Modeling and computational fluid dynamic simulation of acetaminophen adsorption using sugarcane bagasse

En este trabajo se estudió el modelado matemático de la eliminación de paracetamol (ACT) en una columna de adsorción de lecho fijo utilizando bagazo de caña de azúcar (SB) como adsorbente. Los datos experimentales se ajustaron a seis modelos analíticos: Thomas, dosis-respuesta modificado, Yoon-Nelson, Bohart-Adams, Wang y Wolborska. Se realizaron tres pruebas experimentales con un caudal de 2,5 mL/min, una concentración de ACT de 57 mg/L y alturas de lecho de 23, 33 y 43 cm. La curva de ruptura predicha por el modelo dosis-respuesta modificado presentó una concordancia aceptable (R² > 0,91) con las curvas experimentales. Además, se desarrolló un modelo de dinámica de fluidos computacional (CFD) para simular y analizar la concentración de ACT dentro de la columna de adsorción y el efecto de canalización en las paredes. La curva de ruptura simulada mostró una buena reproducibilidad con los datos experimentales, con un error máximo entre los puntos experimentales y los predichos del 7,03 %. Además, el modelo CFD muestra una zona de alta transferencia de masa y una baja velocidad de adsorción en las tres pruebas de adsorción de ACT. La zona de transferencia de masa aumentó con la altura del lecho, mientras que los efectos de canalización en la pared desaparecieron al aumentar dicha altura. Asimismo, las resistencias a la difusión y el fenómeno de dispersión axial resultaron relevantes. Los resultados de esta investigación demuestran la utilidad del análisis de dinámica de fluidos computacional para comprender mejor el proceso de adsorción.