Proceso de separación - Separation process
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Un proceso de separación es un método que convierte una mezcla o solución de sustancias químicas en dos o más mezclas de productos distintas. Al menos una mezcla de productos de la separación está enriquecida en uno o más de los constituyentes de la mezcla fuente. 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 , es decir, identificar el tamaño de cada fracción de una mezcla atribuible a cada componente sin intentar recolectar las fracciones. El propósito de una separación puede ser preparativo , es decir, "preparar" fracciones para la entrada en procesos que se benefician cuando los componentes se separan.
Las separaciones se pueden realizar a pequeña escala, como en un laboratorio con fines analíticos. Las separaciones también se pueden realizar a gran escala, como en una planta química .
Separación completa e incompleta
Algunos tipos de separación requieren la purificación completa de un determinado componente. Un ejemplo es la producción de aluminio metálico a partir de mineral de bauxita mediante refinación por electrólisis . Por el contrario, un proceso de separación incompleto puede especificar que una salida consista en una mezcla en lugar de un solo componente puro. 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 de separación completa e incompleta, puede ser 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 .
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
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 acumulación de sólidos 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
- 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
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.