ADSORÇÃO EM SUPERFÍCIES SÓLIDAS, ADSORÇÃO FISICAS E QUÍMICAS.

ADSORÇÃO EM SUPERFÍCIES SÓLIDAS, ADSORÇÃO FISICAS E QUÍMICAS.

Adsorção é um fenômeno de superfície em que uma quantidade definida de moléculas de um fluido ( adsorbato), adere a superfície de um solido ( adsorvente). No processo de adsorção as molécula da fase fluida são atraídas para a zona interfacial , isso ocorre devido a existência de forças atrativas não compensadas na superfície do adsorvente.

A atração e fixação  do adsorbato  a superfície do adsorvente ocorrem através de forças físicas (adsorção física) ou interações químicas (adsorção química). As forças envolvidas na adsorção física incluem forças de Van der Waals e interações eletrostáticas devido as interações de polarização. Adsorção consiste em um fenômeno exotérmico, espontâneo  e que ocorre com uma diminuição de energia livre do sistema. A adsorção química, ou quimissorção, envolve interações químicas, pouco mais fracas do que ligações químicas propriamente ditas, mas leva à formação de um composto químico de superfície ou complexo de adsorção.4 É um processo bastante específico, já que é necessário que haja uma interação bastante direcionada entre o adsorvente e o adsorbato para que ocorra. Tende a alterar as propriedades das substâncias envolvidas Vários fatores afetam a adsorção como a estrutura molecular, tamanho da partícula do material adsorvente, solubilidade do soluto, PH do meio, tempo de contato de temperatura . (CAVALCANTE JUNIOR E AZEVEDO , 1994).

Os estudos de adsorção em condições matemáticas  se complementam com estudos de cinética de adsorção para determinar a resistência a transferência de massa e o coeficiente efetivo da difusão. O fenômeno de adsorção de um  adsorbato  sobre um solido poroso pode englobar varias etapas de transferência de massa. (SOUZA, 2011).

Cinética de adsorção

Na direção da adsorção do componente químico o encontramos um  caminho entre o fluido e a superfície do solido. Os efeitos de transferência de massa as vezes  promovem  o aparecimento de três resistências; resistência do filme liquido externo, que circunda a partícula, resistência difusional  no mesoporo ou no  macroporo do solido e resistência  no  microporo dos cristais adsorventes ou micropartículas. A resistência oferecida pelo filme liquido externo pode ser eliminada se o sistema for submetido  a agitação. (SOUZA, 2011)

Modelos de pseudo-primeira-ordem de Lagergren e pseudo- segunda- ordem de ho e Mckay.

A determinação de parâmetros cinéticos é importante no controle da eficiência dos processos de adsorção. Os modelos  de pseudo-primeira-ordem e pseudo- segunda-ordem são tradicionalmente utilizados na avaliação cinética de processos de interações em interfaces solido/solução. A equação de pseudo-primeira-ordem sugerida inicialmente por Lagergren basear-se na capacidade de adsorção do solido e expressa por:        

 [pic 1]

Em que:

  –quantidade de corante adsorvida.[pic 2]

q – quantidade de corante adsorvido.

K – constante de velocidade de adsorção.

t – tempo.

Em muitos casos o modelo pseudo-primeira-ordem não se ajusta bem em todo o intervalo do tempo de contato, geralmente é aplicável durante a fase inicial do processo de adsorção.

Já o modelo pseudo-segunda-ordem é útil para predizer o comportamento sobre uma vasta extensão de adsorção química é a etapa dominante  do processo, na qual envolvem forças de valencia, através do compartilhamento ou trocas de elétrons entre o adsorvato e adsorvente. (SOUZA, 2011)

O modelo de peseudo-segunda-ordem e expressa por.

 [pic 3]

Em que :

 - quantidade de corante adsorvida.[pic 4]

  - quantidade de corante adsorvido.[pic 5]

T – tempo.

 – constante de velocidade de adsorção de segunda ordem. [pic 6]

ISOTERMAS DE ADSORÇÃO

Em um processo de adsorção,  a construção de isotermas é importante na analise da interação entre o adsorvato  e o adsorvente . Muitas vezes, a forma das isotermas pode fornecer informações qualitativas da natureza das interações solido/solução. (GIMBERT et al. 2008).

Lei de henry.

Para a adsorção física numa superfície numa superfície homogenia, em concentração suficientemente baixas, a isoterma de equilíbrio pode ser aproximada por uma relação linear tipo.

[pic 7]

Em que:

q- concentração da fase adsorvida

k – constante de henry

c – concentração de adsorbato na fase fluida.

2.2 isoterma de langmuir.

Pode ser considerado como um modelo mais eficaz para  a representação de isotermas em que há  uma interação forte entre a superfície do adsorvente e o soluto  para um único componente esse Modelo pode ser expressado pela  equação de Langmuir.