347723563-Relatorio-Separacao-areia-e-sal-docx

Prévia do material em texto

ADRIANNE KELLY MEDEIROS HOLANDA MOTA - 141010803
ANTÔNIA GILCIVANDA TEIXEIRA DA COSTA - 142011576
MARÍLIA GABRIELE DE MOURA GOMES - 142012043
PEDRO ADRIEL DE CASTRO RODRIGUES - 13210588
STÉPHANIE CAROLINE ARAÚJO MOREIRA - 141014348 
RELATÓRIO DA AULA PRÁTICA: MÉTODOS DE SEPARAÇÃO DE MISTURAS APLICANDO O MÉTODO DA FILTRAÇÃO
DISCIPLINA: LABORATÓRIO DE ENGENHARIA QUÍMICA
PROF.ª DARLANE WELLEN
FORTALEZA-CE,
2017.
11
 
7
	SUMÁRIO
	1 INTRODUÇÃO
	03
	2 OBJETIVOS
	04
	3 MATERIAL UTILIZADO
	04
	4 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
	04
	5 ANÁLISE DOS RESULTADOS
	05
	6 PÓS-LABORATÓRIO
	09
	7 CONCLUSÃO
	16
	 REFERÊNCIAS
	17
	
	
1 INTRODUÇÃO
A maioria dos materiais encontrado na natureza não é substância pura, ou seja, não é constituída de um único tipo de partículas ou moléculas; mas, na verdade, trata-se de misturas compostas de duas ou mais substâncias diferentes.
Mas a separação dos componentes dessas misturas ou fracionamento delas (ou ainda sua análise imediata) é importante para vários aspectos de nossa vida, como para separar poluentes da água e torná-la própria para consumo, na produção de metais e de componentes especiais que são usados para produzir medicamentos, alimentos, bebidas, produtos de higiene e limpeza; na obtenção do sal de cozinha, na análise dos componentes do sangue nos laboratórios, para separar os componentes do lixo e destiná-los ao tratamento correto ou para reciclagem e assim por diante. 
No entanto, visto que as composições variam, para realizar a separação de misturas, é necessário aplicar técnicas ou métodos especiais para cada caso. As técnicas podem ser físicas ou químicas, pois o princípio fundamental é usar as propriedades dos componentes das misturas para separá-las. Essas propriedades podem ser o ponto de fusão, o ponto de ebulição, a solubilidade, a densidade, entre outros.
Na prática realizada o método de separação utilizado foi o da filtração comum, que é a simples passagem da mistura por um funil com papel de filtro onde os sólidos ficam retidos.
2	OBJETIVOS
Aplicar o método de filtração na separação de uma mistura de sal e areia, calcular a porcentagem de sal e areia constituintes de um sistema e quantificar a porcentagem de umidade em um material.
3	MATERIAL UTILIZADO
	· Anel de ferro 
	· Mistura areia-sal
	· Bastão de vidro 
	· Batata inglesa
	· Chapa aquecedora 
	
	· Estufa de secagem a 105 °C
	
	· Placa de petri
	
	· Papel de filtro 
	
	· Suporte universal 
	
	· Balança semi-analítica 
	
	· 2 béqueres de 250 ml 
	
	· Espátula metálica 
	
	· Funil 
	
	· Tela de amianto
	
	· Proveta de 100 ml 
	
 
4	PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Experimento 1: Filtração simples
Pesou-se, em um erlenmeyer de 250 mL, aproximadamente 10g da mistura sal-areia. Em seguida acrescentou-se água suficiente para dissolver completamente todo o sal da mistura. Foi utilizado um bastão de vidro para ajudar da dissolução do sal.
Pesou-se um papel de filtro. Utilizando o mesmo papel filtro e com um funil montou-se um equipamento de filtração simples para separar a solução com sal da areia. A água salgada foi recolhida em um erlenmeyer de 250 mL, que foi previamente pesado. O tempo transcorrido para ocorrer a filtração da solução foi de aproximadamente 11min8seg.
Após a filtração, o filtro contendo areia foi levado para uma estufa na temperatura de 105 °C. O erlenmeyer com água salgada foi colocado sobre a chapa aquecedora, onde permaneceu até toda água evaporar.
Depois da evaporação completa da água pesou-se o erlenmeyer para verificar a massa de sal recuperada após a separação. 
O papel filtro contendo a areia do processo da filtração permaneceu na estufa até está completamente isento de água. Depois da secagem completa pesou-se novamente o papel filtro com areia para verificar a quantidade de areia que ficou retida no papel filtro.
Experimento 2: Umidade
Primeiramente, cortou-se três rodelas finas de batata inglesa. Depois cada rodela foi pesada separadamente.
Após a pesagem, colocou-se as rodelas em uma placa de petri onde foram levadas para a estufa em uma temperatura de 105 °C.
As rodelas permaneceram na estufa até secarem completamente. Depois que foram retiradas, pesou-se novamente cada uma das rodelas para verificar sua nova massa.
5	ANÁLISE DOS RESULTADOS
Experimento 1: Filtração simples
Nesse experimento, pode-se observar o processo de separação entre o sal e a areia utilizando a técnica de filtração simples.
Inicialmente, foi preparada uma mistura contendo sal e areia (5,0 g de sal + 5,3 g de areia) e adicionado água para dissolver todo o sal. Durante o procedimento foram pesadas as vidrarias utilizada que se pudesse verificar posteriormente a massa de sal e areia após a filtração. 
Os valores obtidos foram os seguintes: 
	Massa da mistura
	10,3 g
	Massa do papel de filtro
	0,9 g
	Massa do béquer coletor
	176,3 g
	Massa do béquer + sal
	180,76 g
	Massa de sal
	4,46 g
	Massa do papel filtro + areia
	6,24 g
	Massa de areia
	5,34 g
Com os dados coletados, podemos observar primeiramente que a massa de sal após a separação está abaixo do valor de sal na mistura. Logo, pode-se concluir que o sal não dissolveu completamente na água, ficando uma parte misturada com areia. Devido esse fator a massa de areia após a separação encontra-se maior do que sua massa na mistura inicial.
Essa variação nas massas do sal e areia após a filtração, pode ter ocorrido devido alguns fatores, entre eles: erros na pesagem das vidrarias, maneira como foi utilizado o papel filtro, dissolução incompleta do sal na água, secagem incompleta do papel filtro contendo a areia. 
Com isso, podemos perceber que a filtração é um bom método para realizar a separação de alguns materiais, porém ocorrem percas durante o processo. É necessário diminuir os erros para que se obtenha um bom resultado no final do processo.
Para melhorar a eficiência da separação, podem ser utilizados outros métodos como a centrifugação ou acrescentar equipamentos ao processo que otimizem a separação, aumentando a massa recuperada da substância.
Experimento 2: Umidade 
Na análise de umidade, foi verificado a massa de água presente em cada rodela de batata inglesa. 
As rodelas de batata foram pesadas individualmente antes e depois de ficarem na estufa para secagem. Abaixo podemos verificar as massas:
	Amostra
	Massa da rodela
	Massa da rodela após secagem na estufa
	1
	3,0 g
	0,80 g
	2
	2,1 g
	0,52 g
	3
	1,5 g
	0,38 g
Tabela 1: massa das rodelas de batata inglesa
Com os dados obtidos podemos calcular a massa de água em cada amostra (massa de água = massa da rodela – massa da rodela após secagem) e calcular a porcentagem de água presente em cada rodela.
	Amostra
	Massa de água
	% de água
	1
	2,2 g
	73,3 %
	2
	1,58 g
	75,23 %
	3
	1,12 g
	74, 66 %
Tabela 2: massa e porcentagem de água na batata
De acordo com dados da Tabela Brasileira de Composição de Alimentos o valor da umidade para batata inglesa crua, que foi a utilizada do experimento é de 82,9 %. Comparando-se os valores do experimento, estes encontram-se um pouco abaixo do estabelecido pela Tabela Brasileira de Composição de Alimentos. Possivelmente a batata já não estava nas suas condições originais, podendo ter perdido parte de suas substâncias ou o tempo na estufa não foi suficiente para realizar a separação completa da água presente na batata. 
Abaixo, calculamos o desvio padrão e o coeficiente de variação para o teor de umidade encontrado nas amostras de batata: 
Var(umidade)=
Var(umidade)= =0,00009972
DP(umidade)=
DP(umidade)==0,00998
CV= .100 .100=1,34
Também é possível analisar a quantidade presente de sólidos nas rodelas de batata, que representam os minerais, lipídios e vitaminas encontrados na batata inglesa.
	Amostra
	Massa de sólidos
	% de sólidos
	1
	0,80 g
	26,6 %
	2
	0,52 g
	24,76 %
	3
	0,38 g
	25,33 %
	Média
	
	25,56 %
Tabela 3: massa e porcentagem de sólidos na batata.
Os parâmetros de umidade e de teor de sólidos de um alimento são bastanteimportantes e constantemente avaliados para verificar seus índices. Cada tipo de alimento possui valores determinados para esses parâmetros que garantem sua qualidade. Por isso essas análises são necessárias, para garantir que os produtos estejam de acordo com as recomendações técnicas e comprovar que o alimento está com suas características (químicas, biológicas) normais.
6 PÓS-LABORATÓRIO
1. O que é a força motriz do processo de filtração? Como os filtros podem funcionar?
A força motriz do processo é uma diferença de pressão (∆P), através desse meio. Os filtros podem funcionar: por ação da gravidade, o líquido flui devido a existência de uma coluna hidrostática; por ação de força centrífuga; por meio da aplicação de pressão ou vácuo para aumentar a taxa de fluxo.
2. Quais os fatores mais importantes para a seleção de um filtro?
Os fatores mais importantes para a seleção de um filtro são:
· Resistência específica do meio poroso de filtração;
· A quantidade de suspensão a ser filtrada;
· A concentração de sólidos na suspensão;
· A facilidade de descarregar a torta formada no processo de filtração.
3. Como pode ser o meio de filtração?
O meio de filtração pode ser:
· Leite poroso de materiais sólidos inertes;
· Conjunto de placas, marcos e telas em uma prensa;
· Conjunto de folhas duplas dentro de um tanque;
· Cilindro rotativo mergulhado na suspensão;
· Bolsas ou cartuchos dentro de uma carcaça;
· Por membranas, microfiltração osmose reserva.
4. Defina os seguintes filtros:
a) Filtro de leito poroso (intermitente): É o tipo de filtro mais simples. Se usa no tratamento de água potável, quando se tem grandes volumes de líquido e pequenas quantidades de sólidos. A camada de fundo é composta de cascalho grosso que descansa em uma placa perfurada ou com ranhuras. Acima do cascalho é colocada areia fina que atua realmente como filtro.
b) Filtro prensa: Um dos tipos mais usados na indústria. Usam placas e marcos colocados em forma alternada. Utiliza-se tela para cobrir ambos os lados das placas. A alimentação é bombeada à F e flui pelas armações. Os sólidos acumulam-se como “torta” dentro da armação. O filtro flui entre o filtro de tecido e a placa pelos canais de passagem e sai pela parte inferior de cada placa. A filtração prossegue até o espaço interno da armação esteja completamente preenchida com sólidos. Nesse momento a armação e as placas são separadas e a torta retirada. Depois o filtro é remontado e o ciclo se repete.
c) Filtro de folhas: Foi projetado para grandes volumes de líquidos e para ter uma lavagem eficiente. Cada folha é uma armação de metal oca por um filtro de tecido. Elas são suspensas em um tanque fechado. A alimentação é introduzida no tanque e passa pelo tecido a baixa pressão. A torta se deposita no exterior da folha. O filtrado flui para dentro da armação oca. Após a filtragem, ocorre a limpeza da torta. O líquido de lavagem entra e segue o mesmo caminho que a alimentação. A torta é retirada por uma abertura do casco.
d) Filtro de tambor a vácuo, rotativo e contínuo: Ele filtra, lava e descarrega a torta de forma contínua. O tambor é recoberto com um meio de filtração conveniente. Uma válvula automática no centro do tambor ativa o ciclo de filtração, secagem, lavagem e retirada da torta. O filtrado sai pelo eixo de rotação. Existem passagens separadas para o filtrado e para o líquido de lavagem. Há uma conexão com ar comprimido que se utiliza para ajudar a raspadeira de facas na retirada da torta.
e) Filtro contínuo de discos rotativos: É um conjunto de discos verticais que giram em um eixo de rotação horizontal. Este filtro combina aspectos do filtro de tambor rotativo a vácuo e do filtro de folhas. Cada disco é oco e coberto com um tecido e é em parte submerso na alimentação. A torta é lavada, secada, e raspada quando o disco gira.
f) Filtro de cartucho: Este tipo de filtro de cartucho é de operação contínua e limpeza automática. É composto de uma carcaça onde se colocam cartuchos (ou bolsas). O gás “sujo” é forçado a passar através dos cartuchos, em cuja superfície as partículas são retidas. O gás limpo é conduzido à parte interna do filtro e em seguida ao exaustor. O processo de limpeza do cartucho é feito automaticamente através de pulsos de ar comprimido. Existem filtros de cartuchos cujo mecanismo de filtração é por profundidade. Possuem um aspecto fibroso, que pode ser um emaranhado de fibras ou mantas sobrepostas. A retenção depende do fluxo e pressão.
5. O que a equação de Poiseuille explica? Escreva-a e descreva cada um dos termos da mesma.
A equação de Poiseuille explica o fluxo de um fluído em regime laminar em um tubo, que usando o sistema internacional de medidas (SI) pode ser descrito como:
				
	Onde:
	∆P é a pressão ();
	V é a velocidade no tubo ();
	D é o diâmetro ();
	L é o comprimento ();
	µ é a viscosidade ().
6. Defina porosidade e como calculá-la.
A porosidade é definida como a razão entre o volume do leito que não está ocupado com material sólido e o volume total do leito.
7. Defina a técnica de filtração em membrana. Quais os processos de filtração em membrana de maior interesse na indústria? Cite-os e descreva-os.
A membrana age como uma barreira semipermeável e o fluido passa por a ela através de pressão. A filtração por membrana é uma técnica utilizada para separações de solutos (partículas) de diferentes pesos moleculares da solução.
Na indústria de alimentos os processos de maior interesse são:
· Osmose Reversa: Neste processo a membrana impede a passagem de partículas de soluto de baixo peso molecular, ou seja, aquele soluto que difundiu em um solvente por osmose. Na osmose reversa a pressão diferencial reversa é colocada de forma que causa o fluxo de solvente inverso, como em um processo de dessalinização da água do mar.
· Ultrafiltração: É um processo de filtração por membrana muito similar à osmose reversa. A pressão é usada para obter uma separação de moléculas utilizando uma membrana polimérica semipermeável, que separa solutos de alto peso molecular como proteínas, polímeros. As membranas de Ultrafiltração são muito mais porosas que na osmose reversa e onde ocorre uma rejeição na osmose reversa, frequentemente nesse caso é chamado de retenção. 
· Microfiltração: Nesse processo, o fluido passa pela membrana sob pressão, com o objetivo de separar partículas de tamanho mícron, ou seja, aquelas que são maiores que as separadas na ultrafiltração, como bactérias, bolores e leveduras e em alguns casos pigmentos de tinta.
8. Avaliação das Constantes para Filtração à Pressão Constante em um Leito Incompressível.
Temos dados da filtração em laboratório de uma suspenção da CaCO3 em água a 298,2 K (25˚C) realizada a uma pressão constante () de 338. Dados: 
- Área do filtro prensa de placa-e-marco: A = 0,0439 
- Concentração de alimentação: cs = 23,47 
(a)Calcule as constantes e Rm a partir dos dados experimentais de volume de filtrado () versus tempo de filtração ().
(b)Estime o tempo necessário para filtrar 1 da mesma suspensão em um filtro industrial com 1 de área.
	Tempo (s)
	Volume (m³)
	4,4
	0,498 × 103
	9,5
	1,000 × 103
	16,3
	1,501 × 103
	24,6
	2,000 × 103
	34,7
	2,498 × 103
	46,1
	3,002 × 103
	59
	3,506 × 103
	73,6
	4,004 × 103
	89,4
	4,502 × 103
	107,3
	5,009 × 103
Solução:
	t
	
	
	4,4
	0,4980
	8,84
	9,5
	1,0000
	9,50
	16,3
	1,5010
	10,86
	24,6
	2,0000
	12,30
	34,7
	2,4980
	13,89
	46,1
	3,0020
	15,36
	59,0
	3,5060
	16,83
	73,6
	4,0040
	18,38
	89,4
	4,5020
	19,86
	107,3
	5,0090
	21,42
Gráfico 1: Relação entre volume e t/V.
Pela relação:
Y = aX + b = = .V + B
1. A partir da equação da reta tem-se que:
 Kp/2 = a
 B = b
 Coeficiente angular (a):
 B = 6786 s/m3 
 Kp/2 = 3,00 x 106 s/m6
 Kp = 6,00 x 106 s/m6
7 CONCLUSÃO
A filtração é um método para separar sólidos de líquidos ou fluidos que está suspenso, pela passagem do líquido ou fluido através de um meio permeável capaz de reter as partículas sólidos e querequer pouco tempo para ser realizado. 
O procedimento de filtragem bem feito é um dos pontos importantes em uma análise química, pois caso não seja devidamente executado, causará erros consideráveis entre a realidade da amostra em análise e os resultados obtidos. 
Na prática pode-se observar o tempo decorrido para que a filtração ocorresse usando o papel filtro. Sendo que o mesmo processo poderia ser acelerado se fosse utilizado uma bomba de vácuo. A grande diferença entre esses dois tipos de filtração é a velocidade da filtração. O que poderia influenciar na velocidade de filtração também, é o modelo de como se dobra o papel filtro. Para uma filtragem mais rápida poderia ser utilizado o papel de filtro pregueado.
No segundo experimento pode-se verificar a percentagem de água contida no alimento através da secagem em estufa. Essa técnica é bastante utilizada pois permite avaliar a umidade, que é um dos mais importantes e mais avaliados índices em alimentos. Pois a umidade fora das recomendações técnicas resulta em grandes perdas na estabilidade química, na deterioração microbiológica e na qualidade geral dos alimentos.
REFERÊNCIAS
FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. Separação de misturas. Disponível em: <http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/separacao-misturas.htm>. Acesso em: 31 de março de 2017.
Gráfico do V por t/V
#REF!	
4.9799999999999996E-4	1E-3	1.5009999999999999E-3	2E-3	2.4980000000000002E-3	3.0019999999999999E-3	3.5059999999999996E-3	4.0039999999999997E-3	4.5019999999999999E-3	5.0090000000000004E-3	8840	9500	10860	12300	13890	15360	16830	18380	19860	21420	t/V
Volume
3000000
ΔX
ΔY
@
B
X
10
 x 
3
Y
6
+
=
kg
m
x
x
x
p
A
c
x
K
s
p
/
10
863
,
1
)
10
 
 
338
(
)
0439
,
0
(
)
47
,
23
(
)
(
)
10
937
,
8
(
)
(
10
00
,
6
11
3
2
4
2
6
=
=
D
-
=
=
-
a
a
a
m
1
10
m
3
m
4
m
m
10
x
11,27
R
)
10
x
(338
 
0,0439
)
)(R
10
x
(8,937
Δp)
A(
μR
6786
B
-
-
=
=
-
=
=
V
p
A
R
V
p
A
c
t
m
s
)
(
2
)
(
2
2
D
-
+
D
-
=
m
ma
1
)
10
 
 
338
(
1
)
10
 
 
27
,
11
)(
10
 
 
937
,
8
(
1
2
)
10
 
 
338
(
1
)
47
,
23
(
)
10
 x 
863
,
1
(
)
10
 x 
937
,
8
(
3
10
4
2
3
2
11
-4
x
x
x
x
t
-
+
=
horas
segundos
t
 
68
,
1
 
 
56
,
6078
=
=