ADSORÇÃOADSORÇÃO

Faculdade de Aracruz - FAACZCurso de Graduação em Engenharia Química

4º EQ – “B”

Moysés Ost Damm Martins

Breno Frigini Mai 10031 Deiver Robson Saccani Vichelo 10404

Thaís Ramos Azeredo Fraga 10036Túlio Dias De Almeida 10422

 

Aracruz, 26 de Outubro de 2011.

DEFINIÇÃODefinição geral:• Fenômeno de superfície; • Favorecida por baixas temperaturas;• Adsorvente: substância natural ou sintética com

estrutura cristalina;• Adsorvato: moléculas ou íons.

Figura 1: Representação esquemática do processo de adsorção, onde A representa o adsorvato e M(SUP) representa o adsorvente.

Fatores que afetam a adsorção:

• Solubilidade do soluto;

• pH do meio;

• Temperatura;

• Diâmetro molecular do adsorvato;

DEFINIÇÃO

DEFINIÇÃO

Figura 2: Classificação do tamanho dos poros, de acordo com a IUPAC.

• Estrutura molecular ou natureza do adsorvente – estrutura altamente porosa.

A adsorção pode ser de dois tipos:

• Física (fisissorção): Adsorvato ligado à superfície por forças de Van de Waals;

• Química (quimissorção): Interação química entre um sólido e um fluido (líquido ou gás).

DEFINIÇÃO

ISOTERMAS DE ADSORÇÃO

• Indicam a forma como o adsorvente efetivamente adsorverá o soluto;

• Relação entre: quantidade adsorvida (x) e concentração (c).

ISOTERMAS DE ADSORÇÃO• Proporcionalidade entre quantidade de adsorvato e concentração da espécie química.

Figura 3: Gráfico teórico de uma isoterma de adsorção.

ISOTERMAS DE ADSORÇÃO

Isoterma de Lagmuir• Definição1. Teoria proposta em 1918;2. Adsorção de gases em sólidos, adsorção química;3. Todos os sítios de adsorção são equivalentes;4. A adsorção de uma molécula é independente da

outra;5. Adsorção em monocamadas em superfície

homogênea.

ISOTERMAS DE ADSORÇÃO

Kp+1Kp=θ

θ = Fração molar de posições ocupadas;K = Constante de equilíbrio;p = pressão.

Figura 4: Isoterma de Langmuir.

ISOTERMAS DE ADSORÇÃO

• Para um determinado adsorvente, m =bθ. Onde:m = quantidade de substância adsorvida;b = constante

Kp>>1, significando: θ ≈ 1Kp<<1, significando: θ = Kp

bKp1+b

1=m1

Forma linearizada da equação de Langmuir.

Kp+1bKp=m

Forma normal da equação de Langmuir.

ISOTERMAS DE ADSORÇÃOParâmetro de Equlíbrio

• Prevê a forma da isoterma de adsorção;

Onde:RL = Fator de separação;KL = Constante que dá a capacidade de adsorção teórica

na monocamada;Qm = Constante relacionada com a energia de adsorção.

mLL QK+1

1=R

ISOTERMAS DE ADSORÇÃOParâmetro de Equlíbrio

Figura 5: Isotermas de adsorção.

Termos a serem observados:• RL>1;• RL=1;• 0<RL<1;• RL=0.

Isoterma de Freundlich• Definição1. Nem todos os sítios são equivalentes;2. Adsorção em multicamadas.

ISOTERMAS DE ADSORÇÃO

Figura 6: Adsorção em multicamadas.

ISOTERMAS DE ADSORÇÃOA(g) + S ↔ AS

• A = Adsorvato gasoso;• S = Posição vazia da superfície ;• AS = Posição ocupada da superfície.

m = kc1/n

m = massa adsorvida por unidade de massa do adsorvente;

C = concentração;K, n = constantes1/n < 1

ISOTERMAS DE ADSORÇÃO• Equação linearizada de Freundlich:

• O gráfico apresenta inclinação igual à ; • n e k são determinados a partir do gráfico.

clogn1logk+=Logm

n1

APLICAÇÃO

Catalisadores: Exemplo: Transformação de óleo vegetal em

margarina;

Armazenamento de gases;

Eletroquímica;

Refrigeração;

APLICAÇÃO

Adsorção em carvão ativado:

Usos mais comuns:

• Adsorção de gases (na forma de filtros);

• Tratamentos de águas.

Figura 7: Carvão ativado.

APLICAÇÃO

Adsorção em carvão ativado:

Aplicado em diversos ramos:

• Indústrias Químicas;

• Alimentícia;

• Farmacêutica.

APLICAÇÃO

Adsorção em carvão ativado:

Vantagens: Capacidade de remoção de orgânicos solúveis

refratários sem o emprego de produtos químicos.

Desvantagens: Reativação deste material, ou seja, a limpeza da sua

superfície para posteriores aplicações, é um processo dispendioso.

REFERÊNCIAS• CASTELLAN, Gilbert. Fundamentos de Físico-Química. 1.ed. Rio de Janeiro: LTC,

1986. Cap 18, p.460-463.

• FALONE, S. Z.; VIEIRA, E. M. Adsorção/dessorção do explosivo tetril em turfa e em argissolo vermelho amarelo. Química Nova, Vol. 27, N. 6, 849-854, 2004.

• PORPINO, K. K. P. Biossorção de Ferro (II) por casca de caranguejo Ucides Cordatus. 2009. 93f. Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal da Paraíba, João Pessoa, 2009.

• ZUIM, D. R. Estudo da adsorção de componentes do aroma de café (Benzaldeído e Ácido Acético) perdidos durante o processo de produção do café solúvel. 2010. 154f. Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 2010.

• CHAVES, J. A. P. Adsorção de corantes têxteis sobre quitosana: Condições, modelagem e otimização. 2009. 120f. Tese (Doutorado) - Universidade Federal da Paraíba, João Pessoa, 2009.

REFERÊNCIAS• Fundamentos e Princípios Físico-Químicos. Disponível em:

<http://labvirtual.eq.uc.pt/siteJoomla/index.php?Itemid=450&id=188&option=com_content&task=view> Acesso em: 22 out. 2011;

• DOS SANTOS, Maria Alice Santanna. Isoterma de Adsorção. Disponível em: < http://w3.ufsm.br/juca/adsorcao.pdf> Acesso em: 22 out. 2011;

• SANHUEZA, Jaime Tapia. Métodos de Remoção de Cromo de Águas Residuais. Disponível em: <http://www.icp.csic.es/cyted/Monografias/MonografiasTeneria/capitulov.pdf> Acesso em: Acesso em: 22 out. 2011;

• GURGEL, José Maurício; JÚNIOR, José Espínola; FILHO, Luiz Simão Andrade; MARCONDES, Francisco. Sistema de refrigeração adsortivo com a utilização de um coletor solar com anteparo ótico. Disponível em: < http://www.les.ufpb.br/portal/index2.php?option=com_docman&task=doc_view&gid=40&Itemid=30 > Acesso em: 22 out. 2011;

REFERÊNCIAS• MACHADO, José Moita Neto; MOITA, Graziella Ciaramella. Aplicações da adsorção.

Disponível em: <http://www.fapepi.pi.gov.br/novafapepi/ciencia/documentos/Adsor%E7%E3oMoitaGraziella.PDF> Acesso em: 22 out. 2011;