equilíbrio líquido vapor

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Balanços em Sistemas Balanços em Sistemas 
MultifásicosMultifásicos
UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁUNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
CENTRO DE TECNOLOGIACENTRO DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICADEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA
Balanços em Sistemas Balanços em Sistemas 
MultifásicosMultifásicos
ProfaProfa. . RílviaRílvia Saraiva de Santiago AguiarSaraiva de Santiago Aguiar
Equilíbrio de Fases de um Equilíbrio de Fases de um 
Componente PuroComponente Puro
•• EstimaçãoEstimação dede PressõesPressões dede VaporVapor
–– AA pressãopressão dede vaporvapor pp** éé aa pressãopressão exercidaexercida porpor umum vaporvapor quandoquando
estáestá emem equilíbrioequilíbrio comcom oo líquidolíquido queque lhelhe deudeu origemorigem
–– AA volatilidadevolatilidade dede umauma espécieespécie éé oo graugrau nono qualqual aa espécieespécie tendetende aa sese
transferirtransferir dede umum estadoestado líquidolíquido (ou(ou sólido)sólido) parapara umum estadoestado dede vaporvapor
–– AA volatilidadevolatilidade dede umauma espécieespécie éé oo graugrau nono qualqual aa espécieespécie tendetende aa sese
transferirtransferir dede umum estadoestado líquidolíquido (ou(ou sólido)sólido) parapara umum estadoestado dede vaporvapor
A pressão de vapor de uma espécie é a A pressão de vapor de uma espécie é a 
medida de sua volatilidade. medida de sua volatilidade. 
Quanto maior for a pressão de vapor a uma Quanto maior for a pressão de vapor a uma 
dada temperatura, maior a volatilidade da dada temperatura, maior a volatilidade da 
espécie nesta temperatura.espécie nesta temperatura.
Equilíbrio de Fases de um Equilíbrio de Fases de um 
Componente PuroComponente Puro
•• EstimaçãoEstimação dede PressõesPressões dede VaporVapor
–– EquaçãoEquação dede ClausiusClausius--ClapeyronClapeyron::
continuaçãocontinuação
lnlnpp** versusversus 11//TT:: inclinaçãoinclinação dada retareta fornecefornece oo valorvalor
dede --∆∆ĤĤvv //RR ee aa interseçãointerseção oo valorvalor dede ηη
∆∆ĤĤvv éé aa energiaenergia necessárianecessária parapara vaporizarvaporizar umum molmolη+
∆−
=
H
p v
ˆ
*ln
–– EquaçãoEquação dede AntoineAntoine::
∆∆ĤĤvv éé aa energiaenergia necessárianecessária parapara vaporizarvaporizar umum molmol
dede líquidolíquido
ηη éé umauma constanteconstante queque variavaria parapara cadacada substânciasubstância
η+=
RT
p v*ln
AA,, BB ee CC sãosão constantesconstantes específicasespecíficas parapara cadacada
compostocomposto (valores(valores tabelados)tabelados)TC
B
Ap
+
−=*ln
Equilíbrio de Fases de um Equilíbrio de Fases de um 
Componente PuroComponente Puro
•• PrevendoPrevendo pressãopressão dede vaporvapor aa partirpartir dede gráficosgráficos parapara
substânciassubstâncias dede referênciareferência
continuaçãocontinuação
Gráficos de pressão de vapor da carta de CoxGráficos de pressão de vapor da carta de Cox
•• RelaçõesRelações parapara soluçõessoluções ideaisideais
–– UmaUma soluçãosolução idealideal éé umauma misturamistura cujascujas propriedadespropriedades podempodem serser
calculadascalculadas aa partirpartir apenasapenas dodo conhecimentoconhecimento dasdas propriedadespropriedades
correspondentescorrespondentes dosdos componentescomponentes purospuros ee dada composiçãocomposição dada soluçãosolução
–– ParaPara umauma soluçãosolução serser consideradaconsiderada idealideal::
Equilíbrio LíquidoEquilíbrio Líquido--VaporVapor
–– ParaPara umauma soluçãosolução serser consideradaconsiderada idealideal::
11.. TodasTodas asas moléculasmoléculas dede todotodo osos tipostipos têmtêm tamanhotamanho aproximadoaproximado
22..TodasTodas asas moléculasmoléculas têmtêm essencialmenteessencialmente asas mesmasmesmas interaçõesinterações
molecularesmoleculares
A maioria das soluções são nãoA maioria das soluções são não--ideais, ideais, 
porém algumas soluções reais são porém algumas soluções reais são 
aproximadamente ideais.aproximadamente ideais.
ModelosModelos SimplesSimples parapara oo comportamentocomportamento dodo ELVELV
•• LeiLei dede RaoultRaoult
•• LeiLei dede HenryHenry
Equilíbrio LíquidoEquilíbrio Líquido--VaporVapor
continuaçãocontinuação
•• LeiLei dede HenryHenry
•• LeiLei dede RaoultRaoult modificadamodificada
•• LeiLei dede RaoultRaoult
Equilíbrio LíquidoEquilíbrio Líquido--VaporVapor
continuaçãocontinuação
HipótesesHipóteses parapara utilizaçãoutilização dada leilei dede RaoultRaoult::
i)i) FaseFase vaporvapor éé umum gásgás idealideal �� ouou seja,seja, PP baixasbaixas ououi)i) FaseFase vaporvapor éé umum gásgás idealideal �� ouou seja,seja, PP baixasbaixas ouou
moderadasmoderadas
iiii)) FaseFase líquidalíquida éé umauma soluçãosolução idealideal �� ouou seja,seja, espéciesespécies
quimicamentequimicamente similaressimilares
LimitaçõesLimitações::
i)i) RequerRequer pressãopressão dede vaporvapor conhecidaconhecida (espécie(espécie
subcrítica,subcrítica, TT << TcTc))
•• LeiLei dede RaoultRaoult
Equilíbrio LíquidoEquilíbrio Líquido--VaporVapor
continuaçãocontinuação
)(* Tpxp iii =
Pyp ii =
)(* TpxPy
Pyp
iii
ii
=
=
ppii –– pressãopressão parcialparcial dodo componentecomponente ii nana fasefase vaporvapor
xxii –– fraçãofração molarmolar dodo componentecomponente ii nana fasefase líquidalíquida
yyii –– fraçãofração molarmolar dodo componentecomponente ii nana fasefase vaporvapor
ppii*(*(TT))-- pressãopressão dede vaporvapor dodo componentecomponente ii nana temperaturatemperatura TT
PP –– pressãopressão totaltotal dodo sistemasistema
(i = 1, 2,..., N) pi* = Pisat
•• CálculosCálculos dosdos PontosPontos dede OrvalhoOrvalho ee BolhaBolha comcom aa LeiLei dede
RaoultRaoult
Equilíbrio LíquidoEquilíbrio Líquido--VaporVapor
continuaçãocontinuação
Surgimento da primeira gota de líquido
Surgimento da primeira bolha de vapor
•• CálculosCálculos dosdos PontosPontos dede OrvalhoOrvalho ee BolhaBolha comcom aa LeiLei dede
RaoultRaoult
Equilíbrio LíquidoEquilíbrio Líquido--VaporVapor
continuaçãocontinuação
BOL P: Calculo de {yi} e P, dados {xi} e T
ORV P: Calculo de {xi} e P, dados {yi} e T
BOL T: Calculo de {yi} e T, dados {xi} e PBOL T: Calculo de {yi} e T, dados {xi} e P
ORV T: Calculo de {xi} e T, dados {yi} e P
Equação para o ponto de bolha (xi são conhecidos)
∑∑ =→=
i
sat
ii
i
i PxPy 1
Para sistemas binários: x1 + x2 = 1 ���� x2 = 1 – x1
P = x1 P1sat + x2 P2sat
P = P2sat + (P1sat – P2sat ) x1
T=cte
x1
P
0 1
P2sat
P1sat
•• CálculosCálculos dosdos PontosPontos dede OrvalhoOrvalho ee BolhaBolha comcom aa LeiLei dede
RaoultRaoult
Equilíbrio LíquidoEquilíbrio Líquido--VaporVapor
continuaçãocontinuação
Equação para o ponto de orvalho 
(composição da fase líquida é desconhecida xi)
∑
∑
∑ ==→=→=
i
i
sat
i
ii
sat
isat
i
i
ii
P
yy
PPPPyx 11
•• LeiLei dede HenryHenry
Equilíbrio LíquidoEquilíbrio Líquido--VaporVapor
continuaçãocontinuação
AA leilei dede HenryHenry éé usadausada principalmenteprincipalmente parapara umum
componentecomponente cujacuja fraçãofração molarmolar sese aproximaaproxima dede zero,zero,
AA leilei dede HenryHenry éé usadausada principalmenteprincipalmente parapara umum
componentecomponente cujacuja fraçãofração molarmolar sese aproximaaproxima dede zero,zero,
taltal comocomo umum gásgás diluídodiluído dissolvidodissolvido emem umum líquidolíquido..
•• LeiLei dede HenryHenry
Equilíbrio LíquidoEquilíbrio Líquido--VaporVapor
continuaçãocontinuação
Exemplo:
Ar
O ar está saturado com água
Usar a lei de Raoult aplicada à água para 
encontrar a fração molar da água no ar.
Água(l)
Equilíbrio
Hipotese: o ar não se dissolve na fase líquida
A água líquida é vista como pura
Lei de Raoult para água:
P
PyPxPy
sat
sat 2
2222 =→=
água
•• LeiLei dede HenryHenryEquilíbrio LíquidoEquilíbrio Líquido--VaporVapor
continuaçãocontinuação
Exemplo:
Ar
A 25o C e pressão atmosférica:
P2sat = 3,166 kPa
0312,0166,32 === kPaPy
sat
Água(l)
Equilíbrio
0312,0
33,101
166,32
2 === kPa
kPa
P
Py
Como Tcar << 25o C (Tcar = -141 oC), não pode 
usar Raoult para calcular a fração molar do ar 
dissolvido na água
Lei de Henry
Aplicada para pressões pequenas o suficiente 
para que a fase vapor seja um gás ideal
0312,02 =y
•• LeiLei dede HenryHenry
Equilíbrio LíquidoEquilíbrio Líquido--VaporVapor
continuaçãocontinuação
iii Hxp =
iii
ii
HxPy
Pyp
=
=
ppii –– pressãopressão parcialparcial nana fasefase vaporvapor dodo componentecomponente ii diluídodiluído
emem equilíbrioequilíbrio aa umauma temperaturatemperatura TT
xxii –– fraçãofração molarmolar dodo componentecomponente ii nana fasefase líquidalíquida
yyii –– fraçãofração molarmolar dodo componentecomponente ii nana fasefase vaporvapor
HHii –– constanteconstante dede HenryHenry dodo componentecomponente ii
PP –– pressãopressão totaltotal dodo sistemasistema
iii HHii –– constanteconstante dede HenryHenry dodo componentecomponente ii
PP –– pressãopressão totaltotal dodo sistemasistema
A 25o C e pressão atmosférica:
y1 + y2 = 1 � y1 = 1 – y2 = 1 – 0,0312 = 0,9688
y1 = 0,9688
ar 5
1
1
1111 1035,10,72950
0133,1.9688,0
−
===→= x
H
Py
xHxPy
diluído
x1 = 1,35 x 10-5
Equilíbrio LíquidoEquilíbrio Líquido--VaporVapor
continuaçãocontinuação
Constantes da lei de Henry para gases em água e benzeno a 298 KConstantes da lei de Henry para gases em água e benzeno a 298 K
H H (10 MPa)(10 MPa)
GasesGases ÁguaÁgua BenzenoBenzenoGasesGases ÁguaÁgua BenzenoBenzeno
CHCH44 4,1904,190 0,05690,0569
COCO22 0,1670,167 0,01140,0114
HH22 7,1207,120 0,36700,3670
NN22 8,6808,680 0,23900,2390
OO22 4,4004,400 --
•• DiscussãoDiscussão geralgeral sobresobre aa validadevalidade dasdas leisleis dede RaoultRaoult ee dede
HenryHenry
–– ParaPara aplicaçãoaplicação dada leilei dede RaoultRaoult devedeve--sese terter
especificadoespecificado aa pp** ee nãonão podepode serser aplicadoaplicado parapara
Equilíbrio LíquidoEquilíbrio Líquido--VaporVapor
continuaçãocontinuação
especificadoespecificado aa pp** ee nãonão podepode serser aplicadoaplicado parapara
espéciesespécies acimaacima dede suasua temperaturatemperatura críticacrítica
–– AA leilei dede HenryHenry éé indicaindica queque parapara cadacada espécieespécie
presentepresente comocomo umum solutosoluto muitomuito diluídodiluído nana fasefase
líquida,líquida, aa fraçãofração molarmolar nana fasefase líquidalíquida éé
diretamentediretamente proporcionalproporcional àà suasua pressãopressão parcialparcial nana
fasefase vaporvapor
•• RepresentaçãoRepresentação gráficagráfica dasdas pressõespressões parciaisparciais comocomo
funçãofunção dada composiçãocomposição parapara soluçõessoluções ideaisideais ee nãonão--ideaisideais
Equilíbrio LíquidoEquilíbrio Líquido--VaporVapor
continuaçãocontinuação
GráficoGráfico dasdas pressõespressões parciaisparciais ee totaltotal
comocomo funçãofunção dada composiçãocomposição calculadacalculada
pelapela leilei dede RaoultRaoult parapara umauma soluçãosolução idealideal
dede benzenobenzeno ee toluenotolueno..
GráficoGráfico dasdas pressõespressões parciaisparciais ee totaltotal
exercidasexercidas porpor umauma soluçãosolução dede
bissulfetobissulfeto dede carbonocarbono –– metilmetil acetalacetal
formaldeídoformaldeído comocomo umauma funçãofunção dada
composiçãocomposição..
•• DiagramasDiagramas dede FasesFases dodo EquilíbrioEquilíbrio LíquidoLíquido--VaporVapor (ELV)(ELV)
–– OO pontoponto dede orvalhoorvalho:: pontoponto nono qualqual oo vaporvapor começacomeça aa sese condensarcondensar
–– OO pontoponto dede bolhabolha:: pontoponto nono qualqual oo líquidolíquido começacomeça aa vaporizarvaporizar
Equilíbrio LíquidoEquilíbrio Líquido--VaporVapor
continuaçãocontinuação
Diagrama Px Diagrama Tx
Diagrama de fases para uma mistura ideal de benzeno e tolueno Diagrama de fases para uma mistura ideal de benzeno e tolueno 
Diagrama Px Diagrama Tx
•• DiagramasDiagramas dede FasesFases dodo EquilíbrioEquilíbrio LíquidoLíquido--VaporVapor (ELV)(ELV)
Equilíbrio LíquidoEquilíbrio Líquido--VaporVapor
continuaçãocontinuação
Diagrama de fases para uma mistura nãoDiagrama de fases para uma mistura não--ideal de isopropanol e água ideal de isopropanol e água 
Ponto de Ponto de azeótropoazeótropo
•• DiagramasDiagramas dede FasesFases dodo EquilíbrioEquilíbrio LíquidoLíquido--VaporVapor (ELV)(ELV)
Equilíbrio LíquidoEquilíbrio Líquido--VaporVapor
continuaçãocontinuação
AzeótropoAzeótropo
“Um líquido em ebulição com essa composição “Um líquido em ebulição com essa composição 
xx11 = y= y11
“Um líquido em ebulição com essa composição “Um líquido em ebulição com essa composição 
produz um vapor com a mesma composição, e , produz um vapor com a mesma composição, e , 
consequentementeconsequentemente, o líquido não muda de , o líquido não muda de 
composição na medida em que ele se evapora.”composição na medida em que ele se evapora.”
Não é possível separar por destilação.
•• DiagramasDiagramas dede FasesFases dodo EquilíbrioEquilíbrio LíquidoLíquido--VaporVapor (ELV)(ELV)
–– OO pontoponto dede azeótropoazeótropo dede máximomáximo ocorreocorre quandoquando interaçõesinterações
favoráveisfavoráveis entreentre asas moléculasmoléculas AA ee BB reduzemreduzem aa pp** dada soluçãosolução aa umum
valorvalor inferiorinferior aoao valorvalor idealideal
ExemploExemplo:: clorofórmioclorofórmio –– acetona,acetona, ácidoácido nítriconítrico –– águaágua
Equilíbrio LíquidoEquilíbrio Líquido--VaporVapor
continuaçãocontinuação
–– OO pontoponto dede azeótropoazeótropo dede mínimomínimo ocorreocorre quandoquando interaçõesinterações
desfavoráveisdesfavoráveis entreentre asas moléculasmoléculas AA ee BB aumentamaumentam aa pp**,, devidodevido aa
desestabilizaçãodesestabilização dasdas soluçõessoluções emem relaçãorelação asas soluçõessoluções ideaisideais
ExemploExemplo:: alcoóisalcoóis--águaágua
Azeótropo para mistura de álcool etílico (95%)/águaAzeótropo para mistura de álcool etílico (95%)/água
SubstânciaSubstância Ponto de ebulição (ºC)Ponto de ebulição (ºC)
Água puraÁgua pura 100100
Álcool etílico puroÁlcool etílico puro 78,478,4
Álcool etílico (95%) / águaÁlcool etílico (95%) / água 78,278,2
•• DiagramasDiagramas dede FasesFases dodo EquilíbrioEquilíbrio LíquidoLíquido--VaporVapor (ELV)(ELV)
Equilíbrio LíquidoEquilíbrio Líquido--VaporVapor
continuaçãocontinuação
Diagrama de fases para Diagrama de fases para azeótroposazeótropos de mínima e de máxima temperatura de mínima e de máxima temperatura 
•• DiagramasDiagramas dede FasesFases dodo EquilíbrioEquilíbrio LíquidoLíquido--VaporVapor (ELV)(ELV)
Equilíbrio LíquidoEquilíbrio Líquido--VaporVapor
continuaçãocontinuação
Como Tx está abaixo da linear
Desvio negativoDesvio negativo
Como Tx está abaixo da linear
Na fase líquida: não similar > similarNa fase líquida: não similar > similar
Equilíbrio LíquidoEquilíbrio Líquido--VaporVapor
continuaçãocontinuação
Equilíbrio LíquidoEquilíbrio Líquido--VaporVapor
continuaçãocontinuação
Equilíbrio LíquidoEquilíbrio Líquido--VaporVapor
continuaçãocontinuação
Equilíbrio LíquidoEquilíbrio Líquido--VaporVapor
continuaçãocontinuação
•• RelaçãoRelação dede ELVELV –– ValorValor dodo CoeficienteCoeficiente dede DistribuiçãoDistribuição KK
–– RazãoRazão dede equilíbrioequilíbrio (K(Kii)) ��MedeMede aa tendênciatendência queque aa espécieespécie químicaquímica
Equilíbrio LíquidoEquilíbrio Líquido--VaporVapor
continuaçãocontinuação
i
i
i
x
yK ≡
–– RazãoRazão dede equilíbrioequilíbrio (K(Kii)) ��MedeMede aa tendênciatendênciaqueque aa espécieespécie químicaquímica
temtem dede sese dividirdividir entreentre duasduas fasesfases..
–– OO valorvalor dede KK expressaexpressa aa medidamedida relativarelativa dada ““levezaleveza”” dede umum
componentecomponente (tendência(tendência parapara estarestar nana fasefase vapor)vapor)
KK >> 11:: fasefase gasosagasosa (leve)(leve)
KK << 11:: fasefase líquidalíquida (pesado)(pesado)
•• RelaçãoRelação dede ELVELV –– ValorValor dodo CoeficienteCoeficiente dede DistribuiçãoDistribuição KK
–– ParaPara sistemassistemas emem queque aa leilei dosdos gasesgases ideaisideais (lei(lei dede Dalton)Dalton) sese aplicaaplica àà
Equilíbrio LíquidoEquilíbrio Líquido--VaporVapor
continuaçãocontinuação
i
i
i
x
yK ≡
–– ParaPara sistemassistemas emem queque aa leilei dosdos gasesgases ideaisideais (lei(lei dede Dalton)Dalton) sese aplicaaplica àà
fasefase gasosagasosa ee aa leilei dede RaoultRaoult sese aplicaaplica àà fasefase líquidalíquida::
sat
iii pxPy = P
Tp
x
yK
sat
i
Tp
p
P
p
i
i
i
i
i
i )(
)(*
===
sat
iiii pxPy γ=
P
Tp
x
yK
sat
ii
i
i
i
)(γ
==
lei de lei de RaoultRaoult modificada: modificada: 
•• RelaçãoRelação dede ELVELV –– ValorValor dodo CoeficienteCoeficiente dede DistribuiçãoDistribuição KK
–– EquaçãoEquação parapara pontoponto dede bolhabolha:: (x(xii sãosão conhecidos)conhecidos)
Equilíbrio LíquidoEquilíbrio Líquido--VaporVapor
continuaçãocontinuação
i
i
i
x
yK ≡
–– EquaçãoEquação parapara pontoponto dede bolhabolha:: (x(xii sãosão conhecidos)conhecidos)
iii xKy = ∑∑ =→=
i
ii
i
i xKy 11
i
i
i K
y
x = ∑∑ =→=
i i
i
i
i K
y
x 11
•• CálculosCálculos dede PontoPonto dede BolhaBolha ee oo PontoPonto dede OrvalhoOrvalho
Equilíbrio LíquidoEquilíbrio Líquido--VaporVapor
continuaçãocontinuação
DadoDado CalcularCalcular Equação a usarEquação a usar
Pressão do ponto de bolhaPressão do ponto de bolha xi eT yi e P
∑=
N
TpxP * )(
Pressão do ponto de bolhaPressão do ponto de bolha xi eT yi e P
Pressão do ponto de orvalhoPressão do ponto de orvalho yi eT xi e P
Temperatura do ponto de bolha*Temperatura do ponto de bolha* xi e P yi eT
Temperatura do ponto de orvalho*Temperatura do ponto de orvalho* yi e P xi eT
∑
=
=
i
ii TpxP
1
* )(
∑
=
=
N
i
i TpyP
1
*
1 )(1
∑
=
=
N
i
ii TpxP
1
* )(
* Procedimento de cálculo iterativo* Procedimento de cálculo iterativo
∑
=
=
N
i
i TpyP
1
*
1 )(1
•• LeiLei dede RaoultRaoult modificadamodificada –– OsOs desviosdesvios dada idealidadeidealidade
–– AA baixasbaixas pressõespressões aa fasefase vaporvapor podepode serser consideradaconsiderada ideal,ideal,
masmas aa fasefase líquidalíquida podepode nãonão serser idealideal
–– CorreçãoCorreção dada leilei dede RaoultRaoult –– inserçãoinserção dodo coeficientecoeficiente dede atividadeatividade γγγγγγγγ::
Equilíbrio LíquidoEquilíbrio Líquido--VaporVapor
continuaçãocontinuação
–– CoeficienteCoeficiente dede distribuiçãodistribuição::
)(* TpxPy iiii γ=
P
Tp
x
y
K ii
i
i
i
)(*γ
==
γγ éé funçãofunção dada temperaturatemperatura ee dada composiçãocomposição dada soluçãosolução
γγ podepode serser obtidoobtido experimentalmenteexperimentalmente ouou porpor ajustesajustes aa partirpartir dede dadosdados
experimentaisexperimentais
),( xTγγ =
•• LeiLei dede RaoultRaoult modificadamodificada –– OsOs desviosdesvios dada idealidadeidealidade
–– CálculoCálculo dada pressãopressão dodo pontoponto dede bolhabolha ee pontoponto dede orvalhoorvalho
PressãoPressão nono pontoponto dede bolhabolha::
Equilíbrio LíquidoEquilíbrio Líquido--VaporVapor
continuaçãocontinuação
∑
=
=
N
i
iii TpxP
1
* )(γ
∑ =
i
iy 1
PressãoPressão nono pontoponto dede orvalhoorvalho::
TemperaturasTemperaturas dodo pontoponto dede bolhabolha ee dodo pontoponto dede orvalhoorvalho:: métodosmétodos
iterativositerativos
∑
=
=
N
i
iii TpyP
1
* )(1 γ
i
∑ =
i
ix 1
•• AdsorçãoAdsorção
–– AA adsorçãoadsorção éé umum fenômenofenômeno físicofísico queque ocorreocorre quandoquando moléculasmoléculas dede
gásgás ouou dede líquidolíquido sãosão retidosretidos nana superfíciesuperfície dede umum sólidosólido porosoporoso
AdsorbatoAdsorbato:: solutosoluto (gás(gás ouou líquido)líquido)
AdsorventeAdsorvente:: sólidosólido
Líquido e Gases em Equilíbrio Líquido e Gases em Equilíbrio 
com Sólidoscom Sólidos
–– AdsorçãoAdsorção físicafísica ouou fisisorçãofisisorção:: fracafraca interaçãointeração entreentre oo adsorbatoadsorbato ee oo
adsorventeadsorvente
–– AdsorçãoAdsorção químicaquímica ouou quimisorçãoquimisorção:: forteforte interaçãointeração entreentre oo adsorbatoadsorbato
ee oo adsorventeadsorvente
•• AlgumasAlgumas aplicaçõesaplicações importantesimportantes dodo processoprocesso dede adsorçãoadsorção
–– RemoçãoRemoção dede odor,odor, dodo saborsabor ee dada corcor dede suprimentossuprimentos dede águaságuas
municipaismunicipais
–– DescoloraçãoDescoloração dede óleosóleos vegetais,vegetais, dede óleosóleos mineraisminerais ee dede xaropesxaropes dede
açúcaresaçúcares cruscrus
–– ClarificaçãoClarificação dede bebidasbebidas ee dede formulaçõesformulações farmacêuticasfarmacêuticas
Líquido e Gases em Equilíbrio Líquido e Gases em Equilíbrio 
com Sólidoscom Sólidos continuaçãocontinuação
–– ClarificaçãoClarificação dede bebidasbebidas ee dede formulaçõesformulações farmacêuticasfarmacêuticas
–– PurificaçãoPurificação dede efluentesefluentes dede processosprocessos ee dede gasesgases usadosusados nono controlecontrole
dede poluiçãopoluição
–– RecuperaçãoRecuperação dede solventessolventes dodo arar
–– DesidrataçãoDesidratação dede gasesgases
–– RemoçãoRemoção dede odoresodores dede gasesgases tóxicostóxicos dodo arar ouou dede gasesgases dede ventilaçãoventilação
–– RecuperaçãoRecuperação ee purificaçãopurificação dede bioprodutosbioprodutos dede altoalto valorvalor agregadoagregado
•• EquilíbrioEquilíbrio dede adsorçãoadsorção
–– OO equilíbrioequilíbrio dede adsorçãoadsorção éé análogoanálogo aoao equilíbrioequilíbrio gásgás--líquidolíquido
–– AA adsorçãoadsorção éé funçãofunção dada::
11.. NaturezaNatureza dodo sólidosólido adsorventeadsorvente
22.. NaturezaNatureza dodo adsorbatoadsorbato
Líquido e Gases em Equilíbrio Líquido e Gases em Equilíbrio 
com Sólidoscom Sólidos continuaçãocontinuação
22.. NaturezaNatureza dodo adsorbatoadsorbato
33.. TemperaturaTemperatura dodo sistemasistema
44.. ConcentraçãoConcentração dodo adsorbatoadsorbato sobresobre aa superfíciesuperfície dodo adsorventeadsorvente
–– OO equilíbrioequilíbrio dede adsorçãoadsorção éé descritodescrito porpor meiomeio dede isotermasisotermas dede
adsorçãoadsorção
IsotermasIsotermas dede adsorçãoadsorção sãosão equaçõesequações queque descrevemdescrevem oo comportamentocomportamento dede
equilíbrioequilíbrio dodo sistema,sistema, ouou seja,seja, aa distribuiçãodistribuição dodo adsorbatoadsorbato entreentre asas duasduas fasesfases
envolvidasenvolvidas:: aa fasefase sólidasólida ee aa fasefase fluidafluida (gás(gás ouou líquido)líquido)..
•• IsotermasIsotermas dede adsorçãoadsorção
–– IsotermaIsoterma dede LangmuirLangmuir::
Líquido e Gases em Equilíbrio Líquido e Gases em Equilíbrio 
com Sólidoscom Sólidos continuaçãocontinuação
bc
bcq
q m
+
=
1
ParaPara umum líquidolíquido::
cc –– concentraçãoconcentração dodo adsorbatoadsorbato nana fasefase líquidalíquida
PP –– pressãopressão parcialparcial dodo adsorbatoadsorbato nana fasefase
gasosagasosa
qq –– concentraçãoconcentração dodo adsorbatoadsorbato nana fasefase sólidasólida
emem equilíbrioequilíbrio comcom cc ouou comcom pp
–– IsotermaIsoterma dede FreundlichFreundlich::
pb
pbq
q m
'1
'
+
=ParaParaumum gásgás::
qq –– concentraçãoconcentração dodo adsorbatoadsorbato nana fasefase sólidasólida
emem equilíbrioequilíbrio comcom cc ouou comcom pp
qqmm –– capacidadecapacidade máximamáxima dede saturaçãosaturação dodo
adsorventeadsorvente
bb ee b’b’ –– parâmetroparâmetro dada equaçãoequação dede LangmuirLangmuir
n
FcKq =
n
F pKq '=
ParaPara umum líquidolíquido::
ParaPara umum gásgás::
KKFF,, K’K’FF ee nn –– parâmetrosparâmetros ajustáveisajustáveis dada
isotermaisoterma dede FreundlichFreundlich
Líquido e Gases em Equilíbrio Líquido e Gases em Equilíbrio 
com Sólidoscom Sólidos continuaçãocontinuação
Representação gráfica das isotermas de adsorção de Freundlich, Langmuir e isoterma Representação gráfica das isotermas de adsorção de Freundlich, Langmuir e isoterma 
linearlinear
•• MiscibilidadeMiscibilidade ee coeficientecoeficiente dede distribuiçãodistribuição
–– LíquidosLíquidos completamentecompletamente miscíveismiscíveis:: qualquerqualquer proporçãoproporção entreentre osos
líquidoslíquidos forneceráfornecerá umauma misturamistura homogêneahomogênea
–– LíquidosLíquidos parcialmenteparcialmente imiscíveisimiscíveis:: haveráhaverá umum limitelimite entreentre asas
proporçõesproporções dosdos líquidoslíquidos queque forneceráfornecerá umauma misturamistura homogêneahomogênea
Equilíbrio LíquidoEquilíbrio Líquido--LíquidoLíquido
proporçõesproporções dosdos líquidoslíquidos queque forneceráfornecerá umauma misturamistura homogêneahomogênea
–– LíquidosLíquidos imiscíveisimiscíveis:: líquidoslíquidos queque nãonão sese misturammisturam
–– OO coeficientecoeficiente dede distribuiçãodistribuição ouou dede partiçãopartição::
AA--SS:: doisdois líquidoslíquidos quasequase imiscíveisimiscíveis
BB:: solutosoluto distribuídodistribuído entreentre asas duasduas fasesfases dada misturamistura AA--SS
AB
SB
K
 fase na de mássica fração
 fase na de mássica fração
=
•• DiagramasDiagramas dede fasefase parapara sistemassistemas ternáriosternários
Equilíbrio LíquidoEquilíbrio Líquido--LíquidoLíquido
RegiãoRegião AA:: regiãoregião monofásicamonofásica
RegiãoRegião BB:: regiãoregião bifásicabifásicaRegiãoRegião BB:: regiãoregião bifásicabifásica
PontoPonto KK:: 2020%% MIBKMIBK;; 6565%% acetonaacetona;; 1515%% HH22OO
Linhas de amarraçãoLinhas de amarração::
AA misturamistura globalglobal comcom composiçãocomposição MM ((3030,,00%%
MIBKMIBK;; 11,,55%% acetonaacetona;; 5555%% HH22O)O) separasepara--sese emem
duasduas fasesfases LL ((33%% MIBKMIBK;; 1212%% acetonaacetona;; 8585%%
HH22O)O) ee NN ((7676%% MIBKMIBK;; 2020%% acetonaacetona;; 44%% HH22O)O)
Diagrama de fase para água Diagrama de fase para água –– acetona acetona –– metil isobutil cetona a 25metil isobutil cetona a 25ooCC