Adsorcao carvao ativado

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ADSORÇÃO EM CARVÃO ATIVADO E OUTROS
MATERIAIS
3.1.
Aspectos gerais do fenômeno de adsorção
A adsorção é um fenômeno físico-químico onde o componente em uma fase
gasosa ou líquida é transferido para a superfície de uma fase sólida. Os
componentes que se unem à superfície são chamados adsorvatos, enquanto que a
fase sólida que retém o adsorvato é chamada adsorvente. A remoção dasmoléculas a partir da superfície é chamada dessorção (MASEL, 1996). A migração
destes componentes de uma fase para outra tem como força motriz a diferença de
concentrações entre o seio do fluido e a superfície do adsorvente. Usualmente o
adsorvente é composto de partículas que são empacotadas em um leito fixo por
onde passa a fase fluida continuamente até que não haja mais transferência de
massa.Como o adsorvato concentra-se na superfície do adsorvente, quanto
maior for esta superfície, maior será a eficiência da adsorção. Por isso geralmente
os adsorventes são sólidos com partículas porosas (BORBA, 2006).
Segundo Letterman (1999); a adsorção de moléculas pode ser representada
como uma reação química:
A + B Û A.B (3.1)
onde A é o adsorvato, B é o adsorvente e A.B é o compostoadsorvido.
Os compostos permanecem adsorvidos na superfície do adsorvente pela
ação de diversos tipos de forças químicas como:
- Ligações de Hidrogênio
- Interações Dipolo-Dipolo
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- Forças de London ou Van der Waals
Quando as moléculas de adsorvato presentes na fase fluída atingem a
superfície do adsorvente, a força residual, resultante do desequilíbrio das forças
de Van der Walls que agemna superfície da fase sólida, criam um campo de
forças que atrai e aprisiona a molécula. O tempo que a molécula de adsorvato fica
ligada à superfície do adsorvente depende diretamente da energia com que a
molécula é segura, ou seja, é uma relação entre as forças exercidas pela superfície
sobre essas moléculas e as forças de campo das outras moléculas vizinhas
(HOMEM, 2001).
Existembasicamente dois tipos de adsorção: a adsorção física ou fisiosorção
e a adsorção química ou quimiosorção. No entanto, em certas ocasiões os dois
tipos podem ocorrer simultaneamente (CHEREMISINOFF e ELLERBUSCH,
1978).
A adsorção física ocorre por uma diferença de energia e/ou forças de
atração, chamadas forças de Van der Waals, que tornam as moléculas fisicamente
presas ao carvão. Estas interações têmum longo alcance, porém são fracas. A
energia produzida quando uma partícula é fisicamente adsorvida é da mesma
ordem da entalpia de condensação. Este tipo de adsorção é sempre exotérmico e
reversível. O equilíbrio é estabelecido rapidamente, a menos que ocorra a difusão
através da estrutura porosa. A fisiosorção corresponde a uma interação de
natureza puramente eletrostática entre apartícula e os átomos superficiais do
sólido. Origina-se pela atração entre dipolos permanentes ou induzidos, sem
alteração dos orbitais atômicos ou moleculares das espécies comprometidas.
Recebe também o nome de adsorção de Van der Waals (DROGUETT, 1983).
Entretanto, a quimiosorção, corresponde a uma interação de tipo químico,
na qual os elétrons de enlace entre as moléculas e o sólido experimentamreordenamento e os orbitais respectivos mudam de forma, de modo similar a
uma reação química. Mas nem sempre a alteração eletrônica é completa no
sentido dos enlaces químicos comuns, covalentes ou iônicos; pode ocorrer
somente uma modificação ou deformação parcial dos orbitais (DROGUETT,
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1983). A entalpia de adsorção química é muito maior que a da adsorção física.
Com exceção de algunscasos, a adsorção química é exotérmica e reversível.
A Tabela 3.1 apresenta as principais diferenças entre a quimiosorção e a
fisiosorção.
Tabela 3.1 Diferenças entre a quimiosorção e a fisiosorção. (MC CASH, 2001; RUTHVEN,
1984).
Quimiosorção Fisiosorção
Tipo de Forças Forças de Van der Waals Forças Comparáveis a
ligações químicas
ads − DH (Calor de
adsorção)
~ 40 – 1000 kJ/mol ~ 40...
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