Relatorio 3:ADSORÇÃO I: Determinação da Isoterma para a Adsorção do ácido acético pelo carvão ativo
Por: Hugo Cesar da Cruz • 14/12/2015 • Trabalho acadêmico • 1.175 Palavras (5 Páginas) • 1.284 Visualizações
[pic 1]
Universidade Federal do Paraná
Setor de Ciências Exatas
Departamento de Química
CQ051 – Físico-química Experimental II
EXPERIÊNCIA 3 - ADSORÇÃO I: Determinação da Isoterma para a Adsorção do ácido acético pelo carvão ativo
Alunos:
Bruno Dalavia Souza
Hugo Cesar da Cruz
Liah Aira
Luis Fernando Amorim Batista
Odilon Alves Alexandre Neto
Patricia Diehl
Profª Liliana Micaroni
Curitiba - PR
Outubro, 2015
Introdução
A adsorção é a acumulação de uma substância em uma interface e pode ocorrer em todos os tipos de interface, como gás-sólido, solução-sólido, solução-gás. Pode-se dividir em duas classificações, a adsorção física e a química. A adsorção física é não-específica, rápida e reversível. O adsorbato encontra-se ligado à superfície somente por forças van der Waals. A adsorção química envolve uma interação química com transferência de elétrons entre adsorventes e adsorbato. As espécies adsorvidas são ligadas por força de valência que são as mesmas que ligam os átomos numa molécula.
A quantidade de substância adsorvida decresce com o aumento da temperatura, já que os processos de adsorção são exotérmicos. A uma temperatura constante a quantidade adsorvida aumenta com a concentração do adsorbato e a relação entre número de moléculas adsorvida e a concentração (C) é conhecida como isoterma de adsorção.
A isoterma de Langmuir corresponde a um tipo de adsorção altamente idealizado onde são feitas as seguintes hipoteses:
- As moléculas são adsorvidas em pontos discretos da superfície que são chamadas "sítios de adsorção".
- A energia de uma espécie adsorvida é a mesma em qualquer ponto da superfície e é independente da presença ou ausência de moléculas adsorvidas na vizinhança, isto é, a superfície é completamente uniforme sob o ponto de vista energético.
- A quantidade máxima possível de adsorção é a que corresponde à monocamada.
- A adsorção é localizada e ocorre por colisão de moléculas com sítios vazios. A expressão pode ser utilizada para isoterma do Langmuir:
[pic 2]
Objetivos
Quantificar a adsorção de ácido acético em carvão ativo através das isotermas de Langmuir e Freundlich.
Resultados e discussão
O uso do carvão ativado como adsorvente decorre de suas propriedades texturais e natureza química de sua superfície, responsáveis por sua grande capacidade de adsorção. Essas propriedades vão de encontro ao que objetivou a realização deste experimento.
Foi reagida certa quantidade de ácido acético com uma massa conhecida de carvão ativado. Sob agitação magnética, o processo de reação durou 10min para cada análise. Ao fim da reação o produto foi separado por filtração em papel filtro, onde, o carvão ativado com ácido acético adsorvido ficou retido no papel filtro e o filtrado, contendo a quantidade de ácido acético não adsorvida, foi recolhido em um recipiente adequado. Posteriormente o filtrado foi quantificado em termos de quantidade de matéria de ácido acético pela titulação com hidróxido de sódio como titulante. A quantidade de ácido adsorvido foi calculada por
nads = ([HAc]inicial – [HAc]equilíbrio)V
onde a quantidade de matéria adsorvida é a diferença entre a quantidade inicial de ácido acético da quantidade de ácido determinada pela titulação, representada por
NaOH(aq) + HAc(aq) → Na+(aq) + Ac-(aq) + H2O
Os dados experimentais encontrados pelas bancadas são descritos na tabela 1 a seguir:
Sistema (HAc/carvão) | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
Solução estoque (mL) | 30,0 | 25,0 | 20,0 | 10,0 | 5,0 | 3,0 |
Massa de carvão ativo(g) | 0,999 | 1,001 | 1,005 | 1,024 | 1,004 | 1,002 |
[HAc] incial (mol/L) | 0,1639 | 0,1366 | 0,1092 | 0,05462 | 0,02231 | 0,01639 |
Volume médio de NaOH gasto(mL) | 14,3 | 11,5 | 9,2 | 4,1 | 17,8 | 8,1 |
[HAc] equilíbrio(mol/L) | 0,1446 | 0,1163 | 0,09301 | 0,04145 | 0,01800 | 0,008189 |
n ads (mol/g) | 0,0002603 | 0,0002335 | 0,0001482 | 0,00001726 | 0,00007641 | 0,00006630 |
Tabela 1: Dados experimentais
Como dito anteriormente, as propriedades adsorventes do carvão ativado foram de encontro com o objetivo do experimento que é a construção das isotermas de Langmuir e Freunlich.
Para determinação da isoterma de Langmuir temos que
[pic 3].
Dessa expressão tem-se que quando a isoterma de adsorção de Langmuir representa de um modo adequado um processo de adsorção, então um gráfico de 1/n versus 1/c (onde c = concentração em equilíbrio) deverá resultar numa reta, cujo coeficiente angular será igual a 1/K.nmax ,e o coeficiente linear será igual a 1/nmax .
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