Guia completa de humitat i cromatografia: conceptes clau

Humitat Absoluta, Relativa i Percentual

Humitat Absoluta (Y)

És la relació de massa de vapor per unitat de massa de gas lliure de vapor.

[kg vapor/kg aire sec]

Humitat Relativa (Y_R)

És la relació entre la pressió parcial del vapor i la pressió de vapor del líquid a la temperatura del gas.

[%]

Humitat Percentual (Y_A)

És la relació entre la humitat absoluta i la humitat de saturació (Y_S).

Per totes les humitats 0%<Y<100%, es compleix que Y_A<Y_R.

[%]

Quan la Humitat Relativa i la Humitat Percentual són Iguals?

Quan la pressió parcial del vapor (Pv*) i la pressió de vapor del líquid són iguals (Pv).

Condició: Pv* = Pv

Procés de Saturació Adiabàtica

Temperatura de Saturació Adiabàtica (Ts)

En una cambra adiabàtica, un gas entra a una temperatura T i una humitat Y. Dins la cambra, el gas entra en contacte amb un líquid dispersat que es recircula des del fons de la cambra. Com a conseqüència, el gas es refreda i s'humidifica.

En un moment donat, el líquid i el gas assoleixen una temperatura constant anomenada temperatura de saturació adiabàtica (Ts). Això indica un estat estacionari.

Quan s'arriba a un estat estacionari, l'energia necessària per evaporar el líquid i escalfar el vapor a la temperatura del gas és igual a l'energia que aquest gas és capaç de cedir per estar a una temperatura més alta.

Temperatura de Termòmetre Humit (Tw)

La temperatura del líquid a la qual es produeix aquesta situació estacionària, quan el gas té una determinada humitat, es denomina temperatura de termòmetre humit (Tw).

És un estat estacionari dinàmic entre la convecció i l'evaporació sobre el bulb humit del termòmetre, per a una humitat donada del gas.

En un sistema aire-aigua, la temperatura de saturació adiabàtica i la temperatura de termòmetre humit són gairebé iguals.

Temperatura d’Aproximació

És la diferència entre la temperatura de l'aigua a la sortida de la columna i la temperatura humida de l'aire a l'entrada de la torre.

Fórmula: (Tl,s - Tw,e)

Gràfic: Es representa la corba d'equilibri i la corba operativa, i es tracen dos punts (entrada Tw,e i sortida Tl,s).

Criteris de Selecció d’un Adsorbent

La selecció depèn de si el fluid és líquid o gas, del tipus de compost que es vol separar i de la capacitat d'adsorció de l'adsorbent.

Quan un Adsorbent està Saturat?

Quan la concentració de l'adsorbat a l'efluent pateix un augment notable.

Conceptes Clau en Cromatografia

Temps de Retenció (tr)

És el temps que triga cada substància (solut) en abandonar el sistema cromatogràfic.

Amplada del Pic (w)

És la longitud del tram de la fase mòbil, compresa entre les dues tangents del pic, és a dir, entre les interseccions amb els costats del pic.

Retenció Relativa (α)

És la relació entre els temps de retenció de dos components.

• Si α està entre 1 i 2, indica una bona separació cromatogràfica.
• Si α és superior a 2, indica una separació dolenta.

Nombre d’Etapes (N)

Mesura la capacitat de la columna per separar els components.

Cromatografia d’Exclusió Molecular vs. Iònica

• Exclusió molecular: Separa molècules en funció de la seva mida.
• Iònica: Separa en funció de la càrrega elèctrica.

Resolució (R)

És el paràmetre que expressa el grau de separació entre dues substàncies o components. Relaciona la capacitat separadora de dos components en un sistema cromatogràfic.

La resolució ve determinada per:

R = 2 * (tr2 - tr1) / (w1 + w2)

on 'tr' són els temps de retenció (separació entre pics) i 'w' és l'amplada dels pics.

Per tant, és possible tenir valors de 'tr' acceptables però tenir pics amb molta amplada, la qual cosa donaria una resolució més petita.

Com Millorar la Resolució (R)

Per millorar la resolució, es pot:

• Augmentar el nombre d’etapes (N).
• Augmentar el factor de retenció (k').
• Augmentar el factor de selectivitat (α).

Fórmules relacionades:

• K’_ave = 0.5 * (k1’ + k2’)
• Factor de retenció (k')
• Factor de selectivitat (α)

Seria més satisfactori canviar el factor de retenció, augmentant la temperatura per a gasos o modificant la composició de la fase líquida per a líquids.

UF: Efecte de la Pressió en el Flux (J)

Quan la pressió (P) augmenta, el flux (J) també augmenta. No obstant això, arriba un punt en què, tot i augmentar P, degut al gel acumulat i a la polarització de la membrana, el flux (J) ja no augmenta més.