Relatório sobre a prática de filtração

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Relatório sobre a prática de  filtração

LADEQ - EQN

Herberth de Castro Luchione

Vitor Pereira Pinto

Vinicius Neves

Aline Vilela

10/10/2018

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1) Objetivo

Deseja-se determinar a concentração inicial da suspensão aquosa de carbonato de cálcio, a porosidade da torta (ε), a resistividade da torta (α) e a resistência do meio filtrante (Rm) utilizando dados obtidos a partir de um experimento de filtração utilizando filtro prensa. Após o cálculo desses parâmetros, é possível fazer um scale-up com esses dados para uma planta industrial cuja produção de filtrado é de 20.000L/h, cujos quadros usados são de 1 in e cujo tempo de lavagem e limpeza do filtro é de 30 minutos.

2) Procedimento Experimental

Primeiramente, identificou-se e pesou-se 3 béqueres e 3 vidros de relógio em uma mesma balança analítica digital. Em seguida, para a montagem do filtro, utilizou-se três placas e dois quadros sem recheio, intercalados. Dessa forma, pôde-se vestir os filtros com o meio filtrante e, então, posicionar esse sistema no trilho do equipamento. Antes de prensar o filtro, realizou-se um teste com uma caneta para verificar o alinhamento dos orifícios entre o meio e os quadros e placas. A prensa foi apertada ao máximo a fim de minimizar os riscos de vazamento, cujo  foi o menor em relação a práticas anteriores.

Terminada a montagem, passou-se para a homogeneização da solução de carbonato de cálcio que se encontrava em um tanque na estrutura inferior do equipamento. Essa homogeneização foi realizada a partir de uma agitação manual com um auxílio de uma barra metálica. Ligou-se a bomba e abriu-se a válvula de circulação enquanto manteve-se fechada a válvula que permitia o acesso da solução às placas, agitando e homogeneizando a solução. Com a solução já homogeneizada, alguns integrantes do grupo coletaram 3 amostras nos 3 béqueres pesados previamente.

Dessa forma, pesou-se os 3 béqueres e registrou-se os valores. Os béqueres foram colocados, então, na estufa, para que a água contida neles evaporasse e restasse apenas a fase sólida. Ao fim da filtração, registrou-se também a pressão no manômetro.

A válvula foi aberta e os alunos mantiveram-se atentos ao primeiro momento em que o líquido começou a cair no tubo de coleta, pois o cronômetro seria ativado neste momento. Um aluno observou o enchimento da prova enquanto marcava o tempo de enchimento a partir de variações volumétricas de 500mL

Após a primeira proveta cheia, trocou-se rapidamente para uma proveta de mesma capacidade, porém como a vazão já havia diminuído, a marcação foi feita a partir de uma variação de 200mL.

Quando líquido despejado no tubo de coleta diminuiu drasticamente sua vazão e começa a pingar na proveta, o procedimento foi finalizado e registrou-se a pressão no manômetro. Pôde-se então recolher a torta de filtração nos dois quadros em uma bandeja.

Sendo assim, o grupo recolheu 3 amostras de partes distintas de cada uma das tortas, colocando-se uma amostra de cada em cada um dos 3 vidros de relógio previamente pesados.

Por fim, após pesar os vidros com as amostras, colocou-se estes na estufa para serem pesados novamente 3 dias após a prática. Ao final dela, os alunos devolveram a torta e a solução para o tanque e lavaram os quadros.

3) Resultados e Discussão

3.1) Cálculo da concentração mássica da solução (p/p) Para realizar o cálculo da concentração da solução de carbonato de cálcio, foram utilizados os valores dos pesos dos béqueres 1, 2 e 3 vazios, com amostra e com amostra seca. Os dados seguem na tabela abaixo:

Becher

 

Béquer	M Béquer(g)	M béquer + amostra(g)	M béquer + amostra seca(g)	Massa de água(g)	Massa de carbonato de cálcio(g)
1	53,648	117,7887	58,6140	58,496	4,9666
2	56,3585	93,1454	59,2603	33,8851	2,9018
3	54,7752	90,0672	57,5342	32,533	2,759

Tabela 1: Massa dos beckeres, de água e de carbonato de cálcio

Becker	concentração g/g
1	0,0849
2	0,0856
3	0,0848
média	0,0851

Tabela 2: Concentração da solução de carbonato de cálcio

3.2) Cálculo da porosidade da torta (ε)

Após o término da filtragem, três amostras da torta de partes aleatórias foram retiradas para determinar os dados relativos a torta, sendo eles:

Vidro de Relógio	M Vidro Relógio(g)	M Vidro Relógio + torta úmida (g)	M Vidro Relógio + torta seca (g)	Massa de água (g)	Massa de torta seca (g)
1	44,147	53,3279	49,4503	3,8776	5,0333
2	36,787	54,1635	46,7994	7,3641	10,0124
3	43,678	61,1263	53,7258	7,4005	10,0478

Tabela 3: massas dos vidros de relógio e das tortas úmida e seca

Para auxiliar nos cálculos, os seguintes dados foram encontrados no NIST: National Institute of Standards and Technology.

● Densidade da água = 1g/cm3

● Densidade do carbonato de cálcio =2,711g/cm3

Para calcular a porosidade, calculamos o espaço ocupado pela água que foi evaporada, comparando os valores da massa úmida com a seca. A partir da densidade e massa obtida de torta seca e de água, calculou-se o seus respectivos volumes, que são utilizados para calcular a porcentagem de volume ocupada pela água nos poros da torta, em relação ao seu volume total.