Relatorio: adsorção do carvão

ADSORÇÃO DO CARVÃO

INTRODUÇÃO

O fenômeno da adsorção é conhecido desde o século 18, quando em 1773, C. W. Scheele notou que substâncias porosas possuíam propriedade de absorveram valores. A partir dessa percepção começaram a ser realizados estudos em sistemas constituídos de sólidos e de gases e posteriormente Lowitz observou que o fenômeno ocorria também em soluções. Nos dias atuais, a adsorção é reconhecida como fenômeno de fundamental importância em inúmeros processos físicos, químicos e biológicos que ocorrem na natureza.

Desse modo, conceitua-se adsorção como um fenômeno físico-químico na qual o componente na fase gasosa ou líquida, é transferido para a superfície de uma fase sólida. Os componentes que se unem a superfície são denominados adsorvatos e a fase sólida que retém o adsorvato, são chamadas de adsorvente. Dessorção é o processo pelo qual há a remoção das moléculas a partir da superfície. A migração dos componentes de uma fase para outra, utiliza-se da diferença de concentrações entre a superfície do adsorvente e o seio fluido como força motriz. Normalmente a composição do adsorvente é formada por partículas que são empacotadas num leito fixo por onde passa uma fase fluida até que não haja mais transferência de massa. Como a concentração do adsorvato é na superfície do adsorvente, quanto maior for essa superfície, maior será a eficiência da adsorção, por isso geralmente os adsorventes são sólidos com partículas porosas. (BORBA, 2006).

O fenômeno de adsorção pode ser classificado de duas formas, a Adsorção Química e Física. Na Adsorção Química ou Quimissorção, as moléculas se unem a superfície do adsorvente através de ligações químicas (normalmente covalentes) e tendem a se acomodar em sítios que possibilitem o número de coordenação máximo com o substrato, isto é, envolve a formação de uma ligação química com o sólido, por isso, há a criação de um novo composto.

                                                      A + B 🡪 C

Já na Adsorção Física, ou Fisissorçao há uma interação de Van der Walls entre o adsorvato e o adsorvente. As interações de Van der Walls são fracas, porém de longo alcance, e a energia liberada quando uma partícula é adsorvida fisicamente é da mesma ordem de grandeza que a entalpia de condensação. Este processo não envolve a formação de uma ligação química com o sólido, por isso, o novo composto a ser criado, diferentemente da adsorção química é formado por partes de seus formadores, não resultando em uma nova substância.

A + B 🡪 AB

Nos experimentos de adsorção se medem os volumes de gases ou massas de fluidos por grama de adsorvente sólido, em função da temperatura sob pressão constante. Desse modo, são obtidas as isotermas de adsorção, em outro modo, na qual a pressão é constante, as isobáricas de adsorção.

A adsorção tem grande importância na tecnologia, sendo utilizada em larga escala em processos de secagem, como catalisadores ou suporte para catalizadores, na purificação e separação de gases e líquidos, além de atuar no controle da poluição quer esteja em fase líquida ou gasosa. Outro aspecto é a sua utilidade no conhecimento de propriedades como a área específica e o tipo de porosidade dos materiais sólidos finalmente divididos, propriedades estas que possuem total relação com as aplicações destes sólidos.

OBJETIVOS
Realizar um estudo sobre adsorção do ácido acético pelo carvão ativado em função da concentração do ácido em soluções aquosas e determinar a isoterma de adsorção.

MATERIAIS E REAGENTES

• 14 erlenmeyers 250ml;
• Solução de ácido acético 1mol/L;
• Solução de NaOH 1mol/L;
• Carvão Ativado;
• Buretas 50 ml;
• Fenolftaleína;
• Funil;
• Papel de filtro;
• Pipetas;
• Provetas.

PROCEDIMENTO

Primeiramente, enumera-se cada Erlenmeyer de 1 a 6 e, em seguida, adiciona-se a cada um deles 2 gramas de carvão ativado. Após isso, adiciona-se água e ácido acético (HAc) em cada Erlenmeyer respeitando os volumes fornecidos pela Tabela 1. Depois da água e ácido acético serem adicionados, os frascos são fechados e agita-se cada mistura  vigorosamente durante 30 minutos, tendo o cuidado de mantê-las à temperatura ambiente, evitando aquece-las com as mãos. Em seguida, filtram-se as misturas. Depois, retira-se uma alíquota do filtrado dos frascos, de acordo com os valores indicados na Tabela 2. Por fim, cada amostra foi titulada com hidróxido de sódio, usando fenolftaleína como indicador. Repete-se o procedimento para as demais amostras.

RESULTADOS E DISCUSSÕES

Após a numeração dos Erlenmeyers de 1 a 6, foi adicionado aproximadamente 2g de carvão ativado em cada um deles, com o auxilio de uma balança, os valores obtidos estão expressos na Tabela 1. Com os valores do volume, calculou-se a concentração inicial de ácido acético(HAc)  em cada solução, utilizando a fórmula abaixo:

C1 . V1 = C2. V2

Sendo:

C1= Concentração inicial;                   C2= Concentração final;

V1= Volume inicial;                           V2= Volume final.

Obtiveram-se os valores abaixo, que estão expressos na Tabela 1.

1. 1 . 50mL = Cf . 100mL = 0,5 mol/L
2. 1 . 25mL = Cf. 100mL = 0,25mol/L
3. 1. 10mL= Cf. 100mL= 0,10mol/L
4. 1. 5mL= Cf. 100mL= 0,05mol/L
5. 1. 2mL= Cf. 100mL= 0,02mol/L
6. 1. 1mL= Cf. 100mL = 0,01mol/L

Tabela1. Volumes de água e soluções de ácido acético a serem adicionados sobre o carvão.

Frasco	Volume de sol. de ácido acético (mL)	Volume de água (mL)	Concentração inicial HAc (mol/L)	Massa do Carvão Ativado (g)
01	50	50	0,5	2,00
02	25	75	0,25	2,00
03	10	90	0,10	2,02
04	5	95	0,05	2,02
05	2	98	0,02	2,01
06	1	99	0,01	2,01

Após isso, agitou-se cada erlenmeyer por 20 minutos, e depois o seu conteúdo foi filtrado. Com o auxilio de uma pipeta volumétrica, retirou-se uma alíquota de titulação de cada erlenmeyer, seguindo os valores do volume de HAc (mL) expressos na Tabela 2. Em seguida, após a titulação, obtiveram-se os valores do volume de Hidróxido de Sódio (NaOH), expressos na Tabela 2.