A adição e dissolução da cal ( CaO ) na polpa para ajuste de pH é uma etapa que deve ocorrer rapidamente.
Proponha duas maneiras de acelerar a dissolução do CaO na polpa, aplicando conceitos de cinética. Explique a energia de ativação envolvida na reaçăo de dissolução e como ela se relaciona com a temperatura.
Proponha duas maneiras de acelerar a dissolução do CaO na polpa, aplicando conceitos de cinética. Explique a energia de ativação envolvida na reaçăo de dissolução e como ela se relaciona com a temperatura.
Passo 1
O enunciado pede para acelerar a dissolução do CaO na polpa usando conceitos de cinética química e, em seguida, explicar a energia de ativação
dessa reação de dissolução e sua relação com a temperatura.
Passo 2
A velocidade de uma reação (ou de um processo de dissolução que pode ser visto como reação heterogênea sólido–líquido) costuma seguir a equação de Arrhenius:
em que:
-
é a constante de velocidade da dissolução; -
é o fator pré-exponencial, associado à frequência de colisões efetivas; -
é a energia de ativação necessária para quebrar a rede cristalina do CaO e solvatá-lo; -
é a constante universal dos gases; -
é a temperatura absoluta.
Para que a dissolução seja rápida, ou queremos aumentar
, ou agir sobre
ou sobre a barreira
. Como
é uma propriedade intrínseca ao processo, a forma mais imediata de elevar
é aumentar
(pois, na exponencial,
fica menos negativo) ou incrementar o fator
, por exemplo, aumentando a área de contato ou a frequência de interações sólido–líquido.
Passo 3
Primeira maneira: elevar a temperatura da polpa
- Pelo Arrhenius, quando
sobe, o termo cresce fortemente, pois mais moléculas/íons solventes têm energia cinética suficiente para superar . - Além disso, a viscosidade do meio cai com
, facilitando o transporte de íons para longe da superfície sólida.
Passo 4
Segunda maneira: aumentar a área de contato e reduzir a espessura da camada difusiva
- Triturar ou usar CaO micronizado aumenta a área superficial disponível para dissolução, elevando o fator
. - Agitação intensa (mixer, recirculação ou ultrassom) diminui a espessura da camada-limite de líquido junto à partícula e acelera o escoamento dos íons dissolvidos, aumentando a taxa de remoção e favorecendo colisões efetivas com a superfície do sólido.
Resposta
- Aumentar a temperatura da polpa, pois pela equação de Arrhenius
o valor de
cresce exponencialmente com
.
- Elevar a área de contato e a agitação (usar CaO mais fino e intensificar a mistura), aumentando o fator pré-exponencial
e reduzindo a espessura da camada de difusão.