A Cana de Açúcar

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Peneira Molecular (Novas Técnicas)

1.       PRINCIPAIS ADSORVENTES 

  

Existem três principais dissecantes usados hoje em dia: 

- sílica gel 

- alumina ativada 

- peneira molecular.

  

Eles têm distintamente diferentes propriedades e a escolha destes dissecantes depende da matéria que é usada como alimentação e os requisitos do produto final. 

  

Sílica gel tem a mais alta capacidade de adsorver água, muitas vezes tão alta quanto 40 libras de água por 100 libras de gel. Ela é usada quando existem altas concentrações de água no gás de alimentação a ser desidratado, e a secura do produto final necessita estar com ponto de orvalho abaixo de -60°F. 

  

Alumina ativada tem um pouco menos capacidade, mas tem a habilidade de secar gás a até pelo menos -90°F. 

  

Peneira Molecular tem a mais baixa capacidade sob condições de alimentação com gás saturado, mas são, de longe, o mais forte adsorvente. Elas podem gerar produto final com ponto de orvalho melhor que -150°F. 

  

  

2.   PENEIRA MOLECULAR 

  

A peneira molecular é um adsorvente sintético de estrutura cristalina tridimensional que tem muita similaridade com a estrutura cristalina de certos minerais naturais, podendo ser chamada de Zeólito. Existem várias estruturas diferentes de peneira molecular, mas os mais usados comercialmente são o tipo A e o X. 

O nome Peneira Molecular vem do fato que cada cristal dessa estrutura contém cavidades interconectadas de tamanho uniforme separadas por estreitas aberturas, os poros, também de igual uniformidade, os quais permitem a entrada de determinadas moléculas de um gás e outras não, selecionando-as por tamanho. 

Para a desidratação de álcool é usado o Zeólito tipo A, e sendo a água adsorvida, o tipo 3A. O número 3 vem do tamanho do diâmetro do poro da rede cristalina. Isso faz com que a molécula de água que tem 2,8 angstrons de diâmetro possa entrar na rede e a de álcool que tem 4,4 angstrons de diâmetro não consiga entrar na rede. 

Observação: 1Ångstron = 0,000 000 000 1 metros = 10-10metros  

Esta rede cristalina que forma tetraedros uniformes nas quatro direções, é composta de quatro átomos de oxigênio rodeados cada um por dois átomos de sílica ou alumínio. Além destes átomos, para que haja um balanceamento de cargas são adicionados cátions de potássio, sódio, ou cálcio. São estes cátions intercambiáveis que irão definir qual será a estrutura do Zeólito e conseqüentemente o diâmetro do poro. Para se obter o tipo 3A com poros uniformes de diâmetro de 3 angstrons são adicionados cátions de potássio, o que qualifica este Zeólito como um potássio-alumino-silicato dando a aparência de uma argila porosa. 

Durante o processo de sintetização do Zeólito, a rede cristalina está cheia de água, mas com um aquecimento controlado que pode atingir até 350°C, a umidade é retirada da estrutura cristalina deixando uma enorme área disponível para adsorção de água. A partir daí, em condições favoráveis, a adsorção e remoção da água pode ser repetidas várias vezes. 

O Zeólito sintetizado tem o formato de pequenas pérolas de um a quatro milímetros de diâmetro ou formato de pellets. Essas pérolas são chamadas popularmente por "resina", embora não tenham o aspecto de secreção viscosa que caracterizam as resinas. 

Eles não mudam de tamanho pela adsorção de água, mas podem tomar uma coloração mais escura quando saturados por água. 

  

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Figura do Zeólito

3.      ADSORÇÃO 

  

É a fixação das moléculas, geralmente de um fluxo líquido ou gasosos, na superfície de um sólido, mas não passam a fazer parte da massa deste sólido. 

Não confundir com absorção que é a fixação de uma sustância liquida ou gasosa no interior da massa de outra substância, geralmente sólida.   

  

4.      FENÔMENOS DE ADSORÇÃO 

  

Todos estes dissecantes são classificados como adsorventes e trabalham através de fenômenos que não são todos eles até hoje profundamente compreendidos. Dos três principais adsorventes, a peneira molecular é a única que na adsorção de superfície atuam ao mesmo tempo três fenômenos distintos. 

  

4.1.         Forças de Coesão 

  

Nós sabemos que todos os sólidos são mantidos juntos por uma "Força de Coesão" a qual é desbalanceada na superfície e tem uma atração muito forte por outras moléculas. Estas forças coesivas exercem uma atração pelas moléculas de um fluxo de um fluido similar a atração magnética e força as moléculas a aderirem à superfície do sólido. O exemplo mais óbvio deste fenômeno seria a condensação de água no espelho do banheiro. Quando se observa a água condensando no espelho do banheiro, essa condensação tem a espessura de muitas moléculas, e só com uma espessura tão grossa é que se pode ver o filme de água. 

  

Em um adsorvente comercial a água é adsorvida não mais que em duas ou três camadas de profundidade. Portanto, para ter alguma quantia significante de adsorção, o dissecante necessita de uma tremenda quantidade de área superficial. Área superficial é a chave para um bom adsorvente comercial. Uma partícula adsorvente pode ser considerada como uma bola de spaghetti que foi comprimida até um tamanho muito pequeno. Esta bola tem uma tremenda área superficial pelo seu volume externo. Alguns adsorventes comerciais têm área superficial maior que 800 m²/g, o que não soa significantemente até se considerar que uma colher de sopa de tal adsorvente tem área superficial suficiente para cobrir por completo um campo de futebol.  Agora, mesmo que tenhamos apenas uma ou duas camadas de espessura de moléculas na superfície, há tanta área superficial que existe uma razoável quantidade de água adsorvida. Alguns adsorventes podem reter tanto quanto 2,0 gl de água / ft³ de dissecante.