Equilíbrio Liquido-Liquido
Por: Isabel Moura • 13/11/2016 • Relatório de pesquisa • 1.634 Palavras (7 Páginas) • 603 Visualizações
[pic 1]
Equilíbrio Líquido-Líquido
Grupo 3
Bianca Goulart
Isabel Moura
Isadora Chiquetto
Isadora Marino
Talison Alvarenga
Disciplina
Laboratório de Engenharia Química (EQE-598)
Professor
Leonardo Travalloni
Novembro de 2016
Índice
1. Objetivo
2. Metodologia Experimental e de Cálculo
2.1) Procedimento Experimental
2.2) Metodologia de Cálculo
2.2.1) Modelo Empírico – Margules
2.2.2) Modelo Semi-empírico – UNIQUAC
3.Resultados e Discussão
3.1) Resultados Experimentais
3.2) Resultados Simulação HYSYS
3.2.1) Resultados Margules
3.2.2) Resultados UNIQUAC
4.Conclusão
5.Referências Bibliográficas
6.Apêndice
Objetivo
Causar a perturbação de um sistema uniforme visando a construção da curva de equilíbrio líquido-líquido do sistema ternário água-etanol-acetato de etila. Posteriormente comparar os resultados experimentais com dados do artigo fornecido e com dados obtidos por modelos empíricos (Margules) e semi-empíricos (UNIQUAC), utilizando o HYSYS.
2. Metodologia Experimental e de Cálculo
2.1) Procedimento Experimental
O procedimento foi realizado em células encamisadas, acopladas a uma bureta e com agitador interno. A temperatura da célula foi controlada com auxílio de um banho termostático previamente definido em 25°C.
O experimento foi efetuado em duas etapas. Na primeira, foram adicionados 50 mL de acetato de etila na bureta localizada acima da célula. Com a saída inferior da célula fechada, foram adicionados 10 mL de etanol e 40 mL de água destilada. Aos poucos foi adicionado acetato de etila ao sistema, em agitação moderada, até o início de turvação do sistema. Neste momento aumentou-se agitação da célula e depois interrompeu-se, para confirmação da existência de uma segunda fase. Com a confirmação, foi feita leitura da bureta e anotado quanto de acetato de etila foi necessário para o aparecimento da segunda fase. Adicionou-se, uma quantidade previamente calculada de etanol (7mL e 8mL), para garantir a saída do sistema da zona bifásica. Repetiu-se a perturbação do sistema com acetato de etila por mais duas vezes. É importante salientar que a turbidez presente pode ser temporária, uma vez que ao cair uma gota de acetato a concentração local é maior, causando a aparição de uma turbidez, porém só teremos certeza do sistema é de fato bifásico se após agitação e homogeneização do meio a turbidez continuar presente.
Em outra célula, foi realizada a segunda etapa. Nesta foi seguido o mesmo procedimento, porém na bureta foram adicionados 60mL de agua destilada e na célula 45mL de acetato de etila e 8mL de etanol. Como feito na primeira parte, o sistema permaneceu em constante agitação e foi adicionada agua a célula até o aparecimento de turvação. Após a confirmação de zona bifásica, foi adicionado etanol (7mL e 10mL) à célula para garantir a saída do sistema bifásico. A perturbação ao sistema foi repetida com por duas vezes e todos os volumes de água adicionados foram anotados.
Com os volumes dos três componentes conhecidos, pode-se calcular as composições de da mistura e assim montar a curva binodal para posterior comparação com a literatura.
2.2) Metodologia de Cálculo
Para que haja o equilíbrio de fases, certas condições devem ser respeitadas, tais como:
[pic 2]
Enfim, podemos concluir que no equilíbrio, as fugacidades de todas as fases são iguais. Para a presente prática, são formadas duas fases: uma aquosa e outra de caráter similar à oleosa (acetato de etila). Portanto, quando em equilíbrio, ambas as fases possuem a mesma fugacidade o que nos leva à seguinte expressão:
[pic 3]
Porém, sabemos que coeficiente de atividade, que significa o grau de afastamento da fase em relação à solução ideal, é representado pela formula a seguir:
[pic 4]
E por fim, obtemos a seguinte relação que nos será útil na especificação das fases:
[pic 5]
Para o cálculo dos coeficientes de atividade, podem ser usados modelos empíricos ou semi-empíricos, sendo este último o mais adequado por levar em consideração as propriedades químicas dos componentes. No presente trabalho, foram utilizados os modelos de Margules (Empírico) e o modelo UNIQUAC (semi-empírico) com ajuda do simulador HYSYS V7.2 para o cálculo das composições das fases.
2.2.1) Modelo Empírico – Margules
[pic 6]
Onde, γi = coeficiente de atividade do componente i; xi = fração molar do componente i.
[pic 7]
[pic 8]
Onde: T = temperatura (K)
n = Número total de componentes
aij = Parâmetro energético independente da temperatura entre i e j
bij = Parâmetro energético dependente da temperatura entre i e j [1/K]
aji = Parâmetro energético independente da temperatura entre j e i
bji = Parâmetro energético dependente da temperatura entre j e i [1/K]
Os valores dos coeficientes utilizados para temperatura de 25ºC e pressão atmosférica foram:
...