P7 --Adsorção

Prévia do material em texto

ADSORÇÃO
Data: 11/02/2022
Aluno: Cilene Orione de Souza
Professor: Tulio Matencio									
Objetivos: Estudar a adsorção do ácido acético, existente em soluções aquosas, pelo carvão em função da concentração do ácido na solução e determinar as constantes de adsorção da isoterma de Freudlich.
Introdução (Sistema, dados fornecidos, medidas realizadas)
O fenômeno da adsorção geralmente concentra gases ou substâncias em suas superfícies.
A quantidade adsorvida por um adsorvente tem relação com a pressão do gás ou com a concentração da solução no equilíbrio, isso acontece em temperatura controlada que é conhecida como isoterma de adsorção. 
Uma das equações que descreve as isotermas é a equação de Freudlich, cuja relação matemática é;
 (1)
onde x/m é a massa da substância adsorvida por unidade de massa do adsorvente, c é a concentração da solução no equilíbrio, k e n são constantes características do adsorvente e do soluto, a uma dada temperatura. Tomando o logaritmo da expressão (1) obtém-se a equação: 
ln = lnK + (2)
k e n podem ser calculadas através do gráfico ln(x/m) x lnc. A adsorção de ácido acético em soluções aquosas será estudada utilizando o carvão ativado. No experimento, porções de carvão ativado são colocadas em soluções de várias concentrações de ácido acético. Após o equilíbrio, as soluções são filtradas e os líquidos filtrados são analisados para obtenção do grau de adsorção do meio filtrante.
Para cada caso, a quantidade adsorvida é analisada e calculada utilizando os dados das quantidades do soluto inicial e final.
ADSORÇÃO
Dados e equações:
No experimento utilizou-se os seguintes volumes de ácido acético e água, segundo mostrada na Tabela 1.
Tabela 1: Volume de ácido acético e água
Dados fornecidos e fórmulas: 
MM ácido acético = 60 g.mol/L
Concentração da solução de hidróxido de sódio = 0,0656 mol/L
Concentração da solução de ácido aético = 0,4059 mol/L
 (3)
 (4)
ADSORÇÃO
Análise dos resultados e conclusão:
Padronização do ácido acético 
Para o cálculo da concentração real do ácido acético, aplicou-se a equação:
 
Realizou através da estequiometria da reação do ácido acético com o hidróxido de sódio o cálculo da quantidade de ácido acético adsorvido.
 + + 
Estequiometriamente conclua-se que 1 mol de ácido acético reagirá com 1 mol de NaOH. Sendo assim, podemos calcular a quantidade de ácido acético adsorvido pelo carvão ativado segundo a equação a abaixo. 
x = – 
Onde: 
x é a quantidade de ácido acético adsorvido em mol; 
 é a concentração do ácido acético em mol/L; 
 é o volume médio consumido de NaOH nas titulações em mL. 
A partir da equação pode-se efetuar os cálculos da quantidade adsorvida pelo ácido acético em mol, como mostrado na Tabela 2. 
Tabela 2: Volume gasto de titulante (NaOH) para reagir completamente com a alíquota do filtrado.
Tabela 3: Resultados obtidos.
FIGURA1: Gráfico da Isoterma segundo Freundlich
Com o objetivo de encontrar as isotermas e calcular a constante da equação (2), obteve-se a equação da reta do Método de Ajuste Linear. Esse método para uma reta com equação y = a+b.x, consiste em obter os parâmetros através da seguinte equação: y = a + b.x, consiste em obterem-se os parâmetros a e b, através das equações:
O ajuste linear dos dados experimentais foi obtido do MS-Excel, onde foi analisado o valor do coeficiente de correlação R2, onde o valor que mais se aproximou de 1 é a isoterma no qual o sistema segue, como pode ser visto na figura 1. Construíram-se, então as isotermas através da Tabela 3.
Através dos ajustes lineares, podem-se calcular os valores das constantes da Isoterma de Freundlich:
 Log = log (k) + x log (c) 
Log = - 3,8893 + 0,4685 x log (c) 
 = 0,4685 
n = 2,13447 (intensidade do processo de adsorção).
log k = - 3,8893 
k = 
k = 0,020459 (capacidade de adsorção).
Na equação 1, K é a constante de Freundlichm que representa a capacidade de adsorção em mg.g-1, a constante n é a intensidade de adsorção (adimensional), adsorvente/adsorvato, favorável para faixa de 1 a .
Pode-se calcular o coeficiente angular obtido por meio da isoterma, de modo para que um dado ponto, esses dois parâmetros são importantes para definir a capacidade de diferentes adsorventes. Existe uma interação entre o adsorvente e o adsorvato, onde o ácido acético é adsorvido pelo carvão ativado. As constantes K e n são aplicadas na química e na engenharia. O processo de adsorção é influenciado pelas condições do meio reacional, assim como o pH, a temperatura, o tempo de contato, a natureza do adsorvente, as características iônicas do adsorvato, os grupos funcionais do adsorvente.
No estudo do processo de adsorção utilizando as isotermas de Freundlich que foi eficaz para analisar a capacidade de adsorção do ácido isotermas. Nas isotermas por meio dos parâmetros obtidos assim como a constante de Freundlich para as constates K e n, foi analisado a capacidade e a intensidade de absorção da superfície do carvão ativado. Esse processo tem demostrado ser econômico e eficaz para vários seguimentos, na indústria, laboratórios e trabalhos acadêmicos. 
ln(c final) X ln(x/m)
ln (x/m)	
2.8279999999999998	2.41	1.9	1.163	0.78900000000000003	0.42099999999999999	-2.6	-2.83	-2.9	-3.19	-3.62	-3.74	ln(c final) 
ln(x/m)
150,0-
235,015,0
325,025,0
415,035,0
510,040,0
68,042,0
Volume ácido acético/ mLFrascoVolume de água/ mL
124,35416,912
0,3720,074-2,602,828
217,04811,132
0,2960,059-2,832,410
312,1806,684
0,280,055-2,901,900
47,3063,198
0,2060,041-3,191,163
54,8722,202
0,1340,027-3,620,789
63,8941,524
0,1190,024-3,740,421
x/mln (x/m)ln (c final)Frascoc inicialc finalx/g