A ADSORÇÃO EM CARVÃO ATIVO

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA - UFSC

CENTRO TECNOLÓGICO – CTC

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA E ALIMENTOS - EQA

EQA 5532 – LABORATÓRIO DE FENÔMENOS DE TRANSFERÊNCIA E OPERAÇÕES UNITÁRIAS II

PROFESSOR: JOSÉ MIGUEL MULLER

ADSORÇÃO EM CARVÃO ATIVO

         Alunas:

Ana Jordelina Martins da Rosa

Naruska Radetski da Silva

Patrícia Eberhardt

Florianópolis,

2017.

RESUMO

Atualmente a produção mundial e o uso de compostos químicos têm aumentado significativamente, e em muitos casos, esses compostos não são biodegradáveis. Assim sendo, a maior preocupação incide no tratamento de efluentes antes de serem lançados ao meio ambiente. A técnica de tratamento avançado mais comumente empregado é a adsorção por carvão ativado. Este processo é baseado na concentração e imobilização de um contaminante na superfície do carvão ativado granular ou em pó. A técnica é conhecida como um fenômeno de interface, ocorrendo umequilíbrio dinâmico entre o soluto na fase aquosa e o adsorvido na superfície do carvão. Quando o equilíbrio é alcançado, os parâmetros de adsorção podem ser simplesmente estabelecidos usando uma apropriada equação de isoterma. Neste experimento foi obtida a curva de equilíbrio estático (em processo batelada no banho termostático) na adsorção de ácido orgânico (soluto) em solução aquosa, na superfície do adsorvente granulado, para uma concentração inicial do soluto e para uma temperatura distinta, e também a curva cinética de adsorção para esta mesma temperatura (isoterma). Os resultados mostraram que o modelo de Langmuir foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais e que em termos do número de moles a velocidade de adsorção média foi de 0,000052 mol/min.

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Tipos comuns de isotermas de adsorção        1

Figura 2 - Isortermas de adsorção        6

Figura 3 - Tipos comuns de isotermas de adsorção        7

Figura 4 - Perfis de concentração em um leito fixo: (a) Perfil a várias concentrações e tempo; (b) Perfil de concentração do fluido na saída da coluna.        9

Figura 5 - Fração mássica de adsorbato no adsorvente em função da concentração de ácido acético.        13

Figura 6 - Gráfico da linearização para a isoterma de Freundlich.        14

Figura 7 – Gráfico da linearização para a isoterma de Langmuir.        15

Figura 8 – Número de moles de soluto adsorvidos em função do tempo.        17

Figura 9 – Fração mássica de adsorbato no adsorvente em função do tempo.        17

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Dados coletados experimentalmente        12

Tabela 2 - Adsorbato no adsorvente em função da concentração de ácido acético        13

Tabela 3- Equações e parâmetros das Isotermas de Freundlich e Langmuir        14

Tabela 4 - Parâmetros calculados para Isoterma de Freundlich.        14

Tabela 5 - Parâmetros calculados para Isoterma de Langmuir.        14

Tabela 6 - Dados da cinética de adsorção do ácido acético em carvão ativado.        16

LISTA DE SÍMBOLOS

Simbologia

Nomenclatura

Unidade

qe ou q               Fração de adsorbato no adsorvente                                     Kg adsorbato/kg adsorvente

K                       Constante de equilíbrio de Langmuir para concentração    (Kg/m3)-1

K´                      Constante de equilíbrio de Langmuir para pressão             (Pa)-1

qm                                  Fração de adsorbato no adsorvente máxima                       Kg adsorbato/Kg adsorvente

Ce ou C              Concentração do soluto em solução no equilíbrio              Kg/m3

n                         Expoente da isoterma de Freundlich                                   -

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO        1

2 OBJETIVOs        3

3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA        4

3.1 ADSORÇÃO        4

3.2 PROCESSO DE ADSORÇÃO E ADSORVENTES        4

3.3 APLICAÇÕES        5

3.4 ISOTERMAS DE ADSORÇÃO        6

3.5 MODELOS DE ADSORÇÃO        7

3.6 CURVA DE EFLUÊNCIA E PONTO DE RUPTURA        8

4 Materiais e método        11

4.1 equipamentos e Materiais        11

4.2 Procedimento experimental        11

5 Resultados e Discussões        12

5.1 EQUILÍBRIO ESTÁTICO        12

5.2 CINÉTICA DE ADSORÇÃO        16

6 Conclusões        19

Referências        20

ANEXO A - Memorial de cálculo        21

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1 INTRODUÇÃO

A adsorção envolve contato do sólido com líquido ou gases que resulta na transferência de massa do fluído para o sólido. É usada para desumidificar ar e outros gases, para remover odores e impurezas dos gases industriais e outros. As separações típicas de líquidos incluem descoloração de produtos derivados de petróleo e das soluções de açúcar, remoção de odores e gosto da água, etc.