Submitted by Edileide Reis (leyde-landy@hotmail.com) on 2013-04-23T13:47:47Z No. of bitstreams: 1 Silvia Rocha.pdf: 838054 bytes, checksum: 4b1ce47b2cf6d9f32b6b110adf7bcfd4 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-04-23T13:47:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silvia Rocha.pdf: 838054 bytes, checksum: 4b1ce47b2cf6d9f32b6b110adf7bcfd4 (MD5) Previous issue date: 2009 / O espinafre produzido e mais consumido no Brasil, denominado como espinafre da Nova Zelândia (Tetragonia expansa), difere significativamente do espinafre verdadeiro (Spinacia oleracea) produzido em muitos países do hemisfério norte. As diferenças ocorrem não apenas na classificação botânica, mas em muitas das características químicas dos vegetais. No presente trabalho, foram avaliados os teores de alguns nutrientes e antinutrientes contidos no espinafre comercializado na Bahia, sendo avaliados quatro diferentes procedimentos de digestão das amostras de espinafre com ácido nítrico em sistema aberto. Os resultados obtidos a partir dos diversos procedimentos de pré-tratamento da amostra foram comparados para os vários analitos investigados (Al, Ca, Fe, Cu, Zn, Mn, Mg) e indicaram vantagens da inserção de uma etapa de pré-digestão. Adicionalmente, foram realizados testes de extração dos metais sob investigação em água e em soluções com diferentes níveis de acidez na presença e ausência de agente quelante (ácido etilenodiaminotetracético – EDTA) para avaliação do nível de interação dos metais com o vegetal e, por conseguinte, a disponibilidade destes minerais. Os resultados levaram a acreditar que as interações de Mg(II), Cu(II) e Mn(II) com o espinafre seco eram fracas, enquanto que as interações com Al(III), Ca(II) e Fe(III) eram mais intensas, devido a condições mais drásticas (acidez da solução ou presença de quelante) foram necessárias para maximizar a extração destes metais. Ao considerar informações previamente reportadas sobre os elevados teores de oxalato em espinafre e seus efeitos antinutricionais, foram investigados os teores de oxalato em amostras secas oriundas de amostras de espinafre verdadeiro e espinafre da Nova Zelândia cultivado na Bahia, empregando permanganometria. Para tanto foram realizados estudos sobre as melhores condições para extração de oxalato variando a acidez da solução extratora e os resultados obtidos foram comparados com os apresentados na literatura. Finalmente, foram realizados testes para avaliação da possibilidade de enriquecimento de espinafre com íons metálicos a partir de sucessivas etapas de extração (dessorção) e concentração (sorção) do íon no vegetal. Pôde ser constatado que os maiores níveis de sorção (18 ± 3 mg g-1) e repetitividade foram obtidas para íons cálcio, possivelmente devido ao oxalato existente nos espinafres. / Salvador

Um software de modelagem de especiação geoquímica é responsável pelo cálculo da distribuição das espécies dissolvidas entre solutos e complexos aquosos, e também computar os índices de saturação para diferentes minerais. Neste trabalho nós apresentamos SHPECK, um software desenvolvido para modelar sistemas de equilíbrio geoquímico usando condições de balanço de massa baseadas no conceito da lei de fases (GARRELS; CHRIST, 1965). SHPECK gera um sistema de equações de ação de massa acopladas com restrições de equilíbrio e resolve com a utilização do método se Newton-Raphson. Nosso software aceita qualquer combinação de elementos, espécies e reações, permitindo ao usuário criar diferentes ambientes de simulação e, portanto, controlar qualquet aspecto e configuração do modelo. SHPECK contém uma interface de interação com o usuário e também um banco de dados estruturado que controla todo o gerenciamento dos dados termodinâmicos utilizados para a modelagem geoquímica. Aliado a isso, apresentamos também os conceitos básicos necessários para compreenção da modelagem geoquímica seguida por uma revisão de opções de software disponíveis para modelagem geoquímica. Para finalizar, fizemos uma validação do SHPECK através da modelagem de um sistema de reações diagenéticas observadas em um reservatório asiliclástico e realizamos um estudo comparativo dos resultados do SHPECK com outros software disponíveis. Também para validação, realizamos uma avaliação de tempo de acesso ao banco de dados e pode-se notar um aumento de performance considerável através do uso de um banco de dados relacional comparando-se aos approaches existentes. / A geochemical speciation modeling software is responsible for calculating the distribution of dissolved species between solutes and aqueous complexes, and also computes saturation indexes for different minerals. In this work we introduce SHPECK, a software program developed to model geochemical equilibrium systems using the mass-balance conditions based on the phase rule concept (GARRELS; CHRIST, 1965). SHPECK composes a system of mass-action equations coupled with equilibrium constraints and solve using Newton-Raphson method. Our software accepts any general combination of elements, species, and reactions, allowing the user to create different environments, simulations and, therefore, fully control any aspect and configuration of the model. It provides an interactive user interface as well as the support of a builtfrom- the-ground database structure that handles the management of the whole thermodynamic data used for the geochemical modeling. Also, we present the basic concepts for geochemical modeling followed by a computer science based review about the available geochemical modeling software. Finally, we validate SHPECK by modeling the diagenetic reactions observed in asiliciclastic reservoir and by performing a comparative study with other modelling software package. In addition to this, a database comparison was addressed and the results demonstrate a substantial improvement on the performance by the use of the SHPECK’s relational database comparing to the existent approaches.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3002.pdf: 1934381 bytes, checksum: 6c7d4817b3f5e27adccf94c43b429794 (MD5) Previous issue date: 2010-02-23 / Universidade Federal de Sao Carlos / The interest in biofuels has increased substantially in recent years due, mainly, to reduced damage to the environment compared to conventional fuels derived from petroleum. Accordingly, biodiesel has been studied by researchers around the world. The main routes of production of biodiesel are the reactions of esterification of fatty acids and transesterification of triacylglycerides. The reagents most commonly used are the short-chain alcohols such as methanol, ethanol, propanol and butanol. In Brazil, the study of those reactions by ethanol has been emphasized, since the country is the second largest producer of ethanol. Therefore, researches related to biodiesel production are important. This study has developed a method of group contribution to estimate enthalpies of formation and absolute entropies, both at standard state and liquid phase. This method has aimed to estimate those two thermodynamic properties for chemical species involved in the reactions of biodiesel formation. With those estimates and the use of the UNIFAC method, it was possible to predict the chemical equilibrium of esterification reactions. The estimate of the properties by the method of contribution group was tested for 59 chemical species, in the case of enthalpy of formation and to 15 for the absolute entropy. The results were compared with literature data and the relative deviations found for the enthalpy and entropy showed values of - 0.3 % and 0.4 % respectively. The method was accurate to estimate triacylglycerides, such as triolein and glyceryl triacetate. Thus, the molar fractions in the equilibrium of esterification reactions were estimated and compared with experimental data, with arithmetic mean of the relative deviations of -2.32 %. With those results, the simulations of reactions of esterification of saturated and unsaturated fatty acids were possible. Moreover, during the development of the method of group contribution, equations were derived and used to correct the shortcomings of the literature concerning with absolute entropies of gases and liquids. / Os interesses na produção de biocombustíveis aumentaram muito nos últimos anos devido, principalmente, aos menores danos causados ao meio ambiente em comparação aos combustíveis convencionais derivados de petróleo. Nesse sentido, o biodiesel tem sido estudado por pesquisadores em todo o mundo. As principais rotas de produção deste biocombustível são as reações de esterificação de ácidos graxos e transesterificação de triacilglicerídeos. Os reagentes mais comumente utilizados são os alcoóis de cadeia curta, tais como metanol, etanol, propanol e butanol. No Brasil, o estudo dessas reações por via etanólica tem sido enfatizado, uma vez que o país é o segundo maior produtor mundial de álcool etílico. Portanto, pesquisas relacionadas à produção de biodiesel são importantes. Neste trabalho, desenvolveu-se um método de contribuições de grupos para estimar entalpias de formação e entropias absolutas, ambas no estado padrão e em fase líquida. Tal método teve como objetivo a estimativa destas duas propriedades termodinâmicas para as espécies químicas envolvidas nas reações de formação do biodiesel. Com estas estimativas e a utilização do método UNIFACoriginal, foi possível prever o equilíbrio químico de reações de esterificação. A estimativa das propriedades pelo método de contribuições de grupos foi testada para 59 compostos químicos, no caso da entalpia de formação e para 15 no caso da entropia absoluta. Os resultados foram comparados com dados da literatura, sendo que as médias dos desvios relativos encontrados para a entalpia e entropia apresentaram valores de - 0,3 % e 0,4 %, respectivamente. O método se mostrou preciso para estimativa de triacilglicerídeos, como a trioleína e triacetato de glicerila. Com isso, as frações molares no equilíbrio de reações de esterificação foram estimadas e comparadas com dados experimentais. Sendo que, a média aritmética dos desvios relativos foi de -2,32 %. Com tais resultados, foram possíveis as simulações de reações de esterificação de ácidos graxos saturados e insaturados. Além disso, durante o desenvolvimento do método de contribuições de grupos, equações foram deduzidas e utilizadas para suprir as lacunas da literatura em relação às entropias absolutas da fase líquida e gasosa.

Thesis submitted in fulfilment of the requirements for the degree Master of Education in the Faculty of Education at the Cape Peninsula University of Technology 2014 / There is currently a strong emphasis on the teaching of Physical Sciences in the school system. The National Department of Education has established Dinaledi schools to address this situation to increase the number of learners taking Physical Sciences as one of their school subjects and to also increase the number of passes in the subject. Furthermore, Physical Sciences learners struggle to understand certain scientific concepts and develop alternative ideas about these concepts that have a negative influence on further development of other integrated science concepts. The thesis proposes the importance of developing concept mapping to enhance the teaching of topics in a Physical Sciences classroom. The research focused on the chemical equilibrium in a Grade 12 Physical Sciences tutoring classroom. This happened in a group setting, with learners enrolling with the specific aim of improving their marks for Physical Sciences as one of the important gateway subjects for entrance to tertiary education. The research focused on their prior knowledge of the topic and how they understood the topic. Using social constructivism as underpinning theoretical framework, and conceptual change theory, learners were taken through a process to identify and rectify their alternative ideas on chemical equilibrium. In this, perspective learning is seen as a social process in which learners actively participate and contribute with their understanding and arguments. The research was carried out in a science tutoring classroom and focused on three groups from secondary schools in the Paarl Valley, Drakenstein area, Western Cape, South Africa. The groups were taught and observed in the science tutoring classroom with special attention to data collection in order to capture their thinking and work on the topic. Data were collected by means of concept mapping, where each learner completed a minimum of three or maximum of four concept maps. Within each concept map, learners connected key concepts of the topic with one another. Each concept map identified the learner‟s prior knowledge as well as any alternative ideas created by using existing frameworks. Data were analysed using a rubric to determine each concept map‟s quality. Conclusions were that learners became actively involved in the process of concept mapping as well as learning. There were no definite differences between higher performing and lower performing learners. As for the enhanced teaching aspect, alternative ideas were identified quickly using the concept maps; these were centred on the individual learner, and were not general.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:05:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FabiaMGU.pdf: 1196721 bytes, checksum: c6f81ea69d4aefdc9c37d1ca46bb9973 (MD5) Previous issue date: 2006-05-19 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / This research intends to identify the main conceptual mistakes committed by High School students when studying Chemical Equilibrium and also how the didactic books can influence in their formation. For the data - collecting we applied 150 questionnaires with 11 open questions e 4 restricted ones. Students from three different private schools in Natal-RN were used in this survey. The questionary about the book analysis tried to understand how the subject has been boarded, making it easier or not for the knowledge building. The books were chosen by being usually the most used ones at the chemistry classes in the schools in town. On the didactic book analysis we evaluated 12 items that tried to identify the clarity with which the books would bring up the subjects, the contextualization of the exercises, the analogies used, the amount and the quality of exercises, the connections between the subjects, and the retaken of important concepts. The questionary given to the students tried to get their knowledge about the concepts related to Chemical Equilibrium. The main mistakes found were: the definition of the state of equilibrium in a chemical reaction, the constant, the double headed arrow, confusions between mass and concentration, the representation of a microscopic reaction in equilibrium, partial pressure and total pressure, and the function of the catalyser. The results demonstrated a lot of insecurity or lack of knowledge about the subject when it was realized that there was a big number of blank questions and a considerable percentage of questions with conceptual errors. We concluded that those errors could be eased or even avoided if the didactic books and the teachers boarded the contents in a more conceptual form with the application of a largest number of good quality exercices, watching the building of definitions by the students, avoiding this way the formation of wrong concepts / A pesquisa aqui apresentada busca identificar os principais erros conceituais cometidos por alunos do Ensino M?dio ao estudar o tema Equil?brio Qu?mico e como os livros did?ticos podem influenciar na forma??o desses. Para o levantamento desses dados foram aplicados 150 question?rios, contendo 11 quest?es abertas e quatro fechadas. Foram utilizados como sujeitos da pesquisa alunos de tr?s escolas particulares da cidade do Natal-RN. O question?rio para a an?lise do livro procurou conhecer como o tema estava sendo abordado, funcionando como facilitador ou n?o na forma??o do conhecimento. Os livros foram escolhidos por serem os mais adotados pelas escolas da mesma cidade. Na an?lise do livro did?tico foram avaliados 12 itens, que procuravam identificar: a clareza com que o livro abordava os conte?dos, contextualiza??o dos exerc?cios, analogias utilizadas, quantidades de exerc?cios quantitativos e qualitativos, a conex?o entre os conte?dos e a retomada de conceitos importantes. O question?rio aplicado aos alunos buscou apreender o conhecimento dos conceitos relativos ao tema Equil?brio Qu?mico e os principais equ?vocos encontrados foram: defini??o do estado de equil?brio em uma rea??o qu?mica, da constante, dupla seta, confus?o entre massa e concentra??o, representa??o microsc?pica de uma rea??o em equil?brio, press?o parcial e press?o total, fun??o de catalisadores. Os resultados demonstraram muita inseguran?a ou falta de conhecimento sobre o tema ao verificarmos o grande n?mero de quest?es em branco e uma significante percentagem de quest?es que apresentavam erros conceituais. Conclu?mos que esses erros poderiam ser amenizados, ou at? mesmo evitados, se o livro did?tico e professor abordassem o conte?do de forma mais conceitual, com a aplica??o de maior n?mero de exerc?cios qualitativos, observando a constru??o das defini??es pelos alunos, evitando assim, se poss?vel, a forma??o de conceitos err?neos

O cálculo do equilíbrio de fases é um problema de grande importância em processos da engenharia, como, por exemplo, na separação por destilação, em processos de extração e simulação da recuperação terciária de petróleo, entre outros. Mas para resolvê-lo é aconselhável que se estude a priori a estabilidade termodinâmica do sistema, a qual consiste em determinar se uma dada mistura se apresenta em uma ou mais fases. Tal problema pode ser abordado como um problema de otimização, conhecido como a minimização da função distância do plano tangente à energia livre de Gibbs molar, onde modelos termodinâmicos, de natureza não convexa e não linear, são utilizados para descrevê-lo. Esse fato tem motivado um grande interesse em técnicas de otimização robustas e eficientes para a resolução de problemas relacionados com a termodinâmica do equilíbrio de fases. Como tem sido ressaltado na literatura, para proporcionar uma completa predição do equilíbrio de fases, faz-se necessário não apenas a determinação do minimizador global da função objetivo do teste de estabilidade, mas também a obtenção de todos os seus pontos estacionários. Assim, o desenvolvimento de metodologias para essa tarefa desafiadora tem se tornado uma nova área de pesquisa da otimização global aplicada à termodinâmica do equilíbrio, com interesses comuns na engenharia química e na engenharia do petróleo. O foco do presente trabalho é uma nova metodologia para resolver o problema do teste de estabilidade. Para isso, usa-se o chamado método do conjunto gerador para realizar buscas do tipo local em uma rede de pontos previamente gerada por buscas globais efetuadas com uma metaheurística populacional, no caso o método do enxame de partículas.Para se obter mais de um ponto estacionário, minimizam-se funções de mérito polarizadas, cujos pólos são os pontos previamente encontrados. A metodologia proposta foi testada na análise de quatorze misturas polares previamente consideradas na literatura. Os resultados mostraram que o método proposto é robusto e eficiente a ponto de encontrar, além do minimizador global, todos os pontos estacionários apontados previamente na literatura, sendo também capaz de detectar, em duas misturas ternárias estudadas, pontos estacionários não obtidos pelo chamado método de análise intervalar, uma técnica confiável e muito difundida na literatura. A análise do teste de estabilidade pela simples utilização do método do enxame de partículas associado à técnica de polarização mencionada acima, para a obtenção de mais de um ponto estacionário (sem a busca local feita pelo método do conjunto gerador em uma dada rede de pontos), constitui outra metodologia para a resolução do problema de interesse. Essa utilização é uma novidade secundária deste trabalho. Tal metodologia simplificada exibiu também uma grande robustez, sendo capaz de encontrar todos os pontos estacionários pesquisados. No entanto, quando comparada com a abordagem mais geral proposta aqui, observou-se que tal simplificação pode, em alguns casos onde a função de mérito apresenta uma geometria mais complexa, consumir um tempo de máquina relativamente grande, dessa forma é menos eficiente. / The phase equilibrium calculation is an important problem in engineering processes, for example, in the separation by distillation, in extraction processes, and simulation of the tertiary petroleum recovery, among others applications. But, before this calculation is advisable a phase stability analysis, which will determine if a given mixture presents one or more phases. Such stability analysis can be approached as an optimization problem, called the minimization of the tangent plane distance function to molar Gibbs free energy, where thermodynamic models, with a non-convex and also non-linear nature, are used to describe this problem. Such fact has been motivating a large interest in robust and efficient techniques for optimization of problems related with the phase equilibrium thermodynamics. As has been highlighted in the literature, in order to provide a complete prediction of the phase equilibrium, the determination of the global minimizer of the objective function related with the stability test is not enough. Is also necessary the obtaining of all its stationary points. Thus, the development of methodologies for this challenging task became a new research area of global optimization applied to the phase equilibrium thermodynamics, with common interests in chemical and petroleum engineering. The focus of the present work is a new methodology to solve the stability test problem. For such, here it is used the called Generating Set Search method, which accomplishes local searches in points of a net previously generated by an evolutionary methaheuristic, the Particle Swarm algorithm. To obtain more than one stationary point, polarized merit functions are minimized, where the poles of such merit functions are the points previously found. The methodology proposal was tested in the analysis of fourteen polar mixtures, previously considered in the literature. The results showed that the proposed method is robust and efficient, being capable to find all stationary points previously indicated in the literature, besides the global minimizers. For two ternary mixtures, it was noticed that this method detected some stationary points not obtained before by the interval analysis method, a reliable technique very diffused in the literature. The stability analysis using only the Particle Swarm algorithm together with the polarization technique (without the local search done by the Generating Set Search method) constitutes other methodology for the resolution of the problem considered here. That use is a secondary novelty of this work. This simplified methodology exhibited also a significant robustness, being capable to find all the stationary points. However, when compared with the more general approach proposed here, in some cases, where the merit function presents a more complex geometry, it was observed that such simplification can consume a relatively large computational time. Therefore, the simplified methodology is less efficient.

The continuous decreasing of fuel fossil sources has been accelerating the seek for alternative energetic sources. The difficulty in consuming all glycerol produced, which is three times bigger than the demand, is the main concern around the biofuels process production. Given that this glycerol has different characteristics from the well consumed glycerol in the pharm business, such as color and impurities. Besides, there is a lack of defined standards in Brazil in the sense of how to dispose such product. However, alternative uses for glycerol (by-product from the biofuels production) will confirm the feasibility of the biodiesel process, particularly if we take into account its decentralized production. The glycerol steam reforming can yield up to 4 moles of H2 and 3 moles of CO per consumed mole of glycerol. In this work, the catalytic tests were performed with monometallic and bimetallic ruthenium and platinum catalyst in a tubular reactor with 30% wt of glycerol in the feed, using 6 and 20 pressures conditions. It was also carried out tests with 100 hours of reaction in order to verify its activity and stability. Along with the catalyst studies, the effects of temperature, feed flow and ruthenium particle size under monometallic and bimetallic catalyst were analyzed. Besides, it was also evaluated the reaction thermodynamics of glycerol steam reforming due to temperature, pressure and mass composition of glycerol over the production profiles of the most valuable products in the chemical equilibrium. Therefore, the objective of this work is to present the study of glycerol steam reforming employing different catalysts and under different operational conditions and evaluating its performances in the production of chemical products with high commercial value. / A redução das reservas de combustíveis fósseis tem acelerado o desenvolvimento de fontes alternativas de energia. A dificuldade de acomodação de uma oferta de glicerina quase três vezes maior que a demanda se agrava porque a glicerina resultante da produção de biodiesel tem características diferentes da que ´e utilizada na indústria de higiene, pois há impurezas e colorações diferentes, o que dificulta seu uso em fábricas de glicerina tradicional. Além disso, não há no Brasil legislação especifica sobre a forma de descarte dessa glicerina, apenas para efluentes industriais em geral. Portanto, alternativas de uso deste insumo são essenciais para conferir viabilidade ao processo, particularmente se considerarmos a sua produção tipicamente descentralizada. A reação catalítica de reforma a vapor do glicerol pode gerar estequiometricamente até 4 moles de H2 e 3 moles de CO por mol de glicerol consumido. Os testes catalíticos foram realizados com catalisadores monomet álicos e bimetálicos de ruténio e platina em um reator tubular, com alimentação de glicerol com 30% em massa, com pressões variando entre 6 e 20 bar. Neste projeto foram realizados testes de duração de até 100 horas de reação com cada catalisador no intuito de verificar a atividade e a estabilidade. Dentro do estudo dos catalisadores, avaliou-se os efeitos de temperatura, vazão de alimentação da solução reacional (WHSV) e tamanho de partícula de ruténio sobre catalisadores monometálicos e bimetálicos. Avaliou-se também a termodinâmica da reação de reforma a vapor do glicerol e a influência das condições de temperatura, pressão e composição mássica do glicerol sobre os perfis de produção de produtos de alto valor no equilíbrio químico. Assim, o objetivo deste trabalho é apresentar um estudo da reação de reforma sob diferentes catalisadores e avaliando o desempenho destes na produção de compostos químicos de alto valor, testando diversas condições reacionais. / Mestre em Engenharia Química

Um software de modelagem de especiação geoquímica é responsável pelo cálculo da distribuição das espécies dissolvidas entre solutos e complexos aquosos, e também computar os índices de saturação para diferentes minerais. Neste trabalho nós apresentamos SHPECK, um software desenvolvido para modelar sistemas de equilíbrio geoquímico usando condições de balanço de massa baseadas no conceito da lei de fases (GARRELS; CHRIST, 1965). SHPECK gera um sistema de equações de ação de massa acopladas com restrições de equilíbrio e resolve com a utilização do método se Newton-Raphson. Nosso software aceita qualquer combinação de elementos, espécies e reações, permitindo ao usuário criar diferentes ambientes de simulação e, portanto, controlar qualquet aspecto e configuração do modelo. SHPECK contém uma interface de interação com o usuário e também um banco de dados estruturado que controla todo o gerenciamento dos dados termodinâmicos utilizados para a modelagem geoquímica. Aliado a isso, apresentamos também os conceitos básicos necessários para compreenção da modelagem geoquímica seguida por uma revisão de opções de software disponíveis para modelagem geoquímica. Para finalizar, fizemos uma validação do SHPECK através da modelagem de um sistema de reações diagenéticas observadas em um reservatório asiliclástico e realizamos um estudo comparativo dos resultados do SHPECK com outros software disponíveis. Também para validação, realizamos uma avaliação de tempo de acesso ao banco de dados e pode-se notar um aumento de performance considerável através do uso de um banco de dados relacional comparando-se aos approaches existentes. / A geochemical speciation modeling software is responsible for calculating the distribution of dissolved species between solutes and aqueous complexes, and also computes saturation indexes for different minerals. In this work we introduce SHPECK, a software program developed to model geochemical equilibrium systems using the mass-balance conditions based on the phase rule concept (GARRELS; CHRIST, 1965). SHPECK composes a system of mass-action equations coupled with equilibrium constraints and solve using Newton-Raphson method. Our software accepts any general combination of elements, species, and reactions, allowing the user to create different environments, simulations and, therefore, fully control any aspect and configuration of the model. It provides an interactive user interface as well as the support of a builtfrom- the-ground database structure that handles the management of the whole thermodynamic data used for the geochemical modeling. Also, we present the basic concepts for geochemical modeling followed by a computer science based review about the available geochemical modeling software. Finally, we validate SHPECK by modeling the diagenetic reactions observed in asiliciclastic reservoir and by performing a comparative study with other modelling software package. In addition to this, a database comparison was addressed and the results demonstrate a substantial improvement on the performance by the use of the SHPECK’s relational database comparing to the existent approaches.

Neste trabalho foi estudada a reação de transesterificação em fase líquida entre etanoato de 2-etoxietila (CAS 111-15-9) e 2-butoxietanol (CAS 111-76-2), catalisada com óxido de nióbio, para obtenção do etanoato de 2-butoxietila (CAS 112-07-2). Aplicando-se a técnica de planejamento de experimentos (Design of Experiments, DOE), foram avaliados os efeitos de temperatura, catálise, agitação e composição inicial no resultado de conversão do reagente limitante. Foi identificada a forte influência da razão molar inicial de reagentes na velocidade de reação, além das influências também significativas da temperatura e % de catalisador. O melhor resultado de conversão foi de 76,1 % do reagente limitante, obtido para a temperatura de 130°C, 20 % de catalisador e razão molar de 6 mols de etanoato de 2-etoxietila para 1 mol de 2-butoxietanol, ao final de 5 horas de reação. O modelo cinético pseudo-homogêneo de segunda ordem foi utilizado para descrever a velocidade da reação no intervalo de reação de 110 a 130°C. As constantes cinéticas e de equilíbrio foram calculadas a partir das concentrações molares e atividades dos componentes da mistura reacional. As velocidades de reação no intervalo de temperatura estudado são mais baixas em relação às outras reações de transesterificação. As constantes de equilíbrio de reação obtidas para o intervalo de temperatura estudado são próximas do valor unitário, estando de acordo com o que a literatura relata para reações reversíveis de 2° ordem. O modelo pseudohomogêneo ajustou-se bem aos resultados de conversão. O catalisador (óxido de nióbio) apresentou alta seletividade. Para o cálculo das atividades utilizadas na obtenção da constante cinética de reação, foram realizados ensaios de equilíbrio líquido-vapor para estimativa dos parâmetros do modelo de atividade NRTL (Nonrandom, two-liquid). Os resultados dos ensaios de equilíbrio líquido-vapor mostraram pequenos desvios de idealidade para as seis misturas binárias estudadas. O modelo de atividade e seus parâmetros estimados mostraram bom ajuste dos resultados experimentais. / In this work, the transesterification reaction in liquid phase between 2-etoxyethyl acetate (CAS 111-15-9) and 2-butoxyethanol (CAS 111-76-2) to obtain the 2- butoxyethyl acetate (CAS 112-07-2) catalyzed by niobium oxide was studied. The effects of temperature, catalysis, agitation and initial composition on the result of conversion for limiting reagent were evaluated applying the technique of Design of Experiments (DOE). The strong influence of the initial molar ratio of reactants and also significant influences of temperature and % catalyst in reaction rate were indentified. The best result of conversion of limiting reagent was 76.1%, obtained for the 130°C, 20% catalyst and the molar ratio of 6 moles of 2-etoxyethyl acetate to 1 mol of 2-butoxyethanol, at the end 5 hours of reaction. The second order pseudohomogeneous kinetic model was used to describe the reaction rate in the range 110- 130°C. The kinetic and equilibrium constants were calculated from the molar concentrations and activities of the mixtures components. The reaction rates in the temperature range studied are lower when compared to other transesterification reactions. The reaction equilibrium constants obtained for the temperature range studied are close to the unit value, which is consistent with literature reports for the reversible reactions of 2nd order. The pseudo-homogeneous model fitted well the results of conversion. The catalyst (niobium oxide) showed high selectivity. Vaporliquid equilibrium assays were performed to estimate parameters of the NRTL (nonrandom, two-liquid) activity model for the calculation of components activities used to obtain the kinetic constant of reaction. The kinetic models proposed showed a good fit of the experimental data. The results of vapor-liquid equilibrium assays showed small deviations from ideality for the six binary mixtures evaluated. The activity model and its estimated parameters showed good fit of the experimental results.

Um software de modelagem de especiação geoquímica é responsável pelo cálculo da distribuição das espécies dissolvidas entre solutos e complexos aquosos, e também computar os índices de saturação para diferentes minerais. Neste trabalho nós apresentamos SHPECK, um software desenvolvido para modelar sistemas de equilíbrio geoquímico usando condições de balanço de massa baseadas no conceito da lei de fases (GARRELS; CHRIST, 1965). SHPECK gera um sistema de equações de ação de massa acopladas com restrições de equilíbrio e resolve com a utilização do método se Newton-Raphson. Nosso software aceita qualquer combinação de elementos, espécies e reações, permitindo ao usuário criar diferentes ambientes de simulação e, portanto, controlar qualquet aspecto e configuração do modelo. SHPECK contém uma interface de interação com o usuário e também um banco de dados estruturado que controla todo o gerenciamento dos dados termodinâmicos utilizados para a modelagem geoquímica. Aliado a isso, apresentamos também os conceitos básicos necessários para compreenção da modelagem geoquímica seguida por uma revisão de opções de software disponíveis para modelagem geoquímica. Para finalizar, fizemos uma validação do SHPECK através da modelagem de um sistema de reações diagenéticas observadas em um reservatório asiliclástico e realizamos um estudo comparativo dos resultados do SHPECK com outros software disponíveis. Também para validação, realizamos uma avaliação de tempo de acesso ao banco de dados e pode-se notar um aumento de performance considerável através do uso de um banco de dados relacional comparando-se aos approaches existentes. / A geochemical speciation modeling software is responsible for calculating the distribution of dissolved species between solutes and aqueous complexes, and also computes saturation indexes for different minerals. In this work we introduce SHPECK, a software program developed to model geochemical equilibrium systems using the mass-balance conditions based on the phase rule concept (GARRELS; CHRIST, 1965). SHPECK composes a system of mass-action equations coupled with equilibrium constraints and solve using Newton-Raphson method. Our software accepts any general combination of elements, species, and reactions, allowing the user to create different environments, simulations and, therefore, fully control any aspect and configuration of the model. It provides an interactive user interface as well as the support of a builtfrom- the-ground database structure that handles the management of the whole thermodynamic data used for the geochemical modeling. Also, we present the basic concepts for geochemical modeling followed by a computer science based review about the available geochemical modeling software. Finally, we validate SHPECK by modeling the diagenetic reactions observed in asiliciclastic reservoir and by performing a comparative study with other modelling software package. In addition to this, a database comparison was addressed and the results demonstrate a substantial improvement on the performance by the use of the SHPECK’s relational database comparing to the existent approaches.