Orientadores: Telma Teixeira Franco, Aparecido dos Reis Coutinho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-08T03:24:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AlbuquerqueJunior_EdenCavalcantide_D.pdf: 5506754 bytes, checksum: 149084e24491605061535d97418d544f (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: As microcistinas, hepatotoxinas, são os principais agentes tóxicos produzidos pelas cianobactérias. Essas toxinas vêm despertando atenções em razão do aumento do número de registros de florações tóxicas de cianobactérias em reservatórios destinados ao abastecimento público; da descoberta de novas toxinas e dos riscos associados a elas e do aumento de intoxicação aguda e crônica, tanto em animais como em seres humanos. A eficiência na remoção destas toxinas de água por carvão ativado depende de algumas características físico-químicas deste adsorvente, além da matéria-prima utilizada na sua obtenção. Neste trabalho, materiais como casca de macadâmia, endocarpo do coco seco e mesocarpo do coco verde da baía, bagaço de cana-de-açúcar e resíduo de madeira de pinus foram selecionados para obtenção de carvões ativados com potencial aplicação na remoção de microcistina de água potável. Os carvões ativados obtidos da madeira de pinus e bagaço de cana-de-açúcar apresentaram melhores estruturas porosas com ASEBET e Vmesoporos de 1586 e 1222 m2/g e 0,39 e 1,05 cm3/g, respectivamente. A partir de uma investigação da cinética e equilíbrio de adsorção da [D-Leucinal]MCYST-LR por estes dois carvões ativados pulverizados foi possível estimar uma remoção desta toxina acima de 98% em 10 minutos de contato, além de ter sido observada adsorção em monocamada desta toxina, com qm e KL de 161 e 200 J.lg/mg e 1,23 e 2,33 L/mg, respectivamente, estimados a partir do modelo linearizado de Langmuir. A adsorção daquela toxina em processo contínuo foi estudada em leitos fixos dos carvões ativados do endocarpo do coco seco e bagaço de canade-açúcar juntamente com dois carvões ativados amostrados de estações de tratamento de água de dois centros de hemodiálise brasileiros. Após a exaustão de cada leito, o que aconteceu entre 132 e 320 min, foi observado adsorção daquela toxina entre 0,05 J.lg/mg e 5,43 J.lg/mg. / Abstract: Microcystins, hepatotoxins, are the main toxic agents produced by cyanobacteria. A sharp increase in the number of cyanobacteria toxic blooms in drinking water reservoirs, the discovery of news variants of microcystins and the risks associated with them, and the increase of acute and chronic poisoning in animaIs and humans, has drew public attention to cyanobacteria toxins. The removal efficient of these toxins from water by activated carbon depends on physical chemical characteristics of this adsorbent and on the starting material used to prepare the activated carbono ln this work, macadamia nut shell, coconut shell, unripe coconut mesocarp, sugar cane bagasse and pinus wood waste were used to prepare activated carbon with potential application for removing microcystins. The activated carbons from pinus wood and sugar cane bagasse had the porous structures with highest Surface area and volume of mesopore of 1586 and 1222 m2/g and 0.39 and 1.05 cm3/g, respectively. These activated carbons were used to remove [D-LeucineJ]MCYSTLR from water. After 10 minutes of contact time, more than 98%of toxin was removed 19y the activated carbons. The microcystin adsorption monolayer, qm, in the activated carbons recovered 200 and 161 flg/mg, with the Langmuir adsorption constant, KL, of 2.33 and 1.23L/mg. Adsorption of [D-LeucineJ]MCYST-LR in continuos process was studied for a fixed-bed activated carbon prepared from coconut shell and sugar cane bagasse and for t~o comercial activated carbons samples from treatment water plants of two Brazilian hemodialysis centers. Saturation of the beds occurred after 132 to 320 min, and the adsorption capacity for that toxin varied from 0.05 flg/mg to 5.43 flg/mg. / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Orientadores: Antonio Carlos Luz Lisboa, Aparecido dos Reis Coutinho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-11T16:07:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rombaldo_CarlaFabianaScatolim_M.pdf: 1092178 bytes, checksum: 2ec2370722d5936a064b2409f70c6bc8 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: A recente preocupação com o meio ambiente tornou o pneu usado em um resíduo problemático para a sociedade. Várias são as alternativas para minimizar o número de pneus usados dispostos no meio ambiente, mas ainda não há soluções definitivas. Os pneus usados são difíceis de serem armazenados, ocupando grandes espaços. Para ser possível depositá-los em aterros, os pneus devem ser desintegrados, o que incide em custos e, embora minimize o volume ocupado, não resolve a questão da ocupação do espaço. Por outro lado, quando os pneus usados são descartados desordenadamente, tornam-se locais ideais para proliferação de insetos, diversos vetores de transmissão de doenças, além disso, oferecem risco de incêndio. O presente trabalho teve como objetivo investigar a pirólise para a borracha de pneu usado, visando a obtenção de carvão ativado (CA) a partir da fração sólida da pirólise, e a obtenção de óleo combustível como produtos que apresentam valor agregado. Para o processo de ativação física da fração sólida resultante da pirólise, alguns parâmetros de processo foram investigados, tais como: taxa de aquecimento, temperatura e tempo de ativação, natureza e fluxo do gás ativante. A ativação física do carvão (resíduo sólido da pirólise) apresentou resultados satisfatórios, pois foi obtido CA com área superficial específica de 200 m2.g-1 e rendimento médio de 39%. Para a obtenção do óleo combustível os parâmetros investigados foram: temperatura, taxa de aquecimento e pressão do reator. O óleo combustível obtido a vácuo apresentou poder calorífico de 9704 kcal.kg-1 e teor de enxofre da ordem de 1,40 % (em massa), e somente 0,21 % (vol.) de água, o que o caracteriza como um óleo combustível tipo A (ANP 80/99, de 30/4/1999). Já o óleo obtido em pressão atmosférica pode ser considerado um óleo combustível tipo B (ANP 80/99, de 30/4/1999), pois apresentou teor de enxofre da ordem de 0,93 % (em massa) e poder calorífico de 9824 kcal.kg-1. Todas essas características indicam que a fração líquida da pirólise da borracha de pneu pode ser usada como óleo combustível / Abstract: The current concern with the environment has spawned rising worries about scrap tyres, which have turned an awkward residue. Several alternatives have been proposed to deal with the problem, yet no one has proved to be definitive. Scrap tyres are difficult to be stored, usually demanding large areas. To be dumped in landfills they must first be chopped, which increases cost. When inadequately dumped they offer perfect environments for mosquitoes breeding, which may impose health hazards. The objective of this investigation was to assess the pyrolysis of tyres in order to produce fuel oil (liquid fraction), fuel gas (gas fraction) and a solid residue used as feedstock for activated coal (AC) production. For the physical activation of the solid residue, several operating conditions were investigated: heating rate, activation temperature, activation time, quality and flow of the activating gas. The activation process yield was 39 % and the AC specific surface area was 200 m2.g-1. The pyrolysis process variables investigated were: temperature, heating rate and pressure. The fuel oil obtained under vacuum presents heating value of 9704 kcal kg-1 and sulphur content of 1.40 %, which places it under the category of type A fuel oil , according to ANP 80/99. The fuel oil produced at atmospheric pressure was classified as type B, with heating value of 9824 kcal kg-1 and sulphur content of 0.93 %. The oil characteristics indicate that they can be consumed as fuel oil / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / A qualidade do ar e a preocupaÃÃo com o meio ambiente e a saÃde da populaÃÃo tÃm influenciado as regulamentaÃÃes de emissÃes veiculares. A exemplo de ÃrgÃos governamentais em todo o mundo, a AgÃncia Nacional do PetrÃleo, GÃs Natural e BiocombustÃveis (ANP) do Brasil tem estabelecido cronogramas de reduÃÃo drÃstica de sulfurados no diesel e na gasolina nos Ãltimos anos. A hidrodessulfurizaÃÃo (HDS) à o processo classicamente utilizado atualmente para reduzir o teor de enxofre em correntes de hidrocarbonetos. No entanto, o processo HDS à caro, pois requer elevadas temperaturas e pressÃes e hidrogÃnio, podendo levar à saturaÃÃo de compostos olefÃnicos, o que compromete a octanagem da gasolina. Dessa forma, atenÃÃo especial vem sendo dada ao uso da adsorÃÃo para remoÃÃo de compostos sulfurados que poderà complementar ou â em alguns casos â substituir os processos existentes de hidrotratamento (HDT). Esse processo de adsorÃÃo pode ser realizado a temperatura e pressÃo ambiente. Neste trabalho foi realizado um estudo de remoÃÃo de enxofre a partir de soluÃÃes tiofeno/n-hexano, tiofeno/n-octano e tiofeno/tolueno/n-octano e um estudo de seletividade tiofeno/tolueno utilizando como adsorvente o carbono ativado 830 W da Norit (Holanda). O material foi caracterizado texturalmente por adsorÃÃo de N2 a 77 K. Os resultados indicaram ser um material microporoso. A adsorÃÃo do tiofeno em n-hexano e a seletividade tiofeno/tolueno foi avaliada usando a tÃcnica experimental de banho finito com cromatografia headspace. A isoterma de adsorÃÃo obtida em headspace apresentou um comportamento desfavorÃvel para o tiofeno e o adsorvente estudado foi seletivo pelo tolueno em relaÃÃo ao tiofeno, sendo observado um ponto de saturaÃÃo em razÃes lÃquido/sÃlido inferiores a 4%. Jà a adsorÃÃo do tiofeno em n-octano e em n-octano/tolueno foi avaliada atravÃs de um estudo dinÃmico de adsorÃÃo usando uma coluna de leito fixo com uma vazÃo de 0,5 mL/min a duas temperaturas distintas com concentraÃÃo de alimentaÃÃo na faixa de 275 a 1000 ppm. As isotermas de equilÃbrio assim obtidas encontram-se na regiÃo de Henry (linear) com a constante de adsorÃÃo K = 3,7 e 3,0 para temperaturas de 30 ÂC e 45 ÂC, respectivamente. Obteve-se para concentraÃÃo de 1000 ppm sem tolueno uma quantidade adsorvida de 0,035 mmolS/gads, que se reduz para 0,020 mmolS/gads na presenÃa do aromÃtico (20 % vol.). Pode-se observar que â em toda a faixa de concentraÃÃes de sulfurado estudada â a quantidade de tiofeno adsorvida diminuiu consideravelmente na presenÃa do tolueno. Curvas de breakthrough do tiofeno em n-octano foram simuladas segundo um modelo matemÃtico que considera fluxo axialmente disperso e transferÃncia de massa descrita por uma aproximaÃÃo de forÃa motriz linear (LDF). O modelo foi resolvido numericamente por colocaÃÃo ortogonal em elementos finitos, utilizando o software comercial gPROMS. O modelo matemÃtico proposto representou razoavelmente os dados experimentais, especialmente para concentraÃÃo de 1000 ppm. A constante de tempo de transferÃncia de massa foi o parÃmetro de ajuste entre as simulaÃÃes e os dados experimentais, estimando-se valores mÃdios de 3,3 e 2,2 min-1 a 30 e a 45 ÂC, respectivamente. / Concerns with environmental protection and human health have had a remarkable impact on vehicle emissions regulations. Following similar policies of governmental agencies worldwide, Brazilian AgÃncia Nacional do PetrÃleo, GÃs Natural e BiocombustÃveis (ANP) has established a timetable for drastic reduction of sulfur content in diesel and gasoline in the last few years. Hydrodesulfurization (HDS) is the industrial process being currently employed for this matter. However, the HDS process is costly and, to achieve deeper desulfurization levels, it would require higher hydrogen pressure, which may eventually lead to the saturation of olefinic compounds, causing a decrease in gasoline octane number. Therefore, special attention has been given to the use of adsorption for additional removal of sulfur compounds from effluent streams of existing hydrotreatment (HDT) plants. Adsorption processes may operate under mild temperature and pressure conditions. In the present work, desulfurization in thiophene/n-hexane, thiophene/n-octane and thiophene/toluene/n-octane mixtures were conducted, together with a study of thiophene/toluene selectivity, all experiments using activated carbon 830 W by Norit (Netherlands) as sorbent. The adsorbent was characterized texturally by adsorption/desorption of N2 at 77 K and results showed it to be a microporous material. Adsorption of thiophene from n-hexane solutions and thiophene/toluene selectivity were carried out using the experimental technique of headspace chromatography finite bath. Adsorption isotherms thus obtained showed unfavorable behavior and the adsorbent selectively adsorbs toluene as compared to thiophene, reaching maximum selectivity on liquid/solid ratio of less than 4%. Adsorption of thiophene in n-octane and n-octane/toluene (4:1 vol.) was assessed by fixed bed experiments performed under a flow rate of 0.5 mL/min, two different temperatures and sulfur concentration in the feed ranging from 275 to 1000 ppm. Adsorption isotherms thus measured fall within the Henryâs Law region (linear) with dimensionless adsorption constants of 3.7 and 3.0 at 30 ÂC and 45 ÂC, respectively. For the feed concentration of 1000 ppm in n-octane, the measured dynamic adsorption capacity was 0.035 mmolS/gads, which was reduced to 0.020 mmolS/gads when toluene was present. Regardless the inlet sulfur concentration, the amount of adsorbed thiophene decreased considerably in the presence of the aromatic compound. Breakthrough curves of thiophene in n-octane were simulated according to a mathematical model that assumed axially dispersed flow and mass transfer described by a linear driving force approximation (LDF). The model was solved numerically by orthogonal collocation in finite elements, using the commercial solver gPROMS. The proposed model matched experimental data reasonably well, especially for the feed concentration of 1000 ppm. The LDF time constant was the tunable parameter between simulations and experimental data and the best average values were found to be 3.3 and 2.2 min-1 at 30 and 45 ÂC, respectively.

Orientador: Antonio Carlos Luz Lisbôa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-19T18:01:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferraz_DanielleLacerdaLupetti_M.pdf: 2035064 bytes, checksum: 6ca32474439698039670ca4037e4bfcf (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A crescente demanda de derivados de petróleo proporciona cada vez mais a necessidade desses produtos na sociedade atual. Este fato é reconhecido pelo desenvolvimento do país, com investimentos e desenvolvimentos em produtos energéticos e não energéticos oriundos do processamento do petróleo e, como consequência, são gerados grandes volumes de efluentes, em que os componentes fenólicos são presentes contaminantes comuns. Tratam-se de compostos tóxicos, carcinogênicos e que possuem boa solubilidade em água e baixa capacidade de biodegradação. Levando-se em conta esse aspecto, este estudo propôs mitigar os impactos ambientais utilizando o processo de adsorção em carvão ativado para remoção de fenóis. Para o desenvolvimento dessa pesquisa foi realizada uma revisão bibliográfica sobre o petróleo, algumas consequências geradas devido ao seu processamento, apresentando também técnicas de tratamento do efluente água fenólica, selecionando a adsorção como método mais eficiente e econômico para o tratamento, além do estudo experimental realizado para analisar a viabilidade técnica do tratamento, em que a caracterização do adsorvente e o conhecimento da dinâmica de adsorção são imprescindíveis para esse estudo. Os métodos de caracterização utilizados foram: análise granulométrica, umidade, massa específica real, bulk density, morfologia de superfície, área superficial, grupos funcionais, pH e análise elementar. Para um estudo mais abrangente dos fatores operacionais foi avaliada a zona de transferência de massa (ZTM) em relação à vazão de alimentação, indicando que a vazão com menor valor de ZTM foi de 3 mL min-1; foi estudado o efeito da temperatura de adsorção por banho infinito indicando que a melhor temperatura de operação, dentre as estudadas, foi de 20°C. Resultados obtidos pelo estudo mostraram que a adsorção de fenóis utilizando carvão ativado granular apresentou boas eficiências, em que a capacidade de adsorção de fenóis por unidade de massa de carvão ativado até o ponto de ruptura e saturação do leito foram 57,7 mg g-1 e 185,2 mg g-1 respectivamente para condição de vazão 3 mL min-1, granulometria do adsorvente 0,855 mm, temperatura ambiente, pH=10 e concentração de 4000 ppm em massa do efluente. Ainda, foi construído uma isoterma de adsorção e os dados de equilíbrio foram correlacionados utilizando os modelos de Langmuir e Freundlich, em que o modelo de Langmuir foi o que melhor representou os dados de equilíbrio no processo / Abstract: The increasing demand of petroleum derivative provides more and more need for these products in current society. This fact is recognized by the development of the country, with investments and developments in energy and non-energy products from the processing of petroleum and, therefore, has generated large volumes of effluent, in which the phenolic compounds are common contaminants. These are toxic compounds, carcinogens and that have good water solubility and low capacity for biodegradation. Taking this into account, this study proposed to mitigate environmental impacts using the adsorption process on activated carbon to remove phenols. For the development of this research, it was conducted a literature review on petroleum, some consequences generated due to processing, and also presented techniques for the treatment of the phenolic water, selecting adsorption as the most efficient and economic for the treatment beyond the experimental study undertaken to examine the technical feasibility of treatment, the characterization of the adsorbent and the knowledge of the dynamics of adsorption are instrumental to this study. The following methods were used: particle size analysis, moisture, real specific mass, bulk density, surface morphology, superficial area, functional groups, pH and elemental analysis. For a more comprehensive study of operational factors evaluated the mass transfer zone (MTZ) in relation to flow rate, indicating that the flow rate with a lower value of MTZ was 3 mL min-1; the effect of temperature infinite bath adsorption indicating that the best operating temperature, among those studied, was 20 °C. Results obtained by the study showed that the adsorption of phenols using granular activated carbon showed good efficiency in the phenol adsorption capacity per unit mass of activated carbon to the breakthrough point and saturation of the bed were 57,7 mg g-1 and 185,2 mg g-1 respectively for flow rate condition 3 mL min-1, adsorbent particle size of 0,855 mm, ambient temperature, pH=10 and 4000 ppm in mass concentration of the effluent. Still, it was built an adsorption isotherm and the equilibrium data were correlated using the Langmuir and Freundlich models, in which the Langmuir model was best represented the equilibrium process / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química

Orientador : Ricardo de Lima Isaac / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2018-08-03T22:21:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ChavezPorras_Alvaro_M.pdf: 6504714 bytes, checksum: 6cd17d1578c8e4907ddf123e9bee21c9 (MD5) Previous issue date: 2002 / Mestrado / Saneamento e Ambiente / Mestre em Engenharia Civil

O arseniato de cobre cromatado (CCA) é um dos preservantes mais utilizados em postes de madeira de redes de distribuição de energia elétrica, devido a sua elevada eficiência na preservação da madeira. Os postes de madeira tratada com CCA devem ter uma destinação final adequada, para evitar impactos ao meio ambiente, devido à presença dos metais. A conversão termoquímica (pirólise) pode ser uma alternativa para a destinação final desse resíduo. Neste trabalho, postes de madeira utilizados por 20 anos na rede de distribuição de energia elétrica do Estado do Rio Grande do Sul, fornecidos pela Companhia Paulista de Força e Luz (CPFL), foram seccionados e medida sua concentração de metais. As 2 frações mais internas do poste (ao longo do seu raio) apresentaram menores concentrações de metal (4,00 mg.kg-1 de cobre, 4,19 mg.kg-1 de cromo e 4,72 mg.kg-1 de arsênio) e foram utilizadas para os ensaios de conversão termoquímica (pirólise). As frações sólida, líquida e gasosa foram quantificadas e caracterizadas. O elevado teor de matéria volátil (83,53%, m.m-1 para A23 e 83,23%, m.m-1 para A3) e baixo teor de cinzas (0,62%, m.m-1 para A23 e 0,61 %, m.m-1 para A3) tornam as amostras de madeira tratada com CCA, uma matéria-prima atrativa para o processo termoquímico. O processo de pirólise foi conduzido na ausência de oxigênio à temperatura de 700 ºC, minimizando a liberação de metais e apresentando os seguintes rendimentos: char (25,3 ±1,1%, m.m-1 ); óleo pirolítico (44,2±0,6%, m.m-1 ); gás combustível (30,6±1,7%, m.m-1 ). A concentração máxima de gases não condensáveis (77% vol) provenientes da pirólise de madeira tratada com CCA, bem como o máximo valor de poder calorífico superior do gás combustível (15,32 MJ.Nm-3 ), foram observados na temperatura de 500 ºC. Com o incremento de temperatura (700 ºC) houve uma redução da produção de gases não condensáveis (14% vol), bem como do poder calorífico superior do gás combustível (14,16 MJ.Nm-3 ). Entretanto, com o aumento da temperatura foi observado um aumento da concentração de H2 nos gases não condensáveis. Foi observado que mais de 68% (em massa) dos metais ficam retidos no char, os quais permanecem estáveis à lixiviação, permitindo a utilização segura do char para a obtenção de carvão ativado. O gás gerado apresentou razão molar H2/CO de 6 a 8, favorável à redução de óxidos de ferro em processos de redução da indústria siderúrgica. O char produzido no processo de pirólise foi impregnado com H3PO4 e ativado físicamente na presença de CO2, a temperaturas de 800 e 900 ºC, para a produção de carvão ativado. A temperatura de 900 ºC, isoterma de 240 min e razão de impregnação de H3PO4 de 1:1 foram responsáveis pela formação de um carvão ativado com elevada área superficial (1324 m2 .g-1 ). Com o aumento do tempo de isoterma de 60 a 240 min (900 ºC / Impregnação H3PO4 Razão 2:1) verificou-se o incremento do volume de microporos de diâmetro de 0,3 a 1 nm (0,159 a 0,209 cm3 .g-1 ). O carvão ativado produzido foi avaliado quanto a capacidade de adsorção de CO2 a pressão atmosférica e temperatura de 25 ºC. Os resultados indicaram que as amostras de carvão ativado obtidos da madeira tratada com CCA apresentaram elevada capacidade de adsorção de CO2 variando entre 69 a 83 mg.g-1 . A presença de metais (Cr/Cu) no carvão ativado pode ter contribuído para o aumento da adsorção de CO2. / Universidade de Caixas do Sul, UCS. / Chromated copper arsenate (CCA) is the most used preservative in wooden poles of electricity distribution network, due to its high efficiency in the wood preservation. The CCAtreated wooden poles may be properly disposed to avoid damage to the environment due to the metals. The thermochemical process (pyrolysis) can be an alternative to the disposal of this waste. In this work, CCA-treated wooden poles, in service for 20 years in the electricity distribution network in Rio Grande do Sul, provided by Companhia Paulista de Força e Luz (CPFL), were fractionated and the metal concentration was measured. The samples of the internal sapwood and heartwood presented low metal concentrations (4.00 mg.kg-1 of copper, 4.19 mg.kg-1 of chromium and 4.72 mg.kg-1 of arsenic) and were subject to the pyrolysis. The solid, liquid and gaseous fractions were measured and characterized. The high content of volatile matter (83.53 wt.% to A23 and 83.23 wt.% to A3) and low ash content (0.62 wt.% to A23 and 0.61 wt.% to A3) make the samples of CCA- treated wood an attractive raw material for thermochemical process. The pyrolysis process was conducted in the absence of oxygen at 700 ºC to minimize the metal release and presenting mass fractions with the following yields: char (25.3±1.1 wt.%), pyrolytic oil (44,2±0.6 wt.%) and gas fuel (30.6±1,7 wt.%). The maximum concentration of non-condensable gas (77 vol%) from the pyrolysis of CCA-treated wood and the maximum high heating value of the fuel gas (15.32 MJ.N-1m-3 ) were observed in temperature of 500 ºC. With temperature increasing (700 oC) the generation of non-condensable gases (14 vol%) and the high heating value of the fuel gas (14.16 MJ.N-1m-3 ) were reduced. However, with temperature increasing the concentration H2 increased. Most than 68 wt.% of metals are retained in the char. It is possible to use of the activated carbon from char due resistance to leaching. The gas generated presented a molar ratio H2/CO of 6 to 8 is favorable to the iron oxide reduction in reduction process in steel industry. The char produced from the pyrolysis process was impregnated with H3PO4 and physically activated in the presence of CO2 at temperatures of 800 to 900 ºC for activated carbon production. The temperature of 900 oC, isotherm of 240 min and 1:1 impregnation H3PO4 were responsible to formation of an activated carbon with a high surface area (1324 m2 .g -1 ). With the increased of time isotherm of 60 to 240 min (900 ºC / 2:1 impregnation H3PO4) there was obtained increased microporous volume with 0.3 a 1 nm diameter (0.159 to 0.209 cm3 .g-1 ). The activated carbon produced was evaluated in CO2 adsorption assays at atmospheric pressure and 25 oC. The results indicated that the activated carbons obtained from the CCA-treated wood showed high CO2 adsorption capacity ranging 69-83 mg.g -1 . The presence of metals (Cr/Cu) can be contributed to the high CO2 adsorption.

Orientador: Antonio Carlos Luz Lisboa / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-27T17:27:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rombaldo_CarlaFabianaScatolim_D.pdf: 2818147 bytes, checksum: eb790e05e31dc621e11ca7ea1a4eb2d7 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: As fibras obtidas diretamente de fonte animal, mineral e vegetal são definidas como fibras naturais, sendo as mais comuns: a lã, o linho, o rami, o sisal, a juta, entre outras. Essas fibras têm uma importância social muito forte em países tropicais, especialmente na geração de empregos na zona rural e em áreas economicamente deprimidas. As fibras naturais, em sua maioria, são leves, resistentes, não abrasivas, renováveis, biodegradáveis e recicláveis, características que permitem competir com outros materiais artificiais que tenham problemas de disponibilidade ou ambientais. Além dos compósitos desenvolvidos com fibras naturais, existem ainda os carvões ativados que se destacam como um material com elevada porosidade e alta capacidade de adsorção, tanto em fase liquida quanto em fase gasosa. Visando o aproveitamento de recursos naturais disponíveis no território nacional e buscando alternativas que sejam economicamente viáveis para a produção de carvão ativado (CA), o presente trabalho teve como objetivo geral utilizar as fibras de juta e as fibras de sisal como matérias-primas para a produção de CA. Os CAs produzidos foram testados para a remoção de benzeno em solução aquosa. A produção do CA foi baseada na carbonização e na ativação física com CO2 e vapor d¿água. Para avaliar a evolução da estrutura porosa dos CAs obtidos foi utilizada a técnica de adsorção de N2 a 77K. Os resultados indicaram a possibilidade de produzir um material poroso com uma combinação de estrutura micro e mesoporosa, dependendo dos parâmetros utilizados nos processos de carbonização e ativação. Foram realizados alguns ensaios de adsorção das frações solúveis da gasolina em água, tanto com os CAs provenientes das fibras naturais, juta e sisal, como em CAs comerciais. Foi possível observar que o CA proveniente da fibra de juta se mostrou tão eficiente quanto o CA comercial. / Abstract: The fiber obtained directly from animal, mineral and vegetable are defined as natural fibers, and the most common are: wool, linen, ramie, sisal, jute, and others; which have very strong social importance at tropical countries, especially for job creation in rural and economically poor areas. These fibers are lightweight material, resistant, non-abrasive, renewable, biodegradable and recyclable. Features that allow it compete with other artificial materials, which have availability or environmental problems. In addition to the natural fiber composites there are activated carbons which stand out as high porosity material with high adsorption capacity of liquid and gas phases. Aiming at the use of natural resources available in the country and seeking for alternatives that are economically viable for activated carbon production, this study has investigated the possibility of using jute fiber and sisal fiber as precursors for the production of activated carbon (AC). The produced AC were characterized and tested for benzene adsorption in aqueous solution. The AC production of was based on the carbonization and physical activation with CO2 and steam. To evaluate the porous structure of the produced activated carbon N2 adsorption at 77K was used. The adsorption results indicated the possibility of producing a porous material having a combination of micro and mesoporous structure, depending on the parameters used in the carbonization and activation processes. The water-soluble gasoline fraction adsorption experiments using natural fibers and commercial AC showed that both are equally efficient / Doutorado / Engenharia de Processos / Doutora em Engenharia Quimica

Submitted by Ana Hilda Fonseca (anahilda@ufba.br) on 2014-09-22T13:52:31Z No. of bitstreams: 1 TESE FINAL.pdf: 3692054 bytes, checksum: b5b71f5f7c08c260cdbbe30893d2de24 (MD5) / Approved for entry into archive by Fatima Cleômenis Botelho Maria (botelho@ufba.br) on 2014-09-23T13:31:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TESE FINAL.pdf: 3692054 bytes, checksum: b5b71f5f7c08c260cdbbe30893d2de24 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-23T13:31:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TESE FINAL.pdf: 3692054 bytes, checksum: b5b71f5f7c08c260cdbbe30893d2de24 (MD5) / CNPq / Nos últimos tempos, a intensa atividade humana levou a um aumento da disposição de resíduos agrícolas no meio ambiente. Visando encontrar novas aplicações para eles estudou- se, neste trabalho, o efeito do agente ativador (cloreto de cálcio, magnésio, cobre e ferro) e da temperatura de carbonização/ativação sobre as propriedades físico-químicas de carvões ativados preparados a partir do mesocarpo de coco verde. Essas propriedades dependem amplamente dos métodos de preparação e podem ser ajustadas durante essa etapa. As amostras foram obtidas usando uma razão biomassa/agente ativador de 2:1 e carbonizados/ativados a 600 e 800 °C, sob fluxo de nitrogênio, por 1 h. Os sólidos foram caracterizados por thermogravimetria, difração de raios X, medida da área superficial específica e porosidade, espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier, espectroscopia Ramam, microscopia eletrônica de varredura, dessorção à temperatura programada, espectroscopia fotoeletrônica de raios X e determinação do ponto de carga zero. Foram obtidos carvões ativados com diferentes propriedades texturais, que variaram com o agente ativador e com a temperatura de carbonização/ativação. Observou-se a formação de carbonato de cálcio, óxido de magnésio, atacamita, paratacamita e óxido de ferro, dependendo do agente ativador, suportados em carvões ativados com baixa organização estrutural. Todos os sólidos apresentaram isotermas do tipo II, típicas de materiais macroporosos e mesoporosos com microporos associados. As isotermas apresentaram laços de histerese H1, característicos de sólidos com distribuição de poros uniformes e com formatos cilíndricos e/ou poliédrico, com as extremidades abertas. Observou-se a presença de grupos fenólicos, carboxílicos, quinônicos, lactônicos, anidridos e carbonílicos na superfície de todos os sólidos. os cloretos de ferro III e cobre II foram os agentes ativadores que promoveram uma maior quantidade de grupos superficiais nos carvões ativados, independente da temperatura de preparação. As amostras ativadas com cloreto de magnésio, cloreto de ferro III e cloreto de cobre II a 600 °C apresentaram as áreas superficiais específicas mais elevadas. Entretanto, elas decresceram com o aumento da temperatura, com exceção da amostra preparada com cloreto de ferro III, que apresentou uma área superficial específica de 471 m2.g-1 a 800 oC, indicando que esse é o agente ativador mais eficiente na preparação dos carvões ativados, para serem utilizado como suportes catalíticos. / In recent times, the intense man activity has led to an increase disposal of agricultural wastes into the environment. Aiming to find new applications for them, such as catalyst supports, the effect of the activating agent (calcium, magnesium, copper and iron chloride) and of the carbonization/activation temperature on the physicochemical properties of activated carbons, prepared from coconut mesocarp, was studied in this work. These properties largely depend on the preparation methods and can be tailored during this step. Samples were obtained by using biomass to activating agent ratio of 2:1 and carbonized/activated at 600 or 800 °C under nitrogen flow, for 1 h. The solids were characterized by thermogravimetry, X-ray diffraction, specific surface area and porosity measurements, Fourier transform infrared spectroscopy, Raman spectroscopy, scanning electron microscopy, temperature programmed desorption, X- ray photoelectron spectroscopy and point of zero charge determination. Activated carbons with different textural properties were obtained, depending on the activating agent and of the carbonization/activation temperature. It was obtained calcium carbonate, magnesium oxide, atacamite, paratacamite, or iron oxide supported on poorly organized activated carbons, depending on the activating agent. All solids showed type II isotherm, which is typical of mesoporous and macroporous materials with associated micropores. The isotherms displayed H1 hysteresis loop, characteristic of solids with uniform pore distribution and with cylindrical and/or polyhedral pores with open ends. The presence of phenolic, carboxylic, quinone, lactones, anhydrides and carbonyl groups on the surface was found for all solids. The samples activated with magnesium chloride, iron III chloride and copper II chloride at 600 °C showed the largest specific surface areas. However, they decreased with temperature increase, for the sample prepared with iron chloride, which showed a specific surface area of 471 m2.g-1 at 800 oC, indicating that this is the most effective activating agent for the preparation of activated carbons to be used as catalyst support.

Orientador: Cláudio Cabello / Banca: Manoel Lima de Menezes / Banca: Waldemar Gastoni Venturini Filho / Banca: Ana Paula Cerino Coutinho / Banca: Jorge Horii / Resumo: Este trabalho teve como objetivo purificar bioetanol originário de amido de mandioca utilizando processos de adsorção e troca iônica, avaliar a influência da temperatura, tempo de contato, concentração de adsorvente, vazão, tempo de residência nos processos de adsorção e troca iônica, analisar como os diferentes parâmetros desses processos afetam importantes características físico-químicas do bioetanol, tais como: condutividade, acidez e teste de Barbet, visando propor inovações nos sistemas de purificação, substituindo os processos clássicos de redestilação que são consumidores de energia. O estudo ainda propõe novas metodologias para aplicação na melhoria da qualidade de etanol produzido em pequenas unidades utilizando a mandioca como matéria-prima. Para a realização deste trabalho foram utilizados: a) etanol adquirido e comercializado no mercado, tais como, etanol neutro, etanol de primeira, etanol de segunda; b) etanol produzido em escala piloto no CERAT/UNESP; e c) etanol preparado em laboratório denominado neste trabalho de solução e etanol fortificado. Para a preparação da solução e do etanol fortificado foram adicionadas ao etanol padrão algumas das substâncias orgânicas provenientes da fermentação do amido de mandioca, todas com alto grau de pureza para observar o desempenho das metodologias propostas. Para a purificação das diferentes amostras e das soluções etanólicas foram empregados: a) processo de adsorção; b) processo de troca iônica; e c) processo combinando adsorção e troca iônica. No processo de purificação por adsorção foram testados, como adsorventes... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The objective of present work was to purify bioethanol from cassava starch using adsorption and ion exchange processes, to evaluate the influence of the temperature, contact time, adsorbent concentration, flow rate, residence time in these adsorption and ion exchange processes, to analyze as the parameters different of those processes affect important physico-chemical properties of the bioethanol such as conductivity, acidity and Barbet, to propose innovations in the purification systems, replacing the classic processes of redistillation that are consumers of energy. The study still propose new methodologies for application in the improvement of the quality of ethanol produced in small units using cassava as raw material. For the accomplishment of this work were used: a) purchased and sold ethanol in the market, such as, neutral ethanol, first ethanol, second ethanol; b) ethanol produced in scale pilot in the CERAT/UNESP; and c) ethanol prepared in the laboratory named as solution and contaminated ethanol. For the preparation of the solutions and of the contaminated ethanol, were added to the standard ethanol some organic substances from the fermentation of the cassava starch, all with a high degree of purity to observe the performance of the proposed methodologies. For the purification of samples different and of ethanolics solutions were employed: a) adsorption process; b) ion exchange process; and c) process combining adsorption and ion exchange. In the purification process by adsorption were tested, as adsorbents, different types of activated charcoal and diatomaceous earth. In the ion exchange... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

A geraÃÃo de ResÃduos SÃlidos Urbanos (RSU) vem aumentando a cada ano no PaÃs, sendo a fraÃÃo orgÃnica normalmente responsÃvel por mais da metade da quantidade total de RSU gerada. Entre as alternativas existentes para o aproveitamento dos resÃduos sÃlidos orgÃnicos, destaca-se a digestÃo anaerÃbia, uma soluÃÃo atrativa, tendo em vista que hà produÃÃo de biogÃs durante o processo. Entretanto, para que suas possibilidades de aplicaÃÃo sejam mais abrangentes, à necessÃrio que o biogÃs seja purificado e posteriormente submetido a um processo de upgrade, a fim de que adquira caracterÃsticas similares ao do gÃs natural. O presente trabalho teve como objetivo sintetizar Carbonos Ativados (CAs) a partir de endocarpo de coco seco (Cocos nucifera), de coco babaÃu (Orbignya speciosa) e a partir de vagem de flamboyant (Delonix regia) por meio de ativaÃÃo com diÃxido de carbono em Ãnica etapa. As caracterÃsticas texturais das amostras foram determinadas por meio de isotermas de adsorÃÃo de N2 a -196 ÂC. Os maiores valores de Ãrea superficial especÃfica e volume de microporos foram obtidos para o bioadsorvente sintetizado a partir do coco seco, com valores de 1452 m2/g e 0,60 cm3/g, respectivamente. Foram selecionados os CAs de coco seco e de coco babaÃu para a anÃlise de suas eficiÃncias na separaÃÃo de misturas CO2/CH4 para aplicaÃÃo no upgrade de biogÃs. Para tanto, ensaios de equilÃbrio de adsorÃÃo dos componentes puros (CO2 e CH4) e da mistura (30% vol. CO2, 70% vol. CH4) foram realizados a 20 ÂC utilizando uma balanÃa de suspensÃo magnÃtica. A capacidade de adsorÃÃo de CO2 pouco se diferenciou entre as duas amostras, apresentando o CA de coco seco melhores resultados. Essa amostra apresentou valores bem maiores de captura de metano a pressÃes acima de 3,0 bar. Os dados experimentais foram comparados com os obtidos pelo ajuste do modelo de TÃth e da IAST (Teoria da SoluÃÃo Adsorvida Ideal) para os dados mono e multicomponentes, respectivamente. Os ajustes de TÃth foram bastante precisos, enquanto os da IAST se adequaram moderadamente. As seletividades das amostras para o CO2 em relaÃÃo ao CH4 foram determinadas e comparadas com a de outros adsorventes comerciais. O CA do coco seco apresentou resultados melhores que o coco babaÃu a baixas pressÃes, com valor de seletividade de 4,2 a 1,0 bar, indicando ser um material competitivo para a aplicaÃÃo proposta. / The generation of Municipal Solid Waste (MSW) is increasing every year in Brazil, being the organic matter responsible for more than half of the total MSW generated. Among the current alternatives to the use of organic solid waste, the anaerobic digestion is the most attractive as biogas production occurs in the process. Nevertheless, to increase its usage possibilities, biogas has to be purified and upgraded, in order to acquire characteristics similar to that of natural gas. The present work aims to prepare activated carbons (ACs) from coconut endocarp (Cocos nucifera), babassu coconut (Orbignya speciosa) and flamboyant pods (Delonix regia) by one step CO2 activation. The textural characteristics were determined by N2 adsorption isotherm at -196 ÂC. The best results of BET surface area and micropore volume were obtained for bioadsorbent synthesized from coconut shell, with values of 1452 m2/g and 0.6 cm3/g, respectively. ACs from coconut shell and babassu coconut were selected to analyze their efficiency in CO2/CH4 separation mixture for biogas upgrading application. Therefore, pure component (CO2 and CH4) and mixture (30% vol. CO2, 70% vol. CH4) adsorption equilibria were performed at 20 ÂC using a magnetic suspension balance. The CO2 adsorption capacity slightly differed between samples, presenting the AC from coconut shell better results. This sample had higher methane uptake above pressures of 3.0 bar. The experimental data were compared with the fit of Toth and IAST (Ideal Adsorbed Solution Theory) models for mono and multicomponent data, respectively. The Toth fitting was fairly accurate, while the IAST fit was moderate. The samples selectivity to CO2 over CH4 were calculated and compared with another commercial adsorbent. The AC from coconut shell presented better results than babassu coconut at low pressures, with a selectivity value of 4.2 at 1.0 bar, indicating to be a competitive material for the proposed application.