Relatório de Adsorção

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CENTRO UNIVERSITÁRIO UNIFACVEST
JHONATAN DA SILVA
MALENA PEREIRA DE SOUZA 
PRISCILA DA SILVA GRUSKI
ADSORÇÃO EM CARVÃO ATIVADO E CRISTALIZAÇÃO
ENGENHARIA QUÍMICA
8ª FASE
LAGES
2018
CENTRO UNIVERSITÁRIO UNIFACVEST
JHONATAN DA SILVA
MALENA PEREIRA DE SOUZA 
PRISCILA DA SILVA GRUSKI
ADSORÇÃO EM CARVÃO ATIVADO E CRISTALIZAÇÃO
Relatório de aula prática apresentado à unidade curricular de Laboratório de Engenharia Química, submetido ao Centro Universitário Unifacvest, como parte dos requisitos para a obtenção do título de Engenheiro Químico, sob a orientação da Prof. Gisele Paim Lopes.
LAGES
2018
1 RESUMO
O desenvolvimento industrial trouxe muitos benefícios aos seres humanos, porém trouxeram muita poluição sob a forma de efluentes. Com base neste problema, vem se desenvolvendo várias técnicas com métodos alternativos e de baixo custo principalmente nos efluentes contendo corantes, difíceis de serem removidos, como é o caso nas indústrias têxteis. 
A adsorção é um dos métodos alternativos utilizados no tratamento de efluentes contendo corantes. O carvão ativado é um dos materiais adsorventes de baixo custo que apresenta características adequadas para a aplicação em escala industrial, pois possui alta capacidade de adsorção, baixa reatividade térmica, resistência a grandes variações de pH no meio, baixa relação custo benefício e abundância, além da possibilidade de regeneração do adsorvente e recuperação do contaminante para a reutilização de ambos. 
A eletrodeposição é outra alternativa para o tratamento de efluentes, quando estes apresentam em sua composição metais pesados como a prata, o cromo e o ferro, fazendo com que os mesmos possam ser recuperados, retornando para o processo, viabilizando-o economicamente.
Nesta aula prática foram realizados experimentos envolvendo carvão vegetal moído, como substância adsorvente, em vidrarias simples para filtração como funil de vidro em suporte próprio, para a retirada de um tipo de corante. Também realizamos outro experimento, a cristalização, utilizando como base o método de eletrodeposição, montando uma célula eletrolítica com solução de nitrato de prata (AgNO3) e fio de cobre em uma placa de petri.
2 SIMBOLOGIA 
Ag – Prata
N – Nitrogênio 
O – Oxigênio 
AgNO3 – Nitrato de Prata
3 INTRODUÇÃO
	O grande desenvolvimento das indústrias têxteis, papeleiras, químicas, alimentícias e entre outras, possuem um papel importante na economia do país. Porém o elevado consumo de reagentes químicos e biológicos nos processos de manufatura, favorecem a produção de resíduos, os quais a maioria necessita de tratamento para que ocorra o descarte sem danos ao meio ambiente, conforme as legislações determinam.
	O método de adsorção é adotado por ser um processo de baixos custos, proporcionando a adsorção em que moléculas fluidas presentes nos rejeitos e efluentes das industrias, são concentradas na superfície de um material adsorvente por forças químicas ou físicas. Nesta pratica o método de adsorção utilizado foi o método pelo carvão ativado, onde sua característica física de grande área superficial interna com muitos poros, facilita o processo das moléculas fluídicas aderirem-se nestes poros, podendo adsorver as partículas suspensas na solução de azul de metileno.
	Além do método de adsorção realizara o processo de cristalização que consiste de um processo de separação em que a partir de uma solução homogênea saturada, pode-se obter um produto na forma de partículas sólidas, tipicamente cristalino, por meio da perda de solubilidade. Com a criação de condições termodinâmicas, as moléculas podem se aproximar e se agruparem em cristais. 
Os cristais podem ser definidos como uma configuração organizada, em rede tridimensional regular, de átomos, moléculas ou íons. Quando não há impedimento de outros cristais e sólidos, suas formas se mantêm fixas, porém, em um ambiente com obstáculos ou potenciais não homogêneos, o crescimento pode se tornar mais rápido e os cristais formados, distorcidos.
É inegável a importância do processo de cristalização para a obtenção de produtos de alto valor agregado na indústria. Muitos processos de produção utilizam em determinado ponto a cristalização como processo de separação ou purificação. Existem vários processos de cristalização, entre os quais existe a cristalização por sublimação, por arrefecimento, precipitação e reações de oxidação e oxirredução. Em todos os processos o fator determinante é a saturação da solução homogénea a partir da qual se formam os cristais.
Os cristais de prata formam-se através de reações de oxirredução a partir de cobre sólido e de uma solução saturada de nitrato de prata. No nitrato de prata, a prata encontra-se na sua forma iónica; assim sendo, quando o nitrato de prata e o cobre se encontram, ocorre uma troca de íons entre um metal sólido e a solução de um metal iónico, formando-se neste caso, prata sólida e solução de nitrato de cobre.
Neste experimento, realizou-se a produção de cristais de prata a partir de uma solução de nitrato de prata e fio de cobre. Observa-se que, devido à transferência de elétrons, houve uma mudança na carga elétrica das espécies químicas, ou seja, houve uma mudança no número de oxidação (nox), levando-nos a compreender como se processa o crescimento dos cristais, sendo estes materiais de grande interesse tecnológico.
4 OBJETIVO
	4.1 OBJETIVO GERAL 
Determinar e analisar métodos de adsorção e cristalização.
 	4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Determinar adsorção com carvão ativado por filtração.
Determinar adsorção com carvão ativado em solução.
Promover a cristalização do cobre em nitrato de prata.
Analisar os resultados.
5 MATERIAIS E REAGENTES
MATERIAIS 
Béquer;
Suporte Universal para laboratório;
Funil de Vidro;
Cadinho de porcelana;
Pistilo;
Bastão de Vidro;
Papel Filtro;
Placa de petri;
Fios de cobre;
REAGENTES
Carvão ativado;
Solução de Azul de Metileno;
Solução de Nitrato de Prata à 0,1mol;
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Adsorção Com Carvão Ativado.
Foram colocados aproximadamente 50mL da solução corante azul de metileno em um béquer, seguindo para a montagem do suporte universal com o funil de vidro, no qual foi adicionado um papel filtro para a realização da filtragem do corante. 
Dois métodos foram adotados, o primeiro método é realizado por adsorção diretamente na filtragem, no qual foi adicionado o carvão ativado, previamente triturado em cadinho com auxílio de pistilo, diretamente no filtro de papel, em seguida colocando a solução de azul de metileno, aguardando a filtração e anotando os resultados.
Este método se assemelha com as Colunas de Adsorção, que são meios utilizados para transferência de soluções coloidais. As colunas de adsorção são formadas por partículas sólidas e componentes adsorventes, retidas dentro um tubo, onde o fluido escoa entre os espaços vazios dos adsorventes, onde sua alta porosidade adere as partículas suspensas na solução, sendo retida por adsorção, liberando o fluido filtrado.
O segundo método é realizado colocando o carvão ativado diretamente na solução de azul de metileno, no qual passa por agitação com bastão de vidro e posteriormente também é filtrado em papel filtro, juntamente com o funil, captando a solução filtrada e anotando resultados.
Cristalização
Foram enrolados fios de cobre e construiu uma estrutura. Em seguida colocou-se solução de nitrato de prata (AgNO3) na placa de petri e emergiu-se a estrutura de cobre na solução. O comportamento da reação foi cuidadosamente observado.
RESULTADOS
Resultados Adsorção com Carvão Ativado
No primeiro método de adsorção a filtração ocorreu de forma satisfatória, com uma solução visualmente tranlucida, com algumas particulas de carvão ativado em seu meio.
No segundo método de adsorção a filtração não foi tão eficaz,apresentando uma solução com aspecto de colorido, indicando a presença do corante após a filtração.
Resultados da Cristalização
Quando o fio de cobre foi colocado na solução contendo nitrato de prata, iniciou-se um processo deposição da prata sobre o cobre, ocorrendo uma reação oxirredução. O crescimento da prata sobre o cobre é lento e gradual.
A atração entre os íons de prata produz aglomerados com formas geométricas bem definidas, os retículos cristalinos, no qual ficam os elétrons livres, cedidos pelos respectivos átomos. Pequenos núcleos microscópicos se formam porque os íons Ag+, vão gradativamente passando para a forma de prata metálica, devido a reação de oxido-redução. Os cristais formados se ramificam e assim sucessivamente, vão crescendo e engrossando com a formação de vários grãos cristalinos, devido a forças de atração eletrostática. Surge uma estrutura policristalina, onde cada cristal resulta de um determinado núcleo.
ANÁLISE DOS RESULTADOS
Análise dos Resultados Adsorção com Carvão Ativado
Ambos os métodos de adsorção apresentaram que o carvão ativado, utilizado como adsorvente de correntes possui propriedades que auxiliam neste processo. O primeiro método mostrou-se mais eficaz devido a interação do corante azul de metileno e o carvão ativado, onde fatores como a concentração e pH da solução a ser filtrada, interferem diretamente em como ocorrerá a adsorção. O segundo procedimento não deteve tanta eficácia devido as estes fatores, devido a concentração da solução estar muito elevada, o tempo de agitação da solução juntamente com o corante e também não ocorreram ajustes no pH da solução, no qual acarreta grandes diferenças entre os níveis de adsorção.
Análise dos Resultados Cristalização
Foi observado que a solução, inicialmente incolor, adquire a coloração azulado claro. Isso ocorre devido à migração do cobre para a solução, formando prata metálica e solução azul de nitrato de cobre. Onde o cobre metálico pode ser oxidado por íons prata, sendo que após um breve intervalo de tempo, depois do cobre ser adicionado à solução, a prata metálica deposita-se sobre o cobre e a solução torna-se azul, cor característica dos íons Cu2+ aquosos e os íons Ag+ entram em contato direto com a superfície do cobre, onde ocorre a transferência de elétrons.
Reação de oxido-redução:
Semi-reação: CuO(S) → Cu2+(aq) + 2e- E0= -0,34V
Reação global: CuO2(s) + 2 Ag+(aq) → Cu2+(aq) + AgO(s) E0= +0,46V
9 CONCLUSÃO
Os fenômenos de adsorção são importantes formas para o tratamento de soluções com a presença de corantes, efluentes e resíduos.
Observou-se variações nos corantes antes e após a adsorção, indicando o carvão como um ótimo adsorvente físico. 
Observado a formação dos cristais de prata, através do fio de cobre e solução de nitrato de prata, ocorrendo um processo de oxirredução.
Na cristalização o fio de cobre foi oxidado por íons da prata, tornando a solução um tom azulado claro.
O cobre metálico perdeu elétrons para o cátion prata, causando a sua redução, ocorrendo assim a oxidação do fio de cobre. Portanto, a solução de nitrato de prata foram os que receberam os elétrons do cobre, causando a oxidação do fio de cobre.
Os íons de prata (Ag+) que existiam na solução de nitrato de prata (AgNO3) receberam esses elétrons que o cobre perdeu e transformando em prata metálica, depositando no fio de cobre. Portanto, os íons de prata sofreram redução.
A adsorção com carvão vegetal moído mostrou-se eficaz na retenção do corante, porém não foi eficiente deixando passar resíduos de carvão para a solução após esta ser filtrada. A cristalização com base no método da eletrodeposição, a pesar de ser uma técnica simples, mostrou-se eficaz, podendo ser melhorada e utilizada no tratamento de efluentes que contenham metais pesados, por exemplo.
10 REFERENCIAS
LIMA, A. K. Estudo da cristalização e elaboração de prática didática em cristalizador batelada agitado. Disponível em: <<http://www.unifal.mg.edu.br>
Acesso em: 17 de maio 2018.
COSTA, B. B. C et al. Introdução à cristalização princípios e aplicações. Disponível em: <http://livresaber.sead.ufscar.br> Acesso em: 18 de maio 2018.
FANGMEIER, M. et al. Avaliação de carvão ativado e de sílica como adsorventes para amostras com corantes e com sódio. Disponível em: http<<//www.univates.br>>. Acesso em: 18 de maio de 2018.
TOCCHETTO, L.R.M et al. Tratamento de resíduos: recuperação da prata. Disponível em: http<<//researchgate.net>>. Acesso em: 18 de maio de 2018.
LUMINI, P. Experimento do nitrato de prata. Disponível em: http<<//fap.if.usp.br>>. Acesso em: 19 de maio de 2018.
NATURAL, T. Carvão ativado: adsorção em carvão ativado. Disponível em: <http://www.naturaltec.com.br/>. Acesso em: 19 de maio 2018.
LEITE, Maria F.S.; GUIRARDELLO, Reginaldo. Simulação e otimização de uma coluna de adsorçãoem leito fixo, UNICAMP, p. 1-1.Disponível em: <https://www.prp.unicamp.br/pibic/congressos/xviicongresso/paineis/074931.pdf>. Acesso em: 19 de maio 2018.