ADSORÇÃO CO + S CO.S Isoterma de Langmuir vd = kAd PCO CV

Apresentação em tema: "ADSORÇÃO CO + S CO.S Isoterma de Langmuir vd = kAd PCO CV"— Transcrição da apresentação:

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 Cv 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/ (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
H S H.S rápida N2 + S N2.S lenta N2.S + S N.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

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) (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