PROCESSO DE ADSORÇÃO: PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS E APLICAÇÕES

A adsorção está entre os métodos mais populares para a separação de compostos, promovendo a sua recuperação e a purificação do efluente no qual ele se encontra. Esse é um dos processos mais eficientes de tratamento de efluentes, sendo empregado nas indústrias a fim de reduzir os níveis de um soluto dentro de um fluido, removendo este componente que pode estar presente em um sistema líquido ou gasoso.

Figura 1. Torre de adsorção na indústria.
Fonte: AIChEAcademy.

O fenômeno que torna possível o processo de adsorção é a transferência de massa. Para essa operação apresentar eficiência é necessário entender sobre a capacidade de um composto sólido em adsorver o outro. Ou seja, a taxa de acumulação do soluto, que está inserido em um meio líquido ou gasoso, em uma interface sólida.

O composto que ficará retido na superfície do material sólido – aquele que será retirado do sistema no qual se encontra -, é conhecido por adsorvato ou adsorbato; já o composto que será a interface sólida, responsável por capturar este soluto, será o adsorvente ou adsorbente.

Figura 2. Representação do sistema de adsorção; as partículas coloridas são as moléculas de soluto (adsorvato), que com o processo começam a se acumular na superfície o material sólido (adsorvente – partículas escuras).

A adsorção pode ser física, conhecida por fisissorção, ou química, conhecida por quimissorção. Na adsorção física, o absorvato liga-se à superfície do adsovente por forças de Van der Waals, na qual é considerada uma interação mais fraca. Já a adsorção química envolve ligações químicas mais fortes, o que resulta em reação química, e acontece em casos mais específicos.

Em processos mais simples, é possível determinar uma curva de concentração de soluto na interface sólida em função da concentração do soluto na fase fluída (líquida ou gasosa). Essa curva dependente da temperatura, é conhecida como isoterma de adsorção. Existem vários modelos de isotermas, como suas próprias equações. A isoterma mais simples, aplicada nos sistemas de adsorção em superfícies homogêneas com baixa interação, é a isoterma de Langmuir.

Existem diversos fatores que influenciam o rendimento do processo de adsorção, como por exemplo:

–  Área superficial do adsorvente: em muitos casos emprega-se sólidos porosos para aumentar o acesso do adsorvato no adsorvente, aumentando a zona de transferência de massa;

– Propriedades e potencial químico do adsorvente e do adsorvato: determina a capacidade e a taxa de adsorção.

Outras variáveis são: o tempo de contato entre os sistemas, a temperatura e o pH do meio.

Os processos de adsorção acontecem em torres/colunas de adsorção, ou em leitos, sendo o carvão ativado a interface sólida mais empregada – outras interfaces podem ser a sílica-gel e zeólita.

No uso de carvão ativado, o carvão em pó é mais empregado para adsorver solutos que estão na fase líquida, já o carvão na forma granulada é mais usado para adsorver solutos que estão na fase gasosa.

Diversos estudos estão sendo realizados para substituir o carvão ativo para outro material adsorvente, como o emprego de materiais do próprio processo de fabricação, como é o caso do uso de resíduo sólido da indústria coureira para a remoção de corantes. 

Algumas aplicações do processo de adsorção podem ser: remoção de hidrocarbonetos indesejáveis no refino de petróleo; remoção de gases dispersos no ar; remoção de odor, sabor, e cor, como é empregado na produção de óleos comestíveis; e recuperação de compostos.

Lembrando: Existem diferenças entre o processo de adsorção e o processo de absorção, sendo a principal, o comportamento do soluto com o meio. Na adsorção o soluto é adsorvido, ele se acumula e fica retido na superfície da interface sólida do adsorvente. No processo de absorção, o soluto é incorporado ao volume do outro meio.

Figura 3. Esquema para avaliar o comportamento das moléculas do soluto no processo de adsorção e absorção.

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REFERÊNCIA

 

NASCIMENTO R. F. et al. Adsorção: aspectos teóricos e aplicações ambientais. Universidade Federal do Ceará. Fortaleza. 2014.