Relatório Prática de Adsorção

[pic 1]

UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA ESCOLA POLITÉCNICA DA UFBA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA

ENGD03 - LABORATÓRIO DE ENGENHARIA QUÍMICA

FERNANDA SANTANA LIMA KEILA MISAELLE DE SOUZA NUNES

LAIO LUIS BARBOSA RIBEIRO SILVANA SANTOS DE JESUS WILLIAM CARDOSO SACRAMENTO

ADSORÇÃO

SALVADOR - BA 2023

1. INTRODUÇÃO

Muitos processos de separação e purificação utilizam o princípio da adsorção em diversas indústrias, como a farmacêutica, alimentícia e petroquímica. Esses processos experimentaram um significativo avanço a partir da década de 1970, impulsionados pelo surgimento de novos adsorventes, com destaque para as zeólitas sintéticas, que são aluminossilicatos altamente porosos.

A adsorção é um fenômeno espontâneo no qual as moléculas de um fluido, conhecido como adsorvato, têm a tendência de interagir e se concentrar na superfície de um sólido, chamado de adsorvente. Esse fenômeno também pode ocorrer em superfícies líquidas e geralmente é acompanhado por uma liberação de calor, caracterizando-o como um processo exotérmico.

[pic 2]

Figura 1. Processo de adsorção

Os sólidos possuem a capacidade de adsorver, de forma seletiva, componentes específicos de uma mistura, seja ela gasosa ou líquida. Isso possibilita a separação dos componentes uns dos outros ou da mistura como um todo. Essa capacidade seletiva é denominada de "seletividade". A quantidade de moléculas ou massa que um adsorvente é capaz de reter, ou seja, adsorver, é referida como "capacidade de adsorção" e é expressa em termos de relação entre a quantidade de adsorvato e a quantidade de adsorvente (por exemplo, em gramas de adsorvato por grama de adsorvente ou em gramas-mol de adsorvato por grama de adsorvente).

O carvão ativado é um material versátil, eficaz na adsorção de uma gama de poluentes e impurezas e amplamente utilizado devido às suas propriedades únicas que o torna eficaz nesse processo de remoção. Ele é uma forma de carvão poroso que foi submetido a um tratamento para aumentar a área de superfície disponível para adsorção. Essas porosidades proporcionam locais onde as moléculas de substâncias indesejadas podem ser adsorvidas.

O equilíbrio entre a concentração do soluto nas fases fluida e sólida é influenciado pela temperatura. Normalmente, o processo de adsorção ocorre sob condições de temperatura constantes. A função que descreve como a concentração do adsorvato varia é conhecida como isoterma de adsorção. Um dos principais objetivos em experimentos de adsorção é a determinação de uma isoterma de adsorção. Em outras palavras, busca-se determinar as quantidades de substância adsorvidas em relação à pressão (ou pressão relativa), mantendo a temperatura constante.

A cinética de adsorção envolve a observação e análise das taxas nas quais as substâncias são adsorvidas e desadsorvidas na superfície do material adsorvente. O estudo da cinética de adsorção é uma parte importante dessa ciência, uma vez que se concentra em entender como as moléculas ou íons se ligam à superfície do adsorvente ao longo do tempo.

1. OBJETIVOS

O experimento tem como objetivos:

• Entender os princípios de adsorção e calcular parâmetros de adsorção em banho finito e em leito fixo.
• Realizar testes de adsorção em carvão ativado a partir de uma solução de alaranjado de metila.
• Analisar o comportamento cinético e as isotermas de equilíbrio, no caso do experimento em banho finito.
• Calcular a eficiência do leito através de testes com vazão e altura do leito de carvão ativado fixados, no caso do experimento em leito fixo.

1. MATERIAIS E EQUIPAMENTOS

• Espectrofotômetro;
• Banho Termostático com Agitação;
• Cronômetro;
• Pipetas de diversas graduações;
• Beckers;
• Papel de filtro;
• Erlenmeyers;
• Funil de filtração;
• Coluna de vidro:
• Bomba peristáltica;
• Mangueiras;
• Tubos de ensaio;
• Alaranjado de Metila;
• Carvão ativado.

1. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

O experimento foi realizado em três etapas, sendo elas: Isoterma de Adsorção, Ensaio Cinético e Curva de Ruptura, que serão descritos a seguir.

1. Isoterma de Adsorção

Inicialmente, foi preparado num balão volumétrico 2,5 litros de solução de alaranjado de metila, cuja concentração é de 0,3039 mg/g. Foi utilizada a curva de calibração da Figura 2 para converter a leitura do espectrofotômetro (absorbância) em unidade de concentração (mg/g):

[pic 3]

Figura 2. Curva de padrão para a conversão de absorbância para concentração com valor de R² = 0,9991 e equação y = 0,1653x - 0,0025.

Posteriormente, foram preparados recipientes com as seguintes massas de carvão ativo seco, pesados com a máxima precisão possível: 10g, 11g, 12g, 13g, 14g e 15g, conforme figura 3. Foram adicionados 100mL da solução de alaranjado de metila a cada um dos recipientes com carvão ativo, mantendo em agitação por duas horas até atingir o equilíbrio. A suspensão de carvão ativado/solução de alaranjado de metila foi filtrada e foi realizada leitura no espectrofotômetro.

[pic 4]

Figura 3. Recipientes com carvão ativado em diferentes massas.

1. Ensaio Cinético

Preparou-se 800mL de solução de alaranjado de metila, numa concentração de 0,3mg/g, e em um becker, colocou-se 80 g de carvão ativado e aguardou-se um intervalo de 1h para a finalização do ensaio. O ensaio foi feito em temperatura ambiente e foram realizadas coletas de amostras nos seguintes intervalos de tempos: 0, 0,5, 1, 3, 5, 10, 20, 30 e 50 minutos.

Após a coleta de cada amostra filtrar a suspensão de carvão ativado/solução de alaranjado de metila em papel de filtro comum.

...