proceso es la de aprovechar al máximo la capacidad de adsorción del material adsorbente hasta alcanzar su completa saturación. Ver "lecho móvil".

Contralavado

Proceso mediante el cual el agua se ve forzada a atravesar un lecho de filtrado en dirección opuesta a la normal del flujo de trabajo, generalmente de abajo a arriba. Durante el contralavado, el lecho se expande permitiendo la eliminación del material filtrado que anteriormente había sido contenido de manera mecánica (sólidos suspendidos).

Densidad aparente

Es el peso por unidad de volumen de una masa homogénea de carbón activado. Para asegurar la sedimentación uniforme del carbón granulado en el cilindro medidor, se utiliza un sistema de alimentación mediante tolvas vibrantes.

Densidad del lecho lavado y drenado

Es el peso por unidad de volumen, sobre base seca, de un lecho de carbón activado que ha sido contralavado y drenado. Este valor es por lo general más bajo que la correspondiente densidad aparente; ello se debe al hecho de que durante el contralavado tiene lugar una clasificación basada en las dimensiones de las partículas.

Densidad real

Es la densidad del esqueleto de una partícula de carbón. Queda determinada por desplazamiento de volúmenes de aire, en el interior de la estructura porosa, con helio o con mercurio. Normalmente se aproxima a la del grafito.

Desorción (o desadsorción)

Es lo opuesto a la adsorción. Se trata de un fenómeno en el que las moléculas adsorbidas abandonan la superficie del material adsorbente.

Diámetro medio de las partículas

Corresponde a la media, pesada, de las dimensiones de los granos de un carbón granulado. Puede obtenerse a partir de un análisis de cribado, multiplicando el peso de cada uno de los fragmentos por el correspondiente diámetro medio de los granos. La adición de los varios sumandos se confronta, por último, con el peso total de la muestra. El diámetro medio de cada uno de los fragmentos es la dimensión intermedia entre la apertura de la malla del cedazo a través del cual el fragmento ha pasado y la del cedazo en el que el fragmento ha quedado atrapado.

Distribución de los poros

Es una medida de la estructura de los poros que confieren a los carbones activados su característica capacidad adsorbente. Se la puede representar de dos maneras: -por distribución integral, que especifica la relación entre las dimensiones de los poros (o sea, el radio o el diámetro) y el volumen total de todos los poros superiores o inferiores a dicha dimensión; -por distribución derivada, que indica la cantidad de volumen asociada a los poros cuya dimensión esté comprendida entre dos valores específicos.

Analíticamente, la distribución de los microporos se calcula para adsorción con ázoe, mientras los macroporos se determinan con el auxilio de un porosímetro de mercurio.

La distribución de los microporos puede utilizarse para prever la capacidad de adsorción de substancias con peso molecular distinto. La distribución de los macroporos puede ponerse en correlación con la velocidad de adsorción, importante para ciertas aplicaciones.

Distribución granulométrica

Se obtiene haciendo pasar una cantidad pesada de muestra a través de una serie de cedazos de laboratorio en sobreposición. Es el conjunto de las pesadas atrapadas en cada cedazo.

Dureza

Es la medida de la resistencia de un carbón granulado a la acción degradante obtenida con esferas de acero en un molino de tambor rotante. Se calcula pesando la cantidad de carbón atrapada en la malla de un determinado cedazo tras haber pulverizado el carbón. Se expresa en % respecto de la cantidad inicial.

Effective size

Es la medida de la malla del cedazo que permite el paso del 10% del peso del carbón sometido a cribado, pero que atrapa al 90% restante. Se determina por interpolación de una curva de distribución granulométrica.

Expansión del lecho contralavado

Es la expansión que se produce cuando un lecho filtrante es sometido a contralavado. Se expresa normalmente en % respecto de la altura del lecho contralavado y drenado.

Frente de onda

Representa el gradiente de la capacidad residual de adsorción del carbón en el trecho de la altura crítica del lecho. Es una huella de la gradual transición del carbón, en su paso de seco a completamente saturado.

Granulometria

Se expresa normalmente en mesh, que indican las medidas de cedazo entre las que el carbón puede, respectivamente, pasar o quedar atrapado.

Indice de abrasión

Es la medida de la resistencia de las partículas de carbón a una acción mecánica abrasiva obtenida mediante esferas de acero en un molino de tambor rotante.

El índice de abrasión es la fracción, expresada en tanto por ciento, del diámetro medio final respecto del diámetro medio inicial, de aquellas partículas cuyas determinaciones se efectúan mediante análisis de cribado.

Índice de yodo

Es la cantidad de yodo (mg) adsorbida por un gramo de carbón en polvo, cuando la concentración en el punto de equilibrio del filtrado es igual al 0,02N (método AWWA).

Isoterma de adsorción

Es la medida de la capacidad de adsorción en función de la concentración de la sustancia adsorbida (adsorbato) a una temperatura preestablecida. Puede representarse como una curva en un diagrama en el que se representa la cantidad adsorbida por unidad de peso del adsorbente, y la concentración en el punto de equilibrio del adsorbato.

Lecho fijo

Proceso de adsorción en el cual el material adsorbente permanece fijo, en el interior de la columna, hasta su completa saturación.

Lecho móvil

Designa una operación a contracorriente dentro de una columna desadsorción individual. El carbón saturado es desplazado hasta el extremo inferior de la columna y el carbón fresco (o regenerado) se añade al extremo supeior. El flujo del liquido se mueve de abajo a arriba, en dirección opuesta a la del carbón.

Macroporos

Se llaman así a los poros contenidos en el carbón activado cuyo diámetro sea superior a los 500 Angstroms.

Makeup

Carbón activado fresco que hay que añadir al finalizar un ciclo dedesreactivación para compensar las pérdidas derivadas del proceso regenerativo.

Melaza (Indice de...)

Representa la capacidad de un carbón activado de adsorber sustancias de elevado peso molecular.

Puede ser determinado de varios modos, siendo el principio base el cotejo de las densidades ópticas del resto filtrado de una solución estandarizada de melaza, tratada con un carbón activado estándar y con el carbón activado sometido a análisis.

Mesh

Es la granulometría de las partículas de carbón activado según la clasificación establecida por la Asociación Americana U.S Sieve series.

Mesoporos

Poros contenidos en el carbón activado cuyo diámetro queda comprendido entre los 500 y los 30 Angstroms.

Microporos

Poros contenidos en el carbón activado cuyo diámetro sea inferior a 30 Angstroms.

Pérdida de carga

Es la caída de presión que tiene lugar durante el paso de un fluido a través de una columna que contiene carbón activado. Queda determinada por la resistencia dinámica opuesta por las partículas de carbón al paso del fluido. Depende de la granulometría del carbón, de la viscosidad del fluido y de la velocidad lineal.

Quimisorción (o quimiadsorción)

Adsorción en la que las fuerzas de enlace que ligan las moléculas del adsorbato a la superficie del adsorbente son de naturaleza química (valencias) en lugar de físicas (Van der Vaals).

Químicofísica (Instalación o planta...)

Secuencia de tratamientos en los que se emplean procesos de naturaleza quimicofísica, con exclusión de procesos biológicos bien definidos. Una planta de este tipo, cuando es posterior a una planta biológica ya existente, puede definirse como planta de tratamiento terciario, aún cuando sea de tipo químico-físico en un sentido más general.

Reactivación

Restablecimiento de la capacidad de adsorción de un carbón saturado. Puede efectuarse mediante tratamiento térmico, físico o químico.

Reactivación (Pérdida de...)

Se llama de este modo a las pérdidas en la cantidad original de carbón durante el proceso de reactivación térmica en horno. Son del orden del 5-10% del peso, y derivan de una combustión parcial o de stress de tipo mecánico.

Superficie específica

Ver "Area superficial".

Tasa o índice de carga

Es la capacidad máxima de adsorción de un carbón activado en las condiciones de trabajo y dentro de los límites de rendimiento previstos por el proyecto. Ver también "Break-through".

Tiempo de contacto

Tiempo que necesita una corriente para atravesar una columna de carbón, suponiendo que toda la corriente fluya a idéntica velocidad. Es igual al volumen del lecho de carbón, en vacío, dividido por el volumen del efluente.

Tetracloruro de carbono (adsorción de...) (índice de...)

Es el incremento máximo en tanto por ciento del peso de un lecho de carbón activado una vez que éste ha sido atravesado por una corriente de aire saturada de tetracloruro de carbono a una temperatura preestablecida.

TOC

Nombre de la medida de la cantidad de compuestos orgánicos contenidos en una muestra de agua, expresada en mg/L de carbono. Se la determina con un analizador de carbono Beckman, o con otro instrumento, en el que los compuestos orgánicos sean oxidados catalíticamente con CO2, y medidos con infrarrojos. Este método se aplica con frecuencia a las aguas de vertido.

Humedad

Porcentaje del peso de agua contenido en el carbón activado.

Velocidad lineal

La velocidad con la cual un fluido atraviesa una columna o una cisterna vacías, expresada normalmente en metros por minuto.

Velocidad superficial

Ver "carga hidráulica".

Volumen de los poros

Suma de los macro, meso y microporos, en un carbón activado, o sea su volumen total. Se expresa generalmente en cm3/g.

Volumen de los vacíos

Es la suma de los volúmenes de todos los intersticios que quedan libres entre las partículas de carbón en una columna. Se expresa como porcentaje del volumen total del lecho.

Zona de transferencia de masa

En un lecho de carbón activado, es la región en la que la concentración del adsorbato contenido en la fase fluida decrece, respecto su valor inicial de entrada, hasta la concentración menor analíticamente observable.

Recuperación integral de PGM (Metales de la familia del Platino)

Los catalizadores que contienen metales de grupo de platino (PGMs) son ampliamente usados en el procesamiento de hidrocarburos, tanto para facilitar procesos de producción, como para controlar/reducir las emisiones dañinas o ilegales en aplicaciones de descarga de gases. Los catalizadores típicos empleados en los procesos petroquímicos/hidrocarburos incorporan PGMs, que son depositados en catalizadores soportados como alumina soluble o insoluble, sílica/alumina o zeolitas.

Los catalizadores también son ampliamente usados al final de las chimeneas para reducir y/o eliminar emisiones atmosféricas de compuestos orgánicos volátiles (VOCs) y otros contaminantes generados por procesos que involucran hidrocarburos. Los catalizadores usados para estas aplicaciones típicamente contienen platino, paladio y en menor grado oro y/o rodio, solos o en alguna combinación.

Casi todos los procesos de manufactura químicos/petroquímicos usan catalizadores de reacción de cama empacada. La mayoría, si no es que todos, dependen de la refinación de metales preciosos para recuperar metales valiosos de sus catalizadores gastados. Los metales preciosos también pueden ser recuperados de subproductos de desecho como papel, ropa, filtros de pulido y ropa de protección.

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