LABORATÓRIO TECNOLÓGICO DE ENGENHARIA QUÍMICA III
Por: MURILO MARCOS BATISTA • 30/10/2019 • Trabalho acadêmico • 3.488 Palavras (14 Páginas) • 278 Visualizações
UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
CAMPUS LONDRINA
CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA
LABORATÓRIO TECNOLÓGICO DE ENGENHARIA QUÍMICA III
LISA OKI EXPÓSITO (1746316)[a]
MURILO MARCOS BATISTA (1698630)
VANESSA CABRAL RESENDE NEIVA (1746340)
ADSORÇÃO
LONDRINA
SETEMBRO, 2019
LISA OKI EXPÓSITO (1746316)
MURILO MARCOS BATISTA (1698630)
VANESSA CABRAL RESENDE NEIVA (1746340)
ADSORÇÃO
Relatório elaborado na disciplina de Laboratório Tecnológico de Engenharia Química III do curso de Engenharia Química, ofertada pelo Departamento Acadêmico de Engenharia Química, do Campus Londrina da Universidade Tecnológica Federal do Paraná.
Docentes: Larissa Fernandes
Silvia Monte Blanco
LONDRINA
SETEMBRO, 2019
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO 2
2 DESENVOLVIMENTO MATEMÁTICO 4
3 MATERIAIS E MÉTODOS 8
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO 9
5 CONCLUSÃO 18
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 19
Introdução
A adsorção é uma operação de transferência de massa do tipo fluido-sólido, onde certos sólidos conseguem concentrar em sua superfície determinadas substancias presentes em soluções líquidas ou gasosas. É um procedimento pelo qual é possível separar um soluto dos demais componentes contidos em um fluido por meio da aderência do mesmo na superfície do solido. A superfície do solido apresenta descontinuidades em sua estrutura e, por conta disso, regiões nessa superfície disponibilizam cargas residuais que não são contrabalanceadas pela vizinhança presente no corpo da estrutura. Tais forças residuais, nada mais são que as interações da Van der Waals (FONTAN; BONOMO; COIMBRA, 2016).
A capacidade adsortiva por unidade de área de tais sólidos é pequena, portanto para viabilizar o processo os adsorventes utilizados devem ser altamente porosos, com grande área interna por unidade de volume. As superfícies dos adsorventes usualmente são heterogêneas, com grandes chances de variação na energia de ligação de um sitio para o outro (NASCIMENTO et al., 2014).
O principal motivo que leva um solido a ser classificado como adsorvente é o fato de ser produzido em uma forma altamente porosa, gerando uma grande superfície interna, como os carvões ativados, sílicas, argilas, terra fuller e zeólitas. Como os componentes adsorvidos se concentram sobre a superfície do solido, quanto mais poroso o adsorvente, maior será a área superficial disponível e mais favorável será o processo de adsorção (SEADER; HENLEY; ROPER, 2010).
Algumas peculiaridades do processo de adsorção são a possibilidade de alto grau de recuperação de compostos a partir de soluções diluídas e elevada especificidade na separação de moléculas por transferência de massa. Além disso, no processo de adsorção, o adsorvente vai se tornando saturado com o decorrer do processo, necessitando de regeneração periódica ou de substituição do material adsorvente (NASCIMENTO et al., 2014).
Algumas características são necessárias para que um adsorvente seja comercialmente atrativa, sendo elas: alta resistência mecânica, inércia química e bom custo benefício; ser regenerado facilmente e não perder capacidade adsortiva após muitas reciclagens; grande área superficial interna, com poros cujo tamanho seja suficiente para permitir o acesso das moléculas a adsorver e excluir moléculas de tamanho maior; alta seletividade na adsorção de compostos específicos e alta capacidade adsortiva; atóxico (SEADER; HENLEY; ROPER, 2010; FONTAN; BONOMO; COIMBRA, 2016).
O carvão ativado é um dos adsorventes com maior aplicabilidade, por possuir baixa afinidade pela água, sendo utilizado para adsorver componentes a partir de soluções aquosas ou gases úmidos. Sendo usado na forma de pó, o qual é adicionado ao liquido a ser tratado, e posteriormente removido por filtração ou empregado em colunas verticais para tratamento de correntes gasosas (FONTAN; BONOMO; COIMBRA, 2016).
A indústria química e de alimentos se utiliza da adsorção na remoção de cores e odores de compostos, na purificação de ar e gases e na reciclagem de águas residuais, além da recuperação de solventes (FONTAN; BONOMO; COIMBRA, 2016).
Em vista disso, o experimento teve como objetivo estudar o processo de adsorção de CO2 em uma coluna de adsorção recheada com carvão ativado. Ademais, também foi analisado a curva de ruptura do processo.
DESENVOLVIMENTO MATEMÁTICO
Para descrever a curva de ruptura do processo de adsorção em leito fixo, foi utilizada a Figura 1. As equações aqui fornecidas se encontram no material complementar da disciplina de Operações Unitárias Transferência de Massa.
[pic 1]
Figura 1 – Representação de uma curva de ruptura real.
O tempo de ruptura (tb) é o tempo até que a razão entre a concentração de saída (CSaída) e a concentração no início da coluna (C0) atenda o definido na legislação:
[pic 2] | (01) |
O tempo de saturação (ts) é o tempo até o esgotamento da coluna, ou seja:
[pic 3] | (02) |
O tempo útil de operação (tu), é o tempo necessário até que se atinja o tempo de ruptura, dado por:
[pic 4] | (03) |
O tempo total de operação (tt) é o tempo equivalente à saturação do leito, representado por:
[pic 5] | (04) |
A altura útil do leito (HU) correspondendo ao tempo útil de operação é dada pela seguinte expressão:
...