Aula 09

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EQUIPAMENTOS DE TRANSFERÊNCIA DE MASSA 
 
Alguns processos de transferência de massa: 
 
- Transferência de soluto de uma fase gasosa para uma fase líquida (absorção, destilação). 
- Transferência de soluto de uma fase líquida para uma fase gasosa (desorção, stripping). 
- Transferência de soluto de uma fase líquida para uma segunda fase líquida imiscível (extração 
líquido-líquido). 
- Transferência de soluto de uma fase sólida para uma fase gasosa ou líquida (secagem, lixiviação). 
- Transferência de soluto de uma fase líquida ou gasosa para a superfície de um sólido (adsorção, troca 
iônica). 
 
Vamos considerar que nesses processos ocorrem alterações nas concentrações de um soluto A nas 2 
fases envolvidas devido unicamente à transferência de massa de A de uma fase para a outra, ou seja 
não existirão reações químicas de consumo ou produção de A. Assim, a concentração de A em uma 
fase diminui a concentração e A na outra fase aumenta. Simples questão de balanço de massa. 
 
Os equipamentos (trocadores de massa) devem ser projetados para proporcionar o melhor contato 
possível entre as fases de modo a aumentar as taxas de transferência de massa. Exemplos de trocadores: 
 
 Torre de bolhas 
Líquido: fase contínua. 
Gás: fase dispersa na fase líquida na forma de pequenas bolhas. 
Exemplo de utilização: absorção de gases pouco solúveis no líquido (aeração (oxigenação) da água). 
 
 
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 Torre de spray 
Líquido: fase dispersa atomizada em pequenas gotículas. 
Gás: fase contínua. 
Exemplo de utilização: transferência de gases muito solúveis no líquido. 
 
 
 Tanque em batelada 
Líquido: fase contínua em batelada. 
Gás: fase dispersa na fase líquida na forma de pequenas bolhas. 
Exemplo de utilização: oxidação biológica e tratamento de águas. 
 
 Torre de empacotamento 
Fase líquida e gasosa imiscíveis. 
 
Material de empacotamento: pedra britada ou materiais sintéticos. 
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Operações de transferência de massa gás-líquido em processos bem misturados 
 
Aeração: Operação comum de contato gás-líquido onde ar (comprimido) é introduzido no fundo de um 
tanque contendo água ou um corpo d’água natural, através de distribuidores (spargers) com pequenos 
orifícios. 
 
Pequenas bolhas de gás ascendem no líquido e são dispersas por agitadores rotatórios. 
Como o soluto no gás de aeração (O2 do ar, muito pouco solúvel em água) é transferido para o líquido 
trata-se de um processo de absorção, muito importante em engenharia química, ambiental, bioquímica, 
etc. 
 
Stripping: Processo de tratamento da água importante em engenharia química, ambiental, sanitária, etc. 
 
 
 
 
 
 
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Aeração 
 
No processo de aeração o gás (ar) é disperso em uma fase líquida (água) contínua. 
 
A fase líquida controla a taxa de transferência de massa (em outras palavras, a maior resistência à 
transferência de massa ocorre na fase líquida). 
 
Conseqüentemente, o balanço de massa para a transferência do soluto é feito na fase líquida. 
 
 AL*ALA CCKN 
 
 
H
p
C AG*A 
 
 
onde: pAG = pressão parcial do soluto A na fase gasosa (“bulk”); H = constante da lei de Henry. 
 
A taxa de transferência do soluto A é: 
iAA ANn 
 
 
onde: Ai = área da interface. 
 
   AL*ALAL*A
i
LiAA CCVaKCCV
V
A
KANn 
 
 
V
A
a i
 
 
onde: V = volume da fase líquida; KL = coeficiente TOTAL de transferência de massa (“no lado do 
líquido”); KL a = coeficiente volumétrico de transferência de massa ou coeficiente de capacidade 
(s
-1
). 
 
 
 
 
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 Processos em batelada 
 
Apenas o gás escoa. 
 
O balanço de massa em regime transitório do soluto A na fase líquida é: 
 
td
)VC(d
VRAN ALAiA 
 
 
 
td
)VC(d
VRCCVaK ALAAL*AL 
 
 
Suposições: 
 
V = cte 
pAG = cte  
H
p
C AG*A 
 = cte (T = cte) 
RA = 0 (não existe reação homogênea na fase líquida) 
 
 
td
Cd
VCCVaK ALAL*AL 
 
 
Resolvendo para a condição inicial t = 0; CAL = CALo: 
 
 taKexp
CC
CC
L
ALo*A
AL*A 


 Observar que quando t  , CAL  CA* 
 
 
 
 
 
 
 
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 Processos contínuos 
 
O líquido agora escoa também. As vazões de entrada e saída do líquido devem ser consideradas. 
 
O balanço de massa em regime permanente do soluto A na fase líquida é: 
 
0VRANCC AiAALoALo 
 
 
Supondo RA = 0: 
 
0ANCC iAALoALo 
 
 
onde: o = vazão volumétrica de entrada do líquido;  = vazão volumétrica de saída do líquido. 
 
Para líquido diluído em A na entrada e na saída: o   
 
    0CCVaKCC AL*ALALALoo 
 
 
Finalmente: 
aK
V
CaKC
VC
L
o
*ALALo
o
AL




 
 
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