Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2012-10-22T22:56:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 229614.pdf: 1314542 bytes, checksum: 0d7589fe60f5e588a50b5920d9480def (MD5) / O objetivo deste trabalho é estimar, indiretamente, a vazão de escoamento em tubulações, tanto em estado estacionário quanto em transientes, que são comuns em processos de fluxo de fluidos em tubulações. A idéia é utilizar medidas de pressão nos extremos do duto, que sempre são disponíveis e mais confiáveis que as medidas de vazão, e utilizar informação das válvulas localizadas nos extremos como medidores de vazão baseados em pressão diferencial de orifício variável. Isso pode ser feito a partir da informação de abertura das válvulas. Desta forma, é possível quantificar a vazão com o conhecimento prévio da abertura da válvula e a pressão lida à sua jusante ou montante, através do uso da equação do orifício. Foi utilizada uma formulação não-linear e uma linearizada para o escoamento dinâmico de um fluido compressível, em espaço de estados. O modelo não-linear para este tipo de problema é composto de um conjunto de equações diferenciais parciais hiperbólicas, e a forma de resolução adotada é a discretização por diferenças finitas centrais. Os contornos do problema abordado são duas válvulas de controle nos extremos da tubulação. As equações que descrevem o movimento dessas válvulas são linearizadas e acopladas ao modelo dinâmico, de forma que elas são utilizadas como medidores de orifício variável para fins de medição de vazão. O modelo não-linear é resolvido nas condições de escoamento experimentais para sua validação. Esse modelo também é linearizado e acoplado a uma matriz de ganho (formando o observador de estado) e assim corrige as diferenças entre a simulação do modelo linearizado e as medições experimentais.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2012-10-23T03:52:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 244801.pdf: 5471553 bytes, checksum: a342dc2f9c0a1c26a0aa61fa12009dce (MD5) / A emissão de gases provocada pelos veículos automotores é significativamente importante para o meio ambiente devido à sua rápida taxa de crescimento. A procura por tecnologias mais limpas para a produção de combustíveis automotivos, a preocupação pelo aquecimento global e as alterações climáticas cada vez mais freqüentes induziram as indústrias e os órgãos governamentais a impor novos limites cada vez mais rigorosos para os teores de contaminantes nos combustíveis comercializados, os quais impactam diretamente nas emissões atmosféricas. Em particular, as futuras especificações da gasolina brasileira projetam uma significativa redução no teor de enxofre. A dessulfurização por adsorção com adsorventes modificados e seletivos é um processo alternativo promissor com relação à hidrodessulfurização convencional por se tratar de um processo que não necessita de condições severas de operação que comprometam a octanagem da gasolina e o custo final de operação. Neste trabalho, dois adsorventes zeolíticos, CuY1 e CuY2, submetidos à troca iônica com cobre por procedimentos diferentes, foram sintetizados e os materiais resultantes caracterizados química, textural e estruturalmente. Estudos preliminares cinéticos e de equilíbrio de adsorção de enxofre somados aos resultados da caracterização dos materiais zeolíticos permitiram determinar o adsorvente com melhor desempenho de adsorção. Com o adsorvente escolhido, CuY1, determinou-se a cinética e o equilíbrio de adsorção do enxofre em batelada a partir de uma gasolina sintética preparada no laboratório. Estudos de adsorção do enxofre em colunas de leito fixo também foram realizados para o mesmo sistema, considerando-se as concentrações do enxofre propostas para as futuras legislações de comercialização. Dois programas computacionais foram desenvolvidos em linguagem MATLAB utilizando as equações do modelo agrupado de difusão nos poros para descrever o comportamento da cinética de adsorção na partícula em batelada e em coluna de leito fixo. O método de volumes finitos foi empregado para a solução numérica das equações dos modelos. A função de interpolação espacial, utilizada nas equações do modelo cinético em coordenadas esféricas para o sistema em batelada, foi a linear e, nas equações do modelo de leito fixo em coordenadas cilíndricas, foi a função de interpolação WUDS. Os resultados numéricos foram confrontados com os experimentais apresentando muito boa concordância para o adsorvente CuY1 utilizado na adsorção do enxofre da gasolina.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química / Mudanças das condições de mercado e operação das plantas industriais em condições limites, tornam extremamente difícil a manutenção dos processos envolvidos nestas plantas nos pontos de máxima lucratividade. Colunas de destilação requerem sistemas de controle ajustados para rejeitar rapidamente perturbações em virtude dos volumes processados e dos custos operacionais envolvidos. Entretanto, o comportamento não-linear apresentado pelas colunas de destilação, associado ao acoplamento das variáveis, restrições na operação, constantes de tempo elevadas e a presença de atraso na resposta geram transientes elevados quando o processo é perturbado, mesmo com um sistema de controle bem ajustado. Normalmente o controle das colunas de destilação é realizado de forma centralizada na base e no topo. A proposta de introduzir aquecimentos distribuídos em uma torre de destilação tem o intuito de minimizar os transientes decorrentes de mudanças na alimentação do processo. O objetivo desta dissertação foi realizar um estudo da estratégia de controle baseada em aquecimentos em pontos intermediários de uma coluna de destilação usando resistências elétricas em cada prato. Esta nova abordagem teve a finalidade de minimizar os transientes da operação e fazer uma avaliação da distribuição do calor e do gasto energético do processo. Para avaliação da nova configuração de controle com ações distribuídas, foram realizados experimentos com a mistura de etanol e água. Nestes experimentos se perturbou a temperatura, vazão e composição da corrente de alimentação, e se avaliou respostas como tempo de transição, oscilações e retorno ao valor desejado, além da carga energética. As respostas foram comparadas com as do processo convencional (controle na base e no topo). Os resultados mostraram a redução do tempo de transição da coluna, das oscilações nas variáveis controladas e retorno ao ponto de operação rejeitando a perturbação quando utilizada a abordagem proposta. Para a perturbação na composição da alimentação foi observada a distribuição de calor entre o refervedor e a resistência quando utilizada a abordagem distribuída, sendo a carga térmica total requerida do processo a mesma para as duas configurações. Essa distribuição proporcionou uma redução do transiente em aproximadamente uma hora. Foram realizadas simulações com software comercial Hysys.Process® com a finalidade de elucidar efeitos que não podem ser determinados experimentalmente e também com o propósito de confrontar os valores dos calores obtidos pelo balanço simplificado de energia, verificou-se boa concordância. Com isso concluiu-se que a introdução de pontos de aquecimentos intermediários melhora o desempenho do processo em termos de redução de transientes com a possibilidade de diminuir o gasto energético. Changes of market conditions and the operation of industrial plants at limit conditions, turn extremely difficult the maintenance of the processes involved in these plants at the points of maximal profitability. Due to the processed volumes and to the involved operational costs distillation columns require control systems adjusted to reject disturbances quickly. However, the no-linear behavior presented by the distillation columns, associated to variable coupling, operation restrictions, high time constants and presence of delay in the answer generates high transients when the process is disturbed, even with a well adjusted control system. The control of distillation columns is usually centralized at the bottom and top variables, increasing therewith the response time. The proposal of introducing distributed heating in a distillation tower (column) aims to minimize transients caused by changes in the process feed stream. Disturbances in the feed stream are transmitted along the whole column generating a quite long transient on some trays, as the control action is only applied at the bottom and at the top of the column. The goal of this dissertation was to carry out a study of the control strategy based on heating points, using electrical resistances, on intermediate trays of a distillation column. With this new approach it is aimed to minimize the operation transients and to evaluate the process energy. In order to evaluate the new control configuration with distributed actions, experiments with an ethanol and water mixture were carried out. In these experiments disturbances were introduced in the temperature, the flow rate and the composition of the feed stream, and responses like the transition time, oscillations and return to the desired value were evaluated, besides the energy load. The responses were compared with those of the conventional process (control applied at the bottom and at the top). The results showed the reduction of the transition time of the column, of the oscillations on the controlled variables and the return to the operation point rejecting the disturbance when the proposed approach was used. For the disturbance on the feed composition it was observed that the heat was distributed between the bottom and the resistance when the distributed approach was used, as the total required thermal load of the process was the same for both configurations. This distribution allowed reducing the transient in approximately one hour. Simulations with the commercial software Hysys.Process® were carried out with the purpose of elucidating effects that cannot be verified experimentally and to compare the results with the values of the energy loads obtained by the simplified experimental methodology, a good agreement was observed. With this, it was verified that the introduction of intermediate heating points improves the process performance in terms of transient reduction with the possibility of reducing the required energy.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. / Made available in DSpace on 2012-10-23T06:11:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 248685.pdf: 1201276 bytes, checksum: d88b77ea8f1dd7e2087b19e37b369755 (MD5) / O dióxido de enxofre é reconhecido por seu efeito danoso à saúde humana e ao ambiente, por conduzir à chuva ácida. Para reduzir a emissão de SO2 nos gases produzidos pela combustão do carvão, podem-se empregar combustíveis de alta qualidade, com baixo conteúdo em enxofre, alternativa nem sempre viável, ou utilizar o processo de dessulfurização dos gases de combustão (FGD - Flue Gas Dessulfurization). O processo de absorção de SO2 em soluções contendo calcário (CaCO3) como reagente é um processo muito utilizado. A tecnologia de dessulfurização úmida abrange aproximadamente 87% do mercado mundial (Soud, 2000), especialmente a que utiliza calcário como reagente absorvente, sendo particularmente empregada em grandes centrais térmicas. A reatividade do calcário é um dos parâmetros que mais influem no rendimento do processo de dessulfurização. Para avaliar a reatividade do calcário foram realizados experimentos em um reator de batelada agitado, com controle de pH e temperatura, com borbulhamento de CO2. Os parâmetros envolvidos, como distribuição do tamanho de partículas, tipo de calcário, composição da solução, temperatura e pH foram avaliados, para determinar suas influências na reatividade do calcário. Foi observado que nas condições estudadas o tipo de calcário não afeta de forma expressiva a velocidade de dissolução, porém a redução do pH e do tamanho de partículas e o aumento da temperatura, favorecem a dissolução do calcário. A composição da solução possui efeito significativo sobre a reatividade. Além disso, foi elaborado um modelo para simular a dissolução das partículas de calcário. O modelo proposto leva em consideração a distribuição granulométrica das partículas, sua composição e o pH da matriz líquida onde se realiza a dissolução. Este modelo foi validado utilizando os resultados obtidos experimentalmente de 4 amostras, permitindo predizer a cinética de dissolução do calcário em pH ácido, sendo o erro máximo entre os resultados experimentais e os numéricos de 18%.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2012-10-23T10:26:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 245430.pdf: 2343086 bytes, checksum: 9276cd2a14ba823e91f55d55056bcccf (MD5) / A violaceína é um pigmento formado pela união de duas moléculas modificadas do aminoácido L-triptofano. Este pigmento apresenta propriedades interessantes como tripanocida e antitumoral. Dentre os microrganismos produtores de violaceína encontra-se a bactéria Chromobacterium violaceum. Os genes necessários à síntese de violaceína em C. violaceum estão organizados em um operon conhecido como vioABCDE. A clonagem e expressão dos genes vioABCDE de C. violaceum sob controle do promotor araBAD foi realizada em Escherichia coli visando avaliar a estabilidade, rendimento e produtividade da produção heteróloga de violaceína neste microrganismo. Os resultados indicam que um dos fatores responsáveis pela instabilidade da produção de violaceína em E. coli está relacionado às alterações que podem ser causadas aos genes vioABCDE devido à produção desta molécula. Apesar da instabilidade observada, foi possível a obtenção de um rendimento e produtividade de violaceína bruta de 22,06 mg/gMS e 10,71 µmol/gMS·h, respectivamente.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2012-10-23T10:56:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 245690.pdf: 1175975 bytes, checksum: 32ce84c86d34ac092c8fb19fec8c3cfd (MD5) / A bactéria Bacillus thuringiensis var. israelensis (Bti), utilizada no controle biológico de várias espécies de mosquitos, vêm sendo empregada na região de Joinville para controlar os mosquitos do gênero Simulium pertinax (borrachudos). Estes mosquitos possuem grande incidência na região e causam inúmeros transtornos à população ribeirinha e a economia local, que possui grande potencial turístico. Para potencializar a produção de Bti, faz-se necessário o desenvolvimento de novos processos de produção e tratamentos finais do produto a um custo mais baixo e com impacto ambiental reduzido. Atualmente, os métodos utilizados no processo de produção do bioinseticida envolvem o uso de processo fermentativo submerso em regime descontínuo e, recentemente, foi proposto o uso de fermentação em estado sólido. Neste contexto, este trabalho vem propor um processo alternativo para a produção de esporos e, conseqüentemente do bioinseticida, com fermentação submersa em regime semicontínuo e integração dos processos submerso e sólido. Testaram-se quatro tipos de processo em regime semicontínuo denominados de FSC80, FSC60, FSC40 e FSC20, onde os números representam a porcentagem de corte em cada experimento. Os experimentos foram conduzidos a 30ºC em reator Biostat B. Posteriormente ao corte, foram acondicionados em um segundo reator para maturação dos esporos e testou-se a influência de oxigênio. Nos experimentos em estado sólido foram utilizados como substratos cascas de banana e bagaço de cana-de-açúcar e como reatores sacos de polipropileno. O inóculo puro e, concentrado duas e quatro vezes, foi proveniente de fermentação submersa descontínua. Observou-se que a maior produção de esporos foi encontrada no experimento FSC60 (2,17x109 UFC/mL). A partir deste experimento foi avaliada a influência da aeração na produção de esporos e observou-se que o oxigênio é fundamental para a produção de esporos, porém não se pode ter certeza da influência deste nutriente na produção de biotoxina. Os experimentos com aeração produziram 5,16x109 UFC/mL de esporos e, no bioensaio, uma CL50 de 0,74mg/L. Nos experimentos em estado sólido, o inóculo proveniente do processo fermentativo descontínuo e concentrado duas vezes apresentou melhores resultados de produção de esporos (7,8x1012 UFC/kg) que o concentrado quatro vezes e puro. Ensaios futuros serão realizados para verificar a toxicidade do produto obtido.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2012-10-23T16:06:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 248835.pdf: 1900128 bytes, checksum: 8de5df7fe9cd3e08e4199b1f49e8ee05 (MD5) / A utilização dos processos convencionais da nitrificação e desnitrificação oferece algumas limitações quando se objetiva o tratamento de efluentes contendo elevadas concentrações de nitrogênio e baixa DQO, dentre estas estão a dificuldade de transferência de altas quantidades de oxigênio necessárias à nitrificação, bem como na necessidade de grande quantidade de matéria orgânica na etapa de desnitrificação. Novos processos de remoção de nitrogênio têm sido desenvolvidos para possibilitar a remoção sustentável de elevadas concentrações de nitrogênio por via biológica. Tais Processos utilizam a nitrificação parcial, ou seja, a oxidação da amônia a nitrito, e a maior parte deles, não utiliza matéria orgânica, utilizando o próprio amônio como doador de elétrons. Neste sentido, o objetivo deste trabalho foi estabelecer um processo de remoção de nitrogênio em altas concentrações utilizando um Reator de Biodiscos Rotativos. O sistema era constituído por três reatores de biodiscos independentes, diferindo entre si apenas nos diferentes materiais suporte utilizados na confecção dos discos, os quais foram: cloreto de polivinila (PVC), poliestireno (PS) e poliuretano (PU). Os reatores foram inoculados com lodo proveniente de uma estação de tratamento de esgotos domésticos e foram alimentados diariamente com meio sintético contendo amônio (NH4+). Durante um período de 913 dias as cargas aplicadas aos reatores PVC e PS variaram de 519 a 6670 mg N-NH4+.m-2.d-1. Para o reator PU, as variações na carga foram de 1206 até 8280 mg N-NH4+.m-2.d-1. Nas cargas mais elevadas, os reatores apresentaram alta capacidade de oxidação do amônio apresentando valores de 4902, 5403, 5336 mg N-NH4+.m-2.d-1 oxidados, para os reatores PVC, PS e PU, respectivamente. Uma remoção de N de 29% sob condições completamente aeróbias foi observada para os três reatores na carga mais baixa aplicada. Nas cargas mais elevadas, condições limitantes de OD foram estabelecidas em torno de 0,4 a 0,6 mg O2.L-1 para os reatores PVC e PS, e mais baixas para o reator PU variando entre 0,08 e 0,3 mg O2.L-1, gerando acúmulo de nitrito. Os testes FISH confirmaram a presença de vários tipos de BOA, entre elas: Nitrosomonas sp, Nitrosolobus multiformis, Nitrosospira briensis, Nitrosovibrio tenuis, as quais apareceram nas etapas com cargas mais elevadas, além de Nitrosococcus mobilis. Entretanto, verificou-se a diminuição da população de BON nos reatores. Os testes de eliminação de nitrogênio realizados em batelada com as biomassas retiradas dos reatores, apresentaram velocidades específicas de remoção de 18,4; 16,4 e 28,3 mg N.gSST-1.d-1, respecivamente, para os reatores de PVC, PS e PU, demonstrando que a biomassa removida do reator PU foi a que apresentou a mais alta velocidade específica de remoção de nitrogênio sob condições limitantes de oxigênio, assim como, foi a única que apresentou remoção anaeróbia. Além disto, o reator PU apresentou um camada de biofilme mais homogênea, uma maior adesão dos microrganismos, e também uma maior remoção de nitrogênio, em torno de 50%, correspondendo a 3340 mg N.m-2.d-1. A alta remoção, juntamente com condições limitantes de OD e a detecção de bactérias anammox através do teste FISH, assim como a constatação de atividade anaeróbia, evidenciam o estabelecimento do processo ANAMMOX neste reator.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2012-10-23T16:39:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 252173.pdf: 4259397 bytes, checksum: 3c81912d1b245fdd42de76be9bc7b432 (MD5) / A inulina tem sido utilizada como um ingrediente alimentício, atualmente fazendo parte dos alimentos funcionais. Quando incorporada à dieta, a inulina atua como "prebiótico", promovendo o desenvolvimento seletivo de microrganismos benéficos. Além dessa ação, apresenta também outras funções na saúde, agindo como fibras dietéticas. O consumo de inulina também contribui para o melhoramento do equilíbrio mineral do cálcio, magnésio e ferro. A inulina também apresenta interesse tecnológico/funcional. Pode ser considerada um ingrediente alternativo que permite substituir gorduras com sucesso, produzindo sensação similar na boca. Também pode ser utilizada como fonte natural e alternativa de açúcar (frutose) com baixo teor calórico. Além das propriedades já referidas, a inulina exibe outras propriedades interessantes como a da ação estabilizante de espumas e emulsões. Este trabalho tem por objetivo o estudo de diferentes condições e alternativas para a extração da inulina do alho (Allium sativum L. var. Chonan), seguido da modelagem e simulação dos dados experimentais. Os efeitos da temperatura sobre o rendimento de extração de inulina do alho foi analisado em batelada, a qual foi realizada por imersão de alho cortado em água, na proporção de 1:5 (M/V) por 1 hora, sob agitação, a 25, 45, 60, 75 e 90°C, seguido de filtração. O processo em fluxo contínuo foi realizado em coluna de leito fixo com passagem única e com recirculação do solvente, variando a vazão em 0,59; 2,4; e 4,7 cm3/min para ambos os casos, na temperatura de 60°C. O sistema de extração foi formado de uma coluna cilíndrica de vidro com capacidade interna de 60 cm3, recheada com alho fatiado e pérolas de vidro na proporção de 1:2 (inerte:alho) em massa. Em todas as condições de estudo foi realizado a cinética de extração de inulina e esgotamento dos açúcares do alho até o equilíbrio. Extraiu-se inulina por maceração até formação de pasta, seguido de processos de lavagem e peneiramento em cada etapa, a temperatura ambiente. Dentre os processos estudados, a extração em coluna com passagem única de solvente demonstrou-se mais vantajosa, no que se refere ao conteúdo de inulina extraído, tempo de extração e economia de energia e equipamentos para o sistema. Na simulação do processo em batelada, o modelo difusivo de duas resistências consegue descrever satisfatoriamente a cinética de extração de inulina do alho em batelada com agitação constante e para diferentes temperaturas. Para a simulação em coluna, apesar da dispersão nos dados experimentais, o modelo descreveu de forma satisfatória as diferentes configurações estudadas.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2008 / Made available in DSpace on 2012-10-23T18:26:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 272932.pdf: 6768808 bytes, checksum: c2f37b7fb2fee34a46fe756650d4792a (MD5) / No Brasil atualmente recicla-se apenas 15% do total dos plásticos e o espaço que estes ocupam nos centros urbanos é um grande problema devido à dificuldade de compactação e degradação. Além disso, se faz necessário aprimorar e buscar processos comprovadamente limpos e não agressivos para solucionar problemas ambientais. A polimerização em miniemulsão tem a vantagem de utilizar água como meio contínuo, e o fator chave é a criação de dispersões submicrômétricas de monômero em água. Para isso são utilizados um co-estabilizador insolúvel em água, o qual é necessário para reduzir a degradação das gotas pelo mecanismo de degradação difusional, e um surfatante para evitar a coalescência das gotas. Este trabalho teve como objetivo reciclar poliestireno através das reações de polimerização em miniemulsão. Desta forma o poliestireno foi incorporado nas reações, reduzindo a fração de monômero, adequando o processo produtivo aos conceitos de sustentabilidade. Foi avaliado o efeito da incorporação de diferentes teores 10, 15, 20, 22 e 25% (p/p) de poliestireno (expansível (EPS) e 10 e 22% (p/p) de propósito geral (GPPS)) em relação a fase orgânica na cinética e no tamanho médio das partículas obtidas nas homopolimerizações de estireno e de metacrilato de metila (MMA) e nas copolimerizações de estireno e de acrilato de butila em miniemulsão. Adicionalmente, foi estudada a influência de diferentes tipos de iniciadores como persulfato de potássio, 2,2'-azo-bis-iobutironitrila e peróxido de di-benzoíla, surfatantes como lauril sulfato de sódio, Tergitol NP-40 e Rhodacal DSB e co-estabiliadores como hexadecano e terc docecil mercaptana, além de dois tipos de dispersores como Ultrasom e Ultra Turrax. Os resultados experimentais obtidos evidenciam a viabilidade do processo de reciclagem de altos teores (até 22% (p/p)) de EPS e GPPS utilizando a polimerização em miniemulsão. Nas reações de polimerização de MMA com incorporação de 10 e 20% (p/p) de EPS observou-se, através das micrografias de microscopia eletrônica de transmissão, que como desejado a grande maioria das partículas formadas é composta pelos dois polímeros. Foi possível criar miniemulsões estáveis com ambos dispersores, ultrasom e Ultra Turrax, incorporando 15% (p/p) de EPS. / Brazil currently recycles only 15% of all plastics and the space occupied by them in urban areas is a major problem due to compaction and degradation difficulties. In addition, it is necessary to improve and develop cleaner and non-aggressive processes to solve environmental problems. Miniemulsion polymerization has the advantage of using water as continuous phase, and the key factor is the creation of submicrometric dispersions of monomer in water. For this, usually a co-stabilizer insoluble in water, which is necessary to reduce the degradation of the droplets by the mechanism of Ostwald rippening, is used in combination with a surfactant to prevent the coalescence of the droplets. This study aimed to recycle polystyrene through miniemulsion polymerization reactions. Thus, the polystyrene was incorporated in the reactions, reducing the fraction of monomer, allowing the decrease of this polymer in landfills and, consequently, adjusting the production process to the concepts of sustainability. The effect of the incorporation of different levels 5, 10, 15, 20, 22 and 25 wt. % of polystyrene (expandable (EPS) and general purpose (GPPS)) in relation to the organic phase on the kinetics and average particle diameters produced in the styrene and methyl methacrylate (MMA) homopolymerizations and styrene and butyl acrylate miniemulsion copolymerizations. Additionally, the influence of different types and concentrations of initiators: potassium persulphate, 2,2 '-azo-bis-iobutironitrila and Di-benzoyl peroxide, surfactants: sodium lauryl sulfate, Tergitol NP-40 and Rhodacal DSB and co-stabilizers as hexadecane and tert docecil mercaptan, in addition to two types of dispersers as ultrasound and Ultra Turrax, was studied. Experimental results show the viability of the recycling process for high levels (up to 22 wt. %) of EPS or GPPS using miniemulsion polymerization. In the MMA polymerization reactions with the addition of 10 and 20 wt. % of EPS it was observed by means of transmission electron microscopy micrographs that, as desired, the vast majority of the particles is formed by both polymers. It was possible to create stable miniemulsions with both, ultrasound and Ultra Turrax dispersers incorporating 15 wt. % of EPS.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2012-10-24T01:37:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 254624.pdf: 2482854 bytes, checksum: c2a8aa574701e05d8e4cf492369706f3 (MD5) / O estudo de sistemas água-óleo é de fundamental importância para diversos processos industriais. Procedimentos como a recuperação secundária de petróleo e o bombeamento de óleos de viscosidade elevada, mediante a injeção conjunta de água, exemplificam situações na indústria petrolífera em que o comportamento da interface água-óleo traz importantes conseqüências para a eficiência da produção. Também nos casos de vazamentos a partir de dutos submersos, e na contaminação de águas subterrâneas pela proximidade de uma fase óleo, os aspectos fenomenológicos desse sistema imiscível devem ser conhecidos a fim de que medidas adequadas de remediação e quantificação dos danos ambientais possam ser postos em prática. O fato de o petróleo ser, de um modo geral, mais viscoso e menos denso que a água faz com que, no escoamento simultâneo desses dois fluidos, a água apresente a tendência de se deslocar com maior velocidade em relação ao óleo. Como conseqüência, dependendo das diferenças de viscosidades e densidades entre os dois fluidos, além das forças de tensão interfacial, pode vir a ocorrer o fenômeno de digitação viscosa. Assim, no deslocamento de óleo por injeção de água, fingers gerados a partir da fase água podem penetrar na fase óleo, ocasionando um retardamento no deslocamento do óleo com saída antecipada da água, o que representa um prejuízo para a operação. Uma ferramenta de simulação fluidodinâmica, apta a descrever corretamente os fenômenos e padrões de escoamento de um sistema águaóleo, sob diferentes condições operacionais, pode se constituir em notável instrumento para aprofundar conhecimentos da fenomenologia envolvida e, também, gerar elementos de inovação tecnológica para as diferentes aplicações Neste trabalho, explora-se o comportamento de um sistema água-óleo através de um modelo tridimensional de uma célula de Hele-Shaw. Esse modelo reproduz uma célula real carregada com água e óleo com dimensões de 100 cm de comprimento por 30 cm de largura, com espaçamento típico entre as placas de 0,10 cm. Uma série de ensaios computacionais foram realizados para validar o modelo, além dos critérios usuais de estabilidade numérica e fechamento de balanços. O modelo computacional da célula de Hele-Shaw, possibilitou a observação do comportamento da interface. As propriedades dos fluídos (densidade, viscosidade e tensão superficial) e fenômenos físicos (temperatura, capilaridade, força gravitacional e velocidade de injeção do fluído) influenciaram diretamente na resposta do sistema. Através de simulações computacionais foi possível estudar individualmente a importância e efeito que cada fator exerce sobre o sistema, desde as propriedades dos fluidos até as condições de contorno aplicadas, foi possível também, identificar o grau de atuação das forças interfaciais, gravitacional e do arraste viscoso, levando ao surgimento do fenômeno de digitação viscosa. Comprovou-se que o aumento das forças capilares costuma levar a um aumento da instabilidade, com conseqüente aumento no número de fingers desenvolvidos, aumentando a área de óleo em atraso e reduzindo a eficiência do processo. The study of systems water-oil is of fundamental importance for several industrial processes. Procedures as the secondary recovery of petroleum and the pum situations in the industry of petroleum where the behavior of the interface wateroil brings important consequences for the efficiency of the production. Also in the cases where happen leaks starting from ducts submerged, and in cases of contamination of underground waters for the proximity of a phase oil, the aspects of phenomena of that system immiscible should be known so that appropriate measures of recovery and quantification of the environmental damages can be put into practice. The fact of the petroleum to be, in general, more viscous and less dense than the water does with that, in the simultaneous drainage of those two fluids, the water presents the tendency of moving with larger speed in relation to the oil. As consequence, depending on the differences of viscosities and densities among the two fluids, besides the forces of interface tension, it can come to happen the phenomenon of viscous fingering. Like this, in the oil displacement with injection of water, fingers generated starting from the phase water can penetrate in the phase oil, causing retardation in the displacement of the oil with premature exit of the water, what represents damage for the operation. A tool CFD # Computational Fluid Dynamics, capable to describe the phenomena and patterns of drainage of a system water-oil correctly, under different operational conditions, it can be constituted in notable instrument to deepen knowledge of the involved phenomenology and, also, to generate elements of technological innovation for the different applications. In this work, the behavior of a system water-oil is explored through a 3D model of a cell of Hele-Shaw. That model reproduces a real cell loaded with water and oil with dimensions of 100 cm of length for 30 cm of width, with typical spacing among the plates of 0,10 cm. A series of rehearsals computation was accomplished to validate the model, besides the usual criteria of numeric stability and closing of swingings. The computational model of the cell of Hele-Shaw, made possible the observation of the behavior of the interface. The properties of those flowed (density, viscosity and tension surface) and physical (temperature, capillarity, forces gravitational and speed of injection of the flowed) phenomena influenced directly in the answer of the system. Through computational simulations it was possible to study the importance and effect that each factor exercises on the system individually, from the properties of the fluids to the outline conditions applied, it was possible also, to identify the degree of performance of the interface forces, gravitational and of the it drags viscous, taking to the appearance of the phenomenon of viscous fingering. To prove that the increase of the capillary forces take the an increase of the instability, with consequent increase in the number of developed fingers, increasing the oil area in delay and reducing the efficiency of the process.