RELATÓRIO EXTRAÇÃO SÓLIDO-LÍQUIDO

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ

COORDENAÇÃO DE ENGENHARIA QUÍMICA – CAMPUS APUCARANA

FRANCIELI CAROLINA SOUZA RIBEIRO

EXTRAÇÃO SÓLIDO-LÍQUIDO

APUCARANA

2018

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FRANCIELI CAROLINA SOUZA RIBEIRO

EXTRAÇÃO SÓLIDO-LÍQUIDO

Atividade prática supervisionada, apresentada à disciplina de Operações unitárias B do curso de Engenharia Química campus Apucarana – da Universidade Tecnológica Federal do Paraná – UTFPR, como requisito parcial para obtenção de nota para obtenção da aprovação.

Docente: Profa. Dra. Fernanda Lini.

APUCARANA

2018

Extração Sólido-liquido é um processo que se baseia na dissolução preferencial de um ou mais componentes de uma matriz sólida pelo contato de um solvente líquido. É o fenômeno de transferência de massa, do sólido para o solvente (GEANKOPLIS, 2009). 

Na lixiviação, uma mistura sólida multicomponente é separada por contato do sólido com um solvente que dissolve seletivamente algumas das espécies sólidas. Esta operação assemelha-se à extração líquido-líquido, a lixiviação é uma operação muito mais complicada na prática, uma vez que a difusão em sólidos é muito lenta frente à difusão em líquidos, dificultando assim o equilíbrio dos componentes em questão. Ao compararmos as operações de extração S-L e L-L, obtém-se algumas características da S-L, frente a L-L, como a impossibilidade de separar completamente uma fase sólida de uma fase líquida, uma fase líquida livre de sólidos pode ser obtida, mas os sólidos sempre serão acompanhados por algum líquido, no entanto a separação completa de duas fases líquidas é bastante fácil de alcançar. Processos de separação sólido-líquido, como lixiviação e cristalização, quase sempre envolvem operações de separação de fase, como sedimentação por gravidade, filtração e centrifugação (SEADER, HENLEY, ROPER, 2011).

Algumas aplicações com o processo de extração Sólido-Líquido, na Lixiviação:

• Separação do açúcar da beterraba com água quente;
• Separação de óleo de sementes de cereais (amendoim, soja, algodão, girassol milho, por exemplo) com solventes orgânicos (hexano, acetona, éter, dentre outros);

• Na indústria farmacêutica, muitos produtos são obtidos por lixiviação de raízes de plantas, talos e folhas);

• Na produção de café solúvel ou instantâneo, as sementes torradas e moídas são lixiviadas com água para retirar os sólidos solúveis dos grãos antes da etapa de liofilização ou de spray-drying.

• Sais de cobre são lixiviados de outro minerais de minerais com solução de ácido sulfúrico ou solução amoniacal;
• Sais de níquel e cobalto são lixiviados com misturas de ácido sulfúrico + amônia + oxigênio;
• Ouro é lixiviado do mineral com solução aquosa de cianeto de sódio;

 

Etapas preliminares relevantes na operação de lixiviação:

1. Preparação do sólido (moagem, corte em lâminas, por exemplo);
2. Escolha do solvente ou solução extratora (seletividade, toxicidade, operações;
3. posteriores de recuperação e reciclo do líquido).

O equipamento para realizar lixiviação pode operar em regime semi-contínuo ou contínuos. Os efluentes de um estágio de lixiviação são essencialmente líquidos isentos de sólidos, chamados de overflow, e sólidos úmidos, o underflow. Para reduzir a concentração de soluto na porção líquida do underflow, a lixiviação é frequentemente acompanhada por estágios de lavagem em fluxo contracorrente. O processo combinado produz um overflow final, chamado de extrato, que contém parte do solvente e a maior parte do soluto; e um underflow final, os sólidos extraídos ou lixiviados, que são molhados com solvente quase puro. Idealmente, os sólidos solúveis são perfeitamente separados dos sólidos insolúveis, mas o solvente é distribuído para ambos os produtos. Portanto, o processamento adicional do extrato e dos sólidos lixiviados é necessário recuperar solvente para reciclar (SEADER, HENLEY, ROPER, 2011).

Um equipamento muito utilizado é o Extrator de Kennedy para lixiviação de óleo de soja.

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Figura 1.  Extrator de Kennedy - lixiviação de óleo de soja.

[pic 1]

Fonte: SEADER, HENLEY, ROPER, (2011).

O equipamento industrial para extração sólido-líquido é projetado para processamento contínuo ou em lotes. O método para promover o contato dos sólidos com solvente é por percolação do solvente através de um leito de sólidos ou por imersão do sólido no solvente seguido por agitação da mistura.

Quando a imersão é usada, a operação multiestágio em contracorrente é comum, a Figura 3 (b) é sistema shanks, assim um extrator deve ser eficiente para minimizar a necessidade de solvente por conta do alto custo de recuperação de solvente.

Quando os sólidos a serem lixiviados estão na forma de partículas finas, talvez menores que 0,1mm de diâmetro, a lixiviação batch é convenientemente conduzida em um recipiente agitado. Uma configuração simples é o tanque Pachuca, representado na Figura 2 e usado extensivamente na indústria metalúrgica. O tanque é um vaso cilíndrico alto. Solvente e sólidos são colocados no tanque e a agitação é alcançada por uma entrada de ar, onde as bolhas de ar entram no fundo de um tubo circular, concêntrico ao tanque, causa fluxo ascendente e consequentemente a circulação da suspensão sólido-líquido, conforme a Figura 3 (a). Durante a agitação, o ar entra e sai continuamente do vaso. Quando o grau desejado de lixiviação é alcançado, a agitação é interrompida e os sólidos são depositados em uma lama na parte inferior, onde é removida com a ajuda do ar. O extrato sobrenadante é removido por sifão do topo do tanque. A agitação também pode ser alcançada por um agitador de pás ou pelo uso de uma hélice montada em um tubo de tração para fornecer fluxo ascendente e circulação da suspensão sólido-líquido, muito parecida com a do tanque Pachuca.

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