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Lista de Exercícios - Cinética das Reações - Eng. Processos

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DO SUDOESTE DA BAHIA 
DEPARTAMENTO DE ESTUDOS BÁSICOS E INSTRUMENTAIS 
Engenharia de Processos - I UINIDADE – IPL2010 - Prof.: Samuel da Silva Ferreira Jr. – 
Questionário – Parte A 
 
 
 
1. Uma reação de primeira ordem está a 40% completa ao final de 50 minutos. 
Qual o valor da constante em seg-1? Em quantos minutos a reação estará 
80% completa? 
2. Avalie os dados abaixo para determinar a ordem da reação (A ==== 
Produto):\ 
 
A (mM/litro) Tempo (seg) 
1.00 0 
0.50 11 
0.25 20 
0.10 48 
0.05 105 
 
3. Um lago com uma única entrada, tem as seguintes características: 
- Profundidade média: 5,0 m 
- área superficial: ` 11x106 m2 
- tempo de detenção hidráulica : 4,6 anos 
Uma indústria lança uma carga de malation de 2000x106 g/ano no lago. Além 
disso, a concentração de malation no afluente ao lago é de 15 mg/l. Observe 
que a vazão de entrada e saída é mesma e assuma que cinética de 
decaimento de primeira ordem pode ser utilizado para caracterizar a 
degradação do malation. (K=0.1 ano-1). 
a) Escrever o balanço de massa para o malation para esse sistema; 
b) Se o lago está em estado estacionário, calcule a concentração de 
malation; 
c) Se o lago está em estado estacionário, qual deve ser a carga de 
malation lançada pela indústria para a concentração do lago reduza 
para 30mg/l? Apresente o resultado em percentagem de remoção; 
d) Avalie qual das seguintes opções de engenharia é mais efetiva para 
reduzir a concentração do lago no estado estacionário: 
 Dobra a profundidade do lago por dragagem, ou 
 Reduzir em 50% a carga de malation lançada pela indústria 
através de melhoria de tratamento do efluente da indústria. 
 
4. Um dos mecanismos mais importantes na destruição de agrotóxicos usados 
na agricultura é a biodegradação. Pode-se simular a destruição de 
contaminantes orgânicos no solo usando-se um modelo de reator de 
batelada de mistura completa (CMBR). Considerando que a taxa de 
degradação microbiológica do agrotóxico propanil (organo clorado usado 
como herbicida em plantações de arroz) pode ser descrita como uma 
reação de segunda ordem dC/dt = kC2: 
a. Desenvolva primeiramente o modelo CMBR considerando uma 
reação de primeira ordem. 
b. Desenvolva a equação para calculo de meia vida; 
c. Qual o tempo necessário para que a concentração de propanil no 
meio ambiente se reduza a 1% da concentração inicial? Dados k = 
0.001 L3.mg-1.dia-1; Co = 100 mg/l; 
d. Qual é a meia vida do contaminante propanil para as condições 
propostas? 
5. Um lago recebe efluentes de uma cidade e de uma indústria. A população 
da cidade é de 125.000 habitantes. A vazão na ETE da cidade é de 200 
L/hab.dia. A concentração bruta de sulfatos é de 25 mg/L e a ETE da cidade 
remove 35% deste composto. A industria descarrega no lago 200 Kg/dia de 
sulfatos. 
Dados: 
Vazão de saída do lago: 106 m3/dia; 
Volume do Lago: 1,79x109 m3 
K = 0,0002 dia-1 (constante de degradação de primeira ordem do sulfato). 
 
a. Apresente o balanço de massa completo para o caso acima, indicando 
quais as hipóteses assumidas. 
b. Calcule a concentração no lago em estado estacionário; 
c. A concentração no lago em estado estacionário se a indústria reduzir 
sua operação em 50%; 
d. Caso a indústria pare de funcionar, qual seria a concentração no lago 4 
anos depois? 
e. Para o mesmo caso anterior (d) qual seria a concentração no lago se os 
sulfatos não forem degradados? 
OBS.: Para esta situação não teremos mais estado estacionário e a 
solução do balanço de massa será: 
𝐶 = 
𝑊
𝜆𝑉
(1 − 𝑒−𝜆𝑡 onde 𝜆 =
𝑄
𝑉
+ 𝐾