ADSORÇÃO Faculdade de Aracruz - FAACZ Curso de Graduação em Engenharia Química 4º EQ –...
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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.
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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.
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Fatores que afetam a adsorção:
• Solubilidade do soluto;
• pH do meio;
• Temperatura;
• Diâmetro molecular do adsorvato;
DEFINIÇÃO
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DEFINIÇÃO
Figura 2: Classificação do tamanho dos poros, de acordo com a IUPAC.
• Estrutura molecular ou natureza do adsorvente – estrutura altamente porosa.
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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
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ISOTERMAS DE ADSORÇÃO
• Indicam a forma como o adsorvente efetivamente adsorverá o soluto;
• Relação entre: quantidade adsorvida (x) e concentração (c).
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ISOTERMAS DE ADSORÇÃO• Proporcionalidade entre quantidade de adsorvato e concentração da espécie química.
Figura 3: Gráfico teórico de uma isoterma de adsorção.
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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.
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ISOTERMAS DE ADSORÇÃO
Kp+1Kp=θ
θ = Fração molar de posições ocupadas;K = Constante de equilíbrio;p = pressão.
Figura 4: Isoterma de Langmuir.
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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.
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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
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ISOTERMAS DE ADSORÇÃOParâmetro de Equlíbrio
Figura 5: Isotermas de adsorção.
Termos a serem observados:• RL>1;• RL=1;• 0<RL<1;• RL=0.
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Isoterma de Freundlich• Definição1. Nem todos os sítios são equivalentes;2. Adsorção em multicamadas.
ISOTERMAS DE ADSORÇÃO
Figura 6: Adsorção em multicamadas.
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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
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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
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APLICAÇÃO
Catalisadores: Exemplo: Transformação de óleo vegetal em
margarina;
Armazenamento de gases;
Eletroquímica;
Refrigeração;
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APLICAÇÃO
Adsorção em carvão ativado:
Usos mais comuns:
• Adsorção de gases (na forma de filtros);
• Tratamentos de águas.
Figura 7: Carvão ativado.
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APLICAÇÃO
Adsorção em carvão ativado:
Aplicado em diversos ramos:
• Indústrias Químicas;
• Alimentícia;
• Farmacêutica.
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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.
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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.
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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;
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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;