Questão 40 da UNICAMP 2022

1ª fase

O sistema PSA (Pressure Swing Adsorption) é uma alternativa à produção de oxigênio para hospitais ou indústrias distantes de fornecedores. Esse sistema é também uma opção para os casos em que a produção por destilação criogênica não supre a demanda. O funcionamento do PSA se baseia na adsorção seletiva do oxigênio ou do nitrogênio. O ar pressurizado é forçado a passar por colunas contendo substâncias sólidas. Tais substâncias adsorvem seletivamente ou o oxigênio ou o nitrogênio. Quando o sólido fica saturado, promove-se uma despressurização do sistema e então o gás se dessorve do sólido. Dessa forma, os dois principais gases do ar são separados um do outro. A figura A esquematiza o sistema de funcionamento do PSA e os gráficos 1 e 2 representam isotermas de adsorção (estudo do equilíbrio a uma temperatura constante) de \ce{N2} e \ce{O2} para dois adsorventes distintos. O gráfico 1 diz respeito a um complexo do metal cobalto denominado CoBTTri, enquanto o gráfico 2 diz respeito a um zeólito representado pela fórmula NaX.

Gráfico 1 Figura A

À esquerda, gráfico de isotermas de adsorção do CoBTTri. O eixo horizontal, Pressão (bar), vai de 0,0 a 1,0, com marcações a cada 0,2; o eixo vertical, Quantidade adsorvida (mmol g⁻¹), vai de 0 a 5. A curva de O₂, indicada por círculos, cresce rapidamente nas baixas pressões e depois mais lentamente, chegando a aproximadamente 5 em 1,0 bar. A curva de N₂, indicada por triângulos, cresce de aproximadamente 0 a 2 no mesmo intervalo. À direita, esquema de uma coluna com uma região verde identificada como Adsorvente, uma seta para cima na Entrada de Ar, na parte inferior, e outra na Saída do Gás, na parte superior. Uma seta azul para cima indica o fluxo no interior do adsorvente.

Gráfico 2

Gráfico de isotermas de adsorção do NaX. O eixo horizontal, Pressão (bar), vai de 0,0 a 1,0, com marcações a cada 0,2. O eixo vertical, Quantidade adsorvida (mmol g⁻¹), vai de 0,0 a 0,5, com marcações a cada 0,1. A curva de N₂, indicada por círculos, cresce de aproximadamente 0 a 0,46; a curva de O₂, indicada por triângulos, cresce de aproximadamente 0 a 0,13.

Considerando as figuras, é correto afirmar que a separação a que se refere o texto seria possível utilizando-se

  1. A
    apenas o material NaX. O oxigênio seria obtido na pressurização do sistema.
  2. B
    qualquer um dos dois materiais. O oxigênio seria obtido na despressurização do sistema apenas no caso do CoBTTri.
  3. C
    apenas o material CoBTTri. O oxigênio seria obtido na pressurização do sistema.
  4. D
    qualquer um dos dois materiais. O oxigênio seria obtido na despressurização do sistema apenas no caso do NaX.
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