apresentação azul de metileno

Universidade Federal de Santa Maria Centro de Tecnologia Programa de Ps-Graduao em Engenharia de Processos Processos de Separao Prof. Dr. Edson Luiz Foletto

ADSORO DO CORANTE BSICO (AZUL DE METILENO) EM CARBONO ATIVADO PREPARADO A PARTIR DA

SERRAGEM DE RATTANFernando Hamerski

Santa Maria, 27 de Junho de 2011

INTRODUO

Corantes da indstria txtil

Origem sinttica; Estrutura molecular aromtica complexa; Inertes; Difcil biodegradao; Carcinognicos e txicos.

INTRODUO

Adsoro Transferncia de massa do tipo slido-fluido na qual se explora a habilidade de certos slidos em concentrar na sua superfcie determinadas substncias existentes em solues lquidas ou gasosas, o que permite separ-las dos demais componentes dessas solues.

INTRODUO

Adsoro Aplicaes: Desumidificao e secagem de gases; Separao de gases raros; Recuperao de vapores de solventes valiosos; Recuperao fermentao; Branqueamento das solues de acar, leos vegetais e minerais; Desodorizao de esgotos, cozinhas e sanitrios; Remoo de contaminantes em efluentes industriais e etc. produtos contidos em mostos de

INTRODUO

Adsoro Capacidade de adsoro: Natureza do adsorvente e seu modo de ativao; Natureza do adsorbato; Condies do processo: - T; - pH;

- Agitao;- Relao adsorbato/adsorvente.

INTRODUO

Cintica de adsoro Descreve a velocidade com a qual as molculas do

adsorbato so adsorvidas pelo adsorvente.Caractersticas fsico-qumicas:

- Adsorbato;- Adsorvente; - Soluo.

INTRODUO

Cintica de adsoro Pseudo-primeira ordem:qe = quantidade do adsorbato no equilbrio (mg/g); qt = quantidade do adsorbato em qualquer tempo (mg/g); K1 = taxa de equilbrio cte. da soro de 1 ordem (1/min).

Equao de Lagergren

INTRODUO

Cintica de adsoro Pseudo-segunda-ordem:qe = quantidade do adsorbato no equilbrio (mg/g); qt = quantidade do adsorbato em qualquer tempo (mg/g); K1 = taxa de quilbrio cte. da soro de 2 ordem (1/min).

INTRODUO

Isotermas de adsoro Para o desenvolvimento de um sistema de adsoro, para aremoo de um determinado adsorbato, importante descrever osdados de equilbrio atravs de um modelo matemtico.

Dados de equilbrioInformaes da quantidade do adsorbato adsorvido no equilbrio em funo da concentrao do adsorbato no equilbrio.

Isotermas de adsoro

Modelos de Langmuir e Freundlich.

INTRODUO

Isoterma de Langmuir Formao de uma monocamada sobre o adsorvente. Hipteses: Molculas adsorvem sobre stios definidos do adsorvente; Cada stio pode ser ocupado por apenas uma molcula; A energia de adsoro de cada stio igual; Quando molculas ocupam stios vizinhos a outras molculas adsorvidas, no h interaes entre as

molculas adsorvidas.

INTRODUO

Isoterma de Langmuir

Superfciehomognea;

do

adsorvente

completamente

N limitado de stios do adsorvente so ocupados pelo soluto.qe = quantidade adsorvida no tempo de equilbrio (mg/g); Ce = concentrao do adsorbato no equilbrio (mg/L); Q = cte. relacionada capacidade de adsoro mx. b = cte. relacionada energia de adsoro.

INTRODUO

Isoterma de Freundlich Bons resultados em superfcies heterogneas

(carves ativados).

qe = quantidade do adsorbato (mg/g); Ce = concentrao do adsorbato no equilbrio (mg/L); Kf = [(mg/g) (L/mg)1/n]; n = ctes. de Freundlich.

* Kf: capacidade de adsoro; * n: intensidade do processo de adsoro.

INTRODUO

Adsorventes Eficincia; Compostos com alto teor de C Pureza; Custo;

Seletividade; Resistncia mecnica; Custo;

rea superficial.

Potencial de ativao.

rea superficial Porosidade

QUMICA SUPERFICIAL

INTRODUO

Adsoro com carbono ativado Metodologia;

Capacidade de adsorver distintos adsorbatos; Simplicidade no design de adsoro. Resduos agrcolas

Vantagens: Alta disponibilidade; Baixo custo.

INTRODUO

Rattan (Famlia Arecaceae) Produto florestal no-lenhoso; Matria-prima produo de CA; Produto com valor agregado; Tratamento de guas residuais. Vantagens:

Recurso renovvel; Baixo custo.

INTRODUO

Produo de carvo ativado Carbonizao T final; Fluxo do gs de arraste; Natureza da matria. Ativao Qumica / Fsica Pirlise

Taxa de aquecimento;

Aumento da rea superficial atravs de reaessecundrias.

OBJETIVOS

Produzir carbono ativado a partir de serragem de

rattan e descobrir a possibilidade de empregar talCA como adsorvente de baixo custo para a remoo do corante azul de metileno de solues aquosas.

Para tanto, dados relacionados ao equilbrio ecintica da adsoro foram estudados.

MATERIAL E MTODOSAdsorbato azul de metileno

No purificado; Lavado 2x com gua destilada; Peso molecular: 373,9 g/mol;

Azul de metileno

MATERIAL E MTODOS

Preparao e caracterizao do carbono ativado Serragem de rattan (RSD): Lavagem com gua destilada quente; Secagem;

Peneirao; Carbonizao a 700C sob atmosfera de N por 1 h; Impregnao com KOH (1:1); Desidratao em forno a =~105C (ON);

MATERIAL E MTODOS

Preparao e caracterizao do carbono ativado Serragem de rattan (RSD): Pirlise - Reator tubular vertical;

- N (99,995%);- Fluxo: 150 cm3/min; - Tf = 850C, 2h; - CO2, 2 h.

MATERIAL E MTODOS

Preparao e caracterizao do carbono ativado Produto ativado (RSD-AC): Resfriado (TA); Lavagem com gua desionizada;

Transferida para bquer contendo 250 mL HCl; Agitao por 1 h; Lavagem com gua desionizada.

MATERIAL E MTODOS

Preparao e caracterizao do carbono ativado Caracterizao textual (RSD-AC): Adsoro por N2 a 77 K (Autosorb I); Brunauer-Emmett-Teller (BET):

- rea superficial: 1.083 m2/g;- dos poros: 2,77 mm; - Volume dos poros: 0,644 cm3/g

MATERIAL E MTODOS

Anlise das amostras Concentrao de azul de metileno no SN antes e aps a adsoro (Espectrofotmetro em UV-vis com feixe duplo, 668 nm);

Inexistncia de absorbncia; Curva de calibrao reproduzvel e linear.

MATERIAL E MTODOS

Estudo do equilbrio Isotermas de adsoro:

43 Erlenmeyers (250 mL); 100 mL sol. de corante (100-500 mg/L); Adio de 0,1 g CA (150 m);

Shaker (=~30C), 24 h; Controle negativo.Quantidade de adsoro em equilbrioC0 = concentrao inicial da fase lq. do corante (mg/L); Ce = concentrao de equilbrio da fase lq. do corante (mg/L); V = vol. da sol. (L); W = massa do adsorvente seco (g).

MATERIAL E MTODOS

Estudo da cintica Ams. aquosas retiradas em distintos intervalos de tempo.

Quantidade de adsoro no tempoC0 = concentrao inicial da fase lq. do corante (mg/L); Ce = concentrao da fase lq. do corante em diferentes intervalos de tempo (mg/L); V = vol. da sol. (L); W = massa do adsorvente seco (g).

RESULTADOS E DISCUSSOEfeito da concentrao inicial de corante na adsoro294 mg/g

Equilbrio < 4 h

96 mg/gLongo tempo de contato

RESULTADOS E DISCUSSO

Isotermas de adsoro Indicam como as molculas de adsoro

distribuem-se entre as fases lquidas e slidas quando o processo de adsoro alcana o estado de

equilbrio.Adequao de modelo Descrever a relao entre a quantidade de corante adsorvido e a sua concentrao de equilbrio.


Isoterma de Langmuir

Inclinao: 1/Q Interseco: 1/bQ

O modelo indica a natureza homognea do RSD-AC; Demonstra a formao de uma monocamada de cobertura da molcula do corante no exterior da superfcie do RSD-AC.


Isoterma de LangmuirFator de separao adimensional (RL)C0 = maior concentrao do soluto inicial; b = cte. de adsoro de Langmuir (L/mg).

Adsoro:RL > 1 RL = 1 No favorvel Linear

0 < RL < 1RL = 0

FavorvelIrreversvel

RL = 0,015


Isoterma de Freundlich

Inclinao: 1/n Interseco: ln(KF)



Isotermas de adsoro


rea superficial: 1.083 m2/g


Cintica de adsoro 1 ordem


Cintica de adsoro 2 ordem


Literatura

CONCLUSES Adsoro de equilbrio inferior a 24 h; Modelo de Langmuir; RL = 0,015 favorvel;

Cintica de pseudo-segunda-ordem; RSD-AC.

REFERNCIAS BIBLIOGRFICASHAMEED, B. H.; AHMAD, A. L.; LATIFF, K. N. A. Adsorption of basic dye (methylene blue) onto activated carbon prepared from rattan sawdust. Dyes and Pigments, v. 75, p. 143e149, 2007.. SCHNEIDER, E. L. Adsoro de compostos fenlicos sobre carvo ativado. Dissertao de Mestrado. Universidade Estadual do Oeste do Paran. Toledo PR, 2008.

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