La presencia de compuestos de azufre en los combustibles fósiles ha sido una preocupación importante en las últimas décadas como un riesgo ambiental debido al aumento de gases de efecto invernadero en la atmósfera y la acentuación de la lluvia ácida. Este estudio evalúa arcillas modificadas como adsorbentes de bajo costo y eficientes para la eliminación de dibenzotiofeno (BT) y 4,6-dibenzotiofeno (DBT). La adsorción se investigó en un sistema por lotes con combustibles sintéticos (gasolina y diésel) en función del tipo de modificación de la arcilla, la dosis de adsorbente, la concentración inicial de los contaminantes, la desorción y el modelado de isoterma. Se observó una máxima adsorción con arcillas modificadas con ion benziltrimetilamonio (BM), logrando una capacidad máxima de adsorción (qmax) de BT de 11.3 mg/g en gasolina y 31.3 mg/g en diésel. Se propone la formación de interacción de Van der Waals así como fuerzas aromáticas como el principal mecanismo basado en los resultados. Se logró una desorción del 40% en 0.1 N HCl. Los adsorbentes fueron caracterizados por microscopía electrónica de barrido (SEM) y espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FT-IR), indicando sus propiedades óptimas como adsorbentes en combustibles. Este trabajo destaca el uso potencial de arcillas de polaridad inversa en la eliminación de compuestos de azufre de combustibles modelo como una técnica de purificación de bajo costo y respetuosa con el medio ambiente.