Orientador : Prof. Dr. Fernando A. Pedersen Voll / Coorientador : Prof. Dr. Marcos Lúcio Corazza / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. Defesa: Curitiba, 18/02/2016 / Inclui referências : f.41-45 / Resumo: Estudos relacionados à produção de biodiesel têm ganhado destaque no cenário atual, entretanto, apesar das contínuas melhorias nas técnicas de produção, o custo do biodiesel ainda é maior do que o diesel derivado do petróleo e isso tem sido um grande obstáculo para a sua comercialização. Uma das maneiras mais utilizadas para reduzir o custo de um processo concentra-se em minimizar o custo da matéria-prima, e, por esse motivo, o presente projeto teve como foco a utilização de óleo residual de fritura doméstica e também a água subcrítica como reagentes, em uma reação que dispensa o uso de solvente ou catalisador na produção de ácidos graxos livres. As reações de hidrólise do óleo de soja (refinado, utilizado em uma fritura e utilizado em vários ciclos de fritura) foram feitas em reator Parr® com capacidade de 100 mL em temperaturas entre 250 e 275 °C. A quantificação dos ácidos graxos livres foi realizada por meio de técnica titulométrica. Um modelo semiempírico foi utilizado para se ajustar aos dados experimentais de hidrólise do óleo refinado e do óleo utilizado em uma fritura, com um erro médio absoluto de 2,74%. Dados calculados a partir do modelo matemático foram comparados com dados experimentais obtidos para o óleo utilizado em várias frituras com erro médio absoluto de 5,36%. Foi verificado que, no equilíbrio da reação, o rendimento em ácidos graxos livres obtido com o uso do óleo residual de várias frituras foi levemente maior em relação ao que foi obtido com o óleo usado em uma fritura e o óleo refinado. Este resultado indica o uso potencial de uma matéria-prima menos nobre do que o óleo de soja refinado na produção de ácidos graxos livres, os quais podem ser utilizados para a obtenção de biodiesel por processos de esterificação. Palavras-chave: hidrólise, óleo de soja, água subcrítica, fritura. / Abstract: Related studies at biodiesel production have gained prominence in the current scenario, however, despite the continuous improvements in production techniques, the cost of biodiesel is even greater than the petroleum-based diesel and this has been a major obstacle to their marketing. One of the most commonly used ways to reduce the cost of a process focuses on minimizing the cost of raw materials, and for this reason, the present project has focused on the use of residual oil of domestic frying and also the subcritical water as reagent in a reaction that eliminates the use of solvent or catalyst in the production of free fatty acids. The soybean oil hysrolysis reactions (refined, used in a fryinh and used in several cycles of frying) were carried out in Parr® reactor of 100 mL capacity at temperatures between 250 and 275 °C. The quantification of free fatty acids was performed by titrimetric technique. A semiempirical model was used to fit the experimental data hydrolysis of refined oil and oil used in a frying, with an average absolute error of 2.74%. Data calculated from the mathematical model were compared with experimental data obtained for the oil used in many fried foods with mean absolute error of 5.36%. It was observed that the equilibrium of the reaction, the yield of free fatty acids obtained with the use of residual soybean oil used in several frying was slightly higher compared to that obtained with the soybean oil used in one frying and refined soybean oil. This result indicates the potential use of a less noble material that refined soybean oil in the production of free fatty acids, which can be used for obtaining biodiesel by esterification processes. Keywords: hydrolysis, soybean oil, subcritical water, frying.

Submitted by Lucienne Costa (lucienneferreira@ufcg.edu.br) on 2018-04-23T20:34:24Z No. of bitstreams: 1 ALYSON SILVESTRE SANTIAGO – DISSERTAÇÃO (PPGEQ) 2014.pdf: 1626315 bytes, checksum: a4f283a010ca8f77bb130e704407b33c (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-23T20:34:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ALYSON SILVESTRE SANTIAGO – DISSERTAÇÃO (PPGEQ) 2014.pdf: 1626315 bytes, checksum: a4f283a010ca8f77bb130e704407b33c (MD5) Previous issue date: 2014-12-18 / A produção de biocombustíveis no Brasil tem atingido patamares elevados, levando o país a ganhar destaque em nível mundial, no que se refere à produção e desenvolvimento de energias renováveis, incluindo definitivamente os biocombustíveis na matriz energética do país. Este trabalho tem como objetivo avaliar a peneira molecular CTA+-MCM-41 na reação de transesterificação do óleo de soja através da rota metílica, utilizando catálise heterogênea para produzir o biodiesel, além de avaliar a dispersão do óxido de magnésio na superfície deste catalisador. A peneira molecular CTA+-MCM-41 é obtida por um processo térmico a 60 °C por 24h utilizando o brometo de cetiltrimetilamônio, o hidróxido de tetrametilamônio, etanol e água deionizada. Para a síntese do gel que deu origem à peneira molecular, foi utilizada a seguinte composição molar: 1TEOS:0,3 CTABr:11NH3:144H2O:40ETOH. O biodiesel foi obtido a partir da reação de transesterificação do óleo de soja por rota metílica, cujas condições de operação seguiram um planejamento experimental 2² com três repetições no ponto central, onde os fatores estudados foram os efeitos das variáveis temperatura e tempo de reação. Para a caracterização dos materiais obtidos, utilizou-se uma combinação de técnicas de Difração de Raios-X e Microscopia Eletrônica de Varredura. Através do DRX pode-se observar a presença dos picos característicos da peneira molecular antes e após os processos de impregnação do metal e sua respectiva calcinação, que comprovaram o não ordenamento do material a longas distâncias no eixo dos canais mesoposoros analisados. Na reação de transesterifição sem a presença do catalisador, obteve-se conversões máximas de 84,1%, tendo sua performance melhorada na presença do CTA+-MCM-41 chegando a conversões próximas a 100%. Diante dos resultados obtidos concluiu-se que os catalisadores sintetizados têm grande potencial na produção de biodiesel. / The production of biofuels in Brazil aims to increase the productivity and development of renewable energy, including biofuels in the country's energy matrix. This work aims to evaluate the molecular sieve CTA+-MCM-41 in the transesterification reaction of soybean oil through the methyl route by using heterogeneous catalysis to produce biodiesel and also to evaluate the dispersion of magnesium oxide on the surface of this catalyst. The molecular sieve CTA+-MCM-41 is obtained by a thermal process at 60 °C for 24 hours, using cetyltrimethylammonium bromide, tetramethylammonium hydroxide, ethanol and deionized water. For synthesize the gel which results in the molecular sieve, the following molar composition was used: 1TEOS:0.3CTABr:11NH3:144H2O:40ETOH. Biodiesel has been obtained by the transesterification reaction of soybean oil through the methyl route, whose operating conditions followed a 22 experimental design with three replicates in the center point, where the investigated factors were the effects of temperature and reaction time variables. For characterization of the obtained materials, a combination of X-Ray Diffraction and Scanning Electron Microscopy techniques was used. Through the XRD, it is possible to observe the presence of the characteristic peaks of the molecular sieve before and after the processes of impregnation of the metal and its respective calcination, which prove the non-ordering of the material at long distances in the axis of the analyzed mesophores channels. At the absence of the catalyst, the conversions were up to 84.1%, with a performance increasing at the presence of the CTA+-MCM-41, reaching values close 100%. Based on the results obtained it was concluded that the synthesized catalysts have a great potential for use in the production of biodiesel.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:54:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000438589-Texto+Completo-0.pdf: 4872260 bytes, checksum: 7a7d4afb2e3e9cf2c377c01b09f71361 (MD5) Previous issue date: 2012 / This study evaluated the development of polyimide filter cartridge for use in high temperature particulate filtration of LDPE in the petrochemical industry. An epoxy prepared with DGEBA resin and a new curing agent formulation of polyaminoamide:amine 9:1 was evaluated for gluing pleating non-woven fabric to the cartridge metal borders. The research first step was to characterize LDPE particles (screening and SEM) of polyimide fiber (TGA and FTIR), polyimide non-woven fabric, polyester, and polyacrylonitrile copolymer (SEM) and epoxy (TGA, FTIR and DSC). The study second step was application in non-woven fabric for its dimensional alteration dimensional, permeability and inflammability. Polyamide non-woven fabric mechanical properties was analyzed by tensile strength under several temperatures in relation to time. Multifactor experiments for non-woven fabric filtration were analyzed using ANOVA. The third step was attributed to choosing an ideal formulation between DGEBA resin and curing agent through tensile strength test: regarding its preparation conditions, compared to other curing agents, thermal tests and humidity absorbance. Epoxy impact resistance was analyzed by izod. The last step was dedicated to cartridge filtration tests, laboratorial and industrial, in order to verify the construction set efficacy. Laboratory results obtained with cartridge prototypes show a better filtration performance with polyimide compared to other non-woven fabrics due its rapid onset of filtration cake, smaller load loss and low emission. After twenty-five months of industrial use of the polyimide cartridge filter with epoxy resin, it was observed good filtration conditions under up to 240ºC with low particle emission, controlled load loss and power reuse in the industrial process. / Neste estudo avaliou-se o desenvolvimento de filtro cartucho de poliimida para uso em altas temperaturas, para filtração de particulados de PEBD em indústria petroquímica. Foi pesquisado um epóxi, preparado com resina DGEBA e nova formulação de agente de cura de poliaminoamida:amina 9:1, para a colagem do não tecido plissado nas extremidades metálicas do cartucho. A primeira etapa da pesquisa consistiu na caracterização dos particulados de PEBD (peneiramento e MEV), da fibra de poliimida (TGA e FTIR), dos não tecidos de poliimida, do poliéster e poliacrilonitrila copolímero (MEV) e do epóxi (TGA, FTIR e DSC). A segunda parte do estudo foi de desempenho em não tecidos, quanto à alteração dimensional, permeabilidade e inflamabilidade. Avaliou-se por tração as propriedades mecânicas do não tecido de poliimida, submetido a diversas temperaturas em função do tempo. Por meio da ANOVA realizou-se a análise dos experimentos multifatoriais de simulação de filtração em não tecidos. A terceira parte envolveu a escolha da formulação ideal entre resina DGEBA e agente de cura, através de ensaios de tração: quanto às condições de preparo, comparativos com outros agentes de curas, ensaios térmicos e absorção de umidade. A resistência ao impacto do epóxi foi avaliada por izod.A última etapa foi dedicada aos testes de filtração em cartucho, laboratorial e industrial, para verificar a eficácia do conjunto da construção. Os resultados laboratoriais obtidos com protótipos de cartuchos demonstraram a melhor performance de filtração com poliimida comparada aos outros não tecido, devido a rápida formação da torta de filtração, pouca perda de carga e baixa emissão. Após vinte e cinco meses de aplicação industrial do filtro cartucho de poliimida com resina epóxi, constatou-se boas condições de filtração até 240ºC, com baixa emissão de particulados, perda de carga controlada e reaproveitamento de energia no processo industrial.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:54:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000401347-Texto+Completo-0.pdf: 3599370 bytes, checksum: e5c856d0ff54d52fa051b716ca2c0ef6 (MD5) Previous issue date: 2008 / Aqueous polyurethane dispersions (PUDs) have been used in the area of coatings, adhesives, sealants, among others. In the preparation these systems there are several variables, such as: the nature of raw materials, the NCO/OH rate, the ionic groups contents, the degrees of neutralization and chain extension and the type of process that can change features such as molar mass (MM), viscosity ( ) and particle size. This work presents the synthesis and characterization of PUDs using two diisocyanates: tetramethylxylene diisocyanate (TMXDI) and isophorone diisocyanate (IPDI) besides different polyols. The PUDs were synthesized through the processes of pre-polymer and of acetone and were characterized by infrared spectroscopy (IR), by gel permeation chromatography (GPC), by particle size and Brookfield viscosity. The infrared spectrum of this material presented an intense band around 1730 cm-1 and two bands of variable intensity, around 1246 cm-1 and 1180 cm-1 characteristics of the urethane group (NH-COO). The films of PUDs synthesized present average molecular weight around 20000–100000 g/mol. The viscosity of PUDs has value around 8–100000 mPa. s while the average particle size is at 61–430 nm. / Dispersões aquosas de poliuretano (DPUs) têm sido utilizadas na área de revestimentos, adesivos, selantes, entre outras. Na preparação desses sistemas existem diversas variáveis, tais como: a natureza dos reagentes de partida, a razão NCO/OH, a concentração de grupos iônicos, os graus de neutralização e extensão de cadeia e o tipo de processo de síntese que podem modificar características como massa molar (MM), viscosidade ( ) e tamanho de partícula. Este trabalho apresenta a síntese e a caracterização de DPUs utilizando-se dois diisocianatos: tetrametilxileno diisocianato (TMXDI) e isoforona diisocianato (IPDI) além de diferentes polióis. As DPUs foram sintetizadas pelo processo do pré-polímero e da acetona e caracterizadas por espectroscopia vibracional no infravermelho (IV), cromatografia de permeação em gel (GPC), tamanho de partícula e viscosidade Brookfield. O espectro de infravermelho deste material apresentou uma banda intensa em torno de 1730 cm-1 e duas bandas, de intensidade variável, em torno de 1246 cm-1 e 1180 cm-1 características do grupo uretano (NH-COO). O filme polimérico das DPUs sintetizadas possuem massa molar ponderal média em torno de 20000–100000 g/mol. A viscosidade obtida das DPUs possui valores entre 8–100000 mPa. s enquanto o tamanho de partícula médio está entre 61–430 nm.

Modelos simplificados fisicamente interpretáveis são importantes em diversas aplicações industriais. Colunas de destilação, dada sua importância para a lucratividade da planta e por consumirem muita energia, requerem modelos estáticos e dinâmicos dessa natureza, que auxiliem para a sua operação ótima. Como aplicações de tais modelos, destacam-se controle, otimização e treinamento de operadores. Esse campo de pesquisa é promissor, uma vez que, apesar da complexidade destes sistemas, estes apresentam uma dinâmica dominante de baixa ordem para as composições. Nesta dissertação é proposto um método rápido e preciso para determinação desta dinâmica dominante. Para tanto, considera-se uma coluna como sendo a combinação de quatro subsistemas: condensador (I), refervedor (II), zona de retificação (III) e zona de esgotamento (IV). Para (III) e (IV) são propostas expressões simples e com significado físico (shortcuts dinâmicos) para as constantes de tempo dominantes de cada seção. Expressões completas para o modelo estático de cada seção são também propostas em conjunto com um método para a geração da respectiva álgebra de blocos, que evidencia os reciclos entre os estágios de cada seção. Os reciclos entre os subsistemas (I) a (IV) são os responsáveis pelo deslocamento dos polos dominantes de cada seção, o que conduz à dinâmica dominante da coluna. Este fenômeno é explicado pela álgebra de blocos entre estes subsistemas proposta neste trabalho. Ainda que as expressões para as constantes de tempo dominantes de cada seção sejam oriundas de um modelo linearizado da mesma, a álgebra de blocos entre as seções introduz a não linearidade que explicita a dinâmica dominante da coluna, decorrente das correntes de refluxo. Por serem sistemas multivariáveis, shortcuts para a predição da direcionalidade, com base no deslocamento dos perfis de composições estacionárias de cada seção após estas sofrerem perturbações, são também propostos. Shortcuts para a álgebra de blocos, que explicitam qual seção da coluna é a dominante frente à outra, também são apresentados. Todas as métricas citadas são rápidas e precisas. Os erros relativos correspondentes aos modos dinâmicos são em sua maioria inferiores a 10% quando comparados com o respectivo modelo linear completo. A álgebra de blocos é exata e fornece métricas para explicar a dinâmica dominante de colunas. Contudo, é necessário ter posse de um modelo linear. Na ausência deste, almeja-se que as bases dinâmicas do método proposto auxiliem para o desenvolvimento de modelos caixa cinza para colunas reais, com o auxílio de dados de planta. / Simplified models that provide insight about the system physics are important to many industrial applications. Distillation columns, due to their contributions to process profitability and their high energy consumption, require static and dynamic models of this class, which are helpful to their optimal operation. Key applications of such models are control, optimization and operator training. This research field is promising, since despite distillation columns having complex dynamic behavior, their composition responses present low order dynamics. In this work, a fast and accurate method, for prediction of the mentioned dominant response, is presented. For this goal, the column is considered as the combination of four subsystems: condenser (I), reboiler (II), rectifying zone (III) and stripping zone (IV). For (III) and (IV), simple expressions for the dominant time constant of each column section, featuring insight of the physics (dynamic shortcuts), are proposed. Full expressions for the static gains of each section are also proposed with a method to generate the respective block diagram algebra. The recycle streams between all the (I) to (IV) subsystems move the poles of each subsystem, leading to the column dominant dynamics. This is explained by the full block algebra between all the subsystems that’s proposed in this work. Even if the dominant time constants of each section are generated from its linear model, the block algebra between the sections inserts the non-linearity that explains the column’s dominant behavior due to the recycle streams. Since distillation columns are multivariate systems, shortcuts that predict the process directionality, with basis on the stationary composition profiles changes, are also proposed. Shortcuts for the block diagram algebra, which make explicit the section with dominant dynamics, are also presented. All of the methods presented are fast, simple and accurate. The relative errors for the sections time constants are mostly inferior to 10% when compared to the respective full order linear model. The block algebra is exact and provides insight on the dominant dynamic behavior of the columns. However, linear models of the systems are required. In absence of linear models, one important future goal of this work is to verify its applicability to build grey box models, with support of industrial data, for real columns.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-12-05T15:08:03Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Dissertacao_Anderson_Santos-DEQ-PPGEQ-deposito.pdf: 7186624 bytes, checksum: bddd73ab8dcc191ee77dee071b818c15 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-05T15:08:03Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Dissertacao_Anderson_Santos-DEQ-PPGEQ-deposito.pdf: 7186624 bytes, checksum: bddd73ab8dcc191ee77dee071b818c15 (MD5) Previous issue date: 2016-10-21 / Devido aos problemas ambientais provenientes do petróleo e seus derivados, as matrizes energéticas sustentáveis oriundas de vegetais ganham cada vez mais espaço como o bioetanol no Brasil. Todavia, para serem ainda mais competitivos, os biocombustíveis necessitam de maior aproveitamento do vegetal, utilização de resíduos em seus processamentos e/ou aplicação do conceito de biorrefinarias. No Brasil, a indústria do bambu atualmente utiliza-o quase que apenas para obtenção de celulose, entretanto, o teor de extrativos tais como o amido contido nessa gramínea, demonstra desvantagem operacional e para o meio ambiente perante outras madeiras com a mesma finalidade. Devido a este fato, esta pesquisa teve o objetivo de estudar a produção de bioetanol através do amido contido no colmo do bambu para a produção de açúcares e posterior fermentação alcoólica, na tentativa de aplicação do conceito de biorrefinaria celulose/bioetanol. Para a remoção do amido utilizou-se colmos processados da espécie Bambusa vulgaris que foram submetidos a tratamentos com água quente em sistema aberto e semiaberto, a este último, foi acrescido 1 kgf/cm² de pressão. Para sacarificação do amido diretamente na biomassa vegetal seguiu-se um planejamento fatorial 2³ com diferentes concentrações de ácido sulfúrico diluído, tempo de reação e forma da biomassa como variáveis independentes e o teor de açúcares redutores totais pelo método DNS como variável de resposta. Após identificação do ponto ótimo do processo através da análise de variâncias ANOVA, desenvolveu-se um sistema flash com recuperação de vapor com a finalidade de mitigar e recuperar o furfural e 5hidroximetilfurfural, subprodutos da hidrólise ácida com valor comercial e inibidores de fermentação. Mediante a um sistema fechado simulado em frasco hermeticamente fechado em autoclave comparou-se a eficiência do flash. As biomassas residuais de alguns experimentos foram reservadas e caracterizadas juntamente a biomassa vegetal in natura e compararam-se os resultados. O extrato hidrolisado obtido do bambu, após pré-preparo a mosto, foi fermentado paralelamente a uma fermentação de mosto padrão de glicose e foram calculados seus parâmetros e perfis cinéticos. Os resultados obtidos evidenciaram que, devido a matriz, houve dificuldades em remover o amido do bambu de forma direta pelos métodos adotados, assim como, quantifica-lo com exatidão. Entretanto, pelo sistema de recuperação de vapor desenvolvido, é possível reduzir com o flash 36% de furfural e 46,59% de 5-hidroximetilfurfural no extrato hidrolisado mostrando-se promissor o sistema elaborado. Foi possível obter no extrato hidrolisado, após sua suplementação com nutrientes, bioetanol com rendimento de 26,5% na sua fermentação utilizando a levedura S.cerevisiae. Constatou-se que alguns aspectos das biomassas analisadas foram alterados após os tratamentos hidrotérmicos e com a caracterização que, além do amido, apenas a hemicelulose do bambu foi hidrolisada, tornando-se plausível a ideia de produção conjunta de celulose e bioetanol. / Due to environmental problems from oil and its derivatives, sustainable energy matrices derived from vegetables, such as bioethanol, are becoming more and more common in Brazil. However, to be even more competitive, biofuels require greater use of vegetable waste, used in their processing and / or application of the concept of biorefineries. In Brazil, bamboo industry is currently used almost only for pulping, however, the extractives content such as starch contained in this grassy material shows operational disadvantage for the environment and against other wood for the same purpose. Due to this fact, we tried to develop this research in order to take advantage of the starch in the bamboo stalk to produce sugars and subsequent fermentation in an attempt to apply the concept of biorefinery cellulose / bioethanol. To remove the starch, a process with the stems of the species Bambusa vulgaris was used, subjecting them to hot water treatment open and semi-open system, the latter was added 1 kgf / cm² pressure. For starch saccharification directly in the plant biomass followed a factorial design 2³ with different concentrations of sulfuric acid diluted, reaction time and form of biomass as independent variables and the content of total reducing sugars by DNS method as the response variable. After identification of the optimal point in the process using ANOVA variance analysis, A vapor recovery flash system was developed in order to mitigate and recover furfural and 5hydroxymethylfurfural, acid hydrolysis by-products of commercial value and fermentation inhibitors. Upon simulated in a closed system hermetically sealed bottle in an autoclave compared to flash efficiency. The residual biomass of some experiments have been reserved and assigned along the vegetal biomass in nature and compared the results. The hydrolyzate broth obtained from bamboo, after prepreparation the wine was fermented in parallel with a standard wine fermentation of glucose and were calculated in its parameters and kinetic profiles. The results showed that, because of the matrix, there were difficulties in removing the starch from bamboo directly by the methods adopted, as well as quantify it exactly. However, by the developed steam recovery system, you can reduce the flash with 36% of furfural and 46.59% of 5-hydroxymethylfurfural in the hydrolyzed extract showing the elaborated system promising. It was possible to obtain in the hydrolyzed extract, after its nutrient supplementation, bioethanol with a yield of 26.5% in its fermentation using yeast S.cerevisiae. It was found that some aspects of the analyzed biomasses were changed after hydrothermal treatment and the characterization, in addition to starch, hemicellulose only bamboo was hydrolyzed, making it plausible idea of joint production of cellulose and ethanol.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-12-05T15:27:52Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE MARCIA FERNANDA ROCHA.pdf: 2613842 bytes, checksum: 7d76b38087a5b0a8f6f29c407458990c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-05T15:27:52Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE MARCIA FERNANDA ROCHA.pdf: 2613842 bytes, checksum: 7d76b38087a5b0a8f6f29c407458990c (MD5) Previous issue date: 2016-09-14 / CAPES / O impacto de combustíveis sobre o meio ambiente é de grande interesse devido à possibilidade da ocorrência de derramamentos. O objetivo principal deste trabalho foi avaliar a toxicidade e a biodegradação dos combustíveis diesel (D), biodiesel de algodão (B100) e suas misturas (Bx) em meio aquoso. A toxicidade dos combustíveis em diferentes concentrações foi analisada em sementes de alface. Os resultados mostraram que a toxidez está associada ao tipo e à concentração do combustível, sendo o diesel o mais tóxico. Um ensaio preliminar foi realizado para investigar o potencial de biodegradação dos combustíveis-teste (B100, D e B20) pelos micro-organismos Saccharomyces cerevisiae e Pseudomonas aeruginosa não adaptados e adaptados por um período de 12 dias. Foram mensuradas a concentração de células viáveis, pH, DQO, DBO5 e a toxicidade. A eficiência do processo de biodegradação se comportou da seguinte forma: biodiesel (B100) > Mistura B20 > diesel. A P. aeruginosa adaptada apresentou o maior potencial de remoção da matéria orgânica no processo de biodegradação dos combustíveis, e por isso foi o micro-organismo utilizado nos ensaios subsequentes. Ensaios em batelada foram conduzidos em um biorreator do tipo tanque sob condições de agitação (250rpm) e aeração (0,5 vvm), a fim de ser investigada a biodegradação aeróbia do B100 (Ensaio 1 e 2) e do B20 (Ensaio 3) por um período de 62 dias. Os Ensaios 2 e 3 foram realizados com adição suplementar de KNO3 ao 7° dia de processo. Foram mensuradas a concentração de células viáveis, pH, DQO, DBO5, teor de ésteres de ácidos graxos e toxicidade. Os ensaios revelaram que a P. aeruginosa adaptada foi capaz de biodegradar, mas não de mineralizar estes combustíveis. As cinéticas de biodegradação revelaram um perfil cinético de decaimento de reação de primeira ordem e foi observado que o composto com maior número de ligações insaturadas (C18:2) foi o que apresentou um maior coeficiente de biodegradação, levando menor tempo de meia-vida de 18 dias para ser degradado. Em todos os casos ocorreu redução da concentração de células viáveis de 107 UFC.cm-3 para 104UFC.cm-3. Em relação aos ésteres metílicos, observou-se degradação de 37,51% e 34,82% para o C16:0 nos Ensaios 1 e 2, respectivamente. Os demais ésteres apresentaram 100% de degradação. Realizou-se também estudo da degradação do biodiesel por fotólise (abiótico) irradiado (254 nm), variando-se as velocidades de agitação (750 e 2000 rpm), por período de 28.200 segundos dos principais ésteres metílicos palmítico (C16:0), oleico (C18:1) e linoléico (C18:2), resultou numa redução de 87,08% (C18:2), 86,04% (C18:1) e 86,08% (C16:0), para rotação de 2000 rpm e de 100% de redução, para o ensaio à 750 rpm. Observou-se em todos os experimentos (bióticos e abióticos) que houve uma redução do pH e que esta redução está relacionada com as reações de degradação da mistura reagente. / The impact of fuel on the environment is of great interest due to the possibility of the occurrence of spillage. The aim of this study was to evaluate the toxicity and biodegradation of diesel fuel (D), cotton biodiesel (B100) and your mixtures (Bx) in aqueous medium. The toxicity of the fuels in different concentrations was analyzed on lettuce seeds. The results showed that the toxicity is associated with the type and concentration of the fuel being the most toxic diesel. A preliminary test was conducted to investigate the potential for degradation of the test fuel (B100, B20 and D) by microorganism Pseudomonas aeruginosa and Saccharomyces cerevisiae not suited and adapted for a period of 12 days. We measured the concentration of viable cells, pH, COD, BOD 5 and toxicity. The efficiency of the biodegradation process behaved as follows: biodiesel (B100)> B20> Diesel. The P. aeruginosa adapted showed the greatest potential for removal of organic matter in fuel biodegradation process and so was the microorganism used in subsequent trials. Batch tests were conducted in a bioreactor tank-type stirring conditions (250 rpm) and aeration (0,5vvm) to be investigated aerobic biodegradation B100 (Assay 1 and 2) and B20 (Assay 3) a period of 62 days. Runs 2 and 3 were performed with further adding KNO3 to the 7th day process. We measured the concentration of viable cells, pH, COD, BOD5 content of fatty acid esters and toxicity. The tests revealed that the adapted P. aeruginosa was able to mineralize not biodegrade but these fuels. The kinetics of biodegradation showed a kinetic profile of first order reaction decay and it was observed that the compound more unsaturated bonds (C18: 2) showed the higher coefficient of biodegradation, taking shorter half-life 18 days to be degraded. In all cases there was a reduction in the concentration of 107 UFC.cm-3 of viable cells to 104 UFC.cm-3. In relation to methyl ester, there was degradation of 37.51% and 34.82% for C16: 0 in runs 1 and 2, respectively. The remaining esters showed 100% degradation. It also conducted the study of degradation of biodiesel by photolysis (abiotic) irradiated (254 nm) varying the stirring speed (750 to 2000 rpm) for 28.200 seconds period of the main methyl esters palmitic (C16: 0), oleic (C18: 1) and linoleic (C18: 2) resulted in a reduction of 87.08% (C18:2) 86.04% (C18:1) and 86.08% (C16:0) for rotation 2000 rpm and 100% reduction to the test at 750 rpm. It was observed in all experiments (biotic and abiotic) that a reduction of pH and that this reduction is related to the degradation reactions of the reaction mixture.

Submitted by Marcele Costal de Castro (costalcastro@gmail.com) on 2017-09-05T18:33:10Z No. of bitstreams: 1 RONALDO ANTONIO CORREIA D.PDF: 1659150 bytes, checksum: 94e12a1ddf216376c1e321f248c2f772 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-05T18:33:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RONALDO ANTONIO CORREIA D.PDF: 1659150 bytes, checksum: 94e12a1ddf216376c1e321f248c2f772 (MD5) Previous issue date: 2006-10 / Este trabalho relaciona-se à remoção de fenol de águas residuais industriais, por adsorção em resinas poliméricas comerciais. Trata-se de uma alternativa não só economicamente viável, mas também conservacionista quando comparada ao uso de carvão ativado granulado de origem vegetal, tradicionalmente empregado nesses casos. Para esta finalidade foi desenvolvido e operado com sucesso um sistema de leito fluidizado em circuito fechado, em escala de bancada. Soluções aquosas de fenol com concentrações iniciais na faixa de 84 a 451 mg/L foram utilizadas para fluidizar cerca de 400 cápsulas permeáveis, confeccionadas artesanalmente em tela de aço inoxidável 42 mech. Cada cápsula continha cerca de 100 mg da resina comercial AmberliteTMXADTM4, da qual foram previamente eliminadas as partículas menores que a abertura da tela. A resina ocupava cerca da metade do volume da cápsula, o que propiciava agitação interna das partículas durante a fluidização, diminuindo assim a resistência ao transporte difusivo do fenol da fase líquida para o adsorvente. O sistema foi operado a 35°C, temperatura típica de descarte de rejeitos industriais. Os experimentos foram realizados usando velocidade superficial de fluidização 20% acima da velocidade superficial mínima de fluidização das cápsulas, o que propiciou intensa circulação das mesmas no leito. Tipicamente, 30 passagens do volume total de líquido circulante através do leito eram requeridas para alcançar na fase líquida uma concentração de fenol muito próxima daquela do equilíbrio. Um modelo de adsorção em batelada, simples, porém muito confiável e incorporando a clássica isoterma de Freundlich, previu satisfatoriamente as concentrações finais de fenol no líquido. Com base nos perfis temporais da concentração de fenol no líquido, desenvolveu-se também um modelo transiente de 2ª ordem para o processo. Sólidos em suspensão, freqüentemente presentes em águas residuais industriais e causa comum de entupimentos em leito fixos, foram simulados com serragem de pinho com tamanhos de partícula na faixa -16+28 mech. A intensa agitação do leito fluidizado impediu o bloqueio das telas das cápsulas. / This work is related to the removal of phenol from industrial wastewaters by adsorption onto commercial polymeric resins. It is a current alternative, not only economically viable but also conservationist when compared to granulated activated carbon of vegetal origin, traditionally used in these cases. For this purpose, a closed circuit bench scale liquid fluidized bed system was developed and operated successfully. Phenol aqueous solutions with initial concentrations in the range 84 to 451 mg/L were used to fluidize some 400 handcrafted small permeable capsules of stainless steel screen, 42 mech. Each capsule contained about 100 mg of the commercial resin AmberliteTMXADTM4, which was previously sieved to eliminate particles smaller than the screen aperture. The resin occupied roughly half the volume of the capsule, enabling internal mixture of particles during fluidization, thus decreasing the diffusional resistance to phenol transport within the liquid phase towards adsorbent. The system was operated at 35°C, a typical temperature of industrial wastewaters. Experiments were carried out using a fluidizing superficial velocity 20% above the minimum superficial fluidization velocity of the bed of capsules. Typically, 30 passages of the total circulating liquid volume through the bed were required to reach a concentration of phenol in the liquid phase, very near that of equilibrium. A batch adsorption model, simple but very reliable and incorporating the classic reundlich isotherm, satisfactorily predicted final concentrations of phenol in the liquid. Based on the time profiles of the phenol concentration in the liquid, a 2nd order transient model was also developed for the process. Suspended solids, often present in industrial residual waters and a common cause of fixed beds clogging, were simulated with pine saw dust, with particle sizes in the range -16+28 mech. The intense fluidized bed mixing avoided the blocking of the screen of the capsules.

Orientadores: Telma Teixeira Franco, Theo Guenter Kieckbusch / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-03T18:15:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Igarashi_Luciana_D.pdf: 3952323 bytes, checksum: 2470101a073b4ca053b9725ab992fd6b (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: A extração contínua e semi-contínua de uma enzima modelo, xilanase, foi estudada em colunas do tipo spray, de pratos perfurados e empacotada utilizando sistema de duas fases aquosas (SDF A) composta por polietileno glicol (PEG) 4000 e fosfato de potássio dibásico. Para a coluna spray, o hold-up da fase dispersa e o coeficiente global de transferência de massa (KD a) foram avaliados para diferentes velocidades superficiais da fase leve. Os resultados indicaram que um aumento na velocidade superficial da fase dispersa na faixa de O - 0,18 mm/s apresentou um efeito positivo sobre o KD a e hold-up. Para a coluna de pratos perfurados foi observado que o aumento da velocidade superficial da fase dispersa e no número de pratos também promoveu um aumento nos dois parâmetros de extração da coluna. A seletividade de separação da xilanase e albumina de soro bovino, BSA, (contaminante modelo) foi alta, pois cerca de 60% da enzima foi extraída para a fase leve, enquanto uma quantidade insignificante de BSA foi obtida nesta fase. A possibilidade de usar a coluna de pratos e recheada na operação contínua e contra-corrente para a extração da enzima também foi avaliada. Foram estudadas a influência de diferentes tipos de recheio como os anéis de Raschig, esferas de vidro e anéis de poliestireno assim como a razão da velocidade superficial da fase leve (pEG) e pesada (sal). A melhor seletividade foi obtida com os anéis de poliestireno 94% da xilanase na fase polimérica enquanto apenas 3% do contaminante foi obtido nesta fase. Em uma segunda parte deste trabalho explorou-se o SDF A contendo apenas um copolúnero termossensível em um processo em batelada. Foram utilizados copolímeros randômicos contendo grupos de óxido de etileno (EO) e óxido de propileno (PO) hidrofobicamente modificados, sendo que a modificação foi realizada através da inserção de grupos hidrofóbicos alifáticos C1JI29 nas duas pontas do polímero. Neste sistema a fase superior é enriquecida em água e a fase inferior no polímero (cerca de 6-8%, p/p). A melhor separação do DNA e do plasmídeo utilizando o copolímero hidrofóbicabicamente modificado (HM-EOPO) carregado positivamente foi obtido usando uma baixa força iônica a pH 8. O uso do sal, K2SO4' que não possui força eletroquúnica em sistemas contendo o copolímero HM-EOPO mostrou que o coeficiente de partição (K) das proteínas não apresentou dependência com o pH do sistema, e que em pHs extremos houve indícios de que a proteína poderia ter apresentados mudanças estruturais na molécula / Abstract: The semi-continuous and continuous extraction of a model enzyme, xylanase, in spray, sieve plates and packed columns were investigated using aqueous two-phase systems composed by polyethylene glycol (PEG) 4000 and potassium phosphate. For the spray column, the dispersed phase hold-up and overall mass transfer coefficients (Ko a) were evaluated for different superficial velocities of the dispersed phase (light phase). Resuhs indicated that an increase in superficial velocity in the range of O - 0.18 mmls of the dispersed phase had a positive effect on KD a and on hold-up in all colunm heights studied, 75, 161 and 246mm. For the sieve plate column, the effect ofthe superficial velocity ofthe dispersed phase and number of plates were also studied. Results showed that the KD a and hold-up increased with an increase in both parameters. The selectivity of separation of xylanase and BSA (model contaminant) was very high, since 60% of the enzyme was extracted in the light phase, whereas no significant amount of BSA was extracted. The possibility of using the sieve plate and packed column in continuous operations for enzyme extraction was studied. The influence of several kinds of packings, Raschig rings, glass spheres and polyestirene rings was studied as well as the superficial velocity ratio of the salt and PEG phases. The best selectivity was obtained with the polyestirene ring whith 94% of xylanase recovery in the polimeric phase and just 3% of contaminant was recovery to this phase. In a second part of this work a system composed by a thermoseparating hydrophobica11y modified polymers (HM-EOPO) has been used in one-polymer extraction systems, where the top phase is enriched by water and the bottom phase is enriched by the polymer (about 6-8%, w/w). The best separation ofDNA ftom plasmid was obtained using a low ionic system at pH 8 when the polymer is positively charged. By using salts that do not produce electrochemica1 driving force in the system contained HM-EOPO copolymer it is possible to distinguish other driving forces acting on the partitioning of biomolecules. One salt used in this study, K2S04, has this property. The partition coefficient of the proteins studied in this work, showed an independence of the pH of the system, but at extreme pH variation in K with the protein charge would indicate structural changes in the proteic molecule / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Cesar Costapinto Santana / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-14T04:41:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pinheiro_DamarisKirsch_M.pdf: 2883204 bytes, checksum: cb5ae7920cbe0852e520d4f257237024 (MD5) Previous issue date: 1992 / Resumo: No presente trabalho foram realizados estudos experimentais sobre o fenômeno do deslocamento imiscível de um fluido newtoniano por soluções poliméricas, com comportamento reológico não-newtoniano. Os testes de bancada foram desenvolvidos utilizando-se amostras de rochas petrolíferas de reservatórios nacionais, saturadas com óleo mineral, promovendo-se o deslocamento com soluções poliméricas de Poliacrilamida Parcialmente Hidrolisada e Polissacarídeo Goma Xantana. Os resultado de tais deslocamentos foram comparados com o deslocamento imiscível de um fluido newtoniano por outro fluido newtoniano, sendo aqui utilizada soluções de cloreto de potássio. Foram obtidas correlações que possibilitam o cálculo da permeabilidade efetiva à solução polimérica através das propriedade do meio poroso, dos parâmetros do modelo reológico que define o comportamento do fluido e dos dados obtidos no deslocamento. A partir destas correlações foi desenvolvido um programa, baseado no Método de Welge, que possibilita o cálculo das curvas de permeabilidades relativas obtidas do deslocamento imiscível de um fluido newtoniano por um fluido não-newtoniano. Este programa permite o cálculo para fluidos deslocantes que seguem os modelos reológicos: Newtoniano, Ostwald ¿ de Waele, Bingham e Herschel ¿ Bulkley / Abstract: The present work is related with experimental studies concerning to the phenomena of imiscible displacement of a Newtonian fluid in a porous media using polymeric solutions with non-Newtonian behavior as the injection fluid. Bench tests involving samples of brazilian reservoir rocks (Rio Bonito field) saturated with mineral oil were carried out, aiming the oil displacement through the utilization of partially hydrolyzed polyacrylamide solutions and polysaccharide (Xantan Gum) solutions. Results of the displacement caused by the non-Newtonian solutins were compared to those experiments done with Newtonian fluids (potassium chloride solutions). The experimental results enable the calculation of the effective permeability for the polymeric solution through established correlations associated to the porous media properties and to the rheological associated to the porous media properties and to the rheological behavior parameters of the solutions. The Welge method was applied to develop a computer program using the correlations developed in this work to predict the relative permeability curves from the displacement experiments. This program is general enough to include Newtonian, Ostwald-de-Waele, Bingham and Herschel-Bulkley rheological models for the injection fluid / Mestrado / Desenvolvimento de Processos em Sistemas Particulados / Mestre em Engenharia Química