UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIA … · • (Surfactante): 200 nm – 400 nm →região o ultravioleta. VARREDURA λ absorbância 200 210 220 230 240 250 260 270

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPECENTRO DE CIÊNCIA EXATAS E TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA

Jackeline Andrade Mota. Karine Oliveira Moura.

Metodologia e Cálculos de Adsorção

PREPARO DE SOLUÇÕES

• Solução Estoque:

M = m / (MM x V)

• Solução Padrão

C1V1 = C2V2

• Solventes:

→ Água e Tampão

• (Surfactante): 200 nm – 400 nm → região o ultravioleta.

VARREDURA

λ absorbância20021022023024025026027028029030031032033030350360370380390400

2,3762,6202,8232,0751,2841,0360,8240,4610,2500,1750,1110,0700,0430,0310,0220,0150,0100,0040,0030,0020,001

Comprimento de Onda máximo.

Maior valor de abs.

VARREDURA

• Determinação do comprimento de

onda (λ) do adsorbato.

ESPECTOFOTÔMETRO

→ Selecionar o comprimento de onda

(lâmbda) da radiação à analise de um

determinado componente;

→ Permite criar um “branco” e em seguida

fazer as medidas das amostras;

→ Determinar a concentração de uma

espécie em solução a partir do gráfico de

abs x concentrações.

CURVA ANALÍTICA

Y = A + BX

0,0000005 0,0000010 0,0000015 0,0000020 0,0000025 0,0000030 0,0000035

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

Curva de Calibração

Absorb

ância

Concentração (mol/L)

A = - 0,05961

B = 8975

R = 0,9998

MÉTODO DE BATELADA

2 X 10 -5 mol/L 25 0C

t (min) absorbância5 0,145

10 0,143

15 0,140

20 0,138

30 0,135

40 0,131

60 0,127

90 0,124

120 0,122

180 0,116

CURVA ANALÍTICA

Y = A+BX

↓ ↓abs. Concentração final

A = - 0,05961

B = 8975

R = 0,9998

QUANTIFICAÇÃO

Qt= ((Ci-Cf).V)/mOnde:

Qt → corresponde a quantidade de adsorbato adsorvido por

massa do adsorvente (mg/g).

Ci → corresponde a concentração inicial do adsorbato em solução (mg/L).

Cf → corresponde a concentração final da solução, após um

determinado tempo de contato especificado (mg/L).

V → corresponde ao volume do adsorbato, em (L).

m → corresponde a massa do absorvente, em (g).

EXEMPLOS DE ISOTERMAS

0 40 80 120 160 200

16,5

33,0

49,5

66,0

Corante amarelo

[Corante inicial] = 612 mg/L

Qt (

mg

/g)

t (min)

25oC

35oC

45oC

55oC

0 40 80 120 160 200

0,7

1,4

2,1

2,8

Corante vermelho

[corante inicial] = 23 mg/L

25oC

35oCQ

t (m

g/g

)

t (min)

45oC

55oC


15

30

45

60

0 40 80 120 160 200

25oC

35oC

Corante azul

[corante inicial] = 453,3 mg/L

45oC

Qt (

mg

/g)

t (min)

55oC


N

N

NaO3S N N

CH3

H3CO

SO2CH2CH2OSO3Na

O

SO2CH2CH2OSO3Na

HN

SO3Na

NH2O

O

SO2CH2CH2OSO3Na

N=N

NaO3S SO3Na

NH

N

N

N

ClNH

SO3Na

(A)

(B)

(C)

Estruturas dos corantes

Remazol: amarelo (A), azul (B),

vermelho (C).

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 2000.0000005

0.0000010

0.0000015

0.0000020

0.0000025

0.0000030

0.0000035

Qt (

mg/g

)

t (min)

Surfactante DBS

220 nm

2,0 x 10-5mol/L

25OC

O

H

O

NH

CH2OH

H

OH

H

R

O

H

O

NH

CH2OH

H

OH

H

R

O

HNH

CH2OH

H

OH

H

R

Quitina:

Quitosana:

R= COCH3

R = Hadsorvente

Adsorbato:surfactante

Modelagens Matemáticas

para processos cinéticos

Cinética Química

• Conceito:

Ciência que estuda a velocidade das

reações químicas.

• Fatores:

Cinética Química

Natureza dos

reagentes

Temperatura

Estado

Físico

Superfície de ContatoCatalisador

Pressão

Concentração dos reagentes

• Parâmetros:

Constantes cinéticas;

Ordem da reação.

Cinética Química

Cinética Química

• Expressões Cinéticas:

• Pseudo-Primeira Ordem;

• Pseudo-Segunda Ordem;

• Avrami;

• Difusão Intrapartícula.

• Para processos de Adsorção de primeira

ordem (n=1):

Cinética Química

Lei Cinética

Equação de Lagergren

Y = b + a.x

Cinética Química

Assim, construindo-se uma curva de ln(Qteq –

Qt) vs t, a inclinação da curva (coeficiente

angular) será numericamente igual a -k1 e o

intercepto com o eixo y (coeficiente linear) será

numericamente igual a ln(Qteq).

Cinética Química

Exemplo 01:

0 100 200 300 400 500

-14,5

-14,0

-13,5

-13,0

-12,5

-12,0

-11,5

-11,0

-10,5

ln

(Qe-Q

t)

Tempo (min)

Pseudo-primeira ordem 35°C

Equation y = a + b*x

Adj. R-Square 0,89901

Value Standard Error

1ordem35 Intercept -11,12897 0,23676

1ordem35 Slope -0,00811 9,53814E-4

Cinética Química

Exemplo 02:

0 100 200 300 400 500 600-17

-16

-15

-14

-13

-12

-11

-10

Pseudo-primeira ordem 45°C

ln(Q

e-Q

t)

Tempo (min)

Equation y = a + b*



1ordem45 Intercept -10,40956 0,26166

1ordem45 Slope -0,01007 8,47352E-4

Cinética Química

• Para processos de Adsorção de segunda

ordem (n=2):

Lei Cinética

Equação de Ho-McKay

Assim, construindo-se uma curva de t/Qt vs t,

a inclinação da curva (coeficiente angular)

será numericamente igual a 1/Qteq e o

intercepto com o eixo y (coeficiente linear)

será numericamente igual a 1/(k2.(Qteq)2).

Cinética Química

Y = b + a.x

Cinética Química

Exemplo 01:

0 100 200 300 400 5000,0

5,0x106

1,0x107

1,5x107

2,0x107

Pseudo-segunda ordem 35°C

Tempo (min)

t/Q

t




2ordem35 Intercept 1,38614E6 179128,86986

2ordem35 Slope 36642,29363 662,56605

Cinética Química

Exemplo 02:

0 100 200 300 400 500 6000,0

5,0x106

1,0x107

1,5x107

2,0x107

2,5x107

Pseudo-segunda ordem 45°C

t/Q

t

Tempo (min)




2ordem45 Intercept 3,75518E6 677605,40528

2ordem45 Slope 37824,33069 2043,57974

Cinética Química

• Para processos de Adsorção de ordens

fracionárias:

Lei Cinética

Equação adaptada de Avrami

Assim, construindo-se uma curva de

ln(ln(Qteq/(Qteq - Qt))) vs ln t, a inclinação

da curva será numericamente igual a n e o

intercepto com o eixo y (coeficiente linear)

será numericamente igual a n. ln kav.

Y = b + a.x

Cinética Química

Cinética Química

Exemplo 01:

1 2 3 4 5 6 7-2

-1

0

1

2

3

k3= 3,750x10-3

k2= 5,810x10-3

k1= 6,636x10-3

Avrami 3x10-4 mol/L 25°C

ln(l

n(Q

e/(Q

e-Q

t)))

ln(t)

Cinética Química

Exemplo 02:

1 2 3 4 5 6 7-2,0

-1,5

-1,0

-0,5

0,0

0,5

1,0

1,5

ln

(ln

(Qe/

(Qe-

Qt)

))

ln(t)

k3= 1,288x10

-1

k2= 1,435x10-2

k1

= 1,5504x10-2

Avrami 3x10-4 mol/L 35°C

• Difusão Intrapartícula

Etapas :

1- Difusão Externa;

2- Difusão Intrapartícula;

3- Adsorção Interna.

Cinética Química

• Difusão Intrapartícula :

Cinética Química

Equação de Morris-Weber

Y = a.x + b

Quanto maior for o valor numérico de C,

maior será a resistência à difusão. Se C

for zero (ou muito próximo de zero), o

principal mecanismo de interação atuante

é a difusão intrapartícula.

Quanto maior for o valor numérico de C,

maior será a resistência à difusão. Se C

for zero (ou muito próximo de zero), o

principal mecanismo de interação atuante

é a difusão intrapartícula.

Cinética Química

Cinética Química

Exemplo 01:

0 5 10 15 20 250,0

1,0x10-7

2,0x10-7

3,0x10-7

4,0x10-7

5,0x10-7

6,0x10-7

7,0x10-7

8,0x10-7

k1= 1,972x10-7

k2= 5,017x10-8

k3= 2,818x10

-8

Qt

(mo

l/g)

t0,5 (min0,5)

Difusao Intraparticula 1x10-5 mol/L (25 °C)

Cinética Química

Exemplo 02:

6 8 10 12 14 16 18 20 22 241,0x10-7

2,0x10-7

3,0x10-7

4,0x10-7

5,0x10-7

6,0x10-7

k3= 1,580x10

-8

k2

= 3,934x10-8

k1

= 4,817x10-8

Difusao Intraparticula 1x10

-5 mol/L (35 °C)

Qt

(mo

l/g)

t0,5 (min0,5)

Cinética Química

Confrontação:

0 100 200 300 400 5001,0x10-7

2,0x10-7

3,0x10-7

4,0x10-7

5,0x10-7

6,0x10-7

7,0x10-7

8,0x10-7

9,0x10-7

1,0x10-6

Qt experimental

Qt 1a Ordem

Qt 2a Ordem

Qt Avrami

Qt

(mo

l/g)

Tempo (min)

• Avaliação dos modelos testados:

Cálculo do desvio-padrão adaptado

(SD)

Cinética Química

Cinética Química

• Avaliação dos modelos testados:

Cálculo do chi-quadrado (χ2)

Documents

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