Proceso de separación

Método que convierte una mezcla o solución en dos o más productos distintos

Un proceso de separación es un método que convierte una mezcla o una solución de sustancias químicas en dos o más mezclas de productos distintas, ^[1] un proceso científico de separación de dos o más sustancias con el fin de obtener pureza. Al menos una mezcla de productos de la separación se enriquece con uno o más de los componentes de la mezcla original. En algunos casos, una separación puede dividir completamente la mezcla en componentes puros. Las separaciones aprovechan las diferencias en las propiedades químicas o físicas (como el tamaño, la forma, la carga, la masa, la densidad o la afinidad química) entre los componentes de una mezcla.

Los procesos suelen clasificarse según las propiedades particulares que aprovechan para lograr la separación. Si no se puede utilizar 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 estado impuro. A menudo, estas materias primas deben pasar por una separación antes de poder utilizarse de forma productiva, lo que hace que las técnicas de separación sean esenciales para la economía industrial moderna.

La finalidad de la separación puede ser:

analítico : identificar el tamaño de cada fracción de una mezcla atribuible a cada componente sin intentar cosechar las fracciones.
preparativo : "preparar" fracciones para su introducción en procesos que se benefician cuando se separan los componentes.

Las separaciones pueden realizarse a pequeña escala, como en un laboratorio para fines analíticos, o a gran escala, como en una planta química .

Separación completa e incompleta

Algunos tipos de separación requieren la purificación completa de un componente determinado. 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 incompleta puede especificar que el resultado consista en una mezcla en lugar de un único componente puro. Un buen ejemplo de una técnica de separación incompleta es la refinación de petróleo . El petróleo crudo se produce de forma natural 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 en bruto. ^{[ cita requerida ]}

Tanto en la separación completa como en la incompleta, puede ser necesaria una serie o cascada de separaciones para obtener los productos finales deseados. En el caso de la refinación de petróleo, el crudo se somete a una larga serie de pasos de destilación individuales , cada uno de los cuales produce un producto o intermedio diferente . ^{[ cita requerida ]}

Lista de técnicas de separación

Centrifugación y separación ciclónica , separa en función de las diferencias de densidad.
Quelación
La cromatografía separa las sustancias disueltas mediante diferentes interacciones con (es decir, su viaje a través de) un material.
- Cromatografía líquida de alto rendimiento (HPLC)
- Cromatografía de capa fina (TLC)
- Cromatografía de contracorriente (CCC)
- Cromatografía de contracorriente de gotas (DCC)
- Cromatografía en papel
- Cromatografía iónica
- Cromatografía de exclusión por tamaño (SEC)
- Cromatografía de afinidad
- Cromatografía de partición centrífuga
- Cromatografía de gases y cromatografía de gases inversa
Cristalización
Decantación
Desempañador (vapor) , elimina gotas de líquido de las corrientes de gas.
Destilación , utilizada para mezclas de líquidos con diferentes puntos de ebullición.
Secado , elimina líquido de un sólido por vaporización o evaporación.
La electroforesis , separa las moléculas orgánicas en función de su diferente interacción con un gel bajo un potencial eléctrico (es decir, diferentes viajes)
- Electroforesis capilar
La separación electrostática funciona según el principio de descarga de corona, en el que se colocan dos placas juntas y se aplica un alto voltaje. Este alto voltaje se utiliza para separar las partículas ionizadas.
Elutriación
Evaporación
Extracción
- Lixiviación
- Extracción líquido-líquido
- Extracción en fase sólida
- Extracción con fluidos supercríticos
- Extracción de fluidos subcríticos
Fraccionamiento del flujo de campo
Filtración : se utilizan filtros de malla , bolsa y papel para eliminar partículas grandes suspendidas en fluidos (por ejemplo, cenizas volantes ), mientras que los procesos de membrana, que incluyen microfiltración , ultrafiltración , nanofiltración , ósmosis inversa y diálisis (bioquímica), que utilizan membranas sintéticas , separan especies de tamaño micrométrico o más pequeñas.
La floculación separa un sólido de un líquido en un coloide, mediante el uso de un floculante, que promueve la aglutinación del sólido en flóculos.
Destilación fraccionada
Congelación fraccionada
Separación magnética
Separación de aceite y agua , separa gravimétricamente las gotas de aceite suspendidas de las aguas residuales en refinerías de petróleo , plantas petroquímicas y químicas , plantas de procesamiento de gas natural e industrias similares.
Precipitación
Recristalización
Depuración , separación de partículas (sólidos) o gases de una corriente de gas utilizando líquido.
Sedimentación , separa utilizando diferencias de presión de densidad vocal.
- Separación por gravedad
Tamizado
Esponja , adhesión de átomos, iones o moléculas de gas, líquido o sólidos disueltos a una superficie.
Desnudando
Sublimación
Separación vapor-líquido , separa por gravedad, según la ecuación de Souders-Brown
Aventando
Refinación por zonas

Véase también

Química analítica : estudio de la separación, identificación y cuantificación de la materia.
Proceso químico : Método o medio para cambiar de algún modo uno o más productos químicos o compuestos químicos .
Cromatografía líquida de alta resolución : técnica en química analítica
Operación unitaria : Paso básico de un proceso
Filtración – Proceso que separa los sólidos de los fluidos.

Referencias

^ Wilson, Ian D.; Adlard, Edward R.; Cooke, Michael; et al., eds. (2000). Enciclopedia de la ciencia de la separación . San Diego: Academic Press. ISBN 978-0-12-226770-3.

Lectura adicional

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. ISBN 978-0-309-49170-9.{{cite report}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )

Enlaces externos

Separación de mezclas utilizando diferentes técnicas Archivado el 5 de junio de 2013 en Wayback Machine , instrucciones para realizar experimentos en el aula
Separación de componentes de una mezcla Archivado el 5 de junio de 2013 en Wayback Machine , instrucciones para realizar experimentos en el aula

[1] Wilson, Ian D.; Adlard, Edward R.; Cooke, Michael; et al., eds. (2000). Enciclopedia de la ciencia de la separación . San Diego: Academic Press. ISBN 978-0-12-226770-3.