Unidade 5: Adsorção - Operações Unitárias 4

Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva 1 UNIDADE 5 ADSORÇÃO Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva HISTÓRICO CONCEITOS IMPORTANTES 2 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva A contaminação química da água a partir de uma ampla gama de poluentes orgânicos e inorgânicos tais como metais tóxicos BTEX benzeno tolueno etilbenzeno e xilenos HPAs hidrocarbonetos policíclicos aromáticos ânions entre outros desencadeou a necessidade de desenvolver tecnologias no intuito de remover esses poluentes encontrados em resíduos líquidos e gasosos Essas substâncias encontradas em quantidades traço geralmente oferecem resistência a métodos de degradação biológica ou não são removidos efetivamente por métodos de tratamento físicoquímicos HISTÓRICO 3 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva A adsorção tornouse um dos métodos mais populares para este fim HISTÓRICO 4 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva O que é a adsorção Processo utilizado desde tempos remotos a adsorção é uma operação de transferência de massa a qual estuda a habilidade de certos sólidos em concentrar na sua superfície determinadas substâncias existentes em fluidos líquidos ou gasosos possibilitando a separação dos componentes desses fluidos Adsorção Acúmulo ou aumento da concentração desta substância sobre uma superfície de um outro composto Pode ocorrer separação preferencial de uma substancia contida numa fase líquida ou gasosa O material concentrado é o adsorvato A fase que adsorve é o adsorvente Absorção o material transferido de uma fase para a outra exemplo um líquido interpenetra a segunda fase para formar uma solução CONCEITOS IMPORTANTES 5 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva CONCEITOS IMPORTANTES 6 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva CONCEITOS IMPORTANTES 7 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva ADSORÇÃO X DESSORÇÃO Adsorbato Adsorção Dessorção 8 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva TIPOS DE ADSORÇÃO Dependendo da natureza das forças envolvidas a adsorção pode ser classificada quanto a sua intensidade em dois tipos Adsorção física Adsorção química 9 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva ADSORÇÃO FÍSICA as moléculas do adsorvato átomos que compõem a superfície do adsorvente Adsorção física fisissorção Forças de Van der Waals e forças eletrostáticas interação fraca entre adsorvato e substrato 10 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva ADSORÇÃO FÍSICA Características da adsorção física Interação íondipolo ΔHads 10kcalmol Entalpia de adsorção tem magnitude da entalpia de condensação do adsorvato Adsorção é reversível Ocorre em toda superfície adsorvente Ocorre quando forças intermoleculares de atração das moléculas na fase fluida e da superfície sólida são maiores que as forças atrativas entre as moléculas do próprio fluido Pode haver várias camadas de moléculas adsorvidas 11 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva Adsorção química quimissorção Ligação química compartilhamento de e entre adsorvato e o adsorvente ADSORÇÃO QUÍMICA 12 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva Características da adsorção química Interação íondipolo ΔHads 20kcalmol Entalpia de adsorção tem magnitude de entalpias de ligação química A adsorção química é altamente específica nem todas as superfícies sólidas possuem sítios ativos capaz de adsorver o adsorvato adsorção localizada Adsorção pode não ser reversível Molécula pode se dissociar em fragmentos adsorvidos ADSORÇÃO QUÍMICA 13 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva ADSORÇÃO FÍSICA X ADSORÇÃO QUÍMICA PARÂMETRO FISISSORÇÃO ADSORÇÃO FÍSICA QUIMISSORÇÃO ADSORÇÃO QUÍMICA Interação Van der Walls Ligações Químicas Energia de adsorção ΔH 10kcalmol condensação 20kcalmol ligação química Energia de ativação Não ativada Pode ser ativada Especificidade Nenhuma Específica Número de camadas Multicamada Monocamada Reversibilidade Reversível Pode não ser reversível Temperatura de ocorrência PE do adsorvato Independente do PE do adsorvato 14 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva FATORES QUE INFLUENCIAM O PROCESSO DE ADSORÇÃO Vários fatores podem influenciar o processo de adsorção tais como Área superficial Propriedades do adsorvente e adsorvato Temperatura do sistema Natureza do solvente pH 15 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva ÁREA SUPERFICIAL Área superficial A intensidade da adsorção é proporcional à área superficial específica fenômeno de superfície Para partículas maiores a resistência a difusão é menor grande parte da superfície interna da partícula não é disponibilizada para adsorção 16 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva Vantagem de grande área superficial fornece uma grande capacidade de adsorção Uma grande superfície interna num volume limitado presença de uma grande quantidade de poros de pequeno tamanho entre as superfícies de adsorção Superfície dos poros Superfície não porosa ÁREA SUPERFICIAL 17 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva PROPRIEDADES DO ADSORVENTE Propriedades do adsorvente Natureza físicoquímica do adsorvente é fator determinante Capacidade e taxa de adsorção dependem da Área superficial específica Porosidade Volume específico dos poros Distribuição do tamanho de poros Grupos funcionais presentes na superfície Natureza do material precursor 18 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva Sólidos não porosos baixa área superfícial baixo volume específico de poros Sólidos porosos superficie alta de contato alto volume específico de poros Catalisadores Sitíos ativos em suportes porosos PROPRIEDADES DO ADSORVENTE 19 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva POROS ABERTOS X POROS FECHADOS Sem saída aberto Fechado Interconectado aberto Passagem aberto Poros abertos são acessíveis enquanto poros fechados são inacessíveis Poros abertos podem ser interconectados de passagem ou sem saída PROPRIEDADES DO ADSORVENTE 20 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva Conicos Intersticiais Bastões Cilindricos Esférico Formas dos Poros PROPRIEDADES DO ADSORVENTE 21 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva Adsorventes podem ser preparados com propriedades específicas com tamanho e distribuição de tamanho de poros de maneira a atuar em separações específicas O tamanho dos microporos determina a acessibilidade das moléculas de adsorbato para a superfície interna de adsorção Assim o tamanho dos poros e sua distribuição é uma propriedade importante para caracterizar o poder de adsorção do adsorvente PROPRIEDADES DO ADSORVENTE 22 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva Tamanho dos poros e sua distribuição Área Superficial Específica m2g Porosidade Três parâmetros são importantes para descrever a porosidade área superficial específica volume médio dos poros e diâmetro dos poros e sua distribuição Massa do sólido g Área total da superfície m2 Specific Pore volume cm3g Massa do sólido g Volume total dos poros cm3 Porosidade Volume do sólido incluindo os poros Volume dos poros X 100 PROPRIEDADES DO ADSORVENTE 23 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva CLASSIFICAÇÃO DOS TAMANHOS DO POROS IUPAC Microporos 0 2 nm 0 20 Å Mesoporos 2 50 nm 20 500 Å Macroporos 50 7500 nm 005 µm 75 µm Megaporos 7500 nm 75 µm PROPRIEDADES DO ADSORVENTE 24 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva PROPRIEDADES DO ADSORVENTE 25 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva TIPOS DE ADSORVENTE Tipos de adsorvente Os adsorventes mais comuns utilizados à escala industrial são carvão ativado sílicagel alumina ativada peneiros moleculares Os três primeiros usualmente designados por adsorventes amorfos apresentam áreas específicas entre 200 e 1200 m2g e uma distribuição de tamanhos de poros alargada Os peneiros moleculares apresentam tamanhos de poros exatos definidos pela sua estrutura cristalina 26 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva TIPOS DE ADSORVENTE O carvão ativado foi um dos primeiros adsorventes conhecidos e é um dos mais utilizados atualmente Geralmente é produzido a partir da decomposição térmica controlada de material carbonáceo casca da madeira de coco de arroz carvão ossos de animais etc à temperaturas inferiores a 600oC seguida pela ativação que visa submeter o material carbonizado a reações secundárias tendo como finalidade o aumento da área superficial A ativação física é feita com vapor de água ar ou outro agente oxidante enquanto que a ativação química envolve a impregnação de agentes desidratantes como ácido fosfórico hidróxido de potássio e cloreto de zinco a temperaturas superiores a 300oC Área específica 600 1200 m2g 27 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva TIPOS DE ADSORVENTE A sílica gel obtémse quando se acidifica uma solução de silicato de sódio a uma temperatura de cerca de 360ºC O material obtido é altamente poroso e tem como principais aplicações a secagem de correntes gasosas e a separação de hidrocarbonetos aromáticos Neste tipo de adsorventes a área específica varia entre 600 a 800 m2g 28 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva TIPOS DE ADSORVENTE Sílica gel 29 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva TIPOS DE ADSORVENTE A alumina ativada preparase a partir do aquecimento a cerca de 400ºC de hidratos de alumina originando um adsorvente com área específica entre 200 a 500 m2g A sua aplicação industrial é a desidratação de gases e purificações específicas de correntes líquidas 30 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva TIPOS DE ADSORVENTE Os peneiros moleculares são materiais conhecidos pela designação genérica de zeólitos e consistem em estruturas cristalinas de aluminosilicatos de ocorrência natural ou preparados em laboratório A principal vantagem sobre os adsorventes tradicionais é que os zeólitos podem ser feitos por medida para determinadas aplicações na biotecnologia indústria petroquímica indústria farmacêutica e na área do ambiente Como desvantagens podese apontar a sua fraca resistência mecânica e instabilidade na presença de soluções ácidas 31 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva TIPOS DE ADSORVENTE Peneiros moleculares 32 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva PROPRIEDADES DO ADSORVATO Propriedades do adsorvato O tamanho da espécie é sempre importante quando a taxa de adsorção é dependente do transporte intraparticular Polaridade do adsorvato uma espécie polar tem mais afinidade para o solvente ou para o adsorvente conforme a polaridade Exemplo Os grupos polares hidroxilas carboxilícos aminas etc são bastante comuns em materiais lignocelulósicos Estes grupos tem afinidade por metais promove melhor interação entre o íon metálico e a superfície do adsorvente 33 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva TEMPERATURA Temperatura Um aumento na temperatura pode ocasionar Aumento da taxa de difusão das moléculas do adsorvato em toda camada limite externa e interna nos poros da partícula do adsorvente devido à diminuição na viscosidade da solução Pode afetar a solubilidade e o potencial químico do adsorvato Pode produzir uma desobstrução de poros no interior da estrutura do adsorvente permitindo a penetração de moléculas maiores do adsorvato 34 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva TEMPERATURA Temperatura A velocidade de vários processos físicoquímicos aumenta consideravelmente com a temperatura cuja dependência é verificada na constante de velocidade de adsorção Através do acompanhamento da adsorção com o tempo em diferentes temperaturas são obtidas as constantes de velocidade de adsorção 35 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva pH E POTENCIAL DE CARGA PZC pH E POTENCIAL DE CARGA PZC O pH afeta a adsorção na medida em que determina o grau de distribuição das espécies químicas A intensidade desse efeito pode ser maior ou menor conforme o adsorvente uma vez que as cargas da superfície do adsorvente dependem da sua composição e das características da superfície 36 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva pH E POTENCIAL DE CARGA PZC pH E POTENCIAL DE CARGA PZC Um índice conveniente da tendência de uma superfície se tornar positiva ou negativamente carregada em função do pH é o valor do mesmo requerido para que a carga líquida do adsorvente seja nula o chamado ponto de carga zero pHPZC Para valores de pH inferiores ao pHPZC a carga superficial é positiva e a adsorção de ânions é favorecida Para valores de pH superiores ao pHPZC a carga superficial é negativa e a adsorção de cátions é favorecida 37 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva pH E POTENCIAL DE CARGA PZC pH E POTENCIAL DE CARGA PZC O adsorvente em solução aquosa pode adsorver íons OH ou H A carga superficial de cada partícula dependerá do pH da solução Assim os grupamentos superficiais de cada sítio ativo do adsorvente podem dissociar ou associar prótons da solução dependendo das propriedades do adsorvente e do pH da solução A superfície dos sítios ativos tornase positivamente carregada quando se associa com os prótons provenientes da solução sob condições ácidas Ou negativamente carregadas quando ocorre a perda de prótons para a solução sob condições alcalinas 38 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva Efeito do pH nas cargas de superfície dos adsorventes O pH é um parâmetro fundamental no processo de adsorção em solução pois determina a carga da superfície do adsorvente e governa as interações eletrostáticas entre o adsorvente e o adsorvato O pH do ponto de carga zero pHPZC é o pH abaixo do qual a superfície do adsorvente é positiva enquanto que acima deste valor é negativa A importância desta variável na adsorção é que as cargas do adsorvato e do adsorvente devem ser opostas para que haja uma maior interação eletrostática entre ambos pois se as cargas forem iguais o processo de adsorção será prejudicado pois haverá repulsão eletrostática pH E POTENCIAL DE CARGA PZC 39 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva Efeito do pH nas cargas de superfície dos adsorventes Na Figura seguinte pode ser observado o efeito no deslocamento do pHPZC em três adsorventes naturais sendo dois modificados quimicamente bagaço de coco BC bagaço de coco modificado com ácido tartárico BCATAlc bagaço de coco modificado com formaldeído polimerizado BCFP Verificase que as modificações químicas no adsorvente trouxeram grandes mudanças no valor do pHPZC Na amostra não modificada BC o pHPZC é de 45 e esse valor foi reduzido a 25 e 27 para as amostras de BCATAlc e BCFP respectivamente pH E POTENCIAL DE CARGA PZC 40 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva pH E POTENCIAL DE CARGA PZC Potencial de carga na superfície dos adsorventes em função do pH 41 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva EQUILÍBRIO DE ADSORÇÃO 42 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva O equilíbrio de adsorção é geralmente um requisito essencial para obtenção de informações relevantes sobre projeto e análise de um processo de separação por adsorção Quando uma determinada quantidade de um sólido entra em contato com um dado volume de um líquido contendo um soluto adsorvível a adsorção ocorre até que o equilíbrio seja alcançado EQUILÍBRIO DE ADSORÇÃO 43 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva EQUILÍBRIO DE ADSORÇÃO Quando o adsorvato é colocado em contato com o adsorvente as moléculas ou íons tendem a fluir do meio aquoso para a superfície do adsorvente até que a concentração de soluto na fase líquida Ce permaneça constante Nesse estágio é dito que o sistema atingiu o estado de equilíbrio e a capacidade de adsorção do adsorvente qe é determinada Obs Utilizase uma massa de adsorvente e várias concentrações iniciais de adsorvato 44 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva EQUILÍBRIO DE ADSORÇÃO Gráficos envolvendo a capacidade de adsorção q x Ce podem ser obtidos a partir de dados experimentais 45 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva EQUILÍBRIO DE ADSORÇÃO Aplicando modelagem com equações de isotermas a relação q x Ce pode ser expressa na forma matemática e a capacidade máxima de adsorção de um adsorvente pode ser calculada experimentalmente 46 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva EQUILÍBRIO DE ADSORÇÃO 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 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 q em massa ou mols de adsorvato por unidade de massa de adsorvente Assim podemos obter um gráfico de q x Ce 47 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva EQUILÍBRIO DE ADSORÇÃO Valores de Ce após o equilíbrio ser atingido podem ser determinados por técnicas analíticas Cromatografia gasosa ou líquida Espectrometria no ultravioleta ou visível Espectrometria de absorção ou emissão Valores de q são obtidos por balanço de massa Onde q capacidade de adsorção Co concentração inicial do adsorvato Ce concentração do adsorvato no equilíbrio volume da solução m massa do adsorvente m C C q e o 48 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva EQUILÍBRIO DE ADSORÇÃO As isotermas de adsorção podem apresentarse de várias formas fornecendo informações importantes sobre o mecanismo de adsorção como demonstrado na figura abaixo 49 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva EQUILÍBRIO DE ADSORÇÃO Análise das diversas formas de isotermas 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 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 desfavorável irreversível 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 50 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva EQUILÍBRIO DE ADSORÇÃO Muitas equações de isotermas foram propostas com dois ou mais parâmetros para ajustar os dados experimentais sobre os valores de q x Ce Dentre as mais comumente utilizadas encontramse as equações de Langmuir Freundlich e Temkin Suas maiores utilizações são devido ao fato de se prever a capacidade máxima de adsorção do material e capacidade de descrever o comportamento dos dados experimentais 51 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva ISORTERMA DE LANGMUIR A equação modelo de Langmuir é uma das equações mais utilizadas para representação de processos de adsorção Pressupostos da Isoterma de Langmuir 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 Cada sítio pode comportar apenas uma molécula adsorvida 52 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva ISORTERMA DE LANGMUIR A equação modelo de Langmuir é expressa por Onde q quantidade do soluto adsorvido por grama de adsorvente no equilíbrio mg g1 qmax capacidade máxima de adsorção mg g1 KL constante de interação adsorvatoadsorvente L mg1 Ce concentração do adsorvato no equilíbrio mg L1 e L e L max K C 1 K C q q 53 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva ISORTERMA DE LANGMUIR A equação anterior é geralmente rearranjada para outras formas lineares para determinar os valores de KL e qmax Obtendose uma curva como dada na figura abaixo e L max max e K C q 1 q 1 q 1 54 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva ISORTERMA 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 com distribuição exponencial pode ser aplicado a sistemas não ideais superfícies heterogêneas adsorção em multicamada 55 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva ISORTERMA DE FREUNDLICH A equação modelo de Freundlich é expressa por Ou na forma linearizada tomando o logaritmo de cada lado tornandoa Na qual qe quantidade de soluto adsorvido mg g1 Ce concentração de equilíbrio em solução mg L1 1n constante relacionada à heterogeneidade da superfície KF constante de capacidade de adsorção de Freundlich mg11n g1 L1n 1 n e F e K C q e F e n logC 1 logK logq 56 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva ISORTERMA DE FREUNDLICH OBS Em geral uma adsorção favorável tende a ter um valor de n entre 1 e 10 Quanto maior o valor de n menor valor de 1n mais forte a interação entre o adsorvato e o adsorvente Quando o valor de 1n for igual a 1 indica que a adsorção é linear ou seja as energias são idênticas para todos os sítios de adsorção Quando o valor de 1n for maior que 1 o adsorvente tem maior afinidade pelo solvente o que sugere que há uma forte atração intermolecular entre os dois 57 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva ISORTERMAS DE LANGMUIR X FREUNDLICH 58 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva ISORTERMA DE TEMKIN Esta equação de dois parâmetros leva em consideração interações adsorventeadsorvato e a distribuição uniforme de energias de ligação Desconsiderando concentrações extremamente baixas ou extremamente elevadas o modelo assume que o calor de adsorção das moléculas na camada tende a decrescer de forma linear e não logarítmica com o aumento da cobertura do adsorvente 59 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva ISORTERMA DE TEMKIN A equação modelo de Temkin é expressa por Na qual qe quantidade de soluto adsorvido no equilíbrio R constante universal dos gases T temperatura b constante de Temkin em relação ao calor de sorção αT constante da isoterma de Temkin Ce concentração do adsorvato em solução no equilíbrio e T e C b ln RT q 60 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva ISORTERMA DE TEMKIN Obs A isoterma de Temkin é muito mais adequada à descrição de processos de adsorção em meio gasoso Em geral o modelo não descreve bem equilíbrios de adsorção de íons metálicos por biossorventes entre os quais se incluem fibras vegetais de resíduos da agroindústria 61 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva Carvão origem animal descoloração de soluções de açúcar e outros alimentos Carvão ativado material de carbono com uma porosidade bastante desenvolvida Este tipo de carvão é obtido a partir da queima controlada com baixo teor de oxigênio de certas madeiras em temperaturas entre 800C a 1000C tomandose o cuidado de evitar que ocorra a queima total do material de forma a manter sua porosidade Coleta seletivamente gases líquidos ou impurezas no interior dos seus poros apresentando portanto um excelente poder de clarificação desodorização e purificação de líquidos ou gases Exemplo Carvão CARVÃO 62 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva CARVÃO 63 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva Quanto à forma os carvões ativados são Granulados utilizados em filtros coluna material de boa resistência mecânica Pulverizados dosados diretamente no produto a ser tratado e posteriormente removido O Carvão Ativado normalmente é 100 vezes mais poroso que o carvão comum esta porosidade esta diretamente ligada à limpeza que o material sofre na ativação que consiste em remover as substâncias contidas nos poros obstruídos do carvão comum Este processo é realizado em fornos ativadores a uma temperatura de aproximadamente 800ºC e atmosfera redutora deixando ligações abertas no interior dos poros CARVÃO 64 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva CARVÃO 65 Operações Unitárias 4 Unidade 5 Adsorção Profa Maria das Graças Enrique da Silva 66