Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2313.pdf: 7611200 bytes, checksum: 70761a0a32b57a18ac7afa858e5824df (MD5) Previous issue date: 2009-03-12 / Universidade Federal de Sao Carlos / The use of fluidized beds as a unit operation for drying of particulate materials is common in industrial processes. However, most works published in the literature, focus the drying of uniform particles, in a narrow range of size distribution. The appealing characteristics of fluidization for drying led some authors to suggest its use for drying of particles of low sphericity (_ < 0.5), which are out of the range of usually fluidized particles. Aiming to contribute for the assessment of fluid dynamic behavior of this class of particles, in the present work was investigated the fluidization of flat particles, with _ varying from 0.063 up to 0.574, bulk density (&#61554;b) from 0.038 to 0.923 g.cm-3 and ratios Ap/Vp (superficial area to volume) between 12 and 226 cm-1. The essays were carried out in a fluidized bed with a height of 0.30 m, and cross section of 0.20 m x 0.11 m, which could be also operated as a vibro-fluidized bed. The tests aimed to investigate the effects of size, shape and specific mass of particles in fluidization and fluid-dynamic behavior of such particles. Vibro-fluidization was tested as an alternative to improve fluidization patterns. Fluid dynamic characteristic curves of P as a function of air velocity were also obtained for the fixed beds in order to evaluate the resistive parameters of these beds as a way to quantify their resistance to the air flow. Tests were conducted using 14 different particulate materials, 9 of them being natural particles (leafs, seeds and cereals) and 5 being manufactured particles. The use of manufactured particles allowed to minimize size distribution and shape variations that are inherent to the natural products, avoiding interfering effects that might complicate an initial analysis. The fluid dynamic behavior was investigated through experimental curves of _P versus U and visual observation of the beds. The results showed that only the particles with sphericity around 0.5 and low ratios Ap/Vp presented homogeneous fluidization patterns, similar to the observed in fluidization of conventional particles. In fluidization of particles with _ 0.228 were observed poor fluidization patterns and highly non-homogeneous beds. The values of bulk porosity of static beds were higher than 80% for the beds constituted by leaves, and stayed between 30 and 70% for the remaining particles. The values of _b and _mf tended to decrease as the values of Ar increased, while Pmf tended to increase and Umf showed no clear dependence of Ar. The use of vibration did not reduce significantly the values of Umf and did not improve much the quality of fluidization as well, excepting for the particles of higher sphericity (around 0.5). But for some conditions obtained as fluidizing rigid particles, with large superficial areas, the vibration did provoke the alignment of particles into the beds, leading to a packing in which the contact area between particle and fluid is optimized, which might be interesting as drying applications are concerned. / A secagem de sistemas particulados com emprego de leitos fluidizados é uma operação unitária comum na indústria. Entretanto, a maioria dos trabalhos publicados foca a secagem de partículas regulares em estreita faixa de distribuição granulométrica. As características vantajosas dos leitos fluidizados têm levado alguns autores a propor seu uso na secagem de partículas com baixas esfericidades (_ < 0,5), fora da faixa usual de fluidização. A fim de contribuir para a compreensão do comportamento fluidodinâmico deste tipo de material, neste trabalho foi realizada uma caracterização fluidodinâmica de leitos fluidizados operando com partículas planas com esfericidades (_) variando de 0,063 a 0,574, densidade bulk (&#61554;b) de 0,038 a 0,923 g.cm-3 e relações Ap/Vp (área superficial pelo volume) entre 12 e 226 cm-1. As investigações experimentais foram realizadas em um leito fluidizado com altura de 0,30 m e seção de área transversal de 0,20 m x 0,11 m. O objetivo dos ensaios foi avaliar como a forma, dimensões e massa específica das partículas afetam a fluidização e suas características fluidodinâmicas. A vibrofluidização foi avaliada como alternativa de melhorar a qualidade da fluidização. De forma complementar, realizou-se uma caracterização em leito fixo com o intuito de avaliar a resistência que os meios constituídos por estas partículas oferecem à passagem do ar. Os ensaios foram realizados com 14 materiais, sendo 9 de origem natural (folhas, sementes e cereais) e 5 partículas manufaturadas de origem sintética. O uso destas partículas objetivou evitar a interferência da rugosidade superficial e minimizar variações no tamanho e na forma inerentes às partículas naturais, o que poderia dificultar a análise fluidodinâmica num estágio inicial. O comportamento fluidodinâmico, assim como, a qualidade da fluidização foram analisados através de curvas de _P versus U e da observação visual do leito. Os resultados indicam que somente as partículas de esfericidades em torno de 0,5 e menores relações Ap/Vp apresentaram fluidização homogênea, semelhante à observada em leitos fluidizados de partículas convencionais. Para as partículas com _ _ 0,228 foram obtidos padrões de fluidização irregulares e leitos altamente não homogêneos. As porosidades bulk dos leitos estáticos foram superiores a 80% para os leitos constituídos por folhas e variaram entre aproximadamente 30 e 70% para as demais partículas. Em geral, observou-se que _b e _mf tendem a diminuir com o aumento de Ar, Pmf tende a diminuir quando Ar aumenta e Umf não apresentou dependência clara em relação a este adimensional para a faixa de condições investigadas. A introdução de vibração não proporcionou reduções significativas na Umf para estas partículas e não melhorou significativamente a qualidade da fluidização obtida, exceto para as partículas de maiores esfericidades (em torno de 0,5). Contudo, em algumas condições, obtidas com partículas rígidas e de elevada área superficial, a vibração provocou o alinhamento das partículas no interior do leito, resultando em uma configuração onde a área de contato entre as partículas e o fluido é máxima, o que pode ser interessante para a secagem. Para as partículas de maiores, o uso de vibração levou a uma melhora significativa na qualidade da fluidização.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2405.pdf: 4134171 bytes, checksum: 0f348736ad3db9c0d6c14d652178dc32 (MD5) Previous issue date: 2009-03-27 / Universidade Federal de Sao Carlos / In Brazil, the oil production with high naphthenic hydrocarbon (HC) content and the hard growing for the petrochemical market have led to the necessity to maximize the production of light HC (in special light olefins). The new technologies must involve the use of acid catalysts that have high activity and selectivity. In despite of the naphthenic HC make part of the feed of the FCC reactor, few studies have been devoted to their transformations on HUSY and HZSM-5 zeolites, main active components of the FCC catalysts, and also on the MCM-22 zeolite. In this context, the objective of this work was to evaluate the cyclohexane and methylcyclohexane transformations on the above mentioned zeolites. The MCM-22 was hydrothermally synthesized under static conditions and in the case of USY and ZSM-5 zeolites, commercial samples were used. The samples were characterized by thermogravimetric analysis, X ray diffraction, chemical analysis, nitrogen sorption, scanning electron microscopy, and evaluated in the cyclohexane and methylcyclohexane transformation at 400 oC, with after carbon analysis. The studied zeolites were active in the studied reactions, nevertheless, the conversion, yield and selectivity to light HC were dependent on the zeolite structure, number and strength of the acid sites and the external area. The HUSY zeolite, due to their higher aluminum content, showed higher activity with high yield to isomerization products. On the contrary, on the HZSM-5 zeolite the cracking products were favored with high selectivity to propane and butane. On the base of their structural and textural properties, the HMCM-22 zeolite showed a mixture of cracking and isomerization products. The selectivity to light olefins (C2=, C3= and C4=) was higher on the HZSM-5 zeolite, in which the bimolecular reactions of hydrogen transference were not favored due to the steric restrictions imposed by their microporous, which are smaller in diameter. The microporous structure was determinant in the zeolite deactivation by coke formation. / No Brasil, a produção de petróleo com alto teor de hidrocarbonetos (HC) naftênicos (cicloalcanos) e o forte crescimento da industria petroquímica, tem conduzido a necessidade de maximizar a transformação desses compostos com produção seletiva de HC leves (em especial eteno e propeno). As novas tecnologias devem envolver o uso de catalisadores ácidos que possuam altas atividade e seletividade. Embora os HC naftênicos sejam importantes constituintes da alimentação do processo FCC, poucos estudos contemplam suas transformações sobre as zeólitas HUSY e HZSM-5, principais componentes ativos do catalisador FCC e, também, sobre a zeolita HMCM-22. Assim, objetivou-se neste trabalho avaliar a transformação dos compostos cicloexano e metilcicloexano sobre as zeólitas mencionadas. A zeólita MCM-22 foi sintetizada via tratamento hidrotérmico sob condições estáticas e no caso das zeólitas USY e ZSM-5 foram utilizadas amostras comerciais. As amostras foram caracterizadas por termogravimetria, difração de raios X, analise química, fisissorcao de nitrogênio, microscopia eletrônica de varredura, e avaliadas na transformação do cicloexano e metilcicloexano a 400oC, com posterior determinação do teor de carbono. As zeólitas estudadas se mostraram ativas na conversão desses compostos, porem, a conversão, rendimento e seletividade a HC leves foram dependentes do sistema poroso, teor de alumínio, forca dos sítios e densidade de sítios externos. A zeólita HUSY apresentou maiores conversões pelo seu maior teor alumínio, entretanto, pelos seus sítios ácidos de menor forca e menores restrições estéricas que na HZSM-5, apresentou maior seletividade a compostos provenientes de reações de isomerização. Ao contrario, a zeólita HZSM-5 originou melhores rendimentos a produtos de craqueamento, principalmente C3 e C4. E a zeólita HMCM-22, pelas suas características estruturais e texturais, apresentou uma distribuição mista de produtos de craqueamento e isomerização. A seletividade a olefinas leves (C2=, C3= e C4=) foi maior na zeólita HZSM-5, na qual as reações biomoleculares de transferência de hidrogênio foram desfavorecidas devido a restrições estéricas impostas pelo menor tamanho de seus microporos. A estrutura microporosa foi determinante na desativação das zeólitas por formação de coque.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2586.pdf: 2645999 bytes, checksum: c6a5661cf019268572490acf2470d414 (MD5) Previous issue date: 2009-03-20 / Financiadora de Estudos e Projetos / In this work, we studied the effects of the promoters of support (ZrO2, La2O3, CeO2, CeO2-ZrO2, CeO2-ZrO2-La2O3 and La2O3) in the nickel catalysts supported on &#947;-Al2O3 were studied. The supports were prepared by wet impregnation on &#947;- Al2O3 (Alfa Aesar) with 10% by weight of oxides of cerium, zirconium, lanthanum, ceria-zirconia, ceria-lanthanum and lanthanum-zirconium. The addition of nickel was performed by impregnation of the supports using an aqueous solution of Ni(NO3)2.6H2O (Fluka), followed by drying at 373 K for 24 hours and calcined in synthetic air (80 ml / min) at 823 K for 5 h. The samples were characterized by dispersive spectroscopy X-ray (EDX), analysis of BET, X-ray diffraction (XRD), temperature programmed reduction (TPR), temperature programmed Desorption (TPD), and temperature programmed oxidation (TPO). The catalysts were studied for steam reforming, partial oxidation and oxidative reforming of methane. For steam reforming, the catalysts that have two promoters and the catalyst NiLaAl presented the highest catalytic activities. In the partial oxidation the values of conversion of methane produced by different catalysts are similar. In the oxidative reforming the catalysts that have only one type of promoter and the catalyst NiCeLaAl, above 500 º C showed the best catalytic performance. / Neste trabalho, foram estudados os efeitos dos promotores de suporte (ZrO2, La2O3, CeO2, CeO2-ZrO2, CeO2-La2O3 e La2O3-ZrO2) em catalisadores de níquel suportados em &#947;-Al2O3. Os suportes foram preparados por impregnação úmida em &#947;-Al2O3 (Alfa Aesar) com 10% em massa de óxidos de cério, zircônio, lantânio, céria-zircônia, céria-lantânia e lantânia-zircônia. A adição de níquel foi realizada por impregnação nos suportes usando uma solução aquosa de Ni(NO3)2.6H2O (Fluka), seguida por secagem a 373 K durante 24 horas e calcinados em ar sintético (80 ml / min) a 823 K por 5 h. As amostras foram caracterizadas por espectroscopia dispersiva de raios-X (EDX), análise de BET, difração de raios-X (DRX), redução a temperatura programada (TPR), dessorção de H2 a temperatura programada e oxidação a temperatura programada (TPO). Os catalisadores foram estudados para a reforma a vapor, oxidação parcial e reforma oxidativa do metano. Para a reforma a vapor, os catalisadores que possuem dois promotores e o catalisador NiLaAl foram os que apresentaram maiores atividades catalíticas. Na oxidação parcial os valores de conversão do metano, apresentados pelos diferentes catalisadores, são próximos. Na reforma oxidativa os catalisadores que possuem apenas um tipo de promotor e o catalisador NiCeLaAl, acima de 500ºC, apresentaram os melhores desempenhos catalíticos.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2635.pdf: 5213447 bytes, checksum: 18a6886ba0d9a66b10ba5e1c8dcd28db (MD5) Previous issue date: 2009-09-01 / Financiadora de Estudos e Projetos / Particle morphology is a parameter which deserves great attention in industrial processes. This parameter affect some processes and products like medicines production and cosmetics which are developed by the compaction process, toner cartridges, behavior of aerosol flow of and also the filter cakes formation, among others. Although, the influence of the particle morphology on gas filtration is not well known yet. Because of that, this study aimed to evaluate the influence of particles shape on filter cake formation in gas filtration. Three types of particulate materials were used, all organic, with size distributions very close, similar densities and with different shapes. The materials used were: cassava starch of Yoki brand (volumetric average diameter equal to 14.79 &#956;m), corn starch of the brand Maizena (volumetric average diameter equal to 15.70 &#956;m) and wheat flour of the brand Rosa Branca (volumetric diameter average equal to 27.32 &#956;m). The particle morphology study was done by the analysis of microscopy images on the software Image Pro Plus from Media Cybernetics. The particles shape of cassava starch are very close to the spherical shape with average value for the circularity equal to 0.97, the particles of corn starch have polyhedral shape and circularity equal to 0.85 and the particles of wheat flour have circular flake shape with circularity equal to 0.95. Two types of filter fabric were used as a filter medium, the polypropylene and treated polyester. The filtrations were performed with superficial velocity of 10 cm/s and the cleaning process of the filter medium was done with superficial velocity of 15 cm/s. The time of the filtration experiments was 885 seconds for each one and the cleaning process time was 60 seconds. The results have shown that the filter cake formed by the wheat flour in polyester fabric got the higher specific resistance (k2) of all experiments, with average value of 3.41 x105 s-1 and the lowest porosity. The results using corn starch in polypropylene tissue pointed out the lowest value of specific resistance, with average value equal to 1.21x105 s-1, and also presented a higher porosity of the filter cake. The results have shown that the particle morphology is a very important parameter for the right choosing of the fabric filter, because, for both filter medium tested large differences in pressure drop and also in the efficiency of the cleaning process were observed on the results of the experiments. / A morfologia das partículas é um parâmetro que merece especial atenção nos processos industriais. Esse parâmetro interfere na produção de comprimidos e cosméticos fabricados por processos de compactação, na qualidade de impressões a laser, no comportamento do fluxo de aerossóis bem como na formação das tortas de filtração, entre outros. Entretanto, ainda não é muito bem conhecida a influência da forma das partículas no processo de filtração de gases. Por essa razão esse trabalho teve como objetivo avaliar a relevância do formato das partículas na formação da torta no processo de filtração de gases. Foram utilizados três tipos de materiais particulados, todos orgânicos, com distribuições granulométricas bastante próximas, densidades semelhantes e com formatos diferentes. Os materiais utilizados foram o amido de mandioca (polvilho doce) da marca Yoki, com diâmetro volumétrico médio igual a 14,79 &#956;m, o amido de milho da marca Maizena com diâmetro volumétrico médio igual a 15,70 &#956;m e a farinha de trigo da marca Rosa Branca com diâmetro volumétrico médio igual a 27,32 &#956;m. As análises da morfologia das partículas foram realizadas por meio de imagens obtidas por microscopia eletrônica de varredura com o auxílio do software Image Pro Plus da Media Cybernetics. As partículas de polvilho são as que mais se aproximam do formato esférico, possuindo valor médio para a circularidade igual a 0,97, as partículas de amido de milho possuem formato poliédrico e circularidade igual a 0,85 e as partículas de farinha de trigo têm formato de pastilhas circulares com circularidade igual a 0,95. Para os ensaios de filtração dois tipos de tecido foram utilizados como meio filtrante o polipropileno e o poliéster tratado. As filtrações foram realizadas com velocidade superficial de 10 cm/s e o processo de limpeza do meio filtrante foi o fluxo de ar reverso com velocidade de 15 cm/s. A duração dos ensaios foi de 885 segundos e da limpeza 60 segundos. Os resultados mostraram que a torta de filtração formada pela farinha de trigo em tecido de poliéster apresentou maior resistência específica (k2) dentre todos os experimentos, com valor médio de 3,41x105 s-1 e menor porosidade. Os resultados dos ensaios com amido de milho em tecido de polipropileno apresentaram o menor valor de resistência específica obtido, com valor médio igual a 1,21x105 s-1, e apresentou também a maior porosidade da torta de filtração formada. Os resultados mostraram que a morfologia é um parâmetro muito importante na escolha do tecido de filtração, pois, para os dois tecidos houve grande diferença na perda de carga final e na eficiência do processo de limpeza quando os três materiais foram comparados.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2659.pdf: 1803100 bytes, checksum: f6fd0c345cf0740fa299b0ae10596475 (MD5) Previous issue date: 2009-08-11 / Universidade Federal de Sao Carlos / Alumina supported cobalt catalysts were prepared, characterized and applied in ethanol steam reforming for hydrogen production. The support and the supported catalysts were prepared, respectively, by the solvothermal and precipitation, impregnation and deposition-precipitation methods. Contents of 8 and 15% wt of cobalt were used in the preparation of the catalysts. The cobalt was added by impregnation and deposition-precipitation in the Al2O3 supports using a Co(NO3)2.6H2O solution. The solids were characterized by X-Ray Dispersive Spectroscopy (EDX), Temperature-Programmed Reduction with H2 (TPR-H2), X-Ray Diffraction (XRD), BET Nitrogen Adsorption and Temperature Programmed Oxidation (TPO). The results indicated that the preparation method and the treatment conditions of samples were appropriate for obtaining the wanted compounds. Co3O4 phase was verified for all catalysts through analyses of XRD and TPR-H2 results. Catalytic tests were performed by varying the temperature from 450 to 600°C, with water:ethanol molar ratio of 3:1. The ethanol conversion was superior of 99%, with greater hydrogen yield at 600°C. The lower carbon deposition was observed in catalysts prepared with solvothermal/impregnation methods at 450°C. / Neste trabalho foram preparados e caracterizados catalisadores de cobalto suportados em alumina, com o objetivo de avalia-los no processo de reforma a vapor do etanol para producao de hidrogenio. Os suportes e os catalisadores suportados foram preparados, respectivamente, pelos metodos solvotermico e precipitacao, impregnacao e deposicao-precipitacao. Na preparacao dos catalisadores utilizou-se teor de 8% e 15% em massa de cobalto, que foi adicionado por impregnacao e deposicao- precipitacao, usando solucao aquosa de Co(NO3)2.6H2O. Para caracterizacao dos solidos, as tecnicas utilizadas foram Espectroscopia Dispersiva de Raios-X (EDX), Reducao a Temperatura Programada com H2 (RTP-H2), Difracao de Raios-X pelo metodo do po (DRX), Adsorcao de Nitrogenio pelo metodo B.E.T e Oxidacao a Temperatura Programada (TPO). Os resultados indicaram que o metodo de preparacao e as condicoes de tratamento das amostras foram adequados para obtencao dos compostos desejados. Atraves dos resultados de DRX e RTP-H2 verificou-se a formacao da fase Co3O4 em todos os catalisadores. Os testes cataliticos foram realizados variando-se a temperatura de 450 a 600°C e razao molar agua:etanol na alimentacao igual a 3:1. A conversao do etanol foi sempre superior a 99%, com maior rendimento a hidrogenio a 600°C. Observou-se baixa deposicao de carbono nos catalisadores preparados pelos metodos solvotermico/impregnacao a 450°C.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2676.pdf: 1847822 bytes, checksum: 58fc94ed542ac5ac19abe8c829cc836d (MD5) Previous issue date: 2009-03-30 / Universidade Federal de Sao Carlos / Clavulanic acid and cephamycin C are &#976;-lactam compounds, an important group of drugs used in the treatment of several bacterial diseases, and are simultaneously produced by the bacteria Streptomyces clavuligerus. Similarly to any secondary metabolite, the production of these compounds can be controlled by the intracellular concentration of precursors and cofactors, and their availability to be used in the secondary metabolism depends directly on the nutritional composition changes in the culture media. Based on these facts, the aim of this work was to evaluate the effect of some carbon and nitrogen sources on clavulanic acid (CA) and cephamycin C (CefC) production by S. clavuligerus, and to propose a kinetic model able to represent the influence of these compounds on the behavior of this bioprocess. The fermentation runs were carried out in shakers, using synthetic media, combining glycerol, maltose, asparagine, proline, glutamic acid and ornithine. The results showed that both carbon and nitrogen sources were limitants. The fermentations with media containing maltose gave the highest CA and CefC productions, but the bacterial growth was lower. On the other hand, the fermentations with the media containing glycerol gave a higher bacterial growth and lower production, except for the fermentation using the media composed by glycerol, proline and ornithine, that gave the lowest growth and CA production, and there was no CefC production. The aditition of glutamic acid in the medium containing maltose and asparagine, and the aditition of more asparagine in this same medium favored the bacterial growth, but have no effect on production. The glutamic acid effect on the growth was more intense than that of asparagine. Based on the obtained results, a kinetic model describing the growth, CA and CefC production was proposed. The adjustment of the model to the experimental data was made in six different fermentations. The model had a good adjustment to four of all the media tested, and was able to represent the bioprocess within the conditions studied in this work. / O ácido clavulânico e a cefamicina C são compostos &#61538;-lactâmicos, um importante grupo de medicamentos utilizados no tratamento de doenças bacterianas, e são produzidos simultaneamente pela bactéria Streptomyces clavuligerus. Como qualquer metabólito secundário, a produção destes compostos pode ser controlada pela concentração intracelular de precursores e cofatores, e a sua disponibilidade para uso no metabolismo secundário responde diretamente a mudanças na concentração de nutrientes presentes no meio de cultura. Baseado nestas informações, este trabalho teve como objetivo avaliar como certas fontes de carbono e nitrogênio afetam a produção do ácido clavulânico (AC) e cefamicina C (CefC) por S. clavuligerus, e desenvolver um modelo cinético que possa descrever matematicamente a influência destes componentes no bioprocesso. Para isso, foram realizados cultivos em mesa incubadora rotativa, usando meios sintéticos constituídos da combinação de glicerol, maltose, asparagina, prolina, ácido glutâmico e ornitina. Os resultados dos cultivos mostraram que tanto as fontes de carbono e energia quanto as fontes de nitrogênio foram limitantes. Os cultivos em meios com maltose apresentaram as maiores produções de AC e CefC, mas um menor crescimento. Um comportamento contrário foi observado nos cultivos com os meios contendo glicerol. O cultivo realizado no meio contendo glicerol, prolina e ornitina foi o que apresentou menor crescimento e produção de AC, e nenhuma produção de CefC. O ácido glutâmico favoreceu o crescimento no meio com maltose e asparagina, mas não alterou a produção. O aumento da concentração de asparagina no meio com maltose e asparagina também favoreceu o crescimento, mas também não apresentou nenhum efeito sobre o crescimento e produção. Baseado nos resultados obtidos, foi proposto um modelo matemático que descrevesse o crescimento e a produção de AC e CefC nos meios utilizados. O ajuste foi feito em seis meios diferentes. O modelo apresentou um bom ajuste aos dados experimentais para quatro dos meios estudados e foi capaz de representar o bioprocesso nas condições testadas neste trabalho.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2907.pdf: 1730602 bytes, checksum: 570de65e85efe48996d22b052773dfed (MD5) Previous issue date: 2010-02-26 / Financiadora de Estudos e Projetos / The hybrid [CTA+]-SiMCM-41 mesoporous material (where CTA+ is the cetyltrimethylammonium cation) was employed as synthesized in the transesterification reaction between ethyl acetate and methanol. This is a model reaction to test catalysts for the production of biodiesel from vegetable oils and fats. The basic sites of this catalyst were identified as the siloxy anions, generated by the presence of CTA+ cations (&#8801;SiO-CTA+). As the MCM-41 pores are obstructed by these cations the catalytic reaction occurs probably at the pore mouth. The aim of this work was to evaluate different methods of synthesis, studying the effect of thermal parameters treatment (time and temperature) in the activity of as synthesized catalysts. It was observed that the catalytic activity performance is directly related with a better hexagonal structure organization of the samples, then the most organized mesoporous phase presents a larger amount of organized pores. Therefore, the catalytic sites (anions &#8801;SiO -) are more accessible to catalyze the reaction. / A peneira molecular mesoporosa [CTA+]-SiMCM-41 (onde CTA+ é o cátion cetiltrimetilamônio) foi empregada, tal como sintetizada, na transesterificação do acetato de etila com metanol. Está é uma reação modelo para testar catalisadores para a produção de biodiesel a partir de óleos vegetais e gorduras. Os sítios básicos do catalisador são identificados como sendo os ânions silóxi associados aos cátions CTA+ (&#8801;SiO-CTA+). Como os poros da MCM-41 estão preenchidos pelo cátion orgânico, a reação ocorre provavelmente na boca dos poros. Este trabalho buscou avaliar diferentes procedimentos de síntese da [CTA+]-SiMCM-41 promovendo variações nos parâmetros de tratamento térmico (tempo e temperatura) e verificar as suas influências na atividade dos materiais tal como sintetizados. Observou-se que o desempenho catalítico está diretamente relacionado com o grau de organização da estrutura, uma vez que, a fase mesoporosa mais organizada provavelmente apresenta maior densidade de bocas de poro. Dessa forma, os sítios catalíticos (ânions &#8801;SiO-) encontram-se mais acessíveis para catalisar a reação.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2934.pdf: 1071878 bytes, checksum: 9269fcbab21de2b66052d3625c577c6c (MD5) Previous issue date: 2010-03-02 / Universidade Federal de Sao Carlos / In this work, the electrodeposition of toxic metals, copper and zinc in this case, onreticulated vitreous carbon (RVC) electrode was studied. The effect of EDTA presence on thecopper electrodeposition process was also evaluated. The electrolytic process took place in anelectrochemical reactor projected with a filter-press configuration, however, with a fewmodifications aiming of a decrease in charge loss. The electrochemical reactor consisted of anRVC porous cathode of 45 ppi and was characterized in terms of mass transfer coefficient(km) which was determined through voltametric and galvanostatic electrodepositiontechniques. In a second phase of this work, the electrodeposition kinetic was studied throughthe application of different current values stipulated as a fraction of the limiting current(&#945; = I / I lim) which was calculated by using km values obtained during the first phase. Thecopper electrodeposition results showed that the voltametric and galvanostatic techniques todetermine km presented very similar values and that the electrodeposition kinetic was nearlyindependent of pH in acid media with pH values between 2 and 4. When it comes to thecopper electrodeposition in EDTA medium, it was observed that the presence of organiccomplexes significantly alter the electrodeposition process and that further phenomena, otherthan mass transfer, control the process. The voltametric technique was not efficient todetermine km values for the zinc electrodeposition and the pH must be controlled with valuesaround 5 in order for galvanostatic electrodeposition to occur. The following correlation formass transfer in the proposed electrochemical reactor was obtained by using the copperelectrodeposition results: Sh = 1.39Re0.57Sc0.33. The comparison of this correlation with that ofother electrochemical reactors cited in the literature showed that it is very efficient when itcomes to mass transfer, and that the presence of the RVC considerably improves theelectrodeposition process. The electrodeposition kinetic results were analyzed in terms ofinstantaneous and global current efficiency and energy consumption efficiencies as a functionof &#945;. It was verified that for Cu2+ and Zn2+ electrodeposition there is an &#945; value whichmaximizes current efficiency and minimizes energy consumption. The optimum &#945; valuedepends on the metal that is being electrodeposited and is lower than 1.0 due to the fact thatthe application of currents lower than the limiting one provides a higher operation time underactivated or mixed control conditions. Finally, it should be observed that the electrodepositionin the presence of EDTA presented an inverse behavior, once the greatest &#945; value studied wasthe one which presented the best results. / Neste trabalho estudou-se a eletrodeposição de metais tóxicos, no caso cobre e zinco,em eletrodo de carbono vítreo reticulado (CVR). Também foi estudado o efeito da presençade EDTA sobre o processo de eletrodeposição de cobre. O processo de eletrodeposiçãoocorreu em um reator eletroquímico projetado com configuração tipo filtro-prensa, porémcom algumas modificações visando à diminuição da perda de carga. O reator eletroquímicoera composto por um cátodo poroso de CVR de 45 ppi e foi caracterizado em termos docoeficiente de transporte de massa (km), o qual foi determinado pelas técnicas deeletrodeposição voltamétrica e galvanostática. Em um segundo momento do trabalho foiestudada a cinética de eletrodeposição através da aplicação de diferentes valores de correnteestipulados como uma fração da corrente limite do processo (&#945; = I / I lim), a qual foicalculada usando-se os valores de km obtidos na primeira etapa. Os resultados para aeletrodeposição de cobre mostraram que a técnica voltamétrica e galvanostática para adeterminação de km apresentaram valores muito parecidos e que a cinética de eletrodeposiçãopraticamente independia do pH em meios ácidos de pH entre 2 e 4. No caso daeletrodeposição de cobre em meio de EDTA constatou-se que a presença de substânciasorgânicas complexantes altera significativamente o processo de eletrodeposição e que outrosfenômenos que não o transporte de massa controlam o processo. Para a eletrodeposição dezinco, a técnica voltamétrica não se mostrou eficiente para a determinação dos valores de km eo pH deve ser controlado em torno de 5 para que ocorra a eletrodeposição galvanostática destemetal. Utilizando-se os resultados da eletrodeposição de cobre obteve-se a seguinte correlaçãopara a transferência de massa no reator eletroquímico proposto: Sh = 1,39Re0,57Sc0,33. Acomparação desta correlação com a de outros reatores eletroquímicos citados na literaturamostrou que o mesmo é bastante eficiente em termos de transporte de massa e que a presençado CVR melhora significativamente o processo de eletrodeposição. Os resultados da cinéticade eletrodeposição foram analisados em termos das eficiências de corrente e consumoenergético instantâneos e globais do processo em função de &#945;. Verificou-se que para o caso daeletrodeposição de Cu2+ e Zn2+ existe um valor de &#945; que maximiza a eficiência de corrente eminimiza o consumo energético. O valor de &#945; ótimo depende do metal que está sendoeletrodepositado e são menores que 1,0 devido ao fato da aplicação de correntes menores quea corrente limite proporcionarem um maior tempo de operação sob condições de controleativado ou misto. Finalmente, cabe ressaltar que a eletrodeposição na presença de EDTAapresentou um comportamento inverso, sendo que o maior valor de &#945; estudado foi o queapresentou os melhores resultados.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3004.pdf: 2557207 bytes, checksum: 74cbaecc32a971508d537bbe2b159ece (MD5) Previous issue date: 2010-03-08 / Financiadora de Estudos e Projetos / Gas filtration is one of the most important methods used in gas-solid separation. During a filtration process, a gas containing an amount of solid particles passes through a porous filter medium which retains the particles. Particles are deposited throughout the filtration process forming a porous cake. The resistance to gas flow through the filter increases when the filtration cake is formed, which makes pressure drop increase. Once pressure drop is considered relatively high, the cake must be removed with cleaning processes in order to minimize resistance to gas flow and, consequently minimize operational cost. Thus, cake removal enhancements might represent important earnings, besides contributing to filtration process improvements. Therefore, this study had the objective of investigating the behavior of gas filtration cake removal from filter media through the determination of adhesion force per unit area in different operational conditions. This parameter is very important during dust cake removal, once it makes it possible to propose the best operational conditions for a more efficient removal. In this work, two types of particulate matter, phosphate concentrate and manioc starch, and three types of filter media, polypropylene, acrylic and polyester, were studied. Three superficial filtration velocities (5; 7.5 and 10 cm/s) and five different amounts of powder deposited on the filter medium, which respectively correspond to 0.039; 0.055; 0.064; 0.071 and 0.088g/cm2, were also examined. The dust cakes removal was performed by using the reverse air flow method, being the dust cakes submitted to various successive cleaning velocities. Therefore, each filter medium was cleaned at a lower velocity and, immediately afterwards, at a higher velocity, going through the following cleaning velocities 0.5; 1; 2; 3; 6; 9; 12 and 15 cm/s. Thus, a value of pressure drop was obtained for each cleaning velocity. The adhesion force per unit area was acquired with the method proposed by Seville et al. (1989). From the results obtained, it was verified that the values of adhesion force per unit area found were not influenced by the amount of powder deposited per unit area; the experimental data fit a single curve; the phosphate concentrate presented higher values of adhesion force per unit area when compared to the manioc starch; adhesion force values increased with the increase in gas superficial filtration velocity for both phosphate concentrate and manioc starch; the polypropylene felt presented the highest removal tension values followed by the acrylic and polyester felts; and that the higher the removal tension values the lower the values obtained for the effective separation distance between particles. / A filtração é um dos mais importantes métodos utilizados na separação gás-sólido. Em um processo de filtração, um gás contendo partículas sólidas atravessa um meio filtrante poroso que retém as partículas. Estas partículas se depositam na forma de uma torta porosa à medida que a filtração acontece. A partir do momento em que a torta é formada, aumenta a resistência encontrada pelo gás ao atravessar o filtro, aumentando assim a queda de pressão do processo. Quando a queda de pressão é considerada relativamente alta, a torta deve ser removida por processos de limpeza, para minimizar a resistência encontrada pelo gás e conseqüentemente diminuir custos. Por isso, melhorias no processo de remoção da torta podem representar, em termos econômicos, ganhos significativos, além de contribuir em muito para um maior aperfeiçoamento do processo de filtração. Sendo assim, este trabalho objetiva investigar o comportamento da remoção de tortas de filtração de meios filtrantes através da determinação da força de adesão por unidade de área em diferentes condições operacionais, parâmetro este muito importante no processo de remoção de tortas, pois através dele é possível sugerir as melhores condições operacionais para uma remoção mais eficiente. Neste trabalho foram investigados dois tipos de materiais particulados, a rocha fosfática e o polvilho doce; três tipos de meios filtrantes, o polipropileno, o acrílico e o poliéster; três velocidades superficiais de filtração, de 5; 7,5 e 10 cm/s; cinco diferentes quantidades de pó depositada no filtro para cada velocidade de filtração correspondendo a aproximadamente, 0,039; 0,055; 0,064; 0,071 e 0,088 g/cm2. A remoção das tortas de filtração foi efetuada pelo processo de fluxo de ar reverso passando por várias velocidades de limpeza de maneira sucessiva. Desse modo, cada meio filtrante foi limpo a uma velocidade menor, e logo em seguida a uma velocidade maior, passando pelas seguintes velocidades de limpeza: 0,5; 1; 2; 3; 6; 9; 12 e 15 cm/s. Portanto, para cada uma destas velocidades de limpeza foi obtido um valor de queda de pressão correspondente. A força de adesão por unidade de área foi obtida através do método proposto por Seville et al. (1989). Através dos resultados obtidos verificou-se que os valores obtidos de força de adesão por unidade de área não sofreram influência da quantidade de pó depositada por unidade de área, os pontos experimentais se ajustaram em uma única curva; a rocha fosfática apresentou maiores valores de força de adesão por unidade de área quando comparado ao polvilho doce; os valores de força de adesão aumentaram com o aumento da velocidade superficial de filtração para a rocha fosfática e para o polvilho doce; o tecido de polipropileno foi o que obteve maiores valores de tensão de remoção seguido do acrílico e do poliéster; quanto maiores foram os valores de tensão de remoção, menores foram os valores obtidos para a distância de separação efetiva entre as partículas.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3065.pdf: 1202640 bytes, checksum: 62fc4113b41adbcf24a0c34bb080f6d9 (MD5) Previous issue date: 2010-03-31 / Universidade Federal de Sao Carlos / The objective of this work is to study the preferential oxidation (PROX) of carbon monoxide in H2-rich feed streams over Pt-Fe/CeO2 catalysts in a feed gas composed of 3% CO, 1.5% O2, 80% H2, and N2 (for balance). The temperature effect (in the 100-300ºC range) and the Pt and Fe load ones were also analyzed. In order to further understand those catalysts performance, a study comparing them to the monometallic Pt/CeO2 and Fe/CeO2 catalysts, both prepared identically with the same Pt and Fe loading, was conducted. The catalysts were prepared by wet impregnation and the support by the hydrothermal method. The solids were characterized by X-Ray Diffraction (XRD), B.E.T Surface Area and Temperature Programmed Reduction (TPR). The catalytic reaction experiments were conducted under atmospheric pressure. The results pointed that the activity and selectivity curves of the Pt/CeO2 catalysts showed a decrease on the 100 -200ºC temperature range. Conversely, both curves of conversion and selectivity became increasingly above 200ºC, suggesting the occurrence of the water-gas shift reaction (WGSR). The 0.6% Pt/CeO2 catalyst was not only the most active at 200ºC but also the most selective in the whole temperature range for the PROX reaction. Furthermore, an increase in CO conversion was shown by all promoted catalysts, in which the 3% Pt catalyst presented the strongest promoter effect, with a significant increase on both CO conversion and selectivity. / O presente trabalho teve por objetivo estudar a reação de oxidação preferencial do monóxido de carbono (PROX), em um fluxo rico em H2, sobre catalisadores Pt-Fe/CeO2 sob um fluxo de alimentação contendo 3,0% CO, 1,5% O2, 80% H2 e N2 para o equilíbrio. Avaliou-se o efeito da temperatura e do teor de Pt e Fe. Para um melhor entendimento do comportamento desses catalisadores foi feito um estudo comparativo com catalisadores monometálicos preparados de forma idêntica e contendo os mesmos teores de Pt e Fe. Os catalisadores foram preparados por impregnação e o suporte pelo método hidrotérmico. Os sólidos foram caracterizados por difração de raios-x (DRX), área superficial específica (B.E.T) e redução à temperatura programada (TPR). Os experimentos de reação catalítica foram conduzidos sob pressão atmosférica. Os catalisadores de Pt/CeO2 apresentaram um decréscimo tanto na curva de conversão quanto na de seletividade no intervalo de temperatura de 100 a 200ºC. Acima de 200ºC as curvas de conversão e seletividade tornam-se crescentes sugerindo a ocorrência da reação de deslocamento gás-água. O catalisador 0,6% Pt/CeO2 foi o mais ativo até 200ºC e mais seletivo em todo o intervalo de temperatura. Todos os catalisadores bimetálicos apresentaram um aumento na conversão de CO, sendo que o efeito do ferro foi mais pronunciado no catalisador de 3%Pt-3,0%Fe/CeO2, aumentando significativamente a conversão de CO e a seletividade.