Adsolab: plataforma para el modelado y validación del equilibrio en los procesos de adsorción de contaminantes

Abstract

El proceso de adsorción ocurre cuando algunos de los componentes de una mezcla, ya sea líquida o gaseosa, son transportados a la superficie de un sólido (poroso o no poroso) y atraídos por enlaces químicos o interacciones físicas en sitios adecuados. La isoterma de adsorción describe el comportamiento de equilibrio de los adsorbentes a temperatura constante y depende de las especies adsorbidas, el adsorbato, el adsorbente y diversas propiedades físicas de la solución, como el pH, la fuerza iónica y la temperatura. Los resultados empíricos suelen representarse mediante diferentes modelos matemáticos de isotermas de adsorción, donde debe evaluarse la calidad del ajuste. Es necesario desarrollar métodos convenientes para resolver isotermas no linealizadas y proponer un método más eficiente para comparar modelos. Esta tarea incluye la selección de parámetros que inicializan el proceso de ajuste, lo que requiere el desarrollo de plataformas robustas y fáciles de usar para el cálculo, la representación gráfica y la presentación de resultados. Este artículo revisa el trabajo de desarrollo en el diseño e implementación de un sistema de comparación de modelos mediante estimadores estadísticos y conceptos termodinámicos que consideran la naturaleza del material adsorbente y las características del adsorbato en estudio, lo que permite una interacción inteligente con el usuario. Se aplican herramientas de inteligencia artificial para el modelado, la comparación y la presentación de resultados, generando una interfaz adecuada para su uso.

Adsorption process occurs when some of the components of a mixture in liquid or gas phase are transported to the surface of a solid (porous or non-porous) and attracted by chemical bonds or physical interactions at certain suitable sites. Adsorption isotherm describes the equilibrium behavior of adsorbents at constant temperature, and depends on adsorbed species, adsorbate, adsorbent, and various physical properties of the solution, such as pH, ionic strength, and temperature. Empirical results are usually represented by different mathematical models of adsorption isotherms, where the quality of the fit must be evaluated. Convenient methods for resolving nonlinearized isotherms must be developed, and a more efficient method for comparing models must be proposed. The task includes the selection of parameters that initialize the fitting process, which requires the development of robust and easy-to-use calculation, graphical representation, and results presentation platforms. This paper reviews the development work on the design and implementation of a model comparison system using statistical estimators and thermodynamic concepts that consider the nature of the adsorbent material and the characteristics of the adsorbate being studied, enabling intelligent user interaction. Artificial intelligence tools are being applied for modeling, result comparison, and presentation, generating an appropriate interface for its use.