Relatório adsroção com carvão ativado

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FACULDADE DE AMERICANA 
CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA 
LABORATÓRIO DE ENGENHARIA QUÍMICA III 
Prof.ª KARINA KLOCK DA COSTA 
RELATÓRIO 2 
ADSORÇÃO COM CARVÃO ATIVADO 
Grupo 08 
Danilo Gallinari, 20150789 
Giovanna Giatti 20171082 
Rogério Meneses Mateus, 20150685 
Americana 
2019
Laboratório de Engenharia Química III – Relatório 2 
 
 
 
Danilo Gallinari, 20150789 
Giovanna Giatti, 20171082 
Rogério Meneses Mateus, 20150685 
ADSORÇÃO COM CARVÃO ATIVADO 
Relatório de prática experimental 
apresentada na disciplina de Laboratório 
de Engenharia Química III na Faculdade 
de Americana. 
Prof. Karina Klock da Costa. 
Americana 
2019
Laboratório de Engenharia Química III – Relatório 1 
 
 
Laboratório de Engenharia Química III – Relatório 1 
 
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1. INTRODUÇÃO 
 
A adsorção é um fenômeno físico-químico onde o componente em uma fase gasosa 
ou líquida é transferido para a superfície de uma fase sólida. Os componentes que 
se unem à superfície são chamados adsorvatos, enquanto que a fase sólida que 
retém o adsorvato é chamada adsorvente. Esta operação de sorção envolve a 
passagem contínua de certos componentes da fase fluida seletivamente transferidos 
às partículas sólidas rígidas insolúveis fixas em colunas de leito fixo, tendo como 
força motriz a diferença de concentração entre o fluido e o sólido adsorvente. Por ser 
um fenômeno essencialmente de superfície, quanto maior esta for, maior será a 
eficiência da adorção. 
 
O carvão ativado é um material carbonáceo com grande área superficial devido à 
sua alta porosidade, e largamente usado como adsorvente podendo acomodar 
vários elementos como oxigênio, nitrogênio e hidrogênio, além de ser química e 
termicamente estável e insolúvel em água. 
 
2. OBJETIVOS 
 
Este experimento tem como objetivo analisar a eficiência de adsorção de carvão 
ativado em coluna de leito fixo com diferentes soluções. 
 
Laboratório de Engenharia Química III – Relatório 1 
 
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3. MATERIAIS UTILIZADOS 
 
3.1. Reagentes 
 
 Sacarose (C12H22O11); 
 Ácido Sulfúrico (H2SO4); 
 Permanganato de Potássio (KmnO4); 
 Hidróxido de Sódio (NaOH 1%); 
 Água destilada. 
 
3.2. Materiais 
 
 2 Béqueres de 250ml; 
 Bastão de vidro; 
 Pipeta; 
 Bandeja; 
 Estufa; 
 Almofariz e pistilo; 
 Coluna de adsorção; 
 Suporte universal; 
 Balão volumétrico; 
 Espectrofotômetro; 
 Bomba; 
 Cubeta; 
 Cronômetro; 
 Papel indicador de pH; 
 Proveta; 
 Balança de precisão.
 
 
Laboratório de Engenharia Química III – Relatório 1 
 
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4. METODOLOGIA 
 
Obtenção do carvão 
 Pesou-se 60g de sacarose, reservando-a em um béquer de 250ml. 
 Adicionou-se 50ml de ácido sulfúrico ao béquer. 
 Homogeneizar a solução com um bastão de vidro. 
 Aguardou-se a formação do carvão e seu resfriamento. 
 Retirou-se o material colocando-o em pedaços em uma bandeja. 
 Secou-se os sólidos na estufa com temperatura de 110ºC durante uma 
semana. 
 Colocou-se o carvão seco no almofariz e macerou-o com o pistilo. 
 
Adsorção de corante em coluna de destilação 
 Calibrou-se previamente o espectofotômetro com amostra de água. 
 Moeu-se uma amostra de carvão a ser utilizada de maneira que não o 
triturasse a ponto de pó e nem deixasse grandes pedras. 
 Coletou-se uma amostra da solução colorida previamente preparada no balão 
volumétrico e mediu-se sua concentração. 
 Iniciou-se a passagem da solução, cuidadosamente, pela coluna ligando a 
bomba com a válvula fechada. Assegurou-se que o carvão não fosse 
arrastado. 
 Depois de preenchida a coluna, controlou-se a vazão em gotas/segundo. 
 Coletou-se amostras em intervalos de 1 à 2 minutos (tempo de enchimento de 
uma cubeta), durante 30 minutos, aproximadamente. 
 
Adsorção de solução básica em coluna de destilação 
 Marcou-se a vidraria a fim de ter um referencial para manter a solução dentro 
da coluna constante; 
 Separou-se uma amostra de 400ml de solução básica, utilizando a coluna 
fixada em um suporte universal; 
 Preencheu-se a coluna com 8 cm de carvão; 
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 Mediu-se o pH da amostra; 
 Passou-se lentamente a amostra pela coluna; 
 Coletou-se a solução na parte inferior da coluna; 
 Mediu-se o pH do coletado a cada 2 minutos. 
 
Porosidade do meio e densidade aparente 
 Preencheu-se o volume da proveta, previamente tarada, com carvão ativo, 
tomando-se nota da massa deste. 
 Preencheu-se em seguida a proveta com água destilada, anotando-se o novo 
peso. 
 
 
 
 
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5. RESULTADOS E DISCUSSÕES 
 
Obtenção do carvão 
 
 
 
Adsorção de corante 
 
A solução colorida utilizada era composta por água e permanganato de potássio 
(KmnO4) e sua concentração inicial medida no espectrofotômetro foi de 1,835 g/cm³. 
 
O preenchimento da coluna demorou em torno de 25 minutos e, 40s do início do 
experimento a primeita gota foi coletada. Decorridos 5 minutos foi necessário 
aumentar a vazão, ainda de forma cautelosa mantendo-a em gotas por segundo, 
porque o sistema quase se estabilizou. 
 
Depois de 13 minutos foi necessário, novamente, aumentar a vazão do sistema. 
Porém, observou-se a deslocação do leito de carvão e, corrigiu-se o problema 
adicionando pedregulhos na parte superior da coluna de modo que esta camada 
adicional segurasse, por força do peso e da gravidade, o leito de carvão na posição 
inicial. Vale dizer que a temperatura do fluido a ser filtrado aumentou devido ao 
trabalho exercido pela bomba que aqueceu os tubos de silicone, neste sentido, é 
importante saber que a temperatura tem influência na energia cinética do processo 
podendo conduzir mudança na capacidade de adsorção. 
 
FOTO 
 
A coleta de amostras foi realizada de maneira independente de um intervalo 
específico, ou seja, conforme uma cubeta fosse sendo preenchida outra a substituía, 
e assim seguiu-se até o final do experimento. Estas medições são mostradas na 
Tabela 1. 
Laboratório de Engenharia Química III – Relatório 1 
 
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Tabela 1. Valores no espectrofotômetro para as medições realizadas. 
 
 
Visto que o preenchimento de uma cubeta demandaria tempo, uma vez que a vazão 
se encontrava em gotas por segundo, considerou-se o intervalo de tempo a média 
entre o início de o fim do preenchimento, assim, na Tabela 1 t0 representa o tempo 
inicial da coleta e t1 o tempo final. E, com os dados coletado, protou-se um gráfico da 
absorbância versus tempo, como mostra a Figura 1. 
 
 
Figura 1. Absorbância das amostras no decorrer do experimento. 
Medição t0 [s] t1 [s]
Média t 
[s]
Espectrofotômetro Medição t0 [s] t1 [s]
Média t 
[s]
Espectrofotômetro
1 40 190 115,0 0,015 15 1501 1605 1553,0 0,019
2 195 320 257,5 0,016 16 1606 1710 1658,0 0,013
3 323 408 365,5 0,015 17 1713 1811 1762,0 0,017
4 503 580 541,5 0,029 18 1813 1919 1866,0 0,009
5 581 658 619,5 0,020 19 2280 - 2280,0 0,021
6 659 749 704,0 0,026 20 2700 - 2700,0 0,029
7 751 834 792,5 0,020 21 3120 - 3120,0 0,028
8 837 916 876,5 0,080 22 3540 - 3540,0 0,056
9 918 997 957,5 0,050 23 3960 - 3960,0 0,060
10 999 1138 1068,5 0,070 24 4380 - 4380,0 0,097
11 1121 1179 1150,0 0,020 25 4800 - 4800,0 0,122
12 1182 1284 1233,0 0,020 26 5220 - 5220,0 0,160
13 1287 1390 1338,5 0,016 27 5640 - 5640,0 0,270
14 1392 1494 1443,0 0,020 28 6060 - 6060,0 0,450
Laboratório de Engenharia Química III – Relatório 1 
 
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Através da Figura 1 é possível observar a eficiência de adsorção do carvão ativado 
num curto período de tempo (aproximadamente 50 minutos), após este tempo o 
carvão atinge o tempo de ruptura, caracterizado pela saturação e concentração de 
adsorvato no leito de 5%, e começa a não adsorver deixando que a solução seja 
coletada com impurezas. 
 
Vale salientar que o carvão usado apresentava certa umidade. 
 
FOTO 
 
Adsorção de solução básica 
 
Foiutilizada 400ml de solução aquosa, em partes iguais, de NaOH 1% com pH 
inicial de 13. A coluna de destilação foi preenchida com 8 cm de altura de carvão. A 
medição do pH durante o experimento foi realizada com o auxílio do papel medidor 
de pH à medida em que a solução ia sendo filtrada, e a evolução destes é mostrada 
na Tabela 2 e Figura 2. 
 
Tabela 2. Valores de pH da solução ácida filtrada. 
 
 
Tempo [min] 2 4 6 8 10 12 14 16 18
pH 1 3 12 13 13 13 13 - -
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Figura 2. Papéis medidores de pH da solução ácida após filtragem. 
 
Parou-se de medir o pH depois de decorridos 14 minutos porque este havia se 
estabilizado. 
 
O pH afeta a adsorção na medida que determina a carga da superfície sólida 
governando a interações entre o adsorvato e o adsorvente, 
 
Porosidade do meio e densidade aparente 
 
A densidade aparente é a relação de massa por unidade de volume do adsorvente 
no leito 
 
 
 
 
 
 
 
 
Laboratório de Engenharia Química III – Relatório 1 
 
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6. CONCLUSÕES 
 
Considerando 
 
Laboratório de Engenharia Química III – Relatório 1 
 
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7. BIBLIOGRAFIA 
 
CREMASCO, MA. Operações Unitárias em Sistemas Particulados e 
Fluidodinâmicos. São Paulo, Blucher. 
 
 
 
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8. ANEXO A 
Experimento 1 
 
Tabela 3. Valores obtidos para 80 ml de acetona. 
Objeto Peso [g] t [min] T [ºC] 
Picnômetro vazio 38,62 0 79 
Picnômetro com solução 142,37 3 79 
Balão de coleta 288,04 5 79 
Balão de coleta cheio 313,54 10 80 
Balão destilação 228,03 15 82 
Balão destilação cheio 429,64 20 83 
Béquer (perdas) 428,15 25 85 
Água [ml] 200 30 86 
Acetona [ml] 80 35 86 
Densidade Acetona [g/cm³] 0,791 40 87 
 
Experimento 2 
 
Tabela 4. Valores obtidos para 150 ml de acetona. 
Objeto Peso [g] t [min] T [ºC] 
Picnômetro vazio 38,74 0 79 
Picnômetro com solução 139,39 3 79 
Balão de coleta 288,04 5 79 
Balão de coleta cheio 368,45 10 81 
Balão destilação 229,18 15 82 
Balão destilação cheio 433,35 20 82 
Béquer (perdas) 428,15 25 83 
Água [ml] 200 30 84 
Cetona [ml] 150 35 84 
Densidade Acetona [g/cm³] 0,791 40 83