Relatório 9 - Adsorção de Corantes

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Universidade Federal de São Carlos
Campus Sorocaba
 
Introdução às Práticas Laboratoriais
Prática 09 – Adsorção de Corantes
Docente: Luciana Camargo de Oliveira
Grupo: Franciny Rodrigues 	 R.A.: 
 	 Luana Rodrigues 		R.A.: 
 	
Data do Experimento: 29/05/2015
Data da Entrega: 12/06/2015
Introdução
 Na natureza existem muitas formas de interação entre moléculas, e uma delas é a adsorção. Nesta interação, um fluído, que é chamado de adsorvido ou adsorvato, é retido e se adere à superfície de outra substância, que recebe o nome de adsorvente. Essa interação entre estes materiais pode ocorrer por meio de forças de naturezas física ou química (Minura, 2009).
 Devido à composição química e área superficial, o carvão tem uma propriedade de adsorção, que consiste na retenção de substâncias líquidas, gasosas ou dissolvidas em sua superfície. No caso dos fenômenos que envolvem o carvão o mesmo é explicado com base em dois tipos de interação: adsorção física (fisissorção) e adsorção química (quimissorção). A diferença destes dois tipos pode ser basicamente explicada por conta da natureza e intensidade das interações que ocorrem entre o material que adsorve e o material que é adsorvido. Na fisissorção, a interação acontece por forças intermoleculares do tipo Van der Waals. Na quimissorção, a junção acontece por meio de ligações químicas (normalmente covalentes), que tendem a um número de coordenação máximo com o substrato. Os valores normalmente encontrados de entalpia da adsorção física estão na faixa de 20 kJ mol-1, enquanto na adsorção química, esse valor é da ordem de 200 kJ mol-1 (Atkins, 1997).
Geralmente as interações que estão na adsorção física também estão presentes quando ocorre adsorção química. Por conta disto, é mais correto descrever o processo de adsorção como uma combinação desses dois tipos de interação (Guilarduci e cols., 2006). 
O carvão é um material com moléculas orgânicas, formado por cadeias de carbono em que nas extremidades podem existir vários elementos, sendo normalmente encontrado o oxigênio e o hidrogênio, constituindo grupos funcionais carbonila, carboxila, hidroxila e enóis. (Mimura, 2009). 
Existem vários tipos de carvão, na qual se diferem na forma de obtenção, da porosidade e da área superficial. Os comumente encontrados são o carvão mineral, o vegetal e o ativado. O carvão vegetal é produzido por meio da carbonização da madeira, com uma temperatura média de 500 °C. Essa carbonização ocorre durante vários dias em fornos com ciclos de aquecimento, resfriamento e controle da entrada do oxigênio e do ar. Durante este processo, cerca de 30 a 40% da madeira produz carvão vegetal, enquanto o restante gera gases que na maioria das vezes são liberados para a atmosfera (Brito, 1990). 
Outro tipo de carvão é o ativado. Esse tipo é obtido a partir de carbonização em atmosfera inerte de materiais como madeira, casca de coco, palha de milho, casca de arroz, entre outros, tendo também um tratamento químico e/ou térmico. A ativação acontece quando são retirados os resíduos orgânicos (alcatrão, creosoto e naftas) que estejam obstruindo os poros, resultando em uma forma de carvão mais poroso e consequentemente com maior área superficial. Diferentes tamanhos de poros podem ser gerados de acordo com a temperatura, o material e as condições de ativação. (Chuah e cols., 2005; Rocha e cols., 2006; Bendezú e cols., 2005).
Objetivos
Analisar o efeito de adsorção sobre os diferentes tipos de carvão.
Materiais e Equipamentos Utilizados
- Frasco para preparar 500 mL de um refresco artificial
- Quatro béqueres de 250 mL
- Duas folhas de papel de filtro
- Um pacote de refresco em pó morango
- Um almofariz com pistilo
- Carvão de churrasco
- Carvão ativado
- Espátula
- Bastão de vidro
Métodos
Inicialmente foi preparado o refresco em pó de morango utilizando apenas água destilada. Após a mistura, a solução foi distribuída em dois béqueres numerados como 1 e 2, e separado uma pequena quantidade da mistura original de refresco e água destilada em um béquer nomeado como controle.
Utilizando um almofariz com pistilo, o carvão de churrasco foi moído até que se encontrasse em pó, mesmo estado em que se encontrava o carvão ativado.
Com o auxílio de uma espátula foram adicionadas pequenas quantidades de pó de carvão para churrasco no béquer de número um, contendo o refresco já diluído e a mesma quantidade de pó de carvão ativado no béquer número dois, que também continha a mesma quantidade de refresco diluído. Após adicionarmos as amostras de carvão, agitamos a mistura com um bastão de vidro por aproximadamente cinco minutos.
Em seguida, foram feitas as filtrações á vácuo das duas misturas, obtendo um filtrado número um, proveniente da filtração da mistura de refresco e pó de carvão de churrasco, e um filtrado de número dois, proveniente da filtração da mistura de refresco e pó de carvão ativado.
As amostras foram analisadas e os resultados anotados.
Resultados e Discussões
Com a diluição do refresco em pó de morango em água destilada, foi obtido uma solução de coloração avermelhada, sendo uma pequena quantidade desta separada em um béquer nomeado como controle.
Ao separarmos o restante da solução do refresco em pó em dois béqueres numerados como um e dois e adicionarmos uma pequena quantidade de carvão de churrasco ao béquer de número um, e uma pequena quantidade de carvão ativado ao béquer número dois, após a agitação, obtivemos nova coloração, escura, de cor preto.
	Recipiente
	Coloração
	Mistura
	
Béquer Controle
Béquer 1
Béquer 2
	
Avermelhado
Preto
Preto
	Refresco em pó de morango + água destilada
Refresco diluído + Pó de carvão de churrasco
Refresco diluído + Pó de carvão ativado
Após a obtenção das misturas desejadas, os béqueres de número um e dois passaram por filtração á vácuo, para que obtivesse apenas os líquidos provenientes dessas misturas. 
Após a filtração, os filtrados obtidos apresentaram nova coloração, expostas na tabela a seguir:
	Recipiente
	Coloração após filtração
	
Béquer 1
Béquer 2
	
Marrom Claro/Alaranjado
Amarelada clara/translúcida
Béquer 1 – Marrom claro/Alaranjado
Béquer Controle – Avermelhado
Béquer 2 – Amarelado/Translúcido
O béquer número dois, que continha o carvão ativado, apresentou coloração de menor intensidade em comparação ao filtrado do béquer um, que continha o carvão de churrasco, pois o carvão ativado absorveu os compostos diluídos, ou seja, absorveu o corante presente no suco diluído, devido à maior quantidade e variedade de poros existentes nele, assim disponibilizando uma área superficial de interação maior. (MIMURA, APARECIDA M. S., et al). 
A absorção pelo carvão ativado do corante presente na solução provém de propriedades hidrofóbicas e da afinidade da substância com o carvão. No carvão ativado estão presentes grandes quantidades de poros, o que garante maior capacidade de absorção, sendo este utilizado para purificar substâncias e misturas e remover contaminantes, sendo muito utilizado na indústria para fins de filtração, por eliminar a cor, odor e substâncias orgânicas dissolvidas, filtrando o ar e outras utilidades. A absorção ocorre quando as moléculas unem-se à superfície do carvão através da formação de ligações químicas covalentes.
O que dificulta a absorção do corante pelo carvão para churrasco, é que estes mesmos poros estão obstruídos e são menores do que os presentes no carvão ativado.
Fonte: Revista Meio Filtrante, Edição n°39, Julho/Agosto 2009
 O carvão ativado tem origem vegetal e possuem alto poder de carbono, podendo ele ser produzido através da carbonização da casca de coco, carvão mineral (antracito, betuminoso e lignito), madeira de alta e baixa densidade (pinus, acácia etc), resíduos de petróleo, ossos de animais, resíduos agroindustriais, açúcar, entre outros. (MUCCIACITO,JOÃO C., 2009) O Carvão ativado proveniente de cada matéria prima utilizada terá uma característica diferente, devido às condições de ativação, assim tendo também diferentes capacidades de absorção e usado para diferentes fins. As substâncias mais utilizadas como ativante são cloreto de zinco, sulfeto de potássio, tiocianato de potássio, ácido sulfúrico, hidróxido de sódio, cloreto de cálcio, ácido fosfórico e outros menos usados. (MUCCIACITO, JOÃO C., 2009)
Conclusão
 Conclui-se que o carvão que apresentou maior adsorção dos corantes empregados foi o carvão ativado, pois o mesmo possui uma quantidade maior de poros do que o carvão vegetal por conta do seu processamento, na qual que é retirado os materiais segundários (nafta, cresoto e alcatrão) e consequentemente a maior quantidade de poros geram uma área superficial maior, aumentando a interação do material adsorvente (carvão) e adsorvido (corante).
Ocorrendo assim a adsorção no material, na qual o corante fica retido na superfície do carvão e deixa por fim a solução sem coloração. O mesmo não ocorre com o outro tipo de carvão, pois o mesmo tem menor quantidade de poros e área superficial que o ativado. 
Referências Bibliográficas
ATKINS, P. JONES, L. Princípios de química: Questionando a vida moderna e o meio ambiente. 3. Ed, Porto Alegre: Bookman. 2006.
BENDEZÚ, S.; OYAGUE, J.; ROMERO, A.; GARCÍA, R.; MUÑOZ, Y. e ESCALONA, N. Chromium adsorption from tannery effluents by activated carbons prepared from coconut shells by chemical activation with KOH and ZNCl2 . Journal of the Chilean Chemical Society, n. 4, p. 677-684, 2005.
BRITO, J.O. Carvão vegetal no Brasil: gestões econômicas e ambientais. São Paulo Energia, n. 64, 1990. Disponível em: . Acesso em ago. 2009.
GUILARDUCI, V.V.S.; MESQUITA, J.P.; MARTELLI, P.B. e GORGULHO, H.F. Adsorção de fenol sobre carvão ativado em meio alcalino. Química Nova, v. 29, n. 6, p. 1226-1232, 2005.
MIMURA, A. M. S, SALES, J. R. C, PINHEIRO, C.S. Atividades Experimentais Simples Envolvendo Adsorção sobre Carvão. Quimica Nova na Escola, v. 32, n 1, p. 53-56, 2010.
MUCCIACITO, JOÃO C. , Uso eficiente do carvão ativado como meio filtrante em processos industriais, Revista Meio Filtrante, Ed. 39, 2009.