Modelos Cinéticos De Adsorcion

Modelos Cinéticos de Adsorción

Una isoterma de adsorción describe el equilibrio de la adsorción de un material en una superficie (de modo más general sobre una superficie límite) a temperatura constante. Representa la cantidad de material unido a la superficie (el sorbato) como una función del material presente en la fase gas o en la disolución. Las isotermas de adsorción se usan con frecuencia como modelos experimentales, que no hacen afirmaciones sobre los mecanismos subyacentes y las variables medidas.

En los procesos de adsorción hay dos aspectos que deben ser considerados;

1) El efecto de la adsorción sobre la energía interfacial del sistema en el equilibrio (Termodinámica)

2) La rapidez del proceso de adsorción (cinética)

Tipos de isotermas.

Existen 5 tipos o perfiles de isotermas I-V. Para explicarlos se han propuesto diferentes ecuaciones.

Tipo I: Isoterma Langmuir

Suposiciones

Superficie ideal (homogénea) todos los sitios de adsorción son iguales

Todas las moléculas que se adsorben, se adsorben de la misma manera

No hay interacciones laterales entre moléculas

Cantidad de Adsorción máxima en la monocapa

1. Langmuir intenta explicar la isoterma Tipo I, como una adsorción en monocapa (monomolecular) en la cual gracias al equilibrio adsorción-desorción no hay formación de monocapas.

2. El límite de capacidad del adsorbente es cuando la monocapa está completa (región asintótica en la gráfica).

3. La velocidad de adsorción es proporcional a la Presión y a la fracción de superficie no cubierta

v_a=k_a P(1-θ)

4. En tanto que la velocidad de desorción solo depende de la fracción de superficie cubierta.

v_d=k_d θ

5. En el equilibrio de adsorción – desorción se tiene que (v_a=v_d)

k_a P-k_a Pθ=k_d θ

6. Si despejamos la fracción de superficie cubierta (θ); dividimos entrek_d y definiendo

b = k_a / k_d

θ=(k_a P)/(k_a P+k_d )=bP/(bP+1)

7. A presiones bajas la cantidad adsorbida es directamente proporcional a la presión:

θ=y/y_m =(Cantidad adsorbida por gramo de adsorbente)/(Cantidad adsorbida por gramo de adsorbente en la monocapa)

8. A presiones altas en cambio se alcanza el límite de la capacidad del adsorbente (monocapa completa)

y=y_m

9. A presiones intermedias la cantidad adsorbida depende del coeficiente de adsorción o constante de equilibrio (b) y por tanto también de la temperatura.

10. La limitante más importante de la isoterma de Langmuir es que supone que el calor de adsorción es independiente del recubrimiento de la superficie.

Ecuación de Langmuir linealizada:

Dónde:

a = cantidad de soluto adsorbida.

P o C = presión o concentración del adsorbato.

K = constante de

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