ADSORO 20171015182751

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ADSORÇÃOADSORÇÃO
DEFINIÇÃO
Definição 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.
DEFINIÇÃO
Fatores que afetam a adsorção:
• Solubilidade do soluto;
• pH do meio;
• Temperatura;
• Diâmetro molecular do adsorvato;
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
DEFINIÇÃO
ISOTERMAS DE ADSORÇÃO
• Indicam a forma como o adsorvente efetivamente
adsorverá o soluto;
• Se a purificação pode ser obtida;
• Fornece uma estimativa da quantidade máxima de
soluto que o adsorvente adsorverá;
• Fornece informações que determinam se o adsorvente
pode ser economicamente viável para a purificação do
líquido.
• 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
Figura 4: Isotermas de adsorção
ISOTERMAS DE ADSORÇÃO
Pode ser limitada a poucas camadas 
moleculares, onde os poros excedem um 
pouco o diâmetro molecular do adsorvente.
São os tipos mais encontrados em medidas 
de adsorção. Ocorrem em sistema não poroso 
ou com poros no intervalo de mesoporos ou 
macroporos.
Estão relacionadas a interações muito fracas 
em sistemas contendo macro e mesosporos.
Figura 5: Isotermas de adsorção segundo a 
classificação de BRUNAUER, (I a IV) e segundo 
PIERCE (VI)
ISOTERMAS DE ADSORÇÃO
Tipo S (sigmoidal): apresentam uma
curvatura inicial voltada para cima, pois
as interações adsorvente-adsorvato são
mais fracas que as interações adsorvato-
adsorvato e solvente-adsorvente.
Tipo L (de Langmuir): possuem
curvatura inicial voltada pra baixo devido
à diminuição da disponibilidade de sítios
ativos.
Tipo H (high affinity): aparecem quando
o adsorvato tem grande afinidade pelo
adsorvente. A quantidade adsorvida
inicial é alta e logo após o equilíbrio é
alcançado.
Tipo C (constant partition): possuem
um início linear indicando que o número
de sítios ativos é constante.
Classificação de Giles: Isotermas são divididas em quatro classes (S, L, H e C) e
quatro subgrupos (1, 2, 3 e 4)
ISOTERMAS DE ADSORÇÃO
Subgrupo 2: indica a saturação da
superfície em que o adsorvato tem
mais afinidade pelo solvente do
que pelas moléculas já adsorvidas.
Subgrupo 3: caracterizada por
uma subida após um ponto de
inflexão..
Subgrupo 4: indica a formação de
camadas múltiplas de adsorvato
adsorvido.
Subgrupo mx: a isoterma
apresenta um máximo a altas
concentrações. É um caso raro e
indica que em altas concentrações
do adsorvato as interações
adsorvato-adsorvato auentam
muito mais rapidamente do que as
atrações adsorvato-adsorvente.
ISOTERMAS DE ADSORÇÃO
Isoterma de Lagmuir
• Definição
1. 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+1
Kp
=θ
θ = Fração molar de posições
ocupadas;
K = Constante de equilíbrio;
p = pressão.
Figura 6: Isoterma de Langmuir.
ISOTERMAS DE ADSORÇÃO
• Para um determinado adsorvente, m =bθ. Onde:
m = quantidade de substância adsorvida;
b = constante
Kp>>1, significando: θ ≈ 1
Kp<<1, significando: θ = Kp
bKp
1
+
b
1
=
m
1
Forma linearizada da 
equação de Langmuir.
Kp+1
bKp
=m
Forma normal da 
equação de Langmuir. 
ISOTERMAS DE ADSORÇÃO
Quanto à concentração, a isoterma de Langmuir é
representada pela equação:
Onde: 
Qe: é a quantidade adsorvida por grama do adsorvente (mg/g)
Qm: é uma constante relacionada com a energia de adsorção (L/mg)
KL: é a constante de Langmuir que dá a capacidade de adsorção teórica na 
monocamada (L/g)
Ce: é a concentração do adsorbato no equilíbrio (mg/L)
Forma linearizada da 
equação de Langmuir.
em
eLm
e CQ
CKQQ



1
e
LLme
e C
KKQQ
C 11

Uma representação gráfica de Ce/Qe em função de Ce
é uma reta com interseção 1/(kLxQm) e inclinação 1/KL
ISOTERMAS DE ADSORÇÃO
Parâmetro 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.
mL
L
QK+1
1
=R
ISOTERMAS DE ADSORÇÃO
Parâmetro de Equlíbrio
Termos a serem observados:
• RL>1;
• RL=1;
• 0<RL<1;
• RL=0.
Figura 4: Isotermas de adsorção.
ISOTERMAS DE ADSORÇÃO
Isoterma de Freundlich
• Definição
1. Nem todos os sítios são equivalentes;
2. Adsorção em multicamadas.
Figura 7: Adsorção em multicamadas.
ISOTERMAS DE ADSORÇÃO
A(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 = constantes
1/n < 1
ISOTERMAS DE ADSORÇÃO
• Equação linearizada de Freundlich:
• O gráfico apresenta inclinação igual à ;
• n e k são determinados a partir do gráfico.
clog
n
1
logk+=Logm
n
1
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 8: 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
DOS SANTOS, Maria Alice Santanna. Isoterma de Adsorção. Disponível em:
< http://w3.ufsm.br/juca/adsorcao.pdf> 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;
Fundamentos e Princípios Físico-Químicos. Disponível em:
<http://labvirtual.eq.uc.pt/siteJoomla/index.php?Itemid=450&id=188&option=c
om_content&task=view> Acesso em: 22 out. 2011;
MACHADO, José Moita Neto; MOITA, Graziella Ciaramella. Aplicações da adsorção.
Disponível em:
<http://www.fapepi.pi.gov.br/novafapepi/ciencia/documentos/Adsor%E7%E3oM
oitaGraziella.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;
Exercícios de fixação
Petrobras - QUÍMICO(A) DE PETRÓLEO JÚNIOR- 2010 - Questão 29
A adsorção de moléculas sobre a superfície de um sólido pode ser classificada em dois
tipos: adsorção física e a química. Na adsorção física, agem interações de Van der
Waals. Na adsorção química, as interações são mais fortes, podendo levar à quebra de
ligações atômicas nas moléculas adsorvidas. O processo de absorção
(A) física, com diversas camadas de moléculas adsorvidas, é adequadamente
modelado pela isoterma de Langmuir.
(B) física, com diversas camadas de moléculas adsorvidas, é adequadamente
modelado pelas isotermas de Langmuir e BET.
(C) física, com apenas uma camada de moléculas adsorvida, é inadequadamente
modelado pelas isotermas de BET e Langmuir.
(D) química, com apenas uma camada de moléculas adsorvida, é adequadamente
modelado pela isoterma de Langmuir.
(E) química, com diversas camadas de moléculas adsorvidas, é adequadamente
modelado pelas isotermas de Langmuir e BET
Exercícios de fixação
Petrobras distribuidora - TÉCNICO(A) DE OPERAÇÃO JÚNIOR – 2011 - Questão 23
Dentro das refinarias e nos processos de obtenção de derivados de petróleo são
utilizados diversos tipos de tratamento, dentre os quais, a adsorção, que pode ser
usada para eliminação de contaminantes como compostos de enxofre e nitrogenados.
A adsorção é um processo que utiliza um
(A) líquido como absorvente e trata normalmente materiais sólidos.
(B) líquido como adsorvente e trata normalmente materiais sólidos.
(C) sólido como adsorvente e trata normalmente materiais fluidos.
(D) sólido como absorvente e trata normalmente materiais fluidos.
(E) gás como adsorvente e trata normalmente materiais sólidos
Petrobras transporte - Transpetro - QUÍMICO(A) DE PETRÓLEO JÚNIOR- 2011 - Questão 52
Uma isoterma de adsorção representa a quantidade de um gás adsorvido por um sólido em
função da pressão de equilíbrio, a temperatura constante. Sendo θ a fração da superfície do
sólido ocupada pelo gás, Pa pressão de equilíbrio e K a constante de equilíbrio de
adsorção, respectivamente, e considerando as hipóteses
formuladas por Langmuir para descrever o fenômeno de adsorção: as entidades adsorvidas
estão ligadas à superfície do sólido em locais fixos, cada centro ativo da superfície só pode
acomodar uma entidade adsorvida e a adsorção é energeticamente idêntica em todos os
centros ativos e independente da presença ou ausência de espécies adsorvidas na sua
vizinhança, a equação que representa a isoterma de Langmuir é
Exercícios de fixação
Exercícios de fixação
Testes batelada foram realizados no laboratório usando soluções de fenol em água e
partículas de carvão ativado. Os dados de equilíbrio à temperatura ambiente estão
apresentadas abaixo. Determine a isoterma que ajusta aos dados:
Exercícios de fixação
Descreva a isoterma de adsorção de Langmuir, iniciando da equação de adsorção,
admitindo uma molécula gasosa A a ser adsorvida em um sítio metálico M. Chegue a
expressão da isoterma, passando pelas equações de velocidade e equilíbrios químicos.