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3. METODOLOGIA EXPERIMENTAL

3.1. Materiais, equipamentos, reagentes e amostra

3.1.1. Materiais

Os materiais utilizados foram:  Bastão de vidro  Barra magnética  Balões volumétricos de 50 ml, 500 ml,1000 ml e 2000 ml Preparo das rochas calcárias Obtenção da curva de c.m.c. para o tensoativo Preparo das soluções de tensoativos Ensaios de adsorção variando a massa do adsorvente Análise do filtrado Obtenção da capacidade de adsorção Aplicação dos modelos de isotermas de adsorção de Langmuir e Freudlich

 Béqueres de 50 ml e 250 ml  Erlenmeyers de 250 ml  Espátula  Funis analíticos  Provetas de 100 ml  Pipetas graduadas de 10 ml  Pipetas pasteur

 Papéis de filtros qualitativos  Suportes de garras

3.1.2. Equipamentos

Os equipamentos utilizados foram:  Agitador magnético

 Banho Dubnoff (Tecnal)  Balança analítica

 Estufa

 Mufla (Quimis)  Moinho de bolas

 Peneiras vibratórias (Bertel)

 Tensiômetro (SensaDyne) juntamente com um computador  Trituradores

3.1.3. Reagentes

Os reagentes utilizados foram:  Água destilada

 KCl (Cloreto de Potássio)

 Tensoativo CTAB (Brometo de Cetil Trimetil Amônio)  Rocha calcária

Para todo procedimento foram utilizadas amostras em pó de rocha calcária da Formação Jandaíra da Bacia Potiguar, Rio Grande do Norte.

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3.2. Procedimento experimental

Nesta seção são apresentados os procedimentos empregados para realização do experimento de adsorção do tensoativo CTAB em rochas calcárias. O procedimento foi dividido em quatro etapas: preparo das amostras, preparo das soluções, ensaio de adsorção e análise do filtrado.

3.2.1. Preparo das rochas calcárias

Em primeiro momento foram obtidas amostras fracionadas de rochas calcárias da Formação Jandaíra e em seguida foram postos em um forno mufla (Figura 10) para calcinação, a uma temperatura de 250ºC, durante o tempo de 6 horas,com intuito de remover água, CO2 e outras impurezas.

Figura 10: Forno Mufla (QUIMIS).

Fonte: Autor.

Após serem retiradas da mufla, as amostras passaram por duas trituradoras (Figura 11) e por fim, reduzidas à partículas menores com a utilização de um moinho de bolas (Figura 12).

Figura 11: Trituradoras.

Fonte: Autor.

Figura 12: Moinho de bolas.

Fonte: Autor.

Depois de realizados os procedimentos acima descritos, as amostras trituradas foram peneiradas por meio do peneiramento vibratório (Figura 13) e selecionou-se as frações que passaram pela peneira de 48 mesh, para realização de todos ensaios de adsorção.

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Figura 13: Peneira vibratória (Bertel).

Fonte: Autor.

3.2.1.1.Preparo das soluções de tensoativos

Foram preparadas soluções de tensoativo catiônico CTAB em KCl 2% em três diferentes concentrações: C1 = 0,8596 g/L, C2 = 1,2279 g/L e C3 = 1,5964 g/L (Figura

14). Essas concentrações foram escolhidas baseando-se em trabalhos anteriores (Andrade; Lima, 2015), sendo que nesse trabalho, diferentemente dos anteriores, foram utilizadas massas menores de adsorvente.

Figura 14: Soluções de tensoativo.

Fonte: Autor.

3.2.1.2. Ensaio de adsorção variando a massa do adsorvente

Os ensaios de adsorção foram feitos em triplicatas para as três diferentes concentrações preparadas. Variou-se as quantidades de massas de adsorvente (2 g, 4 g, 6 g, 8 g, 10 g) em cada solução de tensoativo (Figura 15). Para isso, pesou-se as cinco massas e depositou-se em erlenmeyers de 250 ml, juntamente com 80 ml das diferentes soluções de tensoativo (C1, C2, C3). Os erlenmeyers foram levados a um banho-maria Dubnoff (Figura 16) e submetidos à agitação pendular por duas horas, na temperatura de 30°C, com o intuito de atingir o equilíbrio. Posteriormente, foram submetidas a filtração simples com o auxílio de funis de vidro acoplados a suportes de garras e papéis de filtro qualitativo, coletando 40 mL de filtrado para realizar medidas de tensão superficial. Analogamente, foi obtido uma amostra de filtrado (Figura 17), usando a solução na concentração de C3 igual a 1,5964 g/L, com a massa de 2 g de calcário, com o tempo de permanência no banho finito de 24h para análise de uma possível influência do tempo na adsorção.

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Figura 15: Variação das massas de adsorvente e o sistema de filtração.

Fonte: Autor.

Figura 16: Banho maria Dubnoff (Banho finito).

Figura 17: Filtração simples.

Fonte: Autor.

3.2.1.3. Análise do filtrado

Para obtenção dos resultados, utilizou-se um Tensiômetro (SensaDyne), juntamente com um software SensaDyne que fornecia os dados na tela do computador, Figura 18.Esse tensiômetro utiliza-se do método da pressão máxima de bolha para realizar as medições de tensão superficial das amostras. Nesse método pode-se relacionar um diferencial de pressão (ΔP) que é gerado devido a formação das bolhas com a tensão superficial. O tensiômetro é composto por dois capilares de diferentes diâmetros, o de menor diâmetro mede a tensão superficial e o capilar com maior diâmetro é responsável por eliminar os efeitos da coluna hidrostática. Em síntese, um gás inerte (nitrogênio) é conduzido para dentro dos capilares, entrando em contato com a solução e assim exercendo uma força para romper a tensão superficial existente entre eles. Sendo assim, foi possível determinar a concentração do tensoativo em cada amostra (em triplicata), calculadas por meio da equação da reta da c.m.c (concentração micelar crítica), construída utilizando o mesmo

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equipamento de medição, o Tensiômetro (SensaDyne). A partir do gráfico de tensão superficial é gerada a equação da reta que descreve os dados obtidos para calcular a concentração de tensoativo (já que a c.m.c. funciona como uma curva de calibração).

Figura 18: Tensiômetro (SensaDyne) (a) e Software (b).

(b)

Fonte: Autor.

3.2.1.4. Construção das curvas da c.m.c (concentração micelar crítica)

Com o intuito de determinar as concentrações finais do tensoativo (Ce) nas amostras de filtrado, foi necessário a obtenção das curvas da c.m.c. do tensoativo analisado, variando as suas concentrações em KCl à 2%. Foi feita a diluição da solução, partindo da concentração de 3 g/l até 0,05 g/l, conforme Tabela 2. Em

seguida, foram medidas as tensões superficiais no tensiômetro (SensaDyne), como descrito anteriormente. Construiu-se um gráfico com a concentração de CTAB (CCTAB) versus tensão superficial (

) e obteve um ponto de intersecção entre as duas retas equivalente à c.m.c. do tensoativo.

Tabela 2: Variação das concentrações de CTAB em KCl à 2% para construção das curvas da c.m.c. Concentração de CTAB em KCl_2% (g/l) 3 2,7 2,5 2,3 2,0 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,1 0,05

3.2.1.5. Construção das curvas de adsorção

De posse de todos os dados de concentração de tensoativo nas amostras do filtrado (Ce) obtidos pela equação da reta da c.m.c, utilizou-se a Equação 1 (seção 2.5.4) para determinação da capacidade de adsorção da rocha calcária (q), que representa o quanto de tensoativo a rocha é capaz de adsorver nas condições estudadas. Em seguida, foram plotados dois gráficos, um (q) versus (m) para definição da massa ideal e outro (q) versus (Ce) para aplicação dos modelos de isotermas de adsorção Langmuir (Equação 3, seção 2.5.4.1.1) e Freundlich (Equação 5, seção 2.5.4.1.2.) e observou-se qual apresentou melhor ajuste.

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4. RESULTADOS E DISCUSSÕES

4.1. Obtenção da c.m.c. do tensoativo

Após plotar o gráfico com os dados de tensão superficial versus concentração de tensoativo e ajustar as curvas para uma reta, foi possível obter um valor de 0,9577g/L para a c.m.c., igualando as duas equações da reta (Y1 = Y2), sendo o valor encontrado o ponto de intercessão das retas (Figura 19). Com as equações das retas foi possível determinar as concentrações finais do tensoativo (Ce) nas amostras de filtrado.

Figura 19: Gráfico da c.m.c - tensão superficial versus concentração do tensoativo CTAB em KCl à 2%.

Fonte: Autor.

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