Estudo cinético da descoloração do azul brilhante FCF, cristal violeta e verde de malaquita em reatores batelada, CSTR e PFR

Abstract

Os corantes são utilizados em muitas indústrias químicas principalmente nas têxteis, alimentícias, cosmética e alimentícia. Os corantes utilizados neste trabalho foram o azul brilhante FCF, cristal violeta e verde de malaquita. O propósito deste trabalho foi realizar o estudo cinético da descoloração de cada reagente, determinando a constante de velocidade, as conversões do reator batelada, reator de mistura em tanque ideal e reator tubular ideal, contribuindo para aulas experimentais futuras no Laboratório de Engenharia Química. As reações do cristal violeta e verde de malaquita ocorreram com hidróxido de sódio, já a reação do azul brilhante ocorreu com hipoclorito de sódio. As três reações foram realizadas de acordo com método de excesso de um dos reagentes a fim de obter um modelo de reação de pseudo-primeira ordem. As determinações das concentrações foram realizadas através de leituras no espectrofotômetro em determinados comprimentos de onda a fim de obter absorção máxima de cada um dos corantes e os experimentos foram realizados em uma bancada didática de reatores. Utilizando-se o método integral de análise de dados experimentais, os valores encontrados das concentrações versus tempo formaram uma equação linear, sendo possível determinar o valor da constante de velocidade para cada reação e nisso, na temperatura de 21° C, encontrou-se o k para o azul brilhante FCF de 1,5319 s-1, cristal violeta de 0,1255 s-1 e o do verde de malaquita de 1,072 s-1. As conversões experimentais obtidas dos reatores foram comparadas com as conversões teóricas calculadas utilizando-se as equações específicas para cada reator, dessa maneira, as diferenças das conversões calculadas no reator batelada foi de 0,96%, já no reator de mistura em tanque ideal de 6,1% e no reator tubular ideal de 7,2%.

Dyes are used in many chemical industries mainly in textile, food, cosmetics and food. The dyes used in this work were brilliant blue FCF, crystal violet and malachite green. The purpose of this work was to perform the kinetic study of the decolorization of each reagent, determining the speed constant, the conversions of the batch reactor, ideal tank mixer reactor and ideal tubular reactor, contributing to future experimental classes in the Chemical Engineering Laboratory. The crystal violet and malachite green reactions occurred with sodium hydroxide, while the brilliant blue reaction occurred with sodium hypochlorite. The three reactions were carried out according to the method of excess of one of the reactants in order to obtain a pseudo-first-order reaction model. The concentration determinations were performed by spectrophotometer readings at certain wavelengths in order to obtain maximum absorbance of each of the dyes and the experiments were performed on a didactic reactor bench. Using the integral method of experimental data analysis, the values found for the concentrations versus time formed a linear equation, and it was possible to determine the value of the rate constant for each reaction and, on this, at 21° C, the k for FCF brilliant blue was found to be 1.5319 s-1, crystal violet 0.1255 s-1 and malachite green 1.072 s-1. The experimental conversions obtained from the reactors were compared with the theoretical conversions calculated using the specific equations for each reactor, thus, the differences in the conversions calculated in the batch reactor was 0.96%, in the tank mix reactor 6.1% and in the tubular reactor 7.2%.