A adsorção de vapores orgânicos em substratos de carvão ativado é um tema de crescente relevância industrial e ambiental. Estudos indicam que o mercado global de carvão ativado deve ultrapassar US$ 15 bilhões até 2030, impulsionado por aplicações em purificação de gases e recuperação de solventes. Nesse contexto, o uso de analisadores de sorção dinâmica, como o DVS (Dynamic Vapour Sorption), tem se mostrado essencial para compreender o comportamento de adsorção em diferentes condições de pressão e concentração de vapor.
O Equipamento: DVS – Dynamic Vapour Sorption
O DVS é um analisador gravimétrico automático de alta precisão, projetado para medir a sorção de vapores em sólidos e materiais porosos. Ele controla simultaneamente temperatura, fluxo de gás e pressão parcial de vapor, permitindo análises quantitativas e cinéticas de adsorção e dessorção.
No estudo, o DVS foi adaptado para trabalhar com vapores orgânicos como o metanol. As sondas de umidade foram substituídas por tampões de vedação para evitar danos, e os vapores foram exauridos para uma capela de segurança. O sistema gerou pressões parciais precisas de metanol ao misturar fluxos de gás seco e saturado, garantindo controle total do ambiente experimental.
Metodologia
O carvão ativado foi previamente seco sob fluxo de nitrogênio e, em seguida, submetido a uma série de etapas de sorção com diferentes pressões parciais de metanol. Em cada etapa, o sistema aguardou até que o equilíbrio fosse atingido antes de avançar. Todo o processo de medição da isoterma de sorção foi concluído em menos de 4 horas, evidenciando a eficiência do método baseado em fluxo contínuo.
Resultados e Discussão
Os resultados obtidos demonstraram uma rápida cinética de sorção de metanol no carvão ativado a 25°C. A isoterma de sorção revelou comportamento do tipo I (microporoso), com a maior absorção (~22%) ocorrendo abaixo de 10% da pressão parcial de metanol. Esses resultados estão em concordância com estudos clássicos de adsorção em materiais porosos publicados pela American Chemical Society.
Conclusões
O estudo conclui que o DVS é uma ferramenta poderosa e versátil para a caracterização de processos de adsorção em materiais porosos, incluindo carvões ativados e zeólitas. Pequenas modificações no sistema permitem o uso com vapores orgânicos, tornando-o ideal para aplicações em recuperação de solventes e controle ambiental.
Além disso, o uso do DVS oferece vantagens significativas:
- Alta sensibilidade gravimétrica;
- Controle preciso de pressão e temperatura;
- Tempo reduzido de análise (isoterma completa em menos de 4h);
- Reprodutibilidade e comparabilidade de dados entre diferentes amostras e condições.
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