Separações de Misturas – Simulação de Tratamento de Água e Purificação do Etanol

Universidade Federal Rural de Pernambuco - UFRPE

Curso: Bacharelado em Ciências Biológicas 2021.2

Disciplina: Química Geral                            

Professora: Cláudia Cardoso

Nomes: Alexandre.

Anderson Cardoso de Oliveira.

João Pedro de Queiroz.

Paula Rodrigues De Souza

Experimentos: Separações de misturas – Simulação de tratamento de água e Purificação do Etanol de cana.

1. OBJETIVOS

1.1 Objetivos gerais

- Compreender, de forma simplificada, como funcionam as etapas da purificação da água realizadas nas Estações de Tratamento de Água.

- Observar o processo de destilação simples da cana-de-açúcar fermentada em etanol e água.

1.2 Objetivos específicos

- Construir um filtro funcional a partir de materiais simples (garrafa PET, areia, pedra, algodão e carvão ativo);

- Familiarizar com vidrarias e instrumentos básicos em laboratórios de química;

- Utilizar soluções saturadas para alterar características físico-químicas da amostra;

- Compreender a importância do acompanhamento dos experimentos para obtenção de dados qualitativos.

1. INTRODUÇÃO

1. EXPERIMENTAL

3.1.1 Materiais e equipamentos - Experimento 1: Simulação de tratamento de água

•  01 garrafa de refrigerante de 2 L;
•  01 Bastão de vidro;
•  02 béqueres de 300mL;
•  Areia fina;
•  Areia grossa;
•  Pequenas pedras bem lavadas;
•  Carvão ativo;
•  Algodão;
•  250mL de água com terra;
•  15mL Solução de sulfato de alumínio saturada;
•  15mL Solução de hidróxido de cálcio saturada;
•   02 Pipetas Pasteur de 03mL.

3.1.2 Materiais e equipamentos - Experimento 2: Purificação do Etanol de cana

•  01 Condensador reto;
•  02 Suportes universal;
•  01 Manta aquecedora;
•  01 Balão de destilação;
•  10 Tubos de ensaio;
•  01 Proveta de 200mL;
•  01 Proveta de 10mL;
•  01 Estante para tubo;
•  01 coador de pano;
•  01 Mangueira;
•  02 Garras;
•  01 Termômetro;
•  01 Rolha de borracha com furo para termômetro;
•  03 cápsulas de porcelana;
•  09 palitos de fósforo.

3.2.1 Procedimento - Experimento 1: Simulação de tratamento de água

1. Com a garrafa PET já cortada, integrantes do grupo foram coletar a amostra de água com terra e os materiais necessários para a construção do filtro;
2. Respeitando as orientações do roteiro, o filtro foi elaborado em camadas contendo algodão na base e, sobrepostos um sobre o outro, uma camada fina de carvão ativo, camada de 2cm de espessura de areia fina, 2 cm de espessura de areia grossa e 4 cm de pedras;
3. Para remover impurezas dos componentes do filtro, foi adicionada água da torneira suficiente para gotejar até que não saia mais turva;
4. Enquanto o filtro era limpo, parte do grupo se encarregou de adicionar as soluções saturadas de hidróxido de cálcio [Ca(OH)₂] e sulfato de alumínio [Al2(SO4)3], o Becker da equipe continha 250 ml da amostra então foi adicionado 15ml de cada solução;
5. Após alguns minutos, houve a floculação das partículas sólidas que se assentaram no fundo do Becker (A). Em seguida a fase superior da amostra foi transferida para outro recipiente (Becker B). Na sequência o conteúdo do Becker B foi levado até o filtro, onde momentos depois foi possível observar o gotejamento de água translúcida.

3.2.2 Procedimento - Experimento 2: Purificação do Etanol de cana

1. O caldo foi filtrado em coador de pano e transferido para o balão de destilação e vedado com uma rolha de borracha acoplada a um termômetro;
2. O balão de destilação foi envolto a uma manta aquecedora, que forneceu energia térmica ao caldo resultando na sua vaporização que se condensava na extremidade superior do balão, gerando um refluxo contínuo;
3. No decorrer do refluxo, parte do material foi gradualmente passando pelo orifício que levava ao condensador de tubo reto que estimulou a condensação dos gases resultando no gotejamento para proveta;
4. A cada 10mL, a mistura armazenada na proveta foi transferida para tubos de ensaio, fazendo a medição de temperatura inicial e final de cada amostra;
5. Após a coleta das amostras, o líquido foi transferido para cápsulas de porcelana e utilizou-se palitos de fósforo para fazer a combustão do etanol presente na mistura;
6. Os volumes de água presente em cada amostra foram registrados em uma tabela (tabela 1).

1. RESULTADOS E DISCUSSÃO 

4.1 Experimento 1: Simulação de tratamento de água

        O experimento realizado é uma ótima forma de ilustrar didaticamente parte de um processo executado em larga escala em diversos lugares do mundo, podendo ser replicado em escolas nas disciplinas de Ciências, Química e Biologia que possuem o tema “estações de tratamento de água” no currículo.

        Algumas etapas do processo de construção do filtro foram modificadas em relação ao roteiro para fins econômicos; um exemplo é o algodão que invés dos 10cm recomendados, utilizou-se aproximadamente 4cm, o que a nível macroscópico não alterou o resultado esperado.

        Por ser uma simplificação com materiais acessíveis em comparação ao processo real executado nas estações de purificação de água, as pedras precisaram ser bem lavadas antes de inseridas no filtro e, após a montagem, utilizou-se água de torneira para dissolver e escoar partículas minerais remanescentes e parte dos microrganismos.

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