Filtração com carvão ativado welvis furtado

Filtração com carvão ativado welvis furtado

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Universidade Estadual de Goiás – UEG

Unidade Universitária de Ciências Exatas e Tecnológicas – UnUCET

Laboratório de Química Inorgânica Experimental I

Capacidade Adsortiva de Carvão Ativado

Orientador: Prof. Dr. José Daniel Ribeiro de Campos Disciplina: Química inorgânica experimental I

Curso: Bacharel em Química Industrial

Acadêmicos:Welvis Furtado da Silva

Anápolis, 25 de novembro de 2010

ÍNDICE

I -

INTRODUÇÃO..................................................................................................

02

II -

OBJETIVO..........................................................................................................

03

III -

MATERIAIS E EQUIPAMENTOS...................................................................

03

IV -

SOLUÇÕES........................................................................................................

03

V -

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL..............................................................

03

VI -

RESULTADOS E DISCUSÕES........................................................................

05

VII -

CONCLUSÃO....................................................................................................

05

VIII -

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS................................................................

06

INTRODUÇÃO

Carvão Ativado é um material poroso e de origem natural, importante devido às suas propriedades adsortivas. Sua característica física mais significativa é a enorme área superficial interna, desenvolvida durante o processo de produção. Este produto carbonáceo possui uma estrutura porosa que proporciona uma área superficial interna de, comumente, 600 a 1.200 m²/g. A área é produzida por oxidação e o material carbonáceo desenvolve uma rede porosa que irá reter a substância a ser adsorvida. Os Carbonos Ativados são fornecidos principalmente em duas formas físicas: os pulverizados e os granulados. Os pulverizados possuem tamanho predominantemente menor que a malha 80 mesh (ASTM = 0,18 mm de abertura), e os granulados predominantemente maiores que a mesma malha. [2]

[2] Figura 1: Adsorção física em Carvão Ativado. Forças atrativas chamadas “Van der Walls”.

Fonte; http://www.meiofiltrante.com.br/materias.asp?action=detalhe&id=254

Vejamos o corte esquemático que mostra a diferença na estrutura física do carvão comum e do carvão ativado: 

[3] Figura 2: Carvão comum e carvão ativado.

Fonte: http://www.mundoeducacao.com.br/quimica/filtracao-por-carvao-ativado.htm

OBJETIVO

Utilizar a técnica de filtração com carvão ativado para determinar qualitativamente a propriedade do carvão ativado em remoção soluções aquosas de iodo e azul e metileno.

MATERIAIS E EQUIPAMENTOS

  • Suporte universal;

  • Funil simples;

  • Balança analítica;

  • Argola metálica;

  • Béquer’s de 250 mL;

  • Pipeta Pasteur;

  • Algodão;

  • Carvão ativado granulado.

SOLUÇÕES

  • Azul de metileno;

  • Iodo.

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Foi fixado o aro para funil em um suporte universal. Acoplamos um funil de vidro no aro. Colocou um tufo de algodão pequeno no interior do funil sem que ele ficasse compactado. Adicionou cerca de 30 g de carvão ativado granulado no interior do funil. Deixou um béquer de 250 ml no final da haste do funil. Adicionou o equivalente a 100 ml de água sobre o carvão para que o leito se expandisse e molhasse completamente. Adicionamos o equivalente a 100 ml de solução iodo e anotou-se a coloração da solução após passar pelo carvão. Após a passagem completa da solução de iodo, adicionou-se 100 ml de solução de azul de metileno e anotamos novamente a coloração da solução resultante. Tomamos a precaução de não deixar que o leito de carvão ativado secasse.

O procedimento foi iniciado com a preparação do material que iríamos purificar. Em um béquer de 250 mL foram colocados 100 mL de água e em seguida neste adicionamos 10 gotas de solução iodo com uma pipeta pasteur. Foi pego outro béquer de 250 mL e neste também colocamos 100 mL de água contudo adicionamos 10 gotas de solução de azul de metileno utilizando também uma pipeta pasteur. Então, levamos ao sistema de filtração com carvão ativado, como ilustrado a seguir:

[2] Figura 3: Sistema de filtração com carvão ativado

Fonte: http://www.meiofiltrante.com.br/materias.asp?action=detalhe&id=254

Foi pego um béquer de 250 mL e este enchemos com água destilada. Na seqüência molhamos o carvão ativado no funil simples até que esse estivesse completamente submerso para o ar de seus poros. Notou-se uma efervescência, devido à saída do ar. As moléculas de iodo e azul de metileno ficaram retidas nas estruturas externa e interna dos poros do carvão. Finalizando esse procedimento, foi observado que obtemos apenas água após a filtração. Como denota na figura abaixo:

[2] Figura 4: Filtração da solução de iodo e azul de metileno.

Fonte: Fonte: http://www.meiofiltrante.com.br/materias.asp?action=detalhe&id=254

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Para esse procedimento foi utilizado carvão ativado que contem sem sua estrutura micro e mesoporos. Foi observado durante a filtração, que as moléculas da solução de iodo têm afinidade pelos microporos ficando presas nestes, enquanto as moléculas da solução de azul de metileno demonstraram ter afinidade pelos mesoporos retendo-se neles. No momento da adsorção ocorreu uma acumulação de moléculas (soluto) sobre a superfície do adsorvente. Quando o Carvão Ativado foi colocado em contato com o soluto, ouve um decréscimo de sua concentração na fase líquida e um aumento correspondente sobre a superfície do carvão ativado, até se obter uma condição de equilíbrio. Apesar da superfície e adsorção estarem interligadas, pode-se entender que a superfície sozinha não é medida suficiente da capacidade adsorvente de um determinado carvão. Associando, pode entender que na adsorção em fase líquida, as moléculas aderem-se fisicamente sobre o adsorvente através de forças relativamente fracas, que são as mesmas responsáveis pela liquefação e condensação de vapores, no caso de adsorção em fase gasosa. No caso de adsorção física, a natureza do adsorvente não é alterada.

CONCLUSÃO

A filtração com carvão ativado das soluções aquosas de iodo e azul de metileno foi bem sucedida. Muitas separações são obtidas pela habilidade de moléculas, contidas no fluido, aderirem sobre a superfície de um sólido e este fenômeno conhecido como adsorção. As aplicações industriais do carvão ativado fundamentam-se nesta propriedade, para fase líquida ou gasosa. Para cada adsorção específica, a distribuição e volume de poros são também importantes para controlar o acesso das moléculas do adsorbato para a superfície interna do carvão ativado. Quando acontece o compartilhamento ou troca de elétrons entre o adsorbarto e o adsorvente, a adsorção é denominada química.

A figura 1 contida neste relatório demonstra claramente que quase sempre a adsorção em Carvão Ativado é o resultado de forças atrativas chamadas “Van der Walls”. Neste caso é chamado de adsorção física. A reversibilidade da adsorção física depende das forças atrativas entre o adsorbato e o adsorvente. Se estas forem fracas, a adsorção ocorre com certa facilidade. No caso de adsorção química, as ligações são mais fortes e energia seria necessária para reverter o processo. Além da característica do adsorvente e adsorbato, a natureza da fase líquida, como pH e viscosidade, a temperatura e o tempo de contato podem afetar a adsorção de modo significativo. Por finalizar, a aula foi bastante construtiva possibilitando entender por completo técnicas e teorias utilizadas a respeito de carvão ativado, atingindo o objetivo da aula prática.

REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA

[1] KAWAZAKI, A.; TOGNI, D.; BELI, E.; MÜHLEN, L.; MAIA, R.D. Filtração Química, aquahobby, 1 página, 2004. Disponível em: <http://www.aquahobby.com/articles/b_filtros1.php>. Acessado em 25 nov. 2010 às 18 horas e 03 minutos.

[2] http://www.meiofiltrante.com.br/materias.asp?action=detalhe&id=254. por João Carlos Mucciacito Acessado em 25 de novembro de 2010 às 18 horas e 23 minutos.

[3] http://www.mundoeducacao.com.br/quimica/filtracao-por-carvao-ativado.htm. Acessado em 25 de novembro de 2010 às 18 horas e 10 minutos.

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