Análise de adsorção do RB5 em carvão átivado

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Laboratório de Físico-Química 1, Sonydelane Oliveira de Santana, Experimento 1. 
1 
 
Aná lise de ádsorçá o do RB5 em cárvá o 
átivádo 
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to
 1
 
Sonydelane Oliveira de Santana 
Departamento de Engenharia Química, Curso de Química Industrial, Universidade Federal de Pernambuco, 
Recife, Brasil 
Professor: Luciano Costa Almeida 
Data da prática: 14/03/2017; Data de entrega do relatório: 13/04/2017 
 
Resumo 
As constantes da equação de Freundlich foram encontradas graficamente (n= 0,898 e 
k=2,20x10-5) pela relação do logaritmo da razão das concentrações do adsorvido e 
adsorvente com o logaritmo da concentração final do corante. O adsorvente usado foi o 
carvão ativado de granulometria entre 1,39 a 1,68 Mesh e o absorvido o corante Remazol 
Black 5 (RB5). 
Palavras chaves: Adsorção; carvão ativado; adsorvente; 
Sumá rio 
Resumo ......................................................... 1 
Introdução .................................................... 1 
Metodologia ................................................. 2 
Resultados e Discussão ................................ 2 
Conclusão ..................................................... 4 
Referências ................................................... 4 
Questões ...................................................... 5 
 
Introdução 
Adsorção é um fenômeno físico-químico de 
transferência de massa do tipo sólido fluído na qual 
a habilidade de certos sólidos (adsorvente) em 
concentrar, na sua superfície, determinadas 
substâncias (adsorvato) existentes em soluções 
líquidas ou gasosas é explorada (Figura 1), o que 
permite separá-las dos demais componentes 
dessas soluções.[1] Este fenômeno difere da 
absorção, pois ocorre somente na superfície do 
material. Existem em dois tipos de interação para 
este fenômeno: a fisissorção e a quimissorção; a 
primeira ocorre quando a interação se dar por 
forças intermoleculares do tipo Van der Waals 
(interação de dispersão ou dipolo induzido, 
também chamada de forças de London, e interação 
dipolo-dipolo, por exemplo) e, na quimissorção, a 
união ocorre por meio de ligações químicas 
(normalmente covalentes), que tendem a um 
número de coordenação máximo com o 
substrato.[2] 
 
 
Figura 1: Ilustração do fenômeno da adsorção 
sobre carvão: as bolas coloridas representam 
moléculas de gases hipotéticos A e B que circulam 
no interior da geladeira e que são adsorvidas na 
superfície do carvão (bolas pretas) após certo 
tempo[2] 
A propriedade adsortiva é conferida ao carvão 
por conta de sua área superficial, sua porosidade e 
sua composição química; já que é formado por 
cadeiras de carbonos cujas extremidade pode 
conter vários grupos funcionais distintos.[2] 
Laboratório de Físico-Química 1, Sonydelane Oliveira de Santana, Experimento 1. 
2 
 
A adsorção pode variar com a concentração, a 
área superficial, o pH e a temperatura. Devido sua 
variação com esse último existem vários modelos 
que podem simular as isotermas desse fenômeno; 
um deles é a isoterma de Freundlich que relaciona 
a razão da massa adsorvida e a massa do 
adsorvente com a concentração de que será 
adsorvido (Eq. 1). A equação da isoterma de 
Freundlich linearizada (Eq. 2). 
 
𝑥
𝑚
= 𝐾𝐶1/𝑛 (Eq. 1) 
 
𝑙𝑜𝑔
𝑥
𝑚
= log 𝑘 + 
1
𝑛
log 𝐶 (Eq. 2) 
Onde k e n são constantes de Freundlich.[2][3] 
 
O objetivo desta prática foi estudar a 
adsorção do corante Remazol Black 5 (RB5) sobre o 
carvão ativado de granulometria entre 1,39 a 1,68 
Mesh. 
Metodologia 
1. Material e Reagentes: 
• 10 erlenmeyers (250 mL); 
• 10 balões volumétricos (100 mL); 
• 3 pipetas (10, 25, 50 mL); 
• 2 buretas (50 mL); 
• 20 g de carvão ativado; 
• Remazol Black 5 (RB5); 
• Seringa com filtro de pedra porosa. 
 
2. Procedimento Experimental: 
I. 20 g carvão ativado foi lavado; filtrado 
com água e posto para secar em estufa; 
II. Após seco, o carvão foi igualmente 
dividido para 10 erlenmeyers, 2 g em 
cada. 
III. Foram feitas 10 soluções de RBS de 
carvão, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 
50 ppm a partir de uma solução de 50 
mg/L. 
IV. Foi separado 2 mL de cada solução para 
analisar a concentração inicial no 
espectrofotômetro UV-VIS. 
V. O carvão interagiu com o corante por 4h. 
VI. Depois esperou-se o carvão decantar e 
filtrou-se com a seringa com filtro de 
pedra porosa. 
VII. O filtrado foi analisado no UV-VIS para 
determina a concentração final do 
corante pós tratamento. 
Resultados e Discussão 
A medidas das absorbâncias obtidas no 
espectrofotômetro estão dispostas na tabela 1. 
Destes dados foi plotado um gráfico das 
absorbâncias (A) versus a concentração teórica (CT) 
(figura 2) do qual foi obtido a equação da reta de 
tendência para determinar a absortividade (Ɛ) da 
lei de Lambert Beer (Eq. 3). 
 
Tabela 1. Valores de absorbâncias medidos no 
espectrofotômetro das soluções do RB5 antes do 
tratamento e pós tratamento com carvão ativado. 
Solução 
C teórica 
RB5 
(ppm) 
A pré-
carvão 
A pós-
carvão 
1 10 0,3166 0,3093 
2 15 0,4761 0,4326 
3 20 0,6296 0,5574 
4 25 0,7906 0,7027 
5 30 0,9469 0,8207 
6 35 1,1034 0,9702 
7 40 1,2597 1,0943 
8 45 1,4204 1,2280 
9 50 1,5760 1,3792 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2: Gráfico de absorbância, no comprimento 
de onda (λ) de 598nm, versus a concentração inicial 
teórica em ppm 
 
𝐴 = Ɛ . 𝑏. 𝐶 (Eq. 3) 
Onde A é a absorbância, Ɛ é a absortividade, b 
é o caminho óptico e C é a concentração. 
y = 0,0315x + 0,0022
R² = 1
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
A
b
so
rb
ân
ci
a 
a 
5
9
8
n
m
Concentração teórica (ppm)
Laboratório de Físico-Química 1, Sonydelane Oliveira de Santana, Experimento 1. 
3 
 
𝐴 = 0,0315𝐶 + 0,0022 (Eq. 4) 
 
Pela equação da reta (Figura 1) a 
absortividade, Ɛ, é 0,0315. O caminho óptico b é 1 
cm, que foi a espessura da cubeta usada no 
espectrofotômetro. Com esses dados e tendo a 
equação 4, foram calculadas as concentrações 
experimentais iniciais e finais para cada solução de 
RB5 analisada. Os resultados obtidos deste estudo 
encontram-se na tabela 2. 
 
Tabela 2: Concentrações iniciais e finais, em 
ppm, das soluções de Remazol Black 5 antes e 
depois do tratamento com carvão ativado. 
Solução 
Concentração 
inicial 
Concentração 
final 
1 10,051 9,749 
2 15,114 13,663 
3 19,987 17,625 
4 25,098 22,238 
5 30,060 25,984 
6 35,029 30,730 
7 39,990 34,670 
8 45,092 38,914 
9 50,032 43,714 
 
Como era esperado, a tabela 3 mostra que há 
uma diminuição dos valores das concentrações do 
RB5; assim como ocorreu com a absorbância, 
devido à adsorção do corante pelo carvão ativado. 
Já as massas iniciais e finais foram 
determinadas pela relação mostrada na equação 5 
que relaciona a massa do corante a concentração 
do mesmo multiplicada pelo volume de sua 
solução. 
𝑚 = 𝐶. 𝑉 (Eq. 5) 
 
No caso da solução inicial de Remazol Black 5 
o volume usado foi de 100 mL, enquanto o volume 
final da solução de Remazol Black 5 usado para o 
tratamento com carvão ativado foi de 50 mL. 
A massa do corante que ficou adsorvida no 
carvão ativado (1,39 a 1,68 Mesh) é dada pela 
diferença das massas finais e iniciais. Os valores das 
massas, em mg, iniciais, finais e adsorvida do 
corante e a massa do carvão ativado, em gramas, 
usados no experimento estão disponíveis na tabela 
3. 
 
Tabela3: Massas iniciais, finais e adsorvida (mg) do 
corante Remazol Black 5 (RB5) e a massa do carvão 
ativado (mg). 
Amostras RB5 inicial RB5final 
RB5 
adsorvido 
Carvão 
ativado 
1 1,005 0,487 0,518 2000 
2 1,511 0,683 0,828 2000 
3 1,999 0,881 1,117 2000 
4 2,510 1,112 1,398 2000 
5 3,006 1,299 1,707 2000 
6 3,503 1,537 1,966 2000 
7 3,999 1,733 2,266 2000 
8 4,509 1,946 2,563 2000 
9 5,003 2,186 2,817 2000 
 
Com os dados das tabelas 2 e 3, é possível 
calcular os valores dos parâmetros k e n 
linearizados na equação da isoterma de Freundlich 
(equação 2). Ao comparar a equação 2 a com a 
equação de uma reta têm-se: 
 
𝑦 = log (
𝑥
𝑚
) (Eq. 6) 
 
𝑏 = 𝑙𝑜𝑔𝐾 (Eq. 7) 
 
𝑥 = 𝑙𝑜𝑔𝑐 (Eq. 8) 
 
𝑎 =
1
𝑛
 (Eq. 9) 
 
Logaritmando a razão entre a massa 
adsorvida (x) e a massa do adsorvente (m) e o da 
concentração do corante RB5 em equilíbrio (tabela 
5), pode-se obter o gráfico linearizado para a 
equação da isoterma de Freundlich (Figura 3). 
A curva de calibração (Figura 3) do 
equipamento com um coeficiente de correlação de 
0,996 e equação igual a y= 1,1133x - 4,6599. 
Portanto, fazendo uso das equações 6, 7, 8, e 9, 
tem-se: 
log (
𝑥
𝑚
) = 1,1133 𝑙𝑜𝑔𝑐 - 4,6599 (Eq.10) 
 
Pelas equações 7 e 9, os valores de K e n 
podem ser definidos. Assim as constantes de 
Freundlich são: 
Laboratório de Físico-Química 1, Sonydelane Oliveira de Santana, Experimento 1. 
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k= 10b= 10-4,6599= 2,20x10-5 e 
 
n= 1 𝑎⁄ = 
1
1,1133⁄ = 0,898. 
 
Figura 3: Gráfico obtido experimentalmente da 
isoterma de Freundlich a partir do logaritmo (x/m) 
em função do logaritmo da concentração final em 
equilíbrio 
Conclusão 
Conclui-se que o carvão ativado funciona bem 
como adsorvente do corante Remazol Black 5; 
diminuindo sua concentração. As constantes da 
equação de Freundlich foram encontradas 
graficamente, n= 0,898 e k=2,20x10-5. Esse estuo 
mostrando a importância do carvão ativado no 
tratamento de águas residuais. 
Referências 
[1]GOMIDE, R. Operações unitárias: 
operações de transferência de massa. 1ª ed. São 
Paulo: Dag Gráfica e Editora ltda., 1988 Volume 4, 
páginas 311 – 315. 
[2]MIMURA, A. M. S.; SALES, J. R. C.; 
PINHEIRO, P. C. Atividades experimentais simples 
envolvendo adsorção sobre carvão. “Química Nova 
na Escola”. Volume 32, fevereiro de 2010. 
[3]LINHARES, L. A. Aplicação dos modelos de 
Langmuir e Freundich na adsorção de cádmio e 
chumbo em diferentes classes de solos brasileiros. 
“Revista Tecnológica”. Volume 17, páginas 49-60, 
2008 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
y = 1,1133x - 4,6599
R² = 0,9959
-3,600
-3,100
-2,600
-2,100
-1,600
-1,100
-0,600
-0,100
0,000 0,500 1,000 1,500 2,000
lo
g(
 x
/m
)
log (Concetração final de RB5)
Laboratório de Físico-Química 1, Sonydelane Oliveira de Santana, Experimento 1. 
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Questões 
 
1 – Discuta o valor de n e K calculados. 
 
O valor de K calculado foi 2,20x10-5 ele indica o coeficiente de adsorção, e depende da temperatura e 
do solvente usado. O n é adimensional e indica quantitativamente a reatividade dos sítios vazios do 
adsorvente; n deve ser menor que 1, o n calculado foi 0,898. 
 
2 – Qual a importância do conhecimento da Isoterma da adsorção. 
 
As isotermas de adsorção são curvas obtidas a partir da quantidade de soluto adsorvido em função da 
concentração deste soluto. Com isso ela é importante para entender a interação do adsorvido com o 
adsorvente e determinar a temperatura ótima do processo. 
 
3 – Explique o mecanismo responsável pela adsorção. 
 
A figura 1 ilustra o mecanismo melhor do que palavras. 
 
 
4– Quais os fatores que poderiam influenciar a adsorção? 
 
Área da superfície especifica (m2/g); Porosidade; Distribuição de tamanho de poro; Temperatura. 
 
5 – Discuta algumas aplicações gerais da adsorção. 
 
É utilizado como catalisadores heterogêneos, adsorvendo moléculas em sua superfície, enfraquecendo 
as ligações químicas. Bem como no tratamento de efluentes e águas residuais, remoção de corantes, filtros, 
catalisadores de veículos e na remoção de sabores e odores indesejáveis. 
 
6 – A adsorção do ácido acético em carvão ativado é uma adsorção química ou física? Por que? Segundo sua 
resposta, foi válida usar a isoterma de Freundlich neste experimento? 
 
A adsorção do ácido acético em carvão ativado é uma adsorção física, pois as moléculas fixam-se na 
superfície do carvão utilizando as forças de Van der Waals. Como o gráfico de log(x/m) em função logC foi 
uma reta, o processo corresponde a isoterma adsorção de Freundlich e é válida a utilização desta.