ADSORÇÃO DE AZUL DE METILENO DE SOLUÇÃO AQUOSA EM LEITO DE CARVÃO ATIVADO

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Universidade Federal do Pampa - Campus Bagé Curso de Engenharia Química Disciplina de Laboratório de Engenharia Química II

 ADSORÇÃO DE AZUL DE METILENO DE SOLUÇÃO AQUOSA EM LEITO DE CARVÃO ATIVADO

AYRES, J. O.1, CRESPO, F. M.2, GRANJA, A. P.3, HARDT, D. L.4, LOPES, N. D.5, PIN, C. F.6, VARGAS, B. M.7

1Universidade Federal do Pampa, Curso de Engenharia Química.

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RESUMO – A adsorção consiste na transferência de massa de um soluto, em solução gasosa ou líquida, para os sítios de um adsorvente em fase sólida possibilitando a separação de componentes desse fluído. O azul de metileno é um corante que possui uma variedade de aplicações, como por exemplo, um composto modelo para remoção de poluentes a partir de soluções aquosas. O carvão ativado é o adsorvente mais utilizado comercialmente por este método, possuindo uma vasta área superficial interna e alta porosidade. O objetivo do presente estudo foi avaliar o desempenho no processo de adsorção do azul de metileno, em solução aquosa, utilizando carvão ativo. Os resultados obtidos apresentaram para o comprimento de leito não utilizado (CLNU) o valor de 3,63 cm, o percentual de remoção da coluna apresentou o valor de 19,03%, e eficiências da utilização do leito e da recuperação do soluto foram de 28,7% e 94,4% respectivamente. O desempenho do experimento se mostrou satisfatório, o que comprovou a capacidade do carvão ativado como um adsorvente de qualidade .

INTRODUÇÃO

As indústrias têxteis, farmacêuticas e alimentícias, produzem uma grande quantidade de efluentes ricos em corantes, que por possuírem estruturas químicas complexas, são de difícil biodegradação. Segundo Dotto et al (2011), a remoção destes corantes do meio ambiente é de grande valor pois, são considerados altamente tóxicos para a vida aquática, afetando processos de crescimento microbiano, reduzindo a capacidade de reoxigenação da água, dificultando a passagem da luz solar e, consequentemente, afetando a atividade fotossintética.

O azul de metileno é um corante orgânico, solúvel em água que produz cátions azuis em solução, estes são responsáveis por causarem toxicidade aguda e crônica em peixes e outros organismos quando realizam ligações com íons metálicos e apresentam propriedades carcinogênicas (LEDAKOWICZ et al., 2001).

A adsorção pode ser vista como uma maneira viável de recuperação de efluentes, pois é capaz de remover grandes quantidades de contaminantes sem destruí-los. Dependendo do material adsorvente, o processo pode ter custo muito baixo, tempo de remoção pequeno e permite a reutilização da matriz adsorvente (DALLAGO et al.,2005).

Geralmente usados na forma de grãos, os adsorventes devem possuir boa resistência, alta área superficial e boa capacidade de adsorção. A utilização de carvão ativado é muito comum, visto que é um material com alta porosidade e apresenta alta eficiência devido a sua grande área superficial.

Segundo Geankoplis (2003), o processo de adsorção contínua é mais complexa quando comparada ao processo de batelada, que atinge o equilíbrio. Assim a concentração do fluido na fase fluida e na fase adsorvente sólida muda de acordo com o tempo e também com a posição no leito fixo enquanto ocorre a adsorção, assim a dinâmica do sistema determina a eficiência do processo.

O trabalho tem por objetivo calcular a curva de ruptura e o tempo de ruptura, determinar o comprimento de leito não utilizado (CLNU), o percentual de remoção do adsorbato da coluna, e as eficiências de utilização do leito e de recuperação do soluto.

        

MATERIAIS E MÉTODOS

        

        Foram preparadas triplicatas de 2,0 L de solução de azul de metileno com concentração de 70 ppm. Na coluna foram adicionados 18,032g de carvão ativado e logo acima do mesmo, uma esponja para não ocorrer arraste das partículas do adsorvente. Com auxílio da bomba se deu início ao experimento com vazão de 50mL/min, e a cada 2 minutos retirava-se uma alíquota para ser analisada no espectrofotômetro.

        Através do software Origin® 8.5 foi calculado o valor das integrais das áreas, para se obter dados necessários para os devidos cálculos. Com as leituras obtidas, e as áreas calculadas, deu-se continuação aos cálculos para resolução dos objetivos da prática.

Na Figura 1 pode-se ver o módulo de adsorção contínua utilizado no experimento.

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Figura 1 - Módulo de Adsorção Contínua.

Fonte: Autores (2018).

METODOLOGIA DE CÁLCULO

        A concentração foi calculada com a Equação 1.

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        Após pode-se calcular o tempo de ruptura, que se dá quando a amostra coletada atinge 5% da concentração inicial (Co). A partir do ponto de ruptura, foram realizadas através do software Origin® 8.5 as integrações gráficas das áreas correspondentes ao tempo útil e ao tempo total de adsorção, mostradas nas Equações 2 e 3.

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        Com os dados obtidos foi possível calcular o comprimento de leito não utilizado (CLNU) com a Equação 4.

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        As eficiências de utilização do leito e de recuperação do soluto foram calculadas a partir das Equações 5 e 6, respectivamente.

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O percentual de remoção da coluna foi calculado com a Equação 7.

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RESULTADOS E DISCUSSÃO