Lixiviacao final

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Discentes: Bárbara Martins, Bárbara Peluzo, Gisella Oliveira, Giselle Cipriano, Joyce Menezes
Docente: Ângela melo
LIXIVIAÇÃO – EXTRAÇÃO SÓLIDO-LÍQUIDO
Departamento de química
Química tecnológica
Disciplina: operações unitárias ii
INTRODUÇÃO
A Lixiviação é uma extração sólido-líquido
Dissolução seletiva
Etapa posterior
Figura 1:Exemplo da lixiviação.
 Fonte: http://www.gunt.de/download/extraction_english.pdf
VARIÁVEIS IMPORTANTES
Afinidade química entre o solvente e o soluto de interesse
Granulometria do soluto
Temperatura
APLICAÇÕES
Extração de óleo de sementes e grãos (óleo de amendoim, soja, linhaça, rícino, semente de girassol, semente de algodão, etc.);
Café Solúvel;
Chá instantâneo;
Obtenção de açúcar da cana ou beterraba;
Extrair produtos de raízes medicinais;
Recuperação do urânio de minérios de baixo teor;
Concentração do minério de ferro.
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EQUIPAMENTOS 
Princípio da Técnica 
Figura 2. Esquema de um Extrator Soxhlet, onde A: zona aerada; B: zona intermediaria sujeita a flutuações do nível de água; C: zona submersa.
Fonte:<http://turmalina.igc.usp.br/img/revistas/rig/v31n1-2/1-2a02f1.jpg>
EQUIPAMENTOS
Processos em batelada / contínuos;
Um extrator deve ser eficiente,
 minimizando a quantidade de solvente.
Equipamentos
Bollman 
Extrator contínuo;
Para larga escala;
Figura 3. Esquema mostrando o extrator vertical Bollman . Fonte: Thomas, 2003, p. 9 
Cestas com o fundo perfurado são movidas ao redor de uma curva vertical por um motor. O solvente percola para baixo de cesta em cesta lixiviando os sólidos. O fluxo de líquido contracorrente aos sólidos contidos nas cestas ascendentes e a favor da corrente em cestas descendentes. O solvente puro entra perto do topo do braço ascendente e coleta micelas1 na parte esquerda e no fundo. De lá as micelas são bombeadas para o topo do braço descendente, de onde flui para baixo para o lado direito e se reduz ao extrato final chamado de micela forte. 
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Equipamentos
Hildebrandt 
Extrator de parafuso em forma de U com uma hélice em cada seção;
Os sólidos se introduzem numa extremidade do equipamento e o solvente puro pela outra, ocorrendo o fluxo em contracorrente;
Figura 4. Esquema mostrando o extrator de leito móvel Hildebrandt.
 Fonte: Thomas, 2003, p. 9 
Os sólidos se introduzem numa extremidade do equipamento (lado direito da Figura 2.3) e o solvente puro 19 
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Equipamentos 
Tanque de percolação
 Tanque equipado com fundo falso e coberto com um meio filtrante. A solução é adicionada no topo do tanque permitindo a percolação sobre o material;
Regime contínuo e em contracorrente;
Capacidade média dos tanques: 12000 ton.;
Figura 5. Tanque empregado na lixiviação por percolação.
Motores responsáveis pelo controle da agitação por aeração
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Equipamentos 
Leito Fixo
Lixiviação em leito fixo;
A lixiviação em leitos fixos é realizada em um tanque com um fundo perfurado, com a finalidade de suspender o sólido e permitir a passagem do solvente. Os sólidos são alimentados no vaso, onde são pulverizados com o solvente de modo a reduzir o teor de soluto máximo possível e, posteriormente o mesmo é esvaziado 
Figura 6. Esquema de extração de solução de açúcar da poupa de beterraba, em leito fixo.
Equipamentos 
“PACHUCAS”
Mais modernos;
Material inoxidável;
Tanques agitados por aeração;
Figura 7. Pachucas em série.
ABNT NBR 10005: 
Procedimento para obtenção de extrato lixiviado de resíduos sólidos 
 
FLUXOGRAMA
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MÉTODOS DE OPERAÇÃO
Estágio simples: 
 Contato entre sólido e solvente com posterior separação entre os dois.
 Pouco encontrada pela baixa recuperação do soluto.
Sistema em vários estágios com correntes paralelas:
	Mistura do sólido + solvente no primeiro estágio. Fase mais densa passa para segundo estágio com adição de mais solvente, sucessivamente.
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MÉTODOS DE OPERAÇÃO
Sistema em vários estágios contínuos em contracorrente: 
 	 Fase densa e fase leve fluem ao contrário.
 	 Alta recuperação do soluto
Sistema descontínuo em contracorrente a contato múltiplo:
 	Diversas unidades de contato (bateria de extração).
	Permanência estacionária dos sólidos em cada tanque  contatos com extratos de concentrações decrescentes  maior parte do sólidos tem contato com solvente virgem.
	
Sistema a vários estágios contínuos em contracorrente 
As correntes da fase densa e da fase leve fluem ao revés. Este sistema possibilita uma alta recuperação do soluto com uma solução final muito concentrada, 
pois a solução com elevado teor de soluto deixa o sistema depois de ter contato com o sólido virgem.
Sistema descontínuo em contracorrente a contato múltiplo 
Constituído por diversas unidades de contato dispostas numa circunferência, ou numa fileira, denominada bateria de extração. A principal característica deste sistema é a de permanência estacionária dos sólidos em cada tanque, sujeitos a diversos contatos com extratos de contrações decrescentes. O contato final da maior parte dos sólidos quase exauridos se dá com o solvente virgem, enquanto a solução concentrada deixa o contato com o sólido não extraído, em outro tanque. Obtém-se a operação da bateria em contracorrente através do avanço dos tanques de entrada e de saída em um posto de seqüência, quando os sólidos são carregados ou removidos. Depois de o processo de extração ser repetido diversas vezes, as concentrações na solução e no sólido de cada unidade são muito parecidas com as concentrações que se obtêm num sistema real a contracorrente.
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BALANÇO DE MASSA
Único estágio:
Xa, Ys, Xr, Ye = frações mássicas.
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BALANÇO DE MASSA
Único estágio
Balanço global: A + S = R + E
Balanço material: A.Xa + S.Ys = R.Xr + E.Ye
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BALANÇO DE MASSA
Vários estágios - Contracorrente
Balanço global: R1 + E3 = R2 + E2
Balanço material: R1. X1 + E3.Y3 = R2.X2 + E2.Y2
ESTUDO DE CASO
ESTUDO DE CASO
Indústria de celulose
Objetiva:
melhorar a sua capacidade de produção;
a qualidade de seus produtos ;
o seu desempenho ambiental.
Problema: material orgânico e inorgânico
maior consumo de produtos químicos ;
aumento da cor ;
demanda química;
biológica de oxigênio
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ESTUDO DE CASO
Processos:
Lixiviação alcalina
remover lignina presa sobre as fibras de celulose
concentrações elevadas de NaOH e altas temperaturas
 pH elevado, a lignina reage com o álcali, especialmente a altas temperaturas
Lavagem da celulose
remove materiais orgânicos e inorgânicos dissolvido que proporcionam adequado condições para a fase de branqueamento
ESTUDO DE CASO
Objetivos:
avaliar o efeito da lavagem eficiente e da lixiviação alcalina de polpas Kraft de eucalipto e pinus nas suas branqueabilidades, utilizando-se três diferentes sequências de branqueamento.
ESTUDO DE CASO
Metodologia:
Treze diferentes polpas celulósicas
Caracterização inicial das polpas celulósicas
Foram estabelecidas as condições ótimas de branqueamento da polpa.
Estudo comparativo entre as polpas que receberam a lixiviação alcalina e 
lavagem eficiente com uma polpa de referência que não recebeu esse tratamento
ESTUDO DE CASO
Metodologia:
Treze diferentes polpas celulósicas
Caracterização inicial das polpas celulósicas
Foram estabelecidas as condições ótimas de branqueamento da polpa.
Estudo comparativo entre as polpas que receberam a lixiviação alcalina e 
lavagem eficiente com uma polpa de referência que não recebeu esse tratamento
Onze polpas de eucalipto(1 a 11)
Duas polpas de pinheiro (12 e 13).
ESTUDO DE CASO
Metodologia:
Treze diferentes polpas celulósicas
Caracterização inicial das polpas celulósicas
Foram estabelecidas as condições ótimas de branqueamento da polpa.
Estudo comparativo entre as polpas que receberam a lixiviação alcalina e 
lavagem eficiente com uma polpa de referência que não recebeu esse tratamento
Brilho
Número Kappa
Viscosidade
Teor Hexa’sDemanda Química de Oxigênio
ESTUDO DE CASO
Metodologia:
Procedimento lavagem e lixiviação alcalina:
Lavagem: 50m3 de água destilada por tonelada de polpa seca. 
Lixiviação alcalina: 
recipientes de polietileno;
amostras de pesos conhecidos de polpas, 
as seguintes condições: 90 min, 90ºC, 10% consistência e 20 kg / odt de NaOH.
Mistura
Aquecimento (forno microondas)
Banho de vapor
(termostato)
ESTUDO DE CASO
Metodologia:
Três sequências de branqueamento foram utilizadas:
ESTUDO DE CASO
Resultados:
Efeito da lavagem eficiente nas polpas:
ESTUDO DE CASO
Resultados:
Efeito da lixiviação alcalina nas polpas:
ESTUDO DE CASO
Resultados:
Efeito do branqueamento:
ESTUDO DE CASO
Conclusão:
As polpas lavadas eficientemente e submetidas ao processo de lixiviação:
Menor número Kappa;
Menor teor Hexa’s
Maior brilho
Fácil e eficiente branqueamento
Conclusões
Lixiviação é uma extração sólido líquido;
Transfêrencia de massa
Varias aplicações industriais;
Vários setores;
Alguns tipos de equipamentos com utilização específica para cada fim;
Métodos de operação em um ou mais estágios, cocorente ou contracorrente, contínuos ou descontínuos.
REFERÊNCIAS
AGUIAR, G. P. S. Cristalização e Lixiviação, aplicações na indústria e importância no processo. Pontal do Araguaia .MT. 2010. 
JUNIOR, J. L. L.; VIELMO, L. C.; MARQUES, L. F.; KLEIN, R. M.; MARQUES, T. F. Lixiviação, Destilação, Adsorção, Absorção . UFP. Bagé, 2011.
ANDRADE, M.F., COLODETTE,J.L., OLIVEIRA, F.N. Avaliação da branquealidade de polpas kraft de pinus e eucalipto. Cerne, Lavras, v. 19, n. 3, p. 433-439, jul./set. 2013
THOMAS G.; Analise Teórico-Experimental da Extração de Óleo de Soja em Instalação Industrial Tipo Rotocell. Porto Alegre: UFRGS, 2003.
Disponível em: < https://www.lume.ufrgs.br/bitstream/handle/10183/38382/000823858.pdf?sequence=1 > Acesso: 29 de nov. 2015.
Disponível em: http://docslide.com.br/documents/operacoes-unitarias-trabalho-de-lixiviacao.html
ABNT NBR 1005 - Procedimento para obtenção de extrato lixiviado de resíduos sólidos - BRASIL, 2004.
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