DETERMINAÇÃO DE EQUILÍBRIO: ADSORÇÃO DE UM ÁCIDO PELO CARVÃO ATIVO

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CCE – centro de ciênciaS exatas

Departamento de química

EXPERIMENTO 1: DETERMINAÇÃO DE EQUILÍBRIO: ADSORÇÃO DE UM ÁCIDO PELO CARVÃO ATIVO

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Londrina

2015

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EXPERIMENTO 1: DETERMINAÇÃO DE EQUILÍBRIO: ADSORÇÃO DE UM ÁCIDO PELO CARVÃO ATIVO

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Sumário

RESUMO        

1 INTRODUÇÃO        

2 PARTE EXPERIMENTAL        

2.1. Reagentes, Equipamentos e Materiais        

2.2. Procedimento experimental        

3 RESULTADOS E DISCUSSÕES        

4 CONCLUSÕES        

REFERÊNCIAS        

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RESUMO

        

  O estudo do processo de adsorção por meio de isotermas de adsorção, mais especificamente, utilizando a isoterma de Freundlich, foi eficaz para analisar a capacidade de adsorção do ácido acético pelo carvão ativado.  Por meio dos parâmetros obtidos nas isotermas, tais como a constante de Freundlich, K=0,1683, e a constante n=2,4155, analisou-se a capacidade e a intensidade de absorção da superfície do carvão ativado. Os processos de adsorção têm demonstrado ser um método econômico e eficaz utilizado nos diversos seguimentos industriais, laboratoriais e acadêmicos, para as diversas finalidades. Muitas pesquisas envolvendo novas descobertas de potenciais materiais adsorventes já foram realizadas e ainda há muito que pesquisar.

Palavras-chave: adsorção, carvão ativo, ácido acético.

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1 INTRODUÇÃO

A adsorção é a acumulação preferencial de um ou mais componentes do sistema na camada interfacial. A concentração na interface de uma substância adsorvida é diferente da sua concentração no interior da fase. No processo de adsorção as moléculas presentes na fase fluida são atraídas para a zona interfacial devido á existência de forças atrativas não compensadas na superfície do adsorvente. Para compensar estas forças residuais, sólidos e líquidos retêm em suas superfícies gases, vapores e substâncias dissolvidas1.

Existem dois tipos principais de adsorção: física e química. A adsorção física é não específica, rápida e reversível. O adsorvato encontra-se ligado á superfície somente por forças de Van-der-Waals (forças dipolo-dipolo e forças de polarização, envolvendo dipolos induzidos). A adsorção química é específica e envolve a formação de um composto bidimensional2.

A adsorção pode ser avaliada quantitativamente por meio de isotermas, representadas por equações que relacionam diretamente o volume adsorvido em função da concentração do adsorvato, sendo as mais utilizadas no estudo de adsorção as isotermas de Langmuir, Freundlich e Brunauer, Emmett, Teller (BET). A Isoterma de Freundlich admite uma distribuição logarítmica de sítios ativos, constituindo um tratamento útil quando não há interação entre as moléculas do adsorvato. Este modelo é expresso pela Equação 1 abaixo:

                                         Eq. 1[pic 4]

Onde, x é a massa da substancia adsorvida, m é a massa do adsorvente sólido, c é a concentração da solução e K e n são constantes. Ao traçar um gráfico do valor de (adsorção medida) em função do logaritmo da concentração, obtém-se uma reta, isto é, uma isoterma de adsorção3.

Então o objetivo desta prática é determinar a distribuição de equilíbrio de um ácido orgânico entre uma solução aquosa e a superfície do carvão ativo em função da concentração de soluto a temperatura constante.

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2 PARTE EXPERIMENTAL

2.1. Reagentes, Equipamentos e Materiais

Béquer de 600 mL, placa de petri, balões de 50 (1); 100 (7); 200 (1); 250 mL (1), bureta de 25,0 mL, erlenmeyers de 250 mL (16) e de 1L (1), pipetas volumétricas de 5, 10 e 50 mL, funil de Büchner, funil pequeno (6)        , papel de filtro pregueado, carvão ativo, água destilada, hidróxido de Sódio P.A. (Biotec - NaOH), biftalato de Potássio P.A. (Vetec – Química Fina, KC8H5O4), ácido Acético (C2H4O2), indicador Fenolftaleína, Estufa (Marca: FANEM – Modelo: 315 SE), dessecador e Balança analítica (Marca: Merse).

2.2. Procedimento experimental

Primeiramente foi pesado 20g de carvão ativo e posteriormente lavado com água destilada para a retirada de impurezas. O carvão ativo, limpo, foi então levado para a estuda à 120ºC para secagem e então levado para o dessecador até resfriar.

As soluções utilizadas foram preparadas em seguida: para a solução de NaOH 0,10 M foram pesados 4g de hidróxido de sódio e diluído com água destilada em balão volumétrico de 100mL. Para a solução do padrão primário de KC8H5O4 0,10 mol L-1 foram pesados 1,021g de biftalato de potássio e diluído em balão volumétrico de 50mL com água destilada. A solução de ácido acético 1M foi preparada adicionando-se 11,4mL de ácido acético em balão volumétrico de 200mL com água destilada. Esta solução 1M de ácido acético foi diluída para as concentrações 0,5; 0,25; 0,1; 0,05; 0,02 e 0,01M em balões volumétricos de 100mL.

Padronização do NaOH: Para a padronização do hidróxido de sódio foi realizada uma titulação com biftalato de potássio, uma vez que este é um padrão primário. Uma tomada de 20 mL de biftalato foi colocada em um erlenmeyer de 250 mL, junto à 3 gotas da solução indicadora de fenolftaleína. O NaOH a ser padronizado foi colocado na bureta. O volume gasto de NaOH até o ponto de viragem foi anotado e o procedimento realizado em duplicata.

Padronização do Ácido Acético: De maneira similar à padronização no NaOH, uma tomada de 20 mL de ácido acético foi transferida para um erlenmeyer de 250 mL junto à 3 gotas de solução indicadora de fenolftaleína. Na bureta, o volume foi completado com o hidróxido de sódio padronizado. O volume gasto até o ponto de viragem foi anotado e este procedimento foi também realizado em duplicata.