Numa adsorção em leito fixo, a Eq. 16.51 dá a velocidade de deslocamento da frente de adsorçāo através do leito no caso de a adsorção ser instantánea. A expressão envolve
, a composição do soluto no adsorvente que está em equilíbrio com o gás afluente de composição
equilíbrio pode ser expresso, dados o soluto e o adsorvente, pela equação
.
(a) Qual é a influência da diminuiçāo de
sobre a velocidade de deslocamento da frente de adsorção?
(b) Qual é o significado físico de
? Explique, neste caso, o significado físico da expressão resultante da Eq. 16.51.
(c) Qual é o significado físico de um valor de
grande? Neste caso, como se pode simplificar a Eq. 16.51?
(d) Sendo finito o valor de
, qual é a influência da composição do gás afluente sobre a velocidade de deslocamento da zona de adsorção?
(a) Qual é a influência da diminuiçāo de
(b) Qual é o significado físico de
(c) Qual é o significado físico de um valor de
(d) Sendo finito o valor de
Passo 1
Resumo do enunciado: numa adsorção em leito fixo com cinética instantânea, a Eq. 16.51 dá a velocidade da frente de adsorção. O equilíbrio sólido-vapor é linear,
. Pergunta-se:
(a) efeito de reduzir em
;
(b) significado físico de e o que acontece com a Eq. 16.51;
(c) significado de grande e simplificação da Eq. 16.51;
(d) para finito, influência de
em
.
(a) efeito de reduzir
(b) significado físico de
(c) significado de
(d) para
Passo 2
Derivação da Eq. 16.51 por balanço de massa na secção de área
. O fluxo de soluto que entra é
e a frente avança com velocidade
, criando zona saturada que acumula massa segundo
Igualando entrada e acumulação e cancelando
, obtemos
Passo 3
Substituindo a isoterma
resulta
(a) Como
, ao diminuir
a velocidade
aumenta: menor afinidade faz a frente avançar mais rápido.
Passo 4
(b) Para
segue
, ou seja, não há adsorção. Na expressão
Fisicamente, o soluto não é retido e a “frente” atinge o fim do leito instantaneamente, equivalendo a escoamento sem adsorção.
Passo 5
(c) Se
, o adsorvente retém muito soluto (
) e
: a frente praticamente não se move. A Eq. 16.51 já simplificada em
tende a zero pois
.
Passo 6
(d) Na forma final
não aparece mais
. Logo, para isoterma linear e
finito, a composição do gás afluente não altera a velocidade da frente de adsorção.
Resposta
(a) Ao reduzir
,
aumenta.
(b) significa ausência de adsorção (
); a Eq. 16.51 dá
, ou seja, não há retardo.
(c) grande indica adsorção muito forte, fazendo
; a Eq. 16.51 simplifica-se a
.
(d) Para isoterma linear com finito,
não depende de
.
(b)
(c)
(d) Para isoterma linear com