Adsoro_-_parte1

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Adsorção
Prof.(a) Dra. Jéssyca Kaenny de A. Bezerra
Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Centro de Tecnologia 
Departamento do Engenharia Química
Operações Unitárias III – DEQ0620
ADSORÇÃO
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• Operação de transferência de massa do tipo sólido-fluido na qual se explora a
habilidade de certos sólidos em concentrar na sua superfície determinadas substâncias
existentes em soluções líquidas ou gasosas, permitindo separá-las dos demais
componentes dessas soluções.
Sólido – Adsorvente
Substância Adsorvida – Adsorbato
SORÇÃO
ADSORÇÃO
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substância em cuja superfície 
se produz o fenômeno da 
adsorção
fluido em contato 
com o adsorvente
espécies químicas retidas 
pelo adsorvente
Separação de uma 
substância de uma fase
Acúmulo ou concentração da 
substância sobre a superfície
Fenômeno de superfície
ADSORÇÃO
Adsorção no dia a dia ...
SOLO
FILTRO 
ADSORÇÃO
Adsorção na indústria...
ADSORÇÃO
Adsorção nas análises...
CROMATOGRAFIA
Cromatografia gasosa
Cromatografia líquida
APLICAÇÃO INDUSTRIAL
✓Branqueamento do açúcar;
✓Clarificação de óleos lubrificantes;
✓Eliminação de cheiro e cor de certas soluções, da água e outras substâncias;
✓Fracionamento de misturas de hidrocarbonetos aromáticos e parafínicos.
✓Desumidificação do ar e outros gases;
✓Eliminação de odores desagradáveis e impurezas em gases industriais como o CO2;
✓Recuperação de vapores de solventes valiosos arrastados por correntes gasosas;
✓Fracionamento de misturas de gases de hidrocarbonetos contendo substâncias as tais como
metano, etileno, etano, propileno e propano.
Sistemas líquidos
Sistemas gasosos
ADSORVENTES INDUSTRIAIS
Carvão ativado → obtido através da decomposição térmica de
materiais carbonáceos – forma granular ou pellets – tendem a ser
hidrofóbicos e organofílicos – estrutura amorfa.
- casca de coco
- casca de arroz
- Esgoto doméstico
- Lama residual (bauxita) da produção de alumínio no
processo Bayer;
Sílica gel → obtido através da precipitação da sílica – bastante
utilizada para remover umidade – estrutura amorfa.
Alumina ativada:
→ a forma natural é produzida pelo tratamento térmico de algumas
bauxitas a base de trihidrato de alumínio.
→ a forma por precipitação é obtida pela desidratação, a temperatura
moderada, do trihidrato de alumínio preparado pela hidrólise ou
neutralização do sal – estrutura moderada.
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Sílica gel
Carvão ativado
Alumina ativada
ADSORVENTES INDUSTRIAIS
Zeólitas e Peneiras moleculares → são minerais de aluminossilicatos
hidratados feitos de tetraedros de alumina (AlO4) e sílica (SiO4) interligados.
Esses sólidos cristalinos porosos podem ser utilizados como peneiras
moleculares e, seletivamente, separar moléculas de acordo com suas formas
e/ou tamanhos.
Terra fuller → é uma argila natural constituída por silicatos hidratados de
alumina e magnésio – após a extração devem ser secas a temperaturas
elevadas e moídas – são naturalmente descolorantes.
Argilas ativadas → algumas argilas, como a bentonita, fornecem adsorventes
superiores a terra fuller quando tratadas com ácidos clorídrico ou sulfúrico.
Empregadas para branquear produtos do petróleo.
Peneiras moleculares
Terra fuller
Bentonita
ADSORÇÃO
Adsorventes
Um adsorvente para ser apropriado para utilização industrial deve ter:
➢ Alta seletividade → para possibilitar acentuada separação;
➢ Alta capacidade de adsorção → para minimizar a quantidade requerida;
➢ Propriedades cinéticas e de transporte favoráveis → para uma rápida adsorção;
➢ Estabilidade química e térmica → para preservar a quantidade de adsorvente e suas 
propriedades;
➢ Dureza e resistência mecânica → para prevenir a erosão e o esmagamento do 
adsorvente;
➢ Facilidade para fluir → facilitar o preenchimento e esvaziamento do reator;
➢ Capacidade de regeneração
➢ Baixo custo.
ADSORÇÃO
Adsorventes
Dependendo da natureza do adsorvente e das características dos adsorvatos, a adsorção à superfície do
sólido será mais ou menos favorecida.
Tipos de adsorventes
Adsorventes amorfos - compostos por átomos, moléculas ou íons que não apresentam
uma ordenação de longo alcance. A distribuição do poro é muito vasta. (carvão ativado,
polímeros...)
Adsorventes cristalinos - compostos por átomos, moléculas ou íons arranjados de uma
forma periódica em três dimensões. As dimensões dos microporos são determinadas pela
estrutura cristalina (Zeólitas, Silicatos, ...).
Adsorventes hidrofóbicos – possuem superfície apolar, sendo utilizados para a adsorção
de orgânicos de soluções aquosas (carvão ativado, polímeros, ....).
Adsorventes hidrofílicos – possuem superfície polar, adsorvem água mais vigorosamente
do que espécies orgânicas.
Dessecantes - são adsorventes que tem alta afinidade e capacidade de adsorção de
umidade. Apresentam uma superfície altamente polar e uma área específica elevada
(sílica-gel, sulfato de cálcio, argila...)
ADSORÇÃO
Adsorvato
Quanto ao adsorvato, para ser apropriado para utilização na indústria alguns aspectos 
devem ser levados em consideração, como:
➢ Tamanho da espécie → É importante quando a taxa de adsorção depende do transporte 
intra-particular;
➢ Polaridade → Fator IMPORTANTE!!! 
A espécie terá mais afinidade para o solvente ou para o adsorvente?
➢ Temperatura → Taxa de difusão e a desobstrução dos poros;
➢ pH → Governa as interações eletrostáticas entre o adsorvente e o adsorvato.
ADSORÇÃO
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A interação entre as partículas do adsorbato e do adsorvente podem ter um caráter
variado. As forças envolvidas podem variar entre as puramente físicas até as de natureza
química. Por isso, existem duas categorias de adsorção:
Adsorção física – Fisissorção
Forças de van der Waals complementadas por contribuições
eletrostáticas (interação dipolo-dipolo e polarização envolvendo dipolo
induzido);
Adsorção química - Quimissorção
Forças de valência do mesmo tipo daquelas que operam na formação de 
compostos químicos: Formação de ligações químicas.
ADSORÇÃO
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Reversibilidade Rápida, pouco ativada e reversível Ativada, pode ser lenta e 
irreversível
Parâmetros Adsorção Física Adsorção Química
Calor de 
adsorção(ΔH)
Baixo, que 2 ou 3 vezes
o calor latente de 
vaporização
Especificidade Não específica Altamente específica
Natureza da fase 
adsorvida
Mono ou multicamada, nenhuma 
dissociação das espécies 
adsorvidas
Somente monocamada;
Pode envolver dissociação
Temperatura Significante a baixas T Possível sob grandes faixas de 
T
Forças de 
adsorção
Sem transferência de elétrons, 
embora a polarização do sorbato
possa ocorrer
Transferência de elétrons 
conduzindo a formação de 
ligação entre o sorbato e a 
superfície
ADSORÇÃO
Características
▪ Pressão (ou concentração) e temperatura são as variáveis importantes:
Adsorção: P e T (Exotérmica)
Dessorção: P e T (Endotérmica)
▪ Parâmetros que afetam a adsorção:
- Área de superfície específica (m²/g);
- Porosidade;
- Distribuição de tamanho de poro.
ADSORVENTES
A quantidade de substância 
adsorvida na superfície decresce 
com o aumento da temperatura.
CINÉTICA DE ADSORÇÃO
Dinâmica do processo de adsorção
Um adsorvente poroso, em contato com uma
fase fluida, oferece um conjunto de resistência
à transferência de massa. O mecanismo global
pode ser descrito como uma sucessão dos
seguinte passos:
1- Transporte do soluto do seio da solução até a 
camada limite (concentração e velocidade de agitação);
2- Transferência do soluto da camada limite até a 
superfície do adsorvente (ETAPA DETERMINANTE);
3- Transferência do soluto da superfície até os sítios 
ativos (difusão intra-partícula).
4- Preenchimento dos sítios ativos.
CINÉTICA DE ADSORÇÃO
Na região dos macroporos, o adsorvato pode difundir-se por vários mecanismos, entre os
quais:
Difusão nos macroporos
➢ Difusão molecular: as moléculas se difundem como se não houvessem paredes
do poro. É geralmente dominante em sistemas líquidos;
➢ Difusão na superfície:é a que ocorre na parede do poro;
➢ Difusão de Knudsen: é dominante quando as colisões com as paredes do poro
são mais frequentes do que as colisões com as moléculas difusoras.
➢ Fluxo “poiseuille”: fluxo forçado através do poro sob a influência de uma
gradiente de pressão.
CINÉTICA DE ADSORÇÃO
Difusão nos microporos
Em poros muito pequenos, a molécula difusora nunca escapa do
campo de forças da parede do poro. A difusão ocorre por um processo
ativado envolvendo saltos de um sítio a outro. É um processo
dependente da temperatura e da concentração de adsorbato.
CINÉTICA DE ADSORÇÃO
Parâmetros principais
A capacidade de adsorção depende, portanto, do tipo e tamanho dos
poros, bem como da sua distribuição, e da natureza da superfície do
adsorvente.
- Macroporos: Φ > 50 nm
- Mesoporos: 2ISOTERMAS DE ADSORÇÃO