The residue generated in a greater proportion in the exploration of oil is the water production, which can be associated with the oil produced. The produced water has high salinity, oil particles in suspension, chemicals added in various production processes, heavy metals and other contaminants. It makes the water produced a pollutant whose improper disposal can cause damages to the environmental. Seeking to improve the treatment of produced water, this work aims to study the adsorption of the produced water using bagasse and bagacilho from sugar cane as bioadsorbents. The adsorption is an easy scaling operation and it is an effective procedure for removal of contaminants in various processes, and has focus in the area of wastewater treatment. Characterization was carried out through the using of oil analysis: density, kinematic viscosity. The characterization of waste adsorbents (bagasse and bagacilho) was carried through the analysis of moisture, particle size, ash content and scanning electron microscopy (MEV), which was used to investigate the crystal structure and morphology of the samples. Adsorption isotherm models were evaluated for fit to the experimental data for both residues: bagasse and bagacilho. We used the models of Langmuir, Freundlich, Dubinin-Radushkevich e Temkin isotherms. The reaction kinetics was evaluated using the model of Lagergren pseudo first order model of Ho and McKay pseudo second order. The results of batch experiments were satisfactory for the treatment of produced water using bagasse and sugarcane bagacilho as adsorbent agents. / O resíduo gerado em maior proporção na exploração de petróleo é a água de produção, que pode ou não estar associada ao óleo produzido. A água produzida possui alta salinidade, partículas de óleo em suspensão, produtos químicos adicionados nos diversos processos de produção, metais pesados, entre outros contaminantes. Isto a torna um poluente cujo descarte indevido pode provocar danos ao meio ambiente. Buscando a melhoria no tratamento da água produzida, este trabalho tem por objetivo estudar a adsorção de óleo de água de produção de petróleo utilizando bagaço e bagacilho da cana de açúcar como agentes bioadsorventes. A adsorção se mostra uma operação unitária muito estudada, robusta, de fácil escalonamento e operação, pois é um processo eficaz para a remoção de contaminantes em diversos processos, possuindo como foco a área de tratamento de efluentes. Foi realizada a caracterização do petróleo utilizado através das análises: densidade e viscosidade cinemática. A caracterização dos resíduos adsorventes (bagaço e bagacilho) foi realizada por meio da análise de umidade, granulometria, teor de cinzas e a microscopia eletrônica de varredura (MEV) foi empregada para investigar a estrutura cristalina e morfologia das amostras. Modelos de isotermas de adsorção foram avaliados quanto ao ajuste aos dados experimentais para ambos os resíduos: bagaço e bagacilho. Foram utilizados os modelos de isotermas de Langmuir, Freundlich, Dubinin – Radushkevich e Temkin. A cinética da reação foi avaliada, utilizando o modelo de Lagergren de pseudo primeira ordem e o modelo de Ho Mckay de pseudo segunda ordem. Os resultados dos experimentos em batelada foram satisfatórios para o tratamento de água produzida utilizando o bagaço e o bagacilho da cana de açúcar como agente adsorvente.

Submitted by Maykon Nascimento (maykon.albani@hotmail.com) on 2015-04-08T18:50:20Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertação Taiane Rodrigues Penha.pdf: 1370331 bytes, checksum: 21aaed14d3d4e8e00bb2fe4f749ac7de (MD5) / Approved for entry into archive by Elizabete Silva (elizabete.silva@ufes.br) on 2015-04-30T18:07:49Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertação Taiane Rodrigues Penha.pdf: 1370331 bytes, checksum: 21aaed14d3d4e8e00bb2fe4f749ac7de (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-30T18:07:49Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertação Taiane Rodrigues Penha.pdf: 1370331 bytes, checksum: 21aaed14d3d4e8e00bb2fe4f749ac7de (MD5) Previous issue date: 2015-04-08 / O descarte ou reutilização da água produzida da indústria do petróleo é difícil por causa dos impactos ambientais causados devido à presença de alta salinidade e componentes tóxicos, ou pelo risco de obstrução nas colunas de produção devido à formação de incrustações que causam redução na produção de petróleo e enormes perdas no processo de extração. Assim, o conhecimento da composição química da água produzida é muito importante. O método proposto por este trabalho visa a determinação de elementos traço (Co, Cr, Fe, Mn, Ni, Se e V) em amostras de água produzida de petróleo por espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP OES) utilizando a digestão ácida assistida por micro-ondas para o preparo das amostras (15 g de amostra e 2 mL de HNO3 concentrado). A curva analítica construída em HNO3 2% v v-1 foi adotada para o método após verificar que não é necessário o uso de salinidade para equiparação de matriz. Para o elemento Ni, não há necessidade do uso de padrão interno, para os elementos Co, Cr, Fe, Mn e V os melhores resultados foram obtidos usando Sc como padrão interno. Para o elemento Se é recomendado o uso de Y como padrão interno. Os limites de detecção obtidos foram Co 0,67, Cr 1,2, Fe 2,3, Mn 0,49, Ni 1,9, Se 3,7 e V 5,5 μg L-1; e os limites de quantificação foram Co 2,2, Cr 4,0, Fe 7,7, Mn 1,6, Ni 6,5, Se 12,4 e V 18,3 μg L-1. A exatidão do procedimento foi verificada através de testes de recuperação em dois níveis de concentração (40 e 80 μg L-1) e análise dos materiais certificados de referência de água estuarina SLEW-2 e de água do mar NASS-5. Bons valores de recuperação foram obtidos e não houve diferença significativa (95% de confiança) entre os resultados obtidos e os valores certificados dos materiais de referência. / The disposing or reuse of crude oil produced water is difficult because of the environmental impacts caused by presence of high salinity and toxic components, or by the risk of obstruction on the production columns due to crust formation, that cause reduced crude oil production and huge losses to extraction process. Thus, knowledge of chemical composition of these waters is very important. The method proposed in this work is intended for determining trace elements (Co, Cr, Fe, Mn, Ni, Se and V) in crude oil produced water samples by inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP OES) using microwave-assisted acid digestion for preparing the samples (15g of sample and 2mL of concentrated HNO3). Analytical curve in 2% v/v HNO3 was adopted as calibration method after verifying that is not necessary to use salinity for matrix matching. For element Ni there is no need of using internal standard, for elements Co, Cr, Fe, Mn and V the best results were achieved by using Sc as internal standard. For element Se, the use of Y as internal standard is recommended. The detection limits obtained were Co 0.67, Cr 1.2, Fe 2.3, Mn 0.49, Ni 1.9, Se 3.7 and V 5.5 μg L-1; and the limits of quantification were Co 2.2, Cr 4.0, Fe 7.7, Mn 1.6, Ni 6.5, Se 12.4 and V 18.3 μg L-1. Procedure accuracy was verified through recovery tests at two concentration levels (40 e 80 μg L-1) and analysis of reference certified materials SLEW-2 estuarine water and NASS-5 seawater. Good recovery contents were achieved and there was no significant difference (95% confidence) between obtained results and the certificate values for the reference materials.

Submitted by João Arthur Martins (joao.arthur@ufpe.br) on 2015-04-16T18:47:28Z No. of bitstreams: 2 TESE Magda Rosângela Santos Vieira.pdf: 13411398 bytes, checksum: d43c6e1607ac08240ae2de94e2358e6e (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-16T18:47:28Z (GMT). No. of bitstreams: 2 TESE Magda Rosângela Santos Vieira.pdf: 13411398 bytes, checksum: d43c6e1607ac08240ae2de94e2358e6e (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013 / FACEPE, CAPES, CNPQ / A presença de micro-organismos em reservatórios e dutos para o armazenamento e transporte de petróleo é comum, especialmente quando o petróleo é originário de campos nos quais é utilizada injeção de água do mar ou água produzida para o processo de recuperação secundária, que podem levar a um processo de corrosão induzida por micro-organismos. A condição de fluido estagnado é bastante comum, principalmente em tanques de decantação e armazenamento. A presença de água no petróleo em condições estáticas possibilita a formação de duas fases, uma oleosa e outra aquosa, e uma zona de interface, que podem atuar de maneira diferenciada no processo corrosivo. O presente trabalho teve como objetivo avaliar o processo de corrosão e biocorrosão do aço API 5L X60 quando exposto a diferentes fluidos utilizados na indústria de petróleo, em condições estáticas. Neste trabalho foram utilizados como fluidos testes, óleo bruto, água produzida e água do mar, bem como misturas em diferentes proporções de óleo e água. Os ensaios foram realizados nos fluidos isoladamente e nas misturas, sendo o foco da pesquisa avaliar o sinergismo existente entre as fases óleo e água na zona de interface. Foram realizados ensaios de perda de massa; quantificação dos microorganismos sésseis; análises eletroquímicas de potencial de circuito aberto, polarização e espectroscopia de impedância eletroquímica; avaliação da morfologia do processo de corrosão e dos biofilmes formados através de microscopia eletrônica de varredura. Os resultados revelaram que o aumento da proporção de água é um sério agravante nos processos de corrosão e biocorrosão, e que a zona de interface é uma região que favorece o desenvolvimento microbiológico.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Several Techniques have been studied for the treatment of produced water wastewater generated in the production of oil, in order to condition it for re-injection in oil-bearing formation, looking for the increase of production in the area or for reuse or proper final disposal. For these pruporses there are several treatment processes, including filtration, wich usually create a layer of solid particles in the medium porous of filter element. Filter rate declines gradually trhought the process. The objective of this work was to study the ultrasound influence on filtration using sintered plastic filter, regenerated to remove undesirable particulates material, and resistent from a mechanical and chemical standpoint, applied to the treatment of produced water in order to increase filtration capacity and decrease the time for its operation, with filter medium in a total area of the 3,5 x10-³ m² and properly tested in experiments with synthetic produced water and natural produced water obtained from the producing field of Carmópolis Sergipe Brazil. The results showed that use of the filtration system is viable for the treatment of produced water, in order to fit in re-injection standarts in oil reservoirs, since the removal efficiencies of total suspended solids (TSS) and oil and grease (TOG) were high, reaching values around 90%. It was concluded that techniques under conventional and ultrasound filtration, as well as strategies for filter media cleaning studied were very promising and should be better studied with the aim of developing a future technology on an industrial scale. / Diversas técnicas vêm sendo estudadas para o tratamento da água produzida efluente gerado na produção de petróleo, no intuito de condicioná-lo para a reinjeção na formação petrolífera, visando ao aumento da produção na área ou para o reuso ou disposição final adequados. Para estes fins, existem vários processos de tratamento, entre eles a filtração, na qual normalmente forma-se uma camada de partículas sólidas no corpo poroso do elemento filtrante, a taxa de filtração sofre uma redução gradual ao longo do processo. Este trabalho teve como objetivo estudar a influência do ultrassom sobre a filtração utilizando filtro de plástico sinterizado, regenerável para a remoção de materiais particulados indesejáveis, e resistente do ponto de vista mecânico e químico, aplicado ao tratamento de água produzida, de modo a aumentar a capacidade de filtração e diminuir o tempo de operação do mesmo, com área total de filtração de 3,5x10-3 m2 e devidamente testado em experimentos realizados com água produzida sintética e água produzida real obtida do campo produtor de Carmópolis - Sergipe- Brasil. Os resultados obtidos demonstraram que o uso do sistema de filtração é viável para o tratamento da água produzida, visando ao seu enquadramento nos padrões de reinjeção em poços de petróleo, uma vez que as eficiências de remoção de sólidos suspensos totais (SST) e óleos e graxas (TOG) foram elevadas, alcançando valores da ordem de 90%. Concluiu-se que as técnicas de filtração convencional e sob ultrassom, bem como as estratégias de limpeza do meio filtrante estudada foram bastante promissoras e devem ser melhor estudadas com o objetivo de se desenvolver futuramente uma tecnologia em escala industrial.

Submitted by Fernanda Rodrigues de Lima (fernanda.rlima@ufpe.br) on 2018-08-28T22:25:17Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Edkarlla Sousa Dantas de Oliveira.pdf: 7252762 bytes, checksum: acb3291b84749e4335abc0ac4721fe1a (MD5) / Approved for entry into archive by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-09-06T22:55:44Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Edkarlla Sousa Dantas de Oliveira.pdf: 7252762 bytes, checksum: acb3291b84749e4335abc0ac4721fe1a (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-06T22:55:44Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Edkarlla Sousa Dantas de Oliveira.pdf: 7252762 bytes, checksum: acb3291b84749e4335abc0ac4721fe1a (MD5) Previous issue date: 2017-07-25 / Programa de Recursos Humanos - 203 / O interesse na utilização dos aços de alta resistência e baixa liga (ARBL) na indústria petrolífera deve-se a inserção de elementos de liga na composição química, que propicia o aumento da resistência mecânica e a boa tenacidade evitando prejuízos econômicos através do aumento da produção de petróleo. Esta produção, geralmente, é acompanhada por certo volume de água, que resulta da quantidade de água presente no poço produtor. Em muitos casos há a necessidade de inserção de água (doce ou salgada) para a recuperação de poços de baixa produtividade, sendo gerados grandes volumes de água produzida. A água produzida contém uma variedade de compostos químicos que atuam no processo de corrosão eletroquímica, além de diversas espécies de micro-organismos que causam a corrosão microbiologicamente induzida (CMI). Estes micro-organismos alteram as reações na interface metal/solução através da produção de metabólitos corrosivos associados à formação gradativa do biofilme sobre as superfícies metálicas. O presente trabalho teve como objetivo investigar a ação microbiológica na resistência à corrosão e nas propriedades mecânicas do aço API 5L X80 exposto à água produzida em condições estáticas. Análises físico-químicas e microbiológicas foram realizadas na água produzida, e quantificados os micro-organismos sésseis presentes no biofilme. Análises microscópicas de espectroscopia de dirpersão de energia (EDS) e difração de raio X (DRX) foram utilizadas para avaliar os filmes e os produtos de corrosão. A avaliação do processo corrosivo foi realizada através de ensaios de perda de massa, taxa de corrosão e por técnicas eletroquímicas. O comportamento mecânico do aço foi avaliado por meio de ensaios de dureza e tração. A quantificação microbiológica séssil evidenciou a adesão dos micro-organismos na superfície do aço proveniente da água produzida. As análises por EDS foram confirmadas pelos resultados de DRX indicando como principais produtos de corrosão os compostos Fe(OH)₃, Fe(OH)₂, FeOOH, Fe₃O₄, FeS₂ e FeCl₃ típicos do aço exposto à água produzida não esterilizada. As taxas de corrosão dos corpos de prova do sistema de água produzida esterilizada foram de baixa corrosividade, enquanto os corpos de prova do sistema de água produzida não esterilizada foram de moderada corrosividade. Os ensaios eletroquímicos de espectroscopia de impedância eletroquímica evidenciaram uma maior agressividade para o sistema de água produzida não esterilizada, o qual foi associado à geração de metabólitos ácidos pelos micro-organismos possivelmente promoveram a ruptura do biofilme. Estes resultados foram confirmados pelo ajuste do circuito equivalente. A dureza dos corpos de prova após a exposição aos sistemas de água produzida não foi alterada em comparação aos corpos de prova sem exposição aos sistemas. Os ensaios de tração evidenciaram que os micro-organismos reduziram a resistência e a ductilidade dos corpos de prova de aço. / The interest in the use of high-strength low-alloy steels (ARBL) in the petroleum industry is due to the insertion of alloying elements in the chemical composition, which favors the increase of the mechanical resistance and the good tenacity avoiding economic losses through the increase of the production of oil. This production is usually accompanied by a certain volume of water, which results from the amount of water present in the producing well. In many cases there is a need to insert water (freshwater or seawater) for the recovery of low productivity wells, generating large volumes of water produced. The produced water contains a variety of chemical compounds that act in the process of electrochemical corrosion, as well as several species of microorganisms that cause microbiologically induced corrosion (MIC). These microorganisms alter the reactions at the metal/solution interface through the production of corrosive metabolites associated with the gradual formation of the biofilm on the metallic surfaces. The present work had as objective to investigate the microbiological action in the resistance to the corrosion and in the mechanical properties of the API 5L X80 steel exposed to the produced water in static conditions. Physical-chemical and microbiological analyzes were performed on the produced water, and sessile microorganisms present in the biofilm were quantified. Microscopic analyzes of energy dispersion spectroscopy (EDS) and X-ray diffraction (XRD) were used to evaluate films and corrosion products. The evaluation of the corrosive process was carried out through weight loss, corrosion rate and electrochemical techniques. The mechanical behavior of the steel was evaluated by hardness and tensile tests. The microbiological quantification of sessile evidenced the adhesion of the microorganisms on the surface of the steel coming from the produced water. The EDS analysis was confirmed by XRD results indicating as main corrosion products the compounds Fe(OH)₃, Fe(OH)₂, FeOOH, Fe₃O₄, FeS₂ and FeCl₃ typical of steel exposed to non sterile produced water. The corrosion rates of the specimens of the sterilized water system were low corrosivity, while the specimens of the non sterile produced water system were moderate corrosivity. The electrochemical tests of electrochemical impedance spectroscopy evidenced a greater aggressiveness for the non sterilized produced water system, which was associated to the generation of acid metabolites by the microorganisms possibly promoted biofilm rupture. These results were confirmed by the equivalent circuit setting. The hardness of the specimens after exposure to the produced water systems was not altered in comparison to the specimens without exposure to the systems. The tensile tests demonstrated that the microorganisms reduced the strength and ductility of steel specimens.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Filtration under ultrasonic condition is a technique that is gaining importance in wastewater treatment field. The main objective of this research was the study ultrasonic waves influence on the filtration of solid-liquid systems, in order to increase the operation performance and the regenerative capacity of the filter medium. A porous ceramic filter, whose filtration area was about 0.016 m2, was applied to the filtration of produced water by three mechanisms: conventional, tangential and ultrasonic. Experiments were carried out with synthetic and real produced water from the fields of Carmópolis and Siririzinho in Sergipe - Brazil. The analyzed variables were oil and grease content (O&G) and total suspended solid (TSS) for each filtration mechanism. It was also analyzed the regeneration of the filter medium by applying backwashing with distilled water. The results showed a stabilization of permeate flow in the filtration assisted by ultrasound and higher regenerative capacity, even in conditions of TSS and O&G maxima. The permeate showed high quality in terms of O&G and suspended solids removal. / A filtração em campo ultrassônico é uma técnica que vem conquistando importância no tratamento de efluentes. Este trabalho tem como objetivo geral o estudo das ondas ultrassônicas na filtração de sistemas sólido-líquido, a fim de aumentar o desempenho da operação e a capacidade regenerativa do meio filtrante. Utilizou-se um filtro de cerâmica poroso com área total de filtração de 0,016 m2, o qual foi usado na filtração de água produzida pelos mecanismos convencional, tangencial e sob a influência de ondas ultrassônicas. Foram realizados experimentos com amostras de água produzida sintética e real dos campos produtores terrestres de Carmópolis e Siririzinho em Sergipe - Brasil. As variáveis analisadas foram sólidos suspensos totais (SST) e teor de óleos e graxas (TOG), para cada mecanismo de filtração. Também foi avaliada a regeneração do meio filtrante aplicando-se retrolavagem com água destilada. Os resultados mostraram que houve uma estabilização do fluxo de permeado no mecanismo de filtração assistida por ultrassom, que também conferiu maior capacidade regenerativa, mesmo em condições de SST e TOG máximos. A qualidade do permeado foi satisfatória, apresentando significativa redução nos teores de óleos e graxas e de sólidos suspensos das amostras.

An oilfield lifecycle naturally exhibits a transition time when it becomes exhausted, since forward large water to oil ratios starts to be experienced, due to the proper conditions of oil reservoir or as a consequence of water injection with the purpose of oil secondary recovering. The development of new technologies for produced water treatment or the improvement of the existing ones is an issue of great importance to the petroleum industry development, minimizing environmental impacts. The flotation process has been extensively used to remove oil, mainly by dissolved air flotation (DAF) that consists of four basic steps: generation of bubbles in oily wastewater; contact between the gas bubbles and oil drops suspended in water; attachment of oil drops to gas bubbles; flotation of air-oil mixture to the surface where the oil is separated. In cases where the effluent needs coagulation, this step becomes an important point to any downstream processing technology. The use of environmentally correct coagulants represents an alternative way to the treatment of sewage and has demonstrated some advantages in relation to chemical coagulants, specifically due to its biodegradability, low toxicity and low surplus sludge production. This study proposes to evaluate the oil-water separation efficiency from produced water through DAF process by using Moringa oleifera Lam as a natural coagulant. Some tests were performed to characterize the oil and the Moringa s cake. Further, other experiments were performed to optimize the coagulation-flocculation process by changing the concentration of Moringa oleifera Lam in the range of 0.05 to 3.5 g/L, with samples of synthetic produced water (SPW) and real produced water (RPW) to get the optimum coagulant concentration in each sample and to determine its action on salted and unsalted emulsions, prepared, respectively, by adding or not NaCl. In the second stage, tests were also performed to optimize DAF process with RPW and SPW samples to evaluate the coagulant agent performance and to establish the kinetic modeling to estimate the separation efficiency. The optimal Moringa s concentration was 2.5 g/L for SPW samples and 1.5 g/L for RPW samples. The greatest DAF s efficiencies by using Moringa oleifera Lam were obtained when the recycling ratio (RR) were set to 40% and 60%, corresponding to oil removal efficiencies of 63.84 and 64.45 %, respectively, for SPW samples, and 55.28 and 59.63%, respectively, for RPW samples. In the case of SPW, the fit of an order one kinetic model provided k=0.03261s-1, showing satisfactory results compared to experimental data. For the case of RPW, the k value to a second-order kinetics model was 3.614x10-4 L.mg-1s-1, exhibiting weak correlation with the experimental results. The use of Moringa oleifera Lam as natural coagulant in the DAF process provided very good results, been considered an available alternative technique for produced water treatment. / Na vida de um poço de petróleo, chega sempre o momento em que uma grande quantidade de água começa a ser produzida junto com o óleo, seja pelas próprias condições do reservatório, ou como uma conseqüência da injeção de água no processo de recuperação secundária do poço. O desenvolvimento de novas tecnologias para o tratamento da água produzida ou ainda o aperfeiçoamento das existentes é de extrema importância para que a indústria de petróleo continue a se expandir, minimizando os impactos ao meio ambiente. O processo de flotação vem sendo extensivamente utilizado para remoção de óleos, principalmente através da flotação por ar dissolvido (FAD) e consiste em quatro passos básicos: Geração de bolhas na água oleosa; Contato entre as bolhas de gás e as gotas de óleo suspensas na água; União das gotas de óleo às bolhas de gás; Elevação da combinação ar/óleo até a superfície de onde o óleo é removido. Quando a água a ser tratada necessita da coagulação, essa etapa passa a ser importante, em qualquer tecnologia de tratamento. O uso de coagulantes ambientalmente corretos apresenta uma alternativa viável para o tratamento de água e têm demonstrado vantagens em relação aos químicos, especificamente em relação à biodegradabilidade, baixa toxicidade e baixo índice de produção de lodos residuais. Assim, este trabalho propõe avaliar a eficiência de separação óleo/água de água produzida através do processo da FAD utilizando o coagulante natural Moringa oleifera Lam. Foram realizados ensaios visando à caracterização do óleo e da torta da moringa. Em seguida, executou-se experimentos para a otimização do processo de coagulação/floculação com uma variação da concentração de Moringa oleifera Lam entre 0,05 a 3,5 g/L, com amostras de água produzida sintética (APS) e água produzida real (APR) para determinar a concentração ótima do coagulante em cada amostra e verificar a sua ação em emulsões preparadas com e sem adição de NaCl. Numa segunda etapa realizou-se ensaios para a otimização do processo de FAD também com amostras de APS e APR para avaliar o comportamento do agente coagulante e realizar a modelagem cinética para estimar a eficiência do referido processo. A concentração ótima de moringa determinada foi de 2,5 g/L para as amostras de APS e de 1,5 g/L para as amostras de APR. A maior eficiência do processo de FAD foi obtida quando se utilizou a Moringa, nas razões de reciclo (RR) 40 e 60%, sendo que, para amostras de APS, a remoção de óleo foi de 63,84 e 64,45%, respectivamente e para amostras de APR 55,28 e 59,63%, respectivamente. Para o caso da APS, a modelagem cinética utilizando a constante de ordem um k=0,03261 s-1, apresentou resultados satisfatórios comparados aos dados experimentais. Já para o caso da APR o valor de k = 3,614x10-4 L.mg-1s-1 para a cinética de segunda ordem, não representou bem os resultados experimentais. A utilização do agente coagulante Moringa oleifera Lam apresentou resultados muito significativos como coagulante natural no processo de FAD, podendo ser considerada como uma técnica alternativa para o tratamento de água produzida.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Esters from vegetable oils have been considered an alternative for diesel substitution in compression-ignition engines. In Brazil, several kinds of oil plants, that have potential to be used as raw-material for biodiesel production, are cultivated, such as soybean, castor, sunflower, corn, oil palm and moringa. Moringa oleifera Lam is a tropical plant that belongs to the Moringaceae family, native to India. The oil extracted from its seeds shows good resistance to oxidation and contains high content of unsaturated fatty acids, especially oleic acid (78%). An important point is that moringa seeds can be used for oil extraction whereas their by-products can be useful for wastewater treatment. Then, this work intends to study the potentiality of moringa in biodiesel production by transesterification, hydroesterification and transesterification in situ reactions and in the treatment of the water produced from oil extraction, using the by-products (pod, cake and shell) in oil/water separation by filtration and coagulation/flocculation. Physical-chemical analyses were carried out aiming to characterize the oil obtained from moringa seeds. Reactions for biodiesel production were performed by the above-mentioned processes. In transesterification and transesterification in situ reactions, the alcohol (methanol and ethanol) and the catalyst (sodium or potassium hydroxide) were permuted; the temperature was kept constant at 25°C for one hour. Hydroesterification was carried out in a batch reactor using, for hydrolysis, 20% of niobium oxide (catalyst), oil/water ratio of 20:1 at 300°C for one-hour reaction. Esterification was performed with 20% of niobium catalyst and alcohol/fatty acid ratio of 3:1 at 300°C for one hour. Coagulationflocculation tests, with produced water, were carried out varying the concentration of moringa extract in salt and water medium. The filtration experiments took place in a bench-scale PVC tube. The shell, the cake (obtained from transesterification in situ) and the pod of moringa were used as filter media, whose efficiency were compared to nut shell, which is commonly used by oil industries to remove oil and greases in water. The results showed an ester conversion higher than 90% in transesterification and hydroesterification reactions. Concerning the transesterification in situ, the oxidation stability stood out, being higher than 300 hours. In the studies of oil/water separation, the process of coagulation/flocculation was efficient, mainly when using the coagulant extracted on saline media. In this media, at a concentration of 0,5 mL/L, a oil removal of 96% was achieved. Regarding the filtration process, moringa shell was the most efficient media once an oil removal of 95% was achieved. The potentiality of moringa was observed in all the process of biodiesel production and water treatment studied in this work. / Os ésteres de ácidos graxos aparecem como uma alternativa para a substituição ao óleo diesel em motores de ignição por compressão. No país, são cultivadas diversas espécies oleaginosas que possuem potencial para serem utilizadas como matéria prima na produção de biodiesel, tais como soja, dendê, mamona, girassol dentre outras. A moringa oleifera Lam é uma planta tropical pertencente à família Moringaceae nativa da Índia, o óleo extraído dessas sementes apresenta alta resistência à oxidação e contém elevados teores de ácidos graxos insaturados, especialmente o oléico (78%). Um ponto importante é que as sementes da moringa podem ser usadas para a extração de óleo e seus coprodutos para tratamento de efluentes. Assim, o presente trabalho propôs estudar a potencialidade da moringa na produção de biodiesel pelas reações de transesterificação, hidroesterificação e transesterificação in situ e no tratamento de água produzida na extração de petróleo, utilizando os coprodutos (vagem, torta e casca) na separação óleo/água através dos processos de filtração e coagulação/floculação. Foram realizadas análises físico químicas visando caracterizar o óleo obtido a partir das sementes de moringa. Em seguida, foram realizadas reações para produção de biodiesel pelos processos acima descritos. Nas reações de transesterificação e transesterificação in situ variou-se o tipo de álcool (etílico e metílico) e o tipo de catalisador (hidróxido de sódio e hidróxido de potássio), a temperatura foi mantida à 25°C durante uma hora de reação. A hidroesterificação foi realizada em um reator batelada utilizando-se, para a hidrólise, 20% de óxido de nióbio (catalisador), uma razão molar água: óleo de 20:1 e uma temperatura de 300°C durante 1 hora de reação e para a esterificação, 20% de óxido de nióbio, uma razão molar álcool: àcido graxo de 3:1 e uma temperatura de 200°C durante 1 hora de reação. Os ensaios de coagulação/floculação, com água produzida sintética, foram realizados variando as concentrações do extrato de moringa em meio salino e em meio aquoso. Para os experimentos de filtração utilizou-se um filtro PVC em escala de bancada sendo a casca, a torta (obtida na transesterificação in situ) e vagem da moringa os meios filtrantes que foram comparados com a eficiência da casca de nozes, geralmente utilizada pelas indústrias de petróleo na remoção de óleos e graxas em água. Os resultados mostraram conversão em éster maior do que 90% nas reações de transesterificação e hidroesterificação. Já nas reações de transesterificação in situ a estabilidade a oxidação se destacou, sendo maior do que 300 horas. Nos estudos de separação óleo/água o processo de coagulação/floculação mostrou-se eficiente, principalmente com o coagulante extraído em meio salino, na concentração de 0,5 mL/L, onde obteve-se remoção de óleo em água de 96% e no processo de filtração, a casca de moringa foi o meio filtrante mais eficiente, pois foi neste onde observou-se a maior remoção de óleo em água (maior do que 95%). A potencialidade da moringa foi observada em todos os processos de produção de biodiesel e tratamento de água estudados neste trabalho.

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-09-13T15:23:53Z No. of bitstreams: 1 JOSEDITE SARAIVA DE SOUZA - TESE (PPGEP) 2014.pdf: 5001055 bytes, checksum: b013c909ca0b39d1d6548d97afc484ce (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-13T15:23:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JOSEDITE SARAIVA DE SOUZA - TESE (PPGEP) 2014.pdf: 5001055 bytes, checksum: b013c909ca0b39d1d6548d97afc484ce (MD5) Previous issue date: 2014-02-24 / Tecnologias inovadoras são necessárias para atender as normas de tratamento de águas produzidas cada vez mais rígidas, visto que a maioria dos processos de separação é limitada a partículas superiores a 10 m. Os processos de separação utilizando membranas cerâmicas veem despertando grande interesse da comunidade acadêmica e industrial. Mesmo assim, têm sido reportados poucos estudos, especialmente numéricos, referentes à aplicação de membranas inorgânicas na separação água/óleo. Nesse sentido, realizou-se um estudo da fluidodinâmica do escoamento de fluidos em tubos permeáveis (membrana cerâmica porosa tubular), em regime laminar. As equações de conservação de massa, momento linear e transporte de massa foram resolvidas com auxilio de uma malha estruturada usando o pacote comercial ANSYS CFX 12. A velocidade de permeação local foi determinada usando o modelo das resistências em série. A resistência específica da camada polarizada foi obtida pela equação de Carman-Kozeny. Os resultados numéricos foram comparados e avaliados utilizando-se de resultados analíticos e numéricos disponíveis na literatura apresentando boa concordância entre si. Os resultados numéricos indicam que, ao se utilizar o módulo de separação casco/membrana tubular proposto, há um favorecimento da transferência de massa e uma redução da espessura da camada limite polarizada. / Innovative technologies are needed to attend the requirements increasingly strict for produced waters treatment, whereas the most separation processes are limited to particles larger than 10 μm. Separation processes using ceramic membranes is attracting great interest from academic and industrial community. Nevertheless, it has been reported few studies, especially numerical, regarding the inorganic membranes application in the separation water/petroleum. Accordingly, a study of fluid-flow dynamics in porous tubes (tubular porous ceramic membrane) was performed, in a laminar regime. The mass, momentum and mass transport conservation equations were solved with the aid of a structured mesh using ANSYS commercial package CFX 12. The permeation velocity local was determined by using the resistance in series model. The specific resistance of the polarized layer was obtained by Carman-Kozeny equation. The numerical results were compared and evaluated using analytical and numerical results available in the literature presenting good agreement with each other. The numerical results indicate that, using the proposed separation module (shell / tube membrane), there is a mass transfer favoring and a reduction in the thickness boundary layer polarized.

Submitted by JULIANA FERREIRA DE BRITO (jfbrito@ymail.com) on 2018-08-21T19:45:38Z No. of bitstreams: 1 Tese Versão Final com Aprovação Sec.pdf: 4876214 bytes, checksum: a1729d16365422160af084f862835a94 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Carolina Gonçalves Bet null (abet@iq.unesp.br) on 2018-08-23T17:57:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 brito_jf_dr_araiq_int.pdf: 4876214 bytes, checksum: a1729d16365422160af084f862835a94 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-23T17:57:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 brito_jf_dr_araiq_int.pdf: 4876214 bytes, checksum: a1729d16365422160af084f862835a94 (MD5) Previous issue date: 2018-08-10 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / O presente trabalho investigou materiais semicondutores aplicados em sistema fotocatalítico, eletrocatalítico e fotoeletrocatalítico com vistas a produzir a redução de CO2, oxidação da água, oxidação de compostos orgânicos da água residual de petróleo e redução de CO2 concomitante a oxidação de compostos orgânicos. Na primeira parte deste trabalho foi avaliado o desempenho dos eletrodos de heterojunção de dióxido de titânio e óxido de cobre II, na forma não nanoestruturada, Ti/TiO2-CuO, e em uma configuração de nanoestruturas, NtTiO2-NsCuO, para promover a redução fotoeletrocatalítica de CO2 com vistas a formação dos álcoois metanol e etanol. Empregando o eletrodo de Ti/TiO2-CuO em baixas temperaturas foi possível obter uma reação com 91% de seletividade a metanol, atingindo 0,30 mmol L-1 de formação após 2 h de reação. Em temperatura ambiente foi possível atingir a geração de 0,10 mmol L-1, mesmo valor obtido para o eletrodo completamente nanoestruturado de NtTiO2-NsCuO. Estudos com trapeadores de lacunas fotogeradas (eficientes oxidantes) mostraram que no sistema nanoestruturado competem com a concomitante oxidação de metanol, sendo necessário a separação destas lacunas no sistema. Na segunda parte deste trabalho estudou-se o reator híbrido fotoeletroquímico/eletroquímico empregando eletrodos de difusão de gás decorados com óxido de cobre I (GDL-Cu2O) e nanotubos de TiO2 decorados com óxido de cobre II (NtTiO2-CuO) para a redução eletroquímica de CO2 e a oxidação da água, respectivamente. O arranjo deste reator permitiu realizar ambas as reações simultaneamente em compartimentos separados por membrana trocadora de prótons, obtendo 0,027 mmol L-1 de formiato, 0,020 mmol L-1 de acetato e 0,050 µmol min-1 de hidrogênio após 24 h de reação. 98% de eficiência faradáica foi obtido para sistema irradiado com luz UV-Vis, mostrando ser possível promover a oxidação de compostos orgânicos concomitante à redução de CO2. Na terceira parte do trabalho investigou-se a eficiência de eletrodos de nanotubos de TiO2 em sistemas fotocatalíticos, ozonização, fotoeletrocatálise e ozonização acoplada a fotoeletrocatálise quando aplicados na oxidação da água residual de petróleo. A comparação entre as técnicas mostrou que com a ozonização fotoeletrocatalítica atingiu-se 97,6% de redução de cor, 99,9% na redução da turbidez, 99,2% de remoção de carbono inorgânico, 73,5% de redução da DQO, 35,3% de redução na concentração de cloreto e 96% na redução da concentração de fluoreto após 2h de reação. Os compostos remanescentes no processo foram: benzaldeído, álcool benzílico, octa-decano e ácido hexadecanóico detectados por CG-MS. Na quarta etapa deste trabalho estudou-se o sistema fotoeletrocatalítico composto por fotoânodo de NtTiO2-ZrO2 e o cátodo GDL-Cu2O para promover a oxidação de álcool benzílico no compartimento anódico, escolhido como composto modelo, visto que foi este um dos compostos mais resistente à oxidação fotoeletrocatalítica da água de petróleo, concomitante à redução de CO2 no compartimento catódico. Após 3 h de reação a oxidação do álcool benzílico atingiu 68%, concomitante a geração simultânea de 3,75 mmol L-1 de metanol e 0,96 mmol L-1 de etanol. Estes resultados são pioneiros e trazem uma nova perspectiva para os estudos de oxidação de poluentes concomitante a redução de CO2 em sistemas de amostras complexas por fotocatálise ou fotoeletrocatálise. / The present work investigated semiconductor materials applied in photocatalytic, electrocatalytic and photoelectrocatalytic system with the target to produces CO 2 reduction, water oxidation , oxidation of organic compounds present s in petroleum wastewater and CO 2 reduction concomitant to a n oxidation of organic compounds. In the first part of this work was evaluated the performance of the heterojunction electrodes t itanium dioxide and copper oxide II, in the non - nanostructured form, Ti/TiO 2 - CuO and, in the nanostructured configuration, NtTiO 2 - NsCuO, to promote the photoelectrocatalytic reduction of CO 2 intending methanol and ethanol formation. Employing the Ti/ TiO 2 - CuO in low temperature was possible to obtain 91% of selectivity to methanol , reaching 0 . 30 mmol L - 1 after 2h of reaction. Under room temperature was possible to reach the formation of 0 . 10 mol L - 1 , the same value obtained for the completely nanostructure d NtTiO 2 - CuO. The study with trapper s of the holes photogenerated (efficien t oxidants ) show that the nanostructured system compete s with the concomitant oxidation of the methanol formed, been necessary to separate the holes in this system. In the second part of this work was studied the hybrid reacto ph otoele ctrochemistry/electrochemistry employing electrodes of gas diffusion layer decorated with copper oxide I (GDL - Cu 2 O) and TiO 2 nanotubes decorated with copper oxi de II (NtTiO 2 - CuO) for electrochemistry reduction of CO 2 and water oxidation, respectively. The arrangement of this reactor allowed to perform both reactions simultaneously in compartments separated by protons exchange membrane , obtain 0 . 027 mmol L - 1 of formate , 0 . 020 mmol L - 1 of acetat e and 0 . 050 μmol min - 1 of hydrogen after 24 h of reaction. 98% of faradaic efficiency was obtained for the system irradiated with UV - Vis light, showing be possible to promote the oxidation of organic compounds concomitant t o CO 2 reduction. In third part of the work investigated the efficiency of TiO 2 nanotubes electrodes in systems of photocatalysis , ozonation, photoelectrocatalysis and ozonation coupled to photoelectrocatalysis , when applied in the oxidation of petroleum wastewater. The comparison between the technics showed that the photoelectrocatalytic ozonation reached reduction of 97.6% in color , 99 . 9% in turbid ity , 99 . 2% in in organic carbon , 73 . 5% in C O D , 35 . 3% in the conc entra tion of chlo ride and 96 .0 % in the concentra tion of fluor ide after 2h of reaction . The rema ining compounds in the process were benzaldehyde, benzyl al cohol, octadecane and hexadecane acid detected by GC - MS. In the fourth 18 stage of this work was studied the photoelectrocatalytic system compound by photoanodes of NtTiO 2 - ZrO 2 and the cathode GDL - Cu 2 O to promote the oxidation of benzyl alcohol in the anodic compartment, showed as model molecule , once it was one of the compounds more resistant to the photoelectrocatalytic oxidation of the petroleum wastewater , concomitant to the CO 2 reduction in the cathodic compartment. After 3h of reaction the oxidation of benzyl alcohol reach 68.0% concomitant to the simultane ous generation of 3.75 mmol L - 1 of metha nol and 0.96 mmol L - 1 of ethanol. These results are pioneers and bring a new perspective to the study of oxidation of pollutants concomitant to the reduction of CO 2 in systems with complex samples by photocatalysis or photoelectrocatalysis. / 2013/25343-8