Adsorção-parte2

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• A isoterma de adsorção é a relação de equilíbrio entre a concentração na fase 
fluida e a concentração nas partículas adsorventes a uma dada temperatura. 
• Para gases, a concentração é dada em porcentagem molar como
uma pressão parcial. 
• Para líquidos, a concentração geralmente é expressa em unidades de massa. 
• A concentração do adsorvido no sólido é dada como massa adsorvida por 
unidade de massa do adsorvente
 A palavra isoterma está relacionada com o fato de que os ensaios são
realizados em temperatura constante (isto é, sob condições isotérmicas).
ISOTERMAS DE ADSORÇÃO
COMO OBTER UMA ISOTERMA ?
A obtenção de uma isoterma de adsorção é um processo simples em que uma massa
de adsorvente é adicionada em um determinado volume (V) de uma série de
soluções com concentrações iniciais (Co) diferentes e conhecidas.
Sistema batelada
Concentração da solução 
constante,massa de adsorvente 
variável
Concentração da solução 
variável,massa de adsorvente 
constante
ISOTERMAS DE ADSORÇÃO
Quando o equilíbrio de adsorção é atingido, temos a concentração
final de soluto na solução em equilíbrio (Ce, em gramas ou mols por
litro de solução) e a capacidade de adsorção do adsorvente (qe, em
massa ou mols de adsorvato, por unidade de massa de adsorvente).
Assim, podemos obter um gráfico de qe versus Ce. Contudo,
precisamos saber como obter o valor das variáveis Ce e qe
ISOTERMAS DE ADSORÇÃO
• Para obter os valores de Ce, após o equilíbrio ser atingido, separa-se o
adsorvente da solução utilizando um filtro de membrana, papel de
filtro ou por centrifugação, e analisa-se a solução sobrenadante para
determinar a concentração residual de adsorvato (Ce).
• Esta pode ser determinada por técnicas
analíticas (dependendo do adsorvato
utilizado), tais como: cromatografia gasosa ou
líquida, espectrometria no ultravioleta ou
visível, espectrometria de absorção ou
emissão ou outros meios adequados.
ISOTERMAS DE ADSORÇÃO
Sendo
𝑞 =
𝐶0 − 𝐶𝑒 𝑉
𝑚
qe: capacidade de adsorção
C0: concentração inicial do adsorvato
Ce: concentração do adsorvato no equilíbrio
V: volume da solução
m: massa de adsorvente
ISOTERMAS DE ADSORÇÃO
Pode-se, naturalmente, repetir os testes de batelada, em diferentes temperaturas constantes
e, desse modo, gerar um outro conjunto de dados qe versus Ce para cada temperatura.
Dessa forma, este estudo verifica a influência da temperatura na processo de
adsorção.
ISOTERMAS DE ADSORÇÃO
Os gráficos assim obtidos podem apresentar-se de várias formas, fornecendo
informações importantes sobre o mecanismo de adsorção como demonstrado na
Figura abaixo.
ISOTERMAS DE ADSORÇÃO
• Isoterma favorável: nos informa que a massa do adsorvato
retida por unidade de massa do adsorvente é alta para uma baixa
concentração de equilíbrio do adsorvato na fase líquida.
•Isoterma irreversível e a desfavorável: nos revelam que a
massa de adsorvato retida por unidade de massa do adsorvente
independe da concentração de equilíbrio do adsorvato na fase
líquida e que a massa de adsorvato retida por unidade de
massa do adsorvente é baixa, mesmo para uma alta
concentração de equilíbrio do adsorvato na fase líquida,
respectivamente (MOREIRA, 2008).
•Isoterma linear: esta nos diz que a massa de adsorvato retida por unidade de massa do
adsorvente é proporcional à concentração de equilíbrio do adsorvato na fase líquida.
CLASSIFICAÇÃO DAS ISOTERMAS - IUPAC
condensação de um líquido nos poros de um sólido a uma pressão relativa 
P/P0 (enchimento de todos os poros com o adsorvido no estado líquido)
Modelos de Isotermas de Adsorção
As isotermas podem ser representadas por equações simples que relacionam
diretamente o volume adsorvido em função da concentração do adsorvato.
As mais utilizadas são as isotermas
Langmuir
Freundlich
BET
• É uma das equações mais utilizadas para a representação de processos de
adsorção. E apresenta os seguintes pressupostos:
Sistema é ideal.
Existe um número definido de sítios.
Os sítios têm energia equivalente e as moléculas adsorvidas não interagem umas
com as outras.
A adsorção ocorre em uma monocamada em superfície homogênea.
Cada sítio pode comportar apenas uma molécula adsorvida.
Interação desprezível entre as moléculas adsorvidas
Modelos de Isotermas de Adsorção:
Isoterma de Langmuir
• qe: quantidade do soluto adsorvido por grama de adsorvente no equilíbrio (mg g-1);
• qmax: capacidade máxima de adsorção (mg g-1). Representa a concentração das espécies
adsorvidas sobre a superfície, ou seja, todos os sítios disponíveis foram
preenchidos, uma cobertura completa é atingida;
• KL: constante de interação adsorvato/adsorvente (L mg-1);
• Ce: concentração do adsorvato no equilíbrio (mg L-1).
Modelos de Isotermas de Adsorção:
Isoterma de Langmuir
Modelos de Isotermas de Adsorção:
Isoterma de Langmuir
Esta equação é frequentemente rearranjada e linearizada possibilitando
determinar os valores de KL e qmax.
Geralmente, as duas primeiras formas são mais utilizadas.
Modelos de Isotermas de Adsorção:
Isoterma de Langmuir
A Figura mostra os dados obtidos por Melo
e colaboradores (MELO, 2013; SOUSA
NETO et al., 2013) em estudo da adsorção
de íons metálicos Cu2+ em esferas de
sílica, onde um gráfico é construído a partir
da equação em destaque.
Os dados foram coletados utilizando uma
massa de 25 mg de esferas de sílica em 25
ml de solução numa faixa de concentração
de 10 a 400 mg L -1, pH tamponado em 5,5
e sob agitação de 250 rpm.
qe: quantidade do soluto adsorvido por grama de adsorvente no equilíbrio
Ce: concentração do adsorvato no equilíbrio
Modelos de Isotermas de Adsorção:
Isoterma de Langmuir
Conhecendo os valores da inclinação e a intercepção, 
podemos facilmente calcular valores para os dois 
parâmetros:
• KL (constante de interação adsorvato/adsorvente ) 
• qmax (capacidade máxima de adsorção )
𝑦 = 𝑎𝑥 + 𝑏
𝑦 = 0,027𝑥 + 3,5464
0,027 =
1
𝑞𝑚𝑎𝑥
𝑞𝑚𝑎𝑥 = 37,03
3,5464 =
1
𝑞𝑚𝑎𝑥 ∗ 𝐾𝐿
𝐾𝐿 = 7,61𝑥10
−3
Modelos de Isotermas de Adsorção:
Isoterma de Langmuir
Um indicativo muito usado no modelo de Langmuir, correspondente ao grau de desenvolvimento do
processo de adsorção, é o valor de RL (fator de separação ou parâmetro de equilíbrio), o qual é
calculado pela equação a seguir.
0< RL < 1, o adsorvato prefere a fase sólida à líquida e
a adsorção é favorável.
RL > 1, há o indicativo de que o soluto prefere a fase
líquida à sólida (desfavorável).
RL =1 corresponde a uma isoterma linear.
Modelos de Isotermas de Adsorção:
Isoterma de Freundlich
O modelo proposto por Freundlich foi um dos primeiros a equacionar a relação entre a
quantidade de material adsorvido e a concentração do material na solução em um modelo
com características empíricas.
Este modelo empírico pode ser aplicado a sistemas não ideais, em superfícies
heterogêneas e adsorção em multicamada.
O modelo considera o sólido heterogêneo, alguns sítios são altamente energéticos e a
ligação do soluto adsorvido se dá fortemente, outros não.
Modelos de Isotermas de Adsorção:
Isoterma de Freundlich
A equação da isoterma de Freundlich : 
qe: quantidade de soluto adsorvido (mg/g)
Ce: concentração de equilíbrio em solução 
(mg /L)
1/n: constante relacionada à heterogeneidade 
da superfície;
KF: constante de capacidade de adsorção de 
Freundlich(mg 1-(1/n) (g-1) L1/n).
Quanto maior Kf, maior a 
capacidade de adsorção
𝑦 = 𝑏 + 𝑎𝑥
A equação pode ser expressa na forma linearizada:
Modelos de Isotermas de Adsorção:
Isoterma de Freundlich
𝑦 = 𝑏 + 𝑎𝑥
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
0 0,5 1 1,5 2 2,5Determinação dos parâmetros KF e 1/n, graficamente.
logKF
1/n 
logCe
log qe
Em geral, uma adsorção favorável tende a ter um valor de n (constante de Freundlich) entre 1 e 10.
Quanto maior o valor de n (menor valor de 1/n), mais forte a interação entre o adsorvato e o adsorvente.
Quando o valor 1/n for igual a 1, isso indica que a adsorção é linear, ou seja, as energias são idênticaspara
todos os sítios de adsorção.
• O termo BET é originário do sobrenome Brunauer, Emmet e Teller que
propuseram uma teoria, assumindo o mesmo mecanismo de adsorção da teoria de
Langmuir e introduzindo algumas hipóteses simplificadoras, admitindo a
possibilidade de que uma camada é capaz de produzir sítios de adsorção gerando
a deposição de uma camada sobre a outra.
Modelos de Isotermas de Adsorção:
Isoterma de BET
única camada multicamadas
Esquema representativo dos 
estágios de 
adsorção de substâncias 
na superfície de um sólido, 
baseado no aumento da pressão
Reversibilidade da Adsorção
A recuperação ou dessorção dos gases adsorvidos pode realizar-se das seguintes
formas:
Modulação térmica
Modulação de pressão
Purga com gás inerte
Deslocamento
Modulação térmica
Permite a recuperação do adsorvato com elevada concentração.
• Perda térmica
• Impossibilidade de usar ciclos rápidos
• Envelhecimento do adsorvente
DESVANTAGENS
Usa-se o calor de um gás quente ou serpentina de aquecimento para elevar
a temperatura do sólido, liberando o adsorvato.
Modulação por Pressão
Usa a expansão do gás. 
Permite obter um refinado com elevada pureza, mas 
apresenta menores recuperações que a modulação 
térmica.
Pode-se expulsar o gás adsorvido aplicando vácuo.
Permite ciclo rápido
Purga com Gás Inerte
Pode-se insuflar uma corrente de um gás inerte
através do adsorvente.
O soluto adsorvido será libertado misturado
com o gás inerte.
Este processo é usado para solutos fracamente
adsorvidos
Deslocamento P e T ctes
Os solutos adsorvidos podem ser deslocados por tratamento com 
qualquer outro soluto que seja adsorvido preferencialmente.
ou seja
É feita a purga com um soluto que vai competir com
os adsorvidos