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A extração é uma separação dos constituintes de uma mistura por meio de um tratamento por solvente, no qual um ou mais componentes desejados se dissolvem preferencialmente. Sendo uma operação de transferência de massa onde as duas fases envolvidas são liquidas, isto ocorrendo até atingir o equilíbrio. Pode 2013 se considerar com um aspecto complementar a destilação, estes métodos combinados podem atingir quase toda as separações.
Tipologia: Notas de estudo
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1.1. EXTRAÇÃO LIQUIDO – LIQUIDO (extração por solvente): A extração é uma separação dos constituintes de uma mistura por meio de um tratamento por solvente, no qual um ou mais componentes desejados se dissolvem preferencialmente. Sendo uma operação de transferência de massa onde as duas fases envolvidas são liquidas, isto ocorrendo até atingir o equilíbrio. Pode – se considerar com um aspecto complementar a destilação, estes métodos combinados podem atingir quase toda as separações. A extração tem prioridade sobre a destilação quando:
Toda vez que o processo apresentar uma característica especificas a extração dever ser selecionada, como:
Métodos como a extração liquido – liquido e a extração sólido – liquido (lixiviação) estão presentes em quase todos os processos industriais:
OBS: se realizarmos com um agente calor pode desnaturar a mistura. Já na extração liquido – liquido o agente é o solvente e o sistema trabalha em T°C ambiente. Para a seleção do solvente há a necessidade deste possuir uma afinidade com o soluto, ou seja, solubilidade maior com o soluto, sendo que o solvente e o diluente devem ser imiscíveis ou parcialmente. Como exemplo para
extração do acido acético tem –se o solvente como benzeno, hexano e álcool isopropilico. As duas fases da separação correspondem a FASE LEVE - fase rica no soluto (ácido) e solvente (benzeno, Hexano) e a FASE PESADA - fase rica em diluente (água).
1.2. PRINCIPIOS DE EXTRAÇÃO LIQUIDO – LIQUIDO: ocorrem em 04 operações sucessivas. 01.Coloração e, contato intimo da solução a ser separada com solvente selecionado: agitação, tempo de contato, contados com chicanas. 02.Separação: extrato – rafinado por decantação. 03.Separação soluto – solvente pode ser feita por destilação, reextração, cristalização. 04.Tratamento do rafinado: como segue a figura.
1.3. CRITÉRIOS PARA SELEÇÃO DO SOLUTO: deve se analisar os itens. 01) Capacidade de dissolução do soluto: determinar a quantidade de solvente a ser utilizada; 02) Seletividade do produto: determinar a pureza do produto 03) Estabilidade química; 04) Estabilidade térmica (regenerabilidade); 05) Diferenças físico–químicas em relação ao rafinado (como exemplo a densidade);
OBS: o fluido supercritico apresenta a mesma característica do liquido e do gás. Como exemplo o CO 2 , este gás em propriedades de fluidos supercriticos, apresenta uma polaridade podendo desta maneira utilizar este como solvente este gás é o mais barato e o de maior facilidade de encontrar. Substituem os ácidos orgânicos. Na INDUSTRIA DE ALIMENTOS o solvente comercial pode alterar as propriedades organolépticas dos alimentos por isto que utilizam o fluido supercritico, da mesma maneira que a industria farmacêutica e de comésticos estão usando este procedimento. Tendo como desvantagens o sistema de controle é caro, a sua manutenção é onerosa e também necessita da vedação. No equipamento de uma extração convencional possui o extrator e o destilador.
APLICAÇÃO INDUSTRIAL DA EXTRAÇÃO SUPERCRITICA Campo Produto Solven te
Particularidade
Produto de alimentos
Café descafeina do
CO 2 Fixação da cafeína em carvão ativo (GENERAL FOODS)
Cervejaria Lúpulo CO 2 Unidade na Austrália, Grã – Bretanha, Alemanha. Recupera ção assitida
Petróleo CO 2 Inúmeros campos sendo estimulados
Desfaltag em de resíduo de petróleo
Petróleo C 3 – C 5 Processo residual Oil Supercritical Extration “EUA”.
Nomenclatura:
SISTEMA TERNÁRIO: com a adição de um novo solvente a uma mistura binária pode conduzir à formação de diversos tipos de misturas, como :
D) O novo solvente pode conduzir à formação de 2 ou 3 líquidos parcialmente miscíveis Desta forma, os tipos B, C e D podem ser utilizados na extração, sendo o mais apropriado às letras B e C. Os dados podem ser coletados através de analises da composição das fases em equilíbrio (extrato e rafinado), como por analise química.
3.1. Parte 1: Plotar num diagrama triangular os dados de equilíbrio para o sistema (Hac/ H 2 O/Benzeno) obtidos na literatura a 25ºC. Obter pontos da curva de solubilidade para o sistema Hac/H 2 O/Benzeno a 25ºC, através da titulação de água em misturas de concetrações conhecdias de solventes e soluto (benzeno mais ácido acético) até o ponto de saturação do diluente (água) no solvente (benzeno). Tabela 1 – Dados para a curva binodal a 25ºC (%massa) Ácido Água Benzeno Ácido Água Benzeno 66 17,6 16,4 32,1 67,5 1 66,9 20 13,1 25,9 73,8 0, 60,3 11,5 28,2 61,7 33,6 4, 59,5 11,8 29,7 64,4 33,5 2, 65,8 25,6 8,6 40,3 3,6 56, 66,8 21,4 18,9 52,9 44,8 2, 56,7 9,1 34,3 72,2 22,8 5 54,7 8,6 36,7 45,5 5 49, 57,3 10 32,7 50,7 7 42, 39,8 59,3 0,9 34,5 2,3 63,
3.2. Parte 2: Traçar as “Tié-Lines” experimentais
3.3. Parte 3: a) Adicionou no extrator uma mistura a ser separada contendo uma massa conhecida de acido e água. b) Adicionou no extrator uma massa de benzeno. c) Ligou o agitador deixando por aproximadamente 20 minutos para obter um bom contato entre os líquidos. d) Desligou a agitação e deixe decantar por aproximadamente 20 minutos para sepaar as fases. e) Rotulou 7 erlenmeyers(E1,E2,R2, Alicota de E2 de R2).
f) Pesou os erlenmeyers rotulados como: E1, R1, E2, R2, anotando esses pesos. g) Recolheu as fases decantadas (R1) e sobrenadante (E1) nos erlenmeyers rotulados como R1 e e1 respectivamente. h) Pesou os erlenmeyers contendo as fases, anotando as massas de E1 e R1. i) Retornou o rafinado para o extrator para iniciar a 2º extração e adicione uma massa de solvente. j) (Repitiu o procedimento c) e d). k) (Enquanto aguardou o item j), pesou nos erlenmeyers identificado como alicota de E1, uma alicota de aproximadamente 10 gramas da fase extrato recolhido (E1). l) Titulou com solução de NaOH( anotar a concentração de NaOH), para posterior calculo da quantidade de acido acético contido na alicota pesada. m) (^) (Atingindo o termino do tempo de decantação do item j), recolheu as fases decantadas (R2) e sobrenadante (E2) nos erlenmeyers contendo as fases, anotando as massas de E2 e R2. n) Pesou os erlenmeyers contendo as fases, anotando as massas E2 e R2. o) Pesou aproximadamente 10 gramas de E2 e R2 nos erlenmeyers devidamente identificados como alicota de E2 e alicota de R2. p) Titulou com solução de NaOH, para posterior fazer calculo da quantidade de acido acético contida nas alicotas de E2 e R2.
4. RESULTADOS Tabela 1 - Tabela 1 Grupo1 Massa de acido Massa de água Massa benzeno 4 60g 40g 60g
Calculo do ponto F
Grupo Massa de Massa de F %HAc na % H2O na
Linha amarração Grupo 1
Massa alicota R2/ E
Normalidade NaOH ( R2/ E2 )
Volume NAOH(ml) R2/E
Massa Hac em E
Ya % acido em E
Massa extraída
Massa do acido R
acido em R
1 10,34/10, 5
De acordo com as retas Tie Lines, descritas no gráfico, concluímos que o solvente usado não é um bom solvente para realizar este tipo de extração, pois o teor de ácido no solvente é menor do que o teor de ácido na água.
MCCABE, W. L. et al. Unit Operations of Chemical Engineering. 6.ed. Ed. Mc Graw Hill, 2001. COULSON, J. M. & RICHARDSON, J. F. Tecnologia Química: Operação Unitárias , 2.ed.Lisboa: Calouste Gulbenkian, 1968. v.2.