Relatório Operações Unitárias Sedimentação

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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS
Instituto Politécnico da PUC Minas
Departamento de Engenharia Química
Laboratório de Operações Unitárias I
Curso de Engenharia Química
7º Período
Ana Júlia Porciúncula da Fonseca
Isadora Vinseiro Martins
Wilson Wallace
PRÁTICA 2: SEDIMENTAÇÃO
Belo Horizonte
2018
1. OBJETIVOS
A da aula prática Sedimentaçãoteve como objetivo analisar a quantidade de sedimentação por tempo de uma suspensão aquosa de verdete, com o auxílio de diferentes concentrações de coagulante. 
2. MATERIAIS E MÉTODOS
2.1. Materiais
	Para a prática foram utilizados:
Minério verdete triturado;
Cronômetro;
pHmetro;
Turbidímetro;
Balança semi-analítica;
Jar-test
2.2. Métodos 
Para a realização da prática, inicialmente, adicionou-se a cada um dos 6 jarros do Jar-test 1,5L de água e 2 g de verdete moído. Para homogeneizar a mistura, acionou-se a agitação, levantando algumas vezes as cubas da base. 
Em seguida, adicionou-se as quantidades de barrilha (NaCO3) e do sulfato de alumínio - Al2(SO4)3 (Tabela 1),e manteve-se esse sistema em agitação por 5 minutos. Desligou-se o Jar-test, acompanhou-se a sedimentação fazendo as devidas marcações durante o tempo de sedimentação (Tabela 2). Por fim, os resultados referentes à quantidade sedimentada por tempo e a eficiência do processo encontram-se na Tabela 3.
Aferiu-se o pH e a turbidez do meio em três momentos: no início, quando tinha apenas água e verdete moído, após a adição de barrilha e sulfato de alumínio, e ao final do tempo de sedimentação, cerca de 10 minutos. Todos os valores observados encontram-se na tabela 1.
Tabela 1 – Dados referentes à quantidade de barrilha e de sulfato de alumínio adicionadas, pH e turbidez da mistura observadas no laboratório.
	Jarros
	Massa (g)
	pHmetro (pH)
	Turbidímetro (turbidez)
	
	Barrilha
(NaCO3)
	Sulfato de alumínio
Al2(SO4)3
	Inicial
	Meio
	Final
	Inicial
	Meio
	Final
	1
	0
	0
	6
	6
	-
	1,97
	204
	127
	2
	0,5
	0,5
	6
	8
	7
	1,97
	204
	9,21
	3
	1,0
	1,0
	6
	8
	7
	1,97
	204
	10,53
	4
	1,5
	1,5
	6
	8
	8
	1,97
	204
	7,92
	5
	2,0
	2,0
	6
	8
	8
	1,97
	204
	10,09
	6
	2,5
	2,5
	6
	9
	8
	1,97
	204
	8,21
Fonte: Autoria própria.
Tabela 2 – Dados referentes ao processo de sedimentação.
	Tempo de sedimentação (s)
	Sedimentado 2 (m)
	Sedimentado 3 (m)
	Sedimentado 4 (m)
	Sedimentado 5 (m)
	Sedimentado 6 (m)
	0
	0,115
	0,115
	0,120
	0,115
	0,118
	20
	0,105
	0,115
	0,120
	0,115
	0,118
	40
	0,094
	0,110
	0,116
	0,113
	0,118
	60
	0,082
	0,106
	0,113
	0,112
	0,118
	80
	0,074
	0,102
	0,110
	0,111
	0,115
	100
	0,063
	0,096
	0,104
	0,109
	0,112
	120
	0,048
	0,081
	0,103
	0,106
	0,105
	140
	0,031
	0,064
	0,095
	0,098
	0,101
	160
	0,019
	0,042
	0,088
	0,096
	0,099
	180
	0,005
	0,01
	0,079
	0,093
	0,093
	600
	0,005
	0,01
	0,016
	0,020
	0,035
Fonte: Autoria própria.
Tabela 3 – Dados referentes à quantidade de água límpida e de sólido no final e a eficiência do processo de sedimentação em termos de água límpida.
	Jarros
	Tempo de sedimentação (s)
	Quantidade final (m3)
	Eficiência água límpida (%)
	
	
	Água límpida
	Sólido
	
	1
	180
	-
	-
	37,74
	2
	180
	1,44x10-4
	6,55 x10-6
	95,48
	3
	180
	1,38x10-4
	1,31x10-5
	94,84
	4
	180
	1,36x10-4
	2,098x10-5
	96,12
	5
	180
	1,24x10-4
	2,62x10-5
	95,05
	6
	180
	1,09x10-4
	4,59x10-5
	95,97
Fonte: Autoria própria.
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES
O turbidímetro é um equipamento que mede a turbidez da água, esse parâmetro reflete a quantidade de material sólido em suspensão. O seu funcionamento dá-se pela dispersão do feixe de luz incidido na angulatura de 90° que esses materiais provocam, resultando em um valor de turbidez da água analisada.
No momento de amostragem da água para utilização do turbidímetro, houveram vários erros que tornaram o resultado da prática inválido. Ao analisar os resultados da turbidez é possível perceber que os valores oscilaram bastante, esse fato é devido à amostragem que foi realizada por alunos diferentes, que possivelmente recolheram a amostra em alturas e tempos diferentes, podendo ocasionar a presença de uma quantidade maior de sólidos em suspensão do que o esperado.
Para calcular a eficiência, a quantidade de água límpida final e a quantidade de sólido final, foi necessário encontrar o valor da área do jarro, cuja largura (L) e comprimento (C) são, respectivamente, 11,5 cm e 11,4 cm. Com os valores presentes na Tabela 2, obteve-se a altura na qual ainda havia a presença de sólidos no tempo final. Assim, pode-se calcular os volumes de quantidade de sólido e a quantidade de água límpida de todos os jarros pela subtração da altura total pela altura contendo apenas sólido. Os cálculos a seguir foram repetidos para todos os 6 jarros, e os resultados encontram-se na Tabela 3.
Cálculo da Área:
					(1)
-5 m²
Cálculo do Valor de Água Límpida Para o Frasco 2:
						(2)
-5
V= 1,44x10-4 m³
Cálculo do Valor de Sólidos Para o Frasco 2:
-3 x 1,311x10-5
V = 6,55x10-6 m³
Para calcular a eficiência de água límpida é necessário fazer uma regra de três com a turbidez medida antes de ser adicionado a barrilha e o sulfato de alumínio, e após a finalização do experimento, pois com o primeiro valor se obtém a maior turbidez, pois todos os sólidos continuam em suspensão, e após o final do experimento apenas uma parte desses sólidos estão em suspensão. 
Como a turbidez mede a dispersão do feixe de luz causada pela presença de sólidos, a regra de três proposta dará a porcentagem de sólidos ainda presentes. Para obter a porcentagem de água límpida, subtrai-se dos 100% a porcentagem de sólidos de cada um dos jarros.
Cálculo da Eficiência de Água Límpida no Frasco 2:
			(3)
		(4)
4. CONCLUSÃO
	Os valores de turbidez medidos não se comportaram conforme esperado, uma vez que apresentaram valores variados, portanto não foi possível tirar conclusões a respeito de qual recipiente apresentou resultados mais eficientes. Esperava-se que os valores de turbidez, a partir do frasco 2, reduzissem progressivamente. Tal comportamento deveria ser observado pois, no frasco 2 a quantidade de coagulante utilizada é menor. Sendo assim, o coagulante envolve uma quantidade menor de partículas, portanto, apesar de sedimentar mais rápido, uma quantidade maior de partículas fica dispersa na água, resultando em uma turbidez maior. Os frascos com quantidades maiores de coagulantes por sua vez, apesar de apresentarem uma quantidade maior de sedimentado, possuem um valor de turbidez mais baixo, uma vez que os coagulantes envolvem mais partículas, incluindo partículas de água. Isso acaba resultando em uma sedimentação mais lenta.