Exercícios_in class_ADSORÇÃO

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ESCOLA POLITÉCNICA DA USP 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA 
OPERAÇÕES UNITÁRIAS DA INDÚSTRIA QUÍMICA V 
Prof. Moisés Teles 
 
EXERCÍCIOS – IN CLASS – AULA 14 
 
Questão 1)1 litro de uma solução aquosa contendo 0,010 mol de fenol é deixada em 
contato com carvão ativado por tempo suficiente para atingir o equilíbrio a 20 °C. Nessa 
temperatura, a adsorção do fenol em carvão pode ser descrita pela isoterma de Freundlich: 
233,016,2 cq  (q = milimol de fenol adsorvido/g de carvão; c = milimol de fenol na 
solução/L de solução) 
Determine a quantidade mínima de carvão necessária para: 
a) Adsorver 75 % do fenol. 
b) Adsorver 90 % do fenol. 
c) Adsorver 98 % do fenol. 
Questão 2) Calcule a massa mínima de carvão ativado necessária para reduzir um soluto 
contaminante em um sistema de fermentação de 19,2 g de soluto/L de solução (por 
simplicidade, considere o valor como sendo g de soluto/1000 g de solução) para 1,4 g de 
soluto/L de solução, para uma batelada de 1 litro de solução. O método utilizado será 
adsorção em carvão ativado em um recipiente bem misturado, de modo que os produtos 
de saída estejam em equilíbrio. Os dados do equilíbrio de adsorção podem ser descritos 
pelas seguinte isoterma de Langmuir: 
x
x
q
0955,01
698,29

 
Quanto carvão seria necessário para remover todo o soluto poluente? 
Questão 3) Uma substância colorida B precisa ser removida de um óleo mineral pelo 
processo de adsorção em argila a 25 °C. O óleo colorido apresenta um índice de cor de 
200 unidades /100 kg de óleo e precisa ser descolorido para apenas 20 unidades /100 kg 
de óleo. Calcule a quantidade de argila necessária para processar meia tonelada do óleo a 
25 °C. Dados de laboratório utilizando várias concentrações do pigmento foram ajustados 
a uma isoterma de Freundlich, resultando na seguinte expressão: 
509,06733,0 BB Cq  (qB= unidades de cor/100 kg de argila; CB = unidades de cor/100 kg 
de óleo). 
Questão 4) Uma solução contendo traços de clorofórmio (12 mg/L) deve ser reduzida a 
1 mg/L de CHCl3 usando-se carvão ativado como adsorvente. A equação de Freundlich 
que se aplica a esse sistema é y = kCn, em que C está em mg de adsorvato/L de solução 
depois do processamento e y é a quantidade de clorofórmio adsorvido em mg de 
adsorvato/g de adsorvente. As constantes da isoterma de Freundlich foram obtidas para 
esse sistema e são k = 100 e n = 0,30, na temperatura do processo. Quanto carvão ativado 
é necessário por litro de solução tratada? 
Questão 5) O bisfenol-A (BPA) é um composto químico usado na fabricação de resinas 
e plásticos e pode ser encontrado em efluentes de fábricas, podendo ser uma fonte de 
contaminação do ambiente aquático. O carvão ativado granular apresenta uma boa 
capacidade de adsorção desse composto e os dado de equilíbrio podem ser relacionados 
por uma isoterma de Langmuir. Água contendo 10,0 mg/L de BPA deve ser tratada com 
carvão ativado para obter um efluente com 4,4 mg /L de BPA. Considere a isoterma de 
Langmuir dada por q = qmaxKLCe/(1+KLCe), onde qmax é a constante de capacidade 
máxima de sorção (mg/g), KL é a constante de energia de sorção (L/mg), Ce a 
concentração de equilíbrio na solução (mg/L) e q, a quantidade adsorvida por massa de 
adsorvente (mg/g). Para uma constante de capacidade máxima de 10,30 mg/g e uma 
constante de energia de sorção de 0,18 L/mg, determine a quantidade mínima de carvão 
ativado necessária para tratar 10 L da água contaminada.