QUESTÕES SOBRE ADSORÇÃO/DESSORÇÃO E TROCA IÔNICA

1) As isotermas de adsorção são classificadas segundo seis tipos distintos. Apresente-os e discuta as características de cada tipo.

R: A partição do soluto entre a fase fluida e a fase adsorvida envolve um equilíbrio de fases baseado em princípios termodinâmicos. A maneira mais comum de descrever este equilíbrio é expressar a quantidade de soluto adsorvido por quantidade de adsorvente (q) em função da concentração do soluto em solução (C) à temperatura constante. Uma expressão deste tipo designa-se por isotérmica de adsorção.

A metodologia experimental para determinar isotérmicas consiste em colocar em contacto com a solução de concentração conhecida diferentes massas de adsorvente até atingir o equilíbrio. Após a separação do sobrenadante por filtração, avalia-se quantitativamente a quantidade de soluto adsorvido e a concentração de equilíbrio em solução. A representação gráfica de q vs C podem apresentar-se de várias formas (ver Figura 5) e constitui informação relevante para o processo de adsorção em coluna.

• A isoterma do tipo I pode ser limitada a poucas camadas moleculares, onde os poros excedem um pouco o diâmetro molecular do adsorvente (sólidos com microporosidade);

• Isotermas do tipo II e IV são os tipos mais encontrados em medidas de adsorção, ocorrem em sistema não poroso, tipo II, ou com poros no intervalo de mesoporos ou macroporos, tipo IV (PORPINO, 2009);

• Isotermas do tipo III e V estão relacionadas a interação muito fracas em sistemas contento macro e mesoporos. São caracterísitvas de sistema onde as moléculas do absorbato apresentam maior interação entre si do que com o sólido (TEIXEIRA et al., 2011);

• A isoterma do tipo VI é obtida através da adsorção do gás por um sólido não poroso de superfície quase uniforme, o que respresenta um caso muito raro entre os materiais mais comuns (TEIXEIRA et al., 2011).

http://www.quimica.ufpb.br/posgrad/dissertacoes/Dissertacao_Karina_Karla.pdf

2) Quais são os fatores ou variáveis que influenciam o desempenho de um sistema de adsorção física e de que modo se dá essa influência?

R: A adsorção (física) é um fenômeno superficial, em que as moléculas da fase fluida são reversivelmente retidas na superfície de um sólido (adsorvente) por forças de Van der Waals, formando uma camada (monocamada) ou multicamadas de moléculas. Uma vez que a adsorção é um fenômeno de superfície, é importante que os adsorventes proporcionem uma grande área superficial externa e interna associada à sua estrutura porosa. A capacidade de adsorção depende, portanto, do tipo e tamanho dos poros, bem como da sua distribuição, e da natureza da superfície do adsorvente. Segundo a IUPAC (1982), os poros num adsorvente são classificados em função do diâmetro como (ver Figura 1).

- Macroporos: Φ > 50 nm

- Mesoporos: 2 < Φ < 50 nm

- Microporos: Φ < 2 nm

Figura 1 – Classificação do tamanho do poro de acordo com a IUPAC - União Internacional de Química Pura e Aplicada.

http://labvirtual.eq.uc.pt/siteJoomla/index.php?option=com_content&task=view&id=188&Itemid=450

3) Qual o significado de tempo de leito vazio?

R: É uma medida do tempo de residência do contaminante no leito vazio, mais utilizada para comparar tempos de residência em diferentes biofiltros ou em diferentes condições de carga no mesmo biofiltro. O tempo de residência real do gás no biofiltro pode ser calculado dividindo-se o EBTR pela porosidade do fluxo gasoso, mais mas essa porosidade é raramente conhecida.

4) Apresente, resumidamente, na forma de tabela, quadro ou diagrama esquemático, o passo-a-passo quanto às considerações básicas do projeto de um sistema de adsorção.

R: Entregue.

5) Existem oito propriedades que o carvão ativado granulado deve apresentar para poder ser usado como adsorvente, definidas por norma técnica americana. Quais são e o que representam?

R: Segundo ASTM STANDART (1989), os carvões ativados são avaliados por suas propriedades físicas e através de testes empíricos da sua capacidade de adsorção. Entre os parâmetros mais comuns, destacam-se:

a) Teor de cinzas: São dependentes do tipo de matéria-prima e do processo de

fabricação;

b) Umidade ou perda por secagem: é o resultado da redução de peso quando a

substância é aquecida, sob condições específicas, com um limite de no máximo 8% em massa de acordo com ABNT – EB 2133/1991;

c) Massa específica aparente: é a relação de massa por unidade de volume de carvão ativado, incluindo o volume de poros e espaços entre partículas. Deve atender a norma ABNT – MB 3413/91. Número de Iodo (NI): é definido como sendo quantidade de iodo adsorvido por 1,0 g de carvão ativado pulverizado, quando a concentração do filtrado residual é 0,02 N. O número de iodo é expresso em miligramas de iodo por grama de carvão ativado pulverizado (mgI2/g), sob condições específicas determinadas pela norma (ABNT – MB 3410/1991). A norma ABNT EB 2133/1991 define para carvão ativado que o NI seja de no mínimo 600 mgI2/g. Quanto maior o número de iodo, maior a capacidade de adsorção do carvão ativado. O NI está relacionado ao número de microporos do carvão;

d) Volume de poros: é o volume de poros na unidade de peso do adsorvente. Pode ser obtido através de porosimetria de mercúrio nos poros sob alta pressão, sendo expresso em cm3/g CA;

e) Capacidade de adsorção: é a quantidade de um determinado componente

adsorvido de um fluido por unidade de massa do adsorvente. Pode ser medida

através de testes com fluido a purificar, obtendo-se curvas de adsorção para as condições específicas.

f) Granulometria: a análise de granulometria é um método de classificação das partículas de uma amostra sólida pelos seus respectivos tamanhos. O produto deve atender as características constantes na norma ABNT – EB 2133 para limites mínimos de 99%, 95% e 90% em massa passante para peneiras n° 100, 200 e 325 respectivamente.

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