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ADSORÇÃO

ADSORÇÃO. CO + S CO.S Isoterma de Langmuir v d = k Ad P CO C V V r = k -ad C CO.S r AD = k Ad P CO C V - k -ad C CO.S. ADSORÇÃO. Chamando K Ad = k Ad / k -Ad constante de equilíbrio de adsorção r Ad = k Ad (P CO C V - C CO.S / K Ad ).

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Presentation Transcript

  1. ADSORÇÃO CO + S CO.S • Isoterma de Langmuir • vd = kAd PCO CV • Vr = k-ad CCO.S rAD = kAd PCO CV - k-ad CCO.S

  2. ADSORÇÃO • Chamando KAd = kAd/ k-Ad constante de equilíbrio de adsorção rAd = kAd (PCO CV - CCO.S/ KAd )

  3. ADSORÇÃO • kAd independente da temperatura • k-Ad aumenta exponencialmente com a T Logo: • KAd diminui exponencialmente com a T

  4. ADSORÇÃO • Balanço de sítios Ct = CV + CCO.S No equilíbrio: rAd = 0 CCO.S = KAd PCO CV = KAd PCO (Ct - CCO.S) CCO.S (1 + KAd PCO) = KAd PCO Ct CCO.S = KAd PCO Ct / 1 + KAd PCO

  5. ADSORÇÃO Cco.s Isoterma de Langmuir PCO

  6. AJUSTE À LANGMUIR Pco/ CCO.S PCO/ CCO.S = 1/KAdCt + PCO/Ct Pco

  7. ADSORÇÃO DISSOCIATIVA CO + 2S C.S + O.S A probalidade de dois sítios vazios adjacentes um ao outro é proporcional ao quadrado da concentração de sítios vazios Vd = kAd Pco Cv2 Vr = k-Ad CO.S CC.S rAd = kAd Pco Cv2 - k-Ad CO.S CC.S

  8. ADSORÇÃO • Chamando KAd = kAd/ k-Ad constante de equilíbrio de adsorção rAd = kAd (PCO CV2 - CC.SCO.S / KAd )

  9. ADSORÇÃO No equilíbrio: rAd = 0 kAd PCO CV2 = k-Ad CC.SCO.S Para CC.S = CO.S CO.S = ( KAd PCO)1/2 CV

  10. ADSORÇÃO • Balanço de sítios: Ct = CV + CC.S + CO.S CV = Ct - CC.S - CO.S CV = Ct - 2CO.S

  11. ADSORÇÃO • Isoterma de Langmuir CO.S = ( KAd PCO)1/2 Ct/ 1 + 2(( KAd PCO)1/2 Linearizando: (PCO)1/2/ CO.S = 1/ Ct(KAd)1/2 + 2(PCO)1/2/Ct

  12. ADSORÇÃO (PCO)1/2/ CO.S (PCO)1/2

  13. ETAPA LIMITANTE • Etapa mais lenta do processo do ciclo catalítico. • As demais são consideradas em equilíbrio e iguais entre si. HIPÓTESE: superfície essencialmente uniforme ou seja qualquer das etapas é independente do grau de cobertura da superfície.

  14. ETAPA LIMITANTE Exemplos: • Síntese de amônia : 3H2 + N2 2NH3 H2 + 2S 2H.S rápida N2 + S N2.S lenta N2.S + S 2N.S

  15. EXEMPLOS N.S + H.S HN.S + S NH.S + H.S H2N.S + S H2N.S + H.S NH3.S + S NH3.S NH3 + S Reação : rápida

  16. EXEMPLOS • Emissões automotivas: cat. Cu CO + NO CO2 + ½ N2 CO + S CO.S adsorção NO + S NO.S rápida

  17. EXEMPLOS NO.S + CO.S CO2 + N.S + S lenta N.S + N.S N2.S rápida N2.S N2 + S rápida

  18. Expressão das Taxas de Velocidade Ex: Decomposição do Cumeno cumeno benzeno + propeno A cat Pt B C A C B C Reação controlada pela reação na superfície B A

  19. Decomposição do Cumeno • Adsorção do cumeno A + S A.S • Reação na superfície A.S B.S + C • Dessorção do benzeno B.S B + S

  20. Decomposição do Cumeno • Adsorção do cumeno (A) rAd = kAd (PA CV - CA.S/ KadA) (mol/gcat.h) (atm.h)-1 (mol/gcat) atm-1

  21. Decomposição de Cumeno • Reação na superfície rS = kS CA.S - k-S PC CB.S rS = kS (CA.S - PC CB.S/KS)

  22. Decomposição do Cumeno • Dessorção do benzeno rDes = kDesCB.S - k-DesPB CV rDes = kDes (CB.S - PB CV/KDesB) como KadB = 1/ KdesB rDes = kDes (CB.S - KadB PB CV)

  23. Decomposição do Cumeno – Etapa Limitante • 1- adsorção do cumeno controla rS/kS = rDes/kDes = 0 r’ = rAd kS e kDes grandes kAd pequeno

  24. Decomposição do Cumeno – Etapa Limitante rAd = kAd (PA – KAdBPBPC/KSKAdA)CV Quando rAd = 0 PA = KAdBPBPC/KSKAdA KSKAdA/KAdB = PBPC/ PA = KP

  25. Decomposição do Cumeno • Balanço de sítios: Ct = CV + C A.S + C B.S - r’ = rAd - r’ = Ct kAd PA0 = k PA0 r’ PA0

  26. Decomposição do Cumeno – Etapa Limitante 2- Reação na superfície controla rAd/kAd = rDes/kDes = 0 r’= rS k S pequeno kAd e kDes grandes

  27. Decomposição do Cumeno • r’ = rAd • -r’ = kSCtKAdA(PA-PCPB/KP)/1+PBKAdB+PA KAdA

  28. Decomposição do Cumeno 3- Dessorção controla rAd/kAd = rS/kS = 0 r’= rDes k Des pequeno kAd e kS grandes

  29. Decomposição do Cumeno - r’ = rDes - r’= kDesCtKSKA(PA-PBPC/KP)/PC+PAKAKS+KAPAPC -r’0 = kDesCt r’ PA0

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