DETERMINAÇÃO DE EQUILÍBRIO: ADSORÇÃO DE UM ÁCIDO PELO CARVÃO ATIVO

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

EQUIPE 1

Trabalho Acadêmico apresentado à Universidade Estadual de Londrina, do curso de bacharelado em Química, como parte dos requisitos para aprovação parcial na disciplina de físico-química experimental ministrada pela docente Suzana Nixdorf

Discentes: Aline Castelani Souza, Elvira Israel Domingues, José Tiago Gomes, Mariana Laise Dessimone.

[pic 3]LONDRINA 2015

SUMÁRIO

RESUMO_____________________________________________ 3

INTRODUÇÃO_________________________________________ 4 e 5

PARTE EXPERIMENTAL_________________________________ 5 e 6

RESULTADOS E DISCUSSÃO_____________________________6 a 12

CONCLUSÃO_________________________________________  12

REFERÊNCIAS________________________________________13

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RESUMO

A adsorção sobre o carvão ativo se deve a sua composição química e área superficial. A adsorção pode ser avalia quantitativamente por meio de isotermas de Freundlich que admite uma distribuição logarítmica de sítios ativos, relacionado com a distribuição dos sítios ativos e a capacidade de adsorção do adsorvente. Nesse trabalho, o objetivo foi a determinação da 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. Sendo assim, o procedimento deu-se no preparo de soluções com carvão ativo e a titulação das mesmas para obtenção de resultados. Por fim, verifica-se que a capacidade de adsorção do carvão ativado aumenta com o aumento das concentrações do ácido acético em solução, entretanto, de modo geral o aumento não é proporcional devido a saturação do adsorvente.

 

INTRODUÇÃO

Adsorção é a acumulação preferencial de um ou mais componentes do sistema 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 à existência de forças atrativas não compensadas na superfície do adsorvente. Para compensar estas forças residuais sólidas e líquidas retêm em suas superfícies gases, vapores e substancias dissolvida1.

Existem dois tipos principais de adsorção: física e química, a adsorção física é não específica, rápida e reversível. O adsorvato encontra-se ligado a 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 avalia 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 da adsorção às isotermas de Langmuir, Freundlich e Brunauer,Teller (BET).A isoterma de Langmuir é o modelo mais simples das isotermas de adsorção. Sua teoria assume que nas forças que atuam na adsorção são similares em natureza àquelas que envolvem combinação química. O modelo é expresso pela equação 1.

      (Eq1)[pic 4]

Em que  é a quantidade adsorvida por massa de adsorvente, C a concentração no fluido, b e K são constantes. K é a constante de equilíbrio e está relacionada com a energia livre de adsorção, que corresponde à afinidade entre a superfície do adsorvente e o soluto. “b” é a constante que representa a cobertura de adsorvato em uma monocamada, ou seja, a máxima adsorção possível.[pic 5]

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 2 abaixo:

      (Eq 2)[pic 6]

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 que dependem de diversos fatores experimentais e se relacionam com a distribuição dos sítios ativos e a capacidade de adsorção do adsorvente. Ao traçar um gráfico do valor de (adsorção medida) em função do logaritmo da concentração, obtém-se uma reta, isto é uma isoterma de adsorção.

O objetivo da prática foi 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.

PARTE EXPERIMENTAL

Materiais e Reagentes

Foram utilizados os seguintes materiais e reagentes: Balança Analítica (Shimadzu mod. AY220, Quioto); 1Béquer  de 250mL (Satelit);1 Béquer  de 100mL (DIOGO Lab); 6Balões  volumétricos de 100mL (Vidrolabor); 1 Balão  volumétrico de 50mL (Vidrolabor); 1 Balão  volumétricos de 200mL(RioLab); 10 Erlenmeyers de 125mL (Vidrolabor); 1 Bureta de 25mL  (Labor Glass); 7 Pipetas volumétricas de 50, 25, 20, 10, 5, 2 e 1 mL (Vidrolabor); 1 funil de Buchner; 1 Kitassato de 1000mL (Pyrex); fenolftaleína; Água destilada; Hidróxido de sódio (NaOH, P.A, 97%, MM=40,00gmol-1, Vetec, validade  9-2014); Biftalato de potássio (C8H5KO4 P.A,99,5%, MM=204,22gmol-1, Vetec, validade 1-2013); Ácido acético glacial, CH3COOH, 99,7%  P.A, (Biotec, validade 1-2013); Carvão ativo (Dinâmica, validade 9-2016).

Procedimento

        Aproximadamente 20 g de carvão ativo foram macerados e lavados com água destilada, filtrado a vácuo em seguida, transferido para placa de petri e seco em estufa a 105º C. Após a secagem a placa foi mantidas em dessecador até atingir a temperatura ambiente. Em seis erlenmeyrs (250 mL) com rolha foram pesados 2,00 g do carvão ativo.

Preparou-se 100 mL de solução de hidróxido de sódio (NaOH) 1,0 mol L1,padronizada utilizando uma massa de 1,022g biftalato de potássio (Bif.) dissolvido em 50 ml de água destilada, usando fenolftaleína como indicador, em duplicata. A partir desta solução mais concentrada preparou-se 250 mL de NaOH 0,10 mol L-1