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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
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