processos inorgânicos experimental 2014

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Processos 
Inorgânicos 
Experimental 
Prof. Juacyara C. Campos 
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Temas abordados 
 Práticas 
Clarificação de Água/Efluentes 
Materiais adsorventes 
Gesso 
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Bibliografia 
 ECKENFELDER JR. W.W., “Industrial Water Pollution 
Control, Mc Graw Hill, 1999 
 DI BERNARDO, L., DI BERNARDO, A., Métodos e 
Técnicas de Tratamento de Águas, vol I e II,Ed. RIMA, 
2005 
 LIBÂNEO, M., Fundamentos de qualidade e tratamento 
de água, Ed. Átomo, 2005. 
 RICHTER, C.A., AZEVEDO NETTO, J.M., Tratamento 
de Água . Ed. Edgard Blucher Ltda., 1991 
 ANTUNES, R. P. N., “Estudo da influência da cal 
hidratada nas pastas de gesso”, Dissertação M.Sc., 
USP, 1999 
 
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Clarificação de Água/Efluentes 
 Parâmetros de qualidade de 
água 
 A água é o constituinte 
inorgânico mais abundante na 
matéria viva: no homem mais de 
60% de seu peso é constituído 
por água, e em certos animais 
aquáticos esta porcentagem 
sobe para 98%. O volume de 
água existente no planeta é 
estimado em 1,36 x 1018 m³ 
 
 A água, devido às suas 
propriedades de solvente e a 
sua capacidade de transportar 
partículas, incorpora a si 
diversas impurezas, as quais 
definem a qualidade da água. 
 
 
 
Distribuição da água no planeta 
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Clarificação de Água/Efluentes 
 De um modo geral, a turbidez apresentada por 
uma água bruta se deve à presença de 
pequenas partículas (micelas coloidais) 
estabilizadas com carga negativa. 
 Etapas de uma clarificação convencional: 
 Coagulação 
 Floculação 
 Decantação 
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Clarificação de Água/Efluentes 
Fonte: Eckenfelder (1989) 
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Clarificação de Água/Efluentes 
 Coagulação 
Desestabilização do colóide  neutralização 
Coagulantes: sulfato de alumínio, cloreto 
férrico, taninos, entre outros 
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Clarificação de Água/Efluentes 
Consumo da alcalinidade presente: 
 Al2(SO4)3.18H2O + 3 HCO3
-
(aq)  2Al(OH)3(s) + 
3CO2(g) + 3 SO4
=
(aq) 
Adição de barrilha (Na2CO3) 
 2 Al+3(aq) + 3 CO3
=
(aq) + 3 H2O(l)  2Al(OH)3(s) + 
3CO2(g) 
Adição de cal (Ca(OH)2) 
 Al+3(aq) + 3 OH
-
(aq)  Al(OH)3(s) 
 
 
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Diagrama de solubilidade do alumínio relacionado com o sulfato de alumínio 
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Diagrama de solubilidade do Fe(III) 
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Clarificação de Água/Efluentes 
 Floculação 
 Forças de atração que atuam entre as partículas 
neutralizadas 
 Agregação das partículas 
 Polieletrólitos auxiliares de floculação 
 Dosagens pequenas (1-5 mg/L) 
 Aniônicos 
 Catiônicos 
 Não-iônicos 
 
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Clarificação de Água/Efluentes 
 Jar Test 
 
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Clarificação de Água/Efluentes 
 Prática 
 Água suja “preparada” 
 Etapas 
 Escolha do pH ótimo 
 Escolha da dosagem ótima de coagulante (sulfato de alumínio) 
 Introdução de polieletrólitos 
 Transferência de massa  constituintes da fase 
líquida para a fase sólida. 
 Adsorvato  substância que está sendo 
removida. 
 Adsorvente  é a fase (neste caso, sólida) onde 
há acúmulo de adsorvato. 
 Tipos de Adsorvente: 
 Carvão Ativado (granular, pó, fibra) 
 Polímero sintético 
 Adsorventes contendo sílica 
 Materiais alternativos 
Adsorção 
ISOTERMAS DE ADSORÇÃO
  Medir a capacidade de adsorção 
 Freundlich 
 Langmuir 
 BET (Brunauer, Emmet e Teller) 
 Dependente da concentração de adsorvato e da Temperatura 
 
Fonte: Costa (2002) 
ISOTERMA DE FREUNDLICH 
 Mais utilizada em tratamento de água e efluentes 
 
 x/m = massa de adsorvado adsorvida por unidade de massa de 
adsovente (g adsorvato/ g carvão) 
 Kf = Fator de capacidade de Freundlich – constante empírica 
 1/n = parâmetro de intensidade de Freundlich – constante 
empírica 
 Ce=concentração de equilíbrio do adsorvato na solução após a 
adsorção (mg/L) 
 Linearização: 
 
n/1
ef CK
m
x

ef Clog
n
1
Klog
m
x
log 





ISOTERMA DE LANGMUIR 
 Assume-se: 
 Número fixo de sítios acessíveis são disponíveis na superfície do 
adsorvente, todos possuindo a mesma energia 
 Adsorção é reversível 
 
 
 
 x/m = massa de adsorvado adsorvida por unidade de massa de adsovente 
(g adsorvato/ g carvão) 
 Ce=concentração de equilíbrio do adsorvato na solução após a adsorção 
(mg/L) 
 a, b = constantes 
 
 Linearizando: 
e
e
bC1
abC
m
x


e
e C
a
1
ab
1
)m/x(
C

eabCamx
11
)/(
1

ou 
ISOTERMA BET 
 Supõe que se formam camadas de moléculas adsorvidas e cada 
camada segue o modelo de Langmuir. 
 
 
 
 b= mesmo significado que Langmuir 
 k= constante relacionada à energia de adsorção 
 Cs= é a concentração de soluto de saturação em todas as camadas 
 
 Linearizando 
 
]C/C)1k(1)[CC(
bkC
m
x
sees
e













 

 s
e
es
e
C
C
kb
1k
kb
1
)m/x)(CC(
C
Adsorção - Experimental 
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 Adsorção de solução contendo corante 
 Monitoramento analítico - avaliação de comprimento 
de onda ótimo para acompanhamento do processo 
 Curva-padrão para o corante 
 Ensaios de adsorção com diferentes corantes 
 
Gesso 
 GIPSITA é um mineral compacto, de baixa dureza ( 
riscado pela unha ), pouco solúvel em água e muito 
solúvel em ácido clorídico ( HCl ), sua formulação 
química é identificada como sulfato de cálcio di-
hidratado (CaSO4.2H2O) 
 O gesso e gessos químicos são identificados como 
sulfato de cálcio hemi-hidratado (CaSO4.1/2H2O). 
 O gesso é obtido pela calcinação do mineral Gipsita 
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Gesso 
 Na hidratação ocorre a reação química entre o material 
anidro e a água, regenerando o dihidrato 
 CaSO4.1/2H2O + 3/2 H2O  CaSO4.2H2O + calor 
 O início da reação de pega corresponde à formação de 
núcleos de cristais de gipsita que crescem durante o 
período de indução. Após esse período, os cristais de 
dihidrato começam a precipitar ocasionando um 
aumento na consistência da pasta conhecido como 
início da pega. Com o aumento da taxa da reação de 
hidratação a pasta vai adquirindo cada vez mais 
resistência mecânica até o seu completo endurecimento, 
diz-se então que se deu o fim da pega. 
 
21 
Curva de hidratação 
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 1. Ocorre uma pequena 
hidratação seguida do período 
de indução. Esta etapa é 
finalizada pelo início da pega 
que é o instante em que a 
taxa de elevação da 
temperatura ultrapassa 0,1 
oC/min 
 • 2. O que caracteriza esta 
etapa é a elevação rápida da 
temperatura, ou seja, a 
evolução rápida da reação de 
hidratação; 
 3. A reação atinge o ponto 
máximo de incremento de 
temperatura que corresponde 
à conclusão da hidratação, 
isto é, ao final da pega. 
Fatores que influenciam as 
propriedades do gesso 
 Consistência: 
 
 Quanto maior for este fator, maior quantidade 
d’água em relação a massa de gesso, e maior o 
tempo de pega, pois, a solução estará menos 
saturada, porém menor será sua resistência 
final. 
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gesso de massa
água de massa
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Gesso - Experimental 
 Avaliação do teor de umidade 
 Avaliação do teor de água de cristalização 
 Avaliação do tempo de pega em diferentes 
consistências 
 Vicat 
 Temperatura 
 Avaliação da absorção de água para os corpos de prova 
confeccionados com diversas consistências 
 Avaliação da difusão em corpos de prova em diferentes 
consistências 25