Un proceso de separación es un método que convierte una mezcla o solución de sustancias químicas en dos o más mezclas de productos distintas. [1] Al menos uno de los resultados de la separación está enriquecido en uno o más de los constituyentes de la mezcla de origen. En algunos casos, una separación puede dividir completamente la mezcla en componentes puros. Las separaciones aprovechan las diferencias en propiedades químicas o propiedades físicas (como tamaño, forma, masa, densidad o afinidad química) entre los componentes de una mezcla.
Los procesos a menudo se clasifican de acuerdo con las diferencias particulares que utilizan para lograr la separación. Si no se puede usar una única diferencia para lograr la separación deseada, a menudo se pueden combinar múltiples operaciones para lograr el fin deseado.
Con algunas excepciones, los elementos o compuestos existen en la naturaleza en un estado impuro. A menudo, estas materias primas deben pasar por una separación antes de que puedan utilizarse de manera productiva, lo que hace que las técnicas de separación sean esenciales para la economía industrial moderna.
El propósito de la separación puede ser analítico , puede usarse como un componente en la mezcla original sin ningún intento de guardar las fracciones, o tal vez preparativo , es decir, para "preparar" fracciones o muestras de los componentes que se pueden guardar. La separación se puede hacer a pequeña escala, efectivamente a escala de laboratorio para propósitos analíticos o preparativos, o a gran escala, efectivamente a escala industrial para propósitos preparativos, o en alguna escala intermedia.
Separación completa e incompleta
Tipos de separación, las separaciones requieren una purificación total, como en el refinado por electrólisis del mineral de bauxita para el metal de aluminio , pero un buen ejemplo de una técnica de separación incompleta es el refinado de petróleo . El petróleo crudo se produce naturalmente como una mezcla de varios hidrocarburos e impurezas. El proceso de refinación divide esta mezcla en otras mezclas más valiosas, como gas natural , gasolina y materias primas químicas , ninguna de las cuales son sustancias puras, pero cada una de las cuales debe separarse del crudo crudo. En ambos casos, es necesaria una serie de separaciones para obtener los productos finales deseados. En el caso del refino de petróleo, el crudo se somete a una larga serie de etapas de destilación individuales , cada una de las cuales produce un producto o intermedio diferente.
Separación de líquidos
Los separadores se utilizan para dividir líquidos. Las centrífugas con soporte vertical están construidas con cojinetes volantes. Un separador es una centrífuga de sedimentación continua . Ambas corrientes de salida se descargan continuamente, utilizando una bomba (bajo presión) o sin presión. El material sólido se puede descargar de forma discontinua (tambor de cámara, tambor de disco de pared sólida), pseudocontinuamente (tambor de disco autolimpiante) o de forma continua (tambor de boquilla). El tambor es la pieza central del separador, en el que tiene lugar el proceso de separación. Hay dos tipos de tambores: el tambor de cámara (conocido como separadores de cámara) y el tambor de disco (conocido como separadores de disco ). La transmisión de potencia en el husillo y, por lo tanto, en el tambor puede tener lugar mediante el uso de uno de los tres motores de accionamiento: engranajes helicoidales, transmisión por correa o transmisión directa, a través de un motor especial. El sellado de los separadores se diferencia en cuatro tipos: abierto, semicerrado, hidro-hermético (sellado del espacio del producto) o completamente hermético (hermético absoluto).
Lista de técnicas de separación
- Esponja , adhesión de átomos, iones o moléculas de gas, líquido o sólidos disueltos a una superficie.
- Centrifugación y separación ciclónica , se separa según las diferencias de densidad
- Quelación
- Filtración
Cromatografia
La cromatografía separa las sustancias disueltas mediante una interacción diferente con un material (es decir, viajando a través de él).
- Cromatografía líquida de alta resolución (HPLC)
- Cromatografía de capa fina (TLC)
- Cromatografía en contracorriente (CCC)
- Cromatografía de gotas en contracorriente (DCC)
- Cromatografía en papel
- Cromatografía iónica
- Cromatografía de exclusión por tamaño
- Cromatografía de afinidad
- Cromatografía de partición centrífuga
- Cromatografía de gases y cromatografía de gases inversa
- Cristalización
- Decantación
- Demister (vapor) , elimina las gotas de líquido de las corrientes de gas
- Destilación , utilizada para mezclas de líquidos con diferentes puntos de ebullición.
- Secado , elimina el líquido de un sólido por vaporización o evaporación.
Electroforesis
Electroforesis , separa moléculas orgánicas en función de su diferente interacción con un gel bajo un potencial eléctrico (es decir, diferentes viajes)
- La separación electrostática funciona según el principio de descarga de corona, donde dos placas se colocan juntas y se aplica alto voltaje. Este alto voltaje se utiliza para separar las partículas ionizadas.
- Elutriación
- Evaporación
Extracción
- Extracción
- Lixiviación
- Extracción líquido-líquido
- Extracción de fase sólida
- Extracción de fluidos supercríticos
- Extracción de fluidos subcríticos
- Fraccionamiento de flujo de campo
Flotación
- Flotación
- Flotación por aire disuelto , elimina los sólidos en suspensión de forma no selectiva de la lechada por burbujas que se generan por el aire que sale de la solución
- Flotación por espuma , recupera sólidos hidrófobos valiosos al adherirse a las burbujas de aire generadas por la agitación mecánica de una mezcla de aire y lechada, que flota y se recupera
- Destintado , separación de partículas de tinta hidrófoba de la pulpa de papel hidrófila en el reciclaje de papel
- Floculación , separa un sólido de un líquido en un coloide, mediante el uso de un floculante, que promueve la aglomeración del sólido en flóculos.
- Filtración : los filtros de malla , bolsa y papel se utilizan para eliminar partículas grandes suspendidas en fluidos (p. Ej., Cenizas volantes ) mientras que los procesos de membrana incluyen microfiltración , ultrafiltración , nanofiltración , ósmosis inversa , diálisis (bioquímica) utilizando membranas sintéticas , separaciones de tamaño micrométrico o más pequeñas especies
- Destilación fraccionada
- Congelación fraccionada
- Separación de aceite y agua , separa gravimétricamente las gotas de aceite en suspensión de las aguas residuales en refinerías de petróleo , plantas petroquímicas y químicas , plantas de procesamiento de gas natural e industrias similares.
- Separación magnética
- Precipitación
- Recristalización
- Lavado , separación de partículas (sólidos) o gases de una corriente de gas utilizando líquido.
- Sedimentación , se separa usando diferencias de presión de densidad vocal
- Separación por gravedad
- Tamizado
- Pelar
- Sublimación
- Separación vapor-líquido , se separa por gravedad, según la ecuación de Souders-Brown
- Aventar
- Refinamiento de zona
Ver también
- Química analítica - Estudio de la separación, identificación y cuantificación de los componentes químicos de los materiales.
- Cromatografía líquida de alta resolución : técnica utilizada en química analítica
- Unidad de operación
- Filtración : proceso que separa sólidos de fluidos.
Referencias
- ^ Wilson, Ian D .; Adlard, Edward R .; Cooke, Michael; et al., eds. (2000). Enciclopedia de la ciencia de la separación . San Diego: Prensa académica. ISBN 978-0-12-226770-3.
Otras lecturas
- Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina (2019). Una agenda de investigación para transformar la ciencia de la separación (Informe). Washington, DC: The National Academies Press. doi : 10.17226 / 25421 .CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
enlaces externos
- Separación de mezclas utilizando diferentes técnicas , instrucciones para realizar experimentos en el aula.
- Separación de componentes de una mezcla , instrucciones para realizar experimentos en el aula.