Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. / Made available in DSpace on 2013-07-16T00:00:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 221534.pdf: 1024707 bytes, checksum: 50e1555ab680605c839d1d653a7b7fca (MD5) / A areia contaminada com resina fenólica, gerada na etapa de desmoldagem das peças metálicas nas industrias de fundição, é atualmente um grave problema ambiental que o setor enfrenta. Parte desse resíduo vem sendo acumulado na própria empresa ou enviado para aterros industriais, causando sérios danos ao meio-ambiente. Os estudos realizados em relação à regeneração destas areias são motivados por fatores de ordem social, econômica e ambiental. Este trabalho visa estudar o processo de regeneração da areia contaminada com resina fenólica através de um tratamento químico utilizando o processo de oxidação avançado, conhecido como Processo Fenton. Este processo possibilita a reutilização da areia no processo original e avaliação das suas características mediante o processo fenólico alcalino catalisado com éster e processo gaseificado com CO2. Os parâmetros estudados e otimizados foram à concentração de Ferro (II), o tempo de reação e temperatura adequada para o processo de regeneração. A caracterização da areia regenerada foi realizada através das técnicas de análise térmica diferencial, análise termogravimétrica, difratometria de raios-X, microscopia eletrônica de varredura e perda ao fogo. A areia contaminada com resina fenólica e regenerada apresentaram a mesma fase cristalina. Através de microscopia eletrônica de varredura observou-se que a condição C500, com temperatura de 40ºC e tempo de reação de 30 minutos, foi à condição mais adequada de regeneração. Os ensaios tecnológicos apresentaram valores de resistência à tração acima do especificado pelo setor produtivo, o que vem a comprovar a viabilidade do reaproveitamento do resíduo no processo industrial.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. / Made available in DSpace on 2013-07-16T00:47:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 227466.pdf: 66407424 bytes, checksum: 51bb041bddf82eebb5e7fddc86dd1de7 (MD5) / A água é não só um elemento primordial ao desenvolvimento humano, mas também um recurso essencial à vida. Até pouco tempo atrás, as preocupações com a sua quantidade eram constantes. Hoje, é a sua qualidade que tem sido foco de preocupação de diversos pesquisadores, que vêm realizando estudos visando à determinação de parâmetros que influenciam a qualidade da água. O Índice de Qualidade da Água, IQA, transforma múltiplas informações técnicas em uma linguagem simples, através de uma classificação da área de estudo em uma escala que varia de muito ruim à excelente, de acordo com a National Sanitation Foundation (NSF), dos Estados Unidos, que desenvolveu um índice utilizado mundialmente, através de questionamentos a 142 especialistas, que selecionaram nove parâmetros de maior importância na qualidade de água: DBO, oxigênio dissolvido, pH, temperatura, nitratos, fosfato total, sólidos totais, turbidez e coliformes fecais. No presente trabalho, o índice foi calculado para a sub-bacia do Rio Itajaí-Mirim, no município de Brusque ou, mais precisamente, na divisa entre Brusque e Botuverá até o principal ponto de captação de água do SAMAE, além dos quatro afluentes mais representativos que têm seu exutório neste segmento do rio, que são o Ribeirão do Lajeado, Ribeirão das Pedras Grandes, Rio do Cedro e Rio das Águas Claras. Esta seleção foi feita com a finalidade de se obter o grau de poluição gerado no município em questão, que vai influenciar no sistema de tratamento de água municipal, levando-se em conta, principalmente, o grande número de indústrias e a falta de uma estação de tratamento de esgoto sanitário nesta localidade. Foram realizadas oito campanhas, sendo substituídas as análises de DBO por Redução ao Permanganato e de sólidos totais por cor, além de se considerar fosfato reativo como fosfato total. Como resultado, foi obtida a classificação média para todos os pontos, sendo que o Ribeirão do Lajeado e o Ribeirão das Pedras Grandes estão muito próximos de se classificarem como bons. Dentro dos limites do estudo, constatou-se que a ocupação populacional está diretamente ligada à qualidade da água e, ainda, que, as maiores interferências sobre os resultados são os despejos domésticos e as áreas de pastagem, apesar de as indústrias também serem uma possível fonte de contaminação. Foi feita, ainda, uma análise comparativa dos resultados obtidos com a Resolução CONAMA 357, aonde foi observado que os parâmetros mais críticos são fosfato total e coliformes fecais, indicando que os pontos em estudo não são viáveis para recreação de contato direto. Desta forma, é possível concluir que a instalação de uma estação de tratamento do esgoto orgânico produzido, que é uma das grandes fontes de fósforo e microorganismos, tende a aumentar os valores do IQA e, conseqüentemente, a qualidade dos rios e ribeirões da região. The water is not only a primordial element to the human development, but also an essential resource to the life. Until little time behind, the concerns with the amount were constant. Today, it is the quality that has been focus of several researcher's concern. Several studies have been developed seeking the determination of parameters that influence the water quality. The index WQI, Water Quality Index, transforms multiple technical information in simple language, through a classification of the study area in a scale that varies of very bad to the excellent, in agreement with National Sanitation Foundation (NSF - USA). This index has been globally used and was obtained using arguments of 142 specialists, which selected nine parameters of larger importance in the water quality: DBO, dissolved oxygen, pH, temperature, nitrates, total phosphate, total solids, turbidity and fecal microorganisms. In this present work, the index was calculated for the Itajaí-Mirim sub-basin, Brusque city, or, more exactly, between Brusque and Botuverá cities, until the SAMAE caption main point besides the four more important affluents that join the Itajaí-Mirim river in that extension of the river, which are: Ribeirão do Lajeado, Ribeirão das Pedras Grandes, Rio do Cedro and Rio das Águas Claras. This selection was made with the purpose of obtaining the pollution degree generated in the municipal district in subject, that will influence in the municipal system of water treatment, being taken into account, mainly, the great number of industries and the absence of a wastewater treatment station, in that region. Eight campaigns were accomplished, where it was substituted the analyses of DBO by Permanganate Reduction and of total solids by color, besides being considered reactive phosphate as total phosphate. As result, it was obtained the medium classification for all the points, being that the Ribeirão do Lajeado and the Ribeirão das Pedras Grandes are close to be classified as being good. According to studies, it was verifies that the men's occupation is directly connected to quality of the water, being that the biggest interferences on the results are the domestics wastes and the pastures areas, besides the industry that is also a source of contamination. It was done, still, a comparative analysis of the values obtained in this work with the Resolution CONAMA 357, where was observed that the most critical parameters are total phosphate and fecal microorganisms, showing that the points of study are not feasible or recreation of direct contact. So, it is possible to conclude that the installation of a treatment system for the organic wastewater produced, that is a big producer of phosphates and fecal microorganisms, brings an increase of the IQA values, and consequently the quality of the rivers and streams of the region.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. / Made available in DSpace on 2013-07-16T00:55:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 224147.pdf: 3449136 bytes, checksum: ad60b26aef1b3582ceb87ab8b524a9ff (MD5)

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pos-Graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2013-07-16T00:56:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 224148.pdf: 1726405 bytes, checksum: d6a5b7ef9ed96496d06c8caad5393db1 (MD5) / Entre os fungos pertencentes à classe dos basideomicetos, os do gênero Pleurotus são reconhecidos por apresentar b-glicanos com importantes propriedades medicinais como constituintes da parede celular tanto do basidioma como do micélio. Este trabalho propôs a busca de um meio de cultivo que maximizasse tanto a produção de biomassa como a de polissacarídeos produzidos por Pleurotus ostreatus DSM 1833. A avaliação do meio de cultivo selecionado em escala ampliada, utilizando dois diferentes valores de KLa inicial e a avaliação do potencial antimicrobiano de extratos da biomassa e do caldo de cultivo de P. ostreatus cultivado no meio selecionado, também foram realizadas. Os experimentos para a seleção do meio de cultivo foram realizados em frascos de Erlenmeyer de 500 mL, contendo 100 mL do meio de cultivo a ser estudado, incubados a 30ºC, sob agitação recíproca de 120 min-1. Inicialmente, três meios de cultivo foram avaliados: meio POL (20 g.L-1 de glicose, peptona, extrato de levedura, sulfato de amônio, sulfato de magnésio e fosfato de potássio), meio TD (extrato de trigo e 20 g.L-1 de glicose) e meio POL-MIL (meio POL modificado pela substituição do extrato de levedura e peptona por água de maceração de milho). A produtividade máxima em biomassa (PXmáx) alcançada nestas condições foi de 0,63, 1,48 e 1,16 g.L-1.dia-1, respectivamente para os meios POL, TD e POL-MIL. Por apresentar maior produtividade em biomassa o meio TD foi considerado mais propício para dar continuidade aos experimentos para a escolha da concentração da fonte de carbono. Quando 5, 10, 15 e 20 g.L-1 de glicose foram adicionadas ao extrato de trigo, verificou-se uma produtividade máxima em biomassa (PXmáx) de aproximadamente 0,39, 0,64, 0,59 e 1,48 g.L-1.dia-1, respectivamente. Os fatores de conversão de substrato em biomassa (Yx/s) foram de 0,40, 0,63 e 0,88 g.g -1 para os meios POL, TD e POL-MIL, respectivamente. Para as concentrações de glicose de 5, 10, 15 e 20 g.L-1 os fatores de conversão de substrato em biomassa (Yx/s) foram de 0,55, 0,54, 0,58 e 0,63 g.g-1 respectivamente. Os resultados de produtividade apontaram o extrato de trigo, adicionado de 20 g.L-1 de glicose, como sendo o mais propício para produção de biomassa de Pleurotus ostreatus dentre as condições avaliadas. O bom desempenho alcançado por um meio composto de extrato de trigo e glicose levaram a um experimento subseqüente no qual construiu-se um planejamento fatorial 24 para avaliar a suplementação do extrato de trigo com água de maceração de milho (10 e 20 g.L-1), extrato de levedura (2 ou 5 g.L-1) e/ou sulfato de amônio (0 e 5 g.L-1). A concentração de glicose também foi variada em 20 e 40 g.L-1. Em termos de produtividade máxima em biomassa e de fator de conversão de substrato em biomassa, os melhores valores foram obtidos quando utilizou-se 5 g.L-1 de extrato de levedura e 40 g.L-1 de glicose. Em termos de concentração máxima de biomassa e de produtividade global em polissacarídeos, o melhor resultado foi obtido quando utilizou-se 20 g.L-1 de água de maceração de milho e 40 g.L-1 de glicose. Esta condição foi utilizada para avaliar a influência de dois níveis de kLa inicial (10,2 e 19,3 h-1) na produção de biomassa e polissacarídeos, em experimentos em escala ampliada (4 L), conduzidos em biorreator. O melhor resultado foi encontrado quando o kLa inicial de 10,2 h-1 foi utilizado. A atividade antimicrobiana de dois diferentes extratos (infusão do micélio fresco em água fervente - EI e solução de polissacarídeos obtidos da biomassa micelial - EP) e do caldo de cultivo de P. ostreatus cultivado no meio selecionado - CC foi avaliada contra os microrganismos Escherichia coli, Bacillus subtilis e Candida albicans. O caldo de cultivo e a infusão aquosa do micélio de P. ostreatus mostraram-se os mais indicados para inibir o crescimento de E. coli e C. albicans, respectivamente. Among the basidiomycetes, fungi of the Pleurotus genus are recognized for presenting b-glucans with important medicinal properties as a constituent of the cellular wall of the fruit body or of the mycelium. The aims of this work were to select a culture medium that maximized the production of biomass and polysaccharides produced by Pleurotus ostreatus DSM 1833 and to evaluate the antimicrobial effects of the biomass extracts and the culture broth of P. ostreatus cultivated in the selected medium. The scale up of the process using the selected medium in two different values of initial KLa was also done. The experiments for the selection of the culture medium were carried out in Erlenmeyer flasks of 250 mL, containing 100 mL of the medium to be evaluated, maintained at 30ºC, under reciprocal agitation (120 min-1). Initially, three culture media were evaluated: POL (20 g.L-1 of glucose, peptone, yeast extract, ammonium sulfate, magnesium sulfate and potassium phosphate), TD (wheat extract and 20 g.L-1 of glucose) and POL-MIL (POL medium modified for the substitution of the yeast extract and peptone for corn steep liquor). The maximum productivity in cell (PXmáx) was 0.63, 1.48 and 1.16 g.L-1.day-1, respectively for POL, TD and POL-MIL. By presenting the best results in terms of productivity in cells, TD was selected to give continuity to the experiments for the choice of the concentration of the carbon source. When 5, 10, 15 and 20 g.L-1 of glucose were added to the wheat extract, a maximum productivity in biomass (PXmáx) of 0.39, 0.64, 0.59 and 1.48 g.L-1.day-1, respectively, was verified. The yields in cell (Yx/s) were 0.40, 0.63 and 0.88 g.g -1 for POL, TD and POL-MIL, respectively. For glucose concentrations of 5, 10, 15 and 20 g.L-1 the yield in cell (Yx/s) were 0.56, 0.54, 0.58 and 0.63 g.g-1 respectively. The productivity results showed that wheat extract, added of 20 g.L-1 of glucose is the most propitious medium for production Pleurotus ostreatus, among the evaluated conditions. The good performance achieved with a medium composed by wheat extract and glucose led to a subsequent experiment in which a 24 factorial design was constructed to evaluate the supplementation of the wheat extract with corn steep liquor (10 and 20 g.L-1), yeast extract (2 or 5 g.L-1) and/or ammonium sulfate (0 and 5 g.L-1). The glucose concentration was also varied in 20 and 40 g.L-1. In terms of maximum productivity in biomass and global productivity in polysaccharides, the best values were obtained when 5 g.L-1 of yeast extract and 40 g.L-1 of glucose were used. In terms of maximum concentration of biomass, the best results were obtained when 20 g.L-1 of corn steep liquor and 40 g.L-1 of glucose were used. This condition was used to evaluate the influence of two initial levels of kLa (10,2 and 19,3 h-1) in the production of biomass and polysaccharides in experiments carried out in a bioreactor of 4 L. The best results were found when initial kLa of 10,2 h-1 was used. The antimicrobian effects of two different extracts (infusion of fresh mycelium in boiling water - EI and a solution of the polysaccharides extracted of the micelial biomass - EP) and the culture broth of P. ostreatus cultivated in the screened medium - CC were evaluated against the microorganisms Escherichia coli, Bacillus subtilis and Candida albicans. The culture broth and the aqueous infusion of the mycelium of P. ostreatus were able to inhibit the growth of E. coli and C. albicans, respectively.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2013 / Made available in DSpace on 2013-07-16T21:14:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 316401.pdf: 1031128 bytes, checksum: 26bce3380bec13fa9e5818de6c78c70d (MD5) / A indústria petrolífera é considerada uma das principais responsáveis pela poluição das águas, visto que os efluentes gerados por ela possuem alto teor de contaminantes, como os metais pesados. O chumbo, um dos metais pesados presente nos efluentes petroquímicos, apresenta risco para a saúde humana e para o meio aquático mesmo em baixas concentrações. Muitos estudos para a remoção de chumbo em efluentes são realizados por adsorção com carvão ativado, reconhecido como um ótimo adsorvente para purificação de águas. Este trabalho teve como objetivo remover chumbo de efluentes sintéticos por processo adsortivo utilizando carvão ativado de ossos bovinos como adsorvente. Foram realizados ensaios de caracterização físico-química do carvão, a avaliação das condições ótimas para os parâmetros pH e tempo de contato, os estudos cinéticos e isotérmicos de equilíbrio, bem como o estudo para reutilização do adsorvente. Observou-se a necessidade de realização de tratamento químico para o carvão ativado, pois este apresentava alta porcentagem de grupos carbonatos e fosfatos. O tratamento químico com HNO3, além de remover fósforo e cálcio da composição química elementar, aumentou a área superficial significativamente, bem como sua microporosidade. O carvão ativado apresentou concentração de grupos funcionais de superfície ácidos maior que dos grupos básicos, dando-lhe característica de bom trocador catiônico. O pHpcz determinado foi igual a 4,0 e o tempo mínimo de contato foi de 6 horas para a realização dos ensaios. Foi observado que o tempo para o equilíbrio cinético diminui com o aumento da concentração inicial de metal na solução e os valores encontrados para qexp foram de 32,1, 50,1, e 42,3 mg.g-1 para concentração de 100, 150 e 200 mg.L-1, respectivamente. O modelo cinético de pseudo-segunda ordem representou melhor os dados experimentais para todas as concentrações iniciais estudadas, apresentando bons coeficientes de correlação linear. Os modelos de Langmuir e Freundlich foram utilizados para ajustar os dados experimentais e estes apresentaram boa correlação, sendo o modelo de Langmuir o que melhor descreveu o equilíbrio, apresentando melhor R2. Verificou-se que a dessorção com HCl apresentou maior eficiência, o tempo mínimo para o equilíbrio de dessorção foi de 3 horas e a recuperação é de aproximadamente 50%.<br> / Abstract : The oil industry is considered one of the main causes of water pollution since the effluents generated by it have high levels of contaminants such as heavy metals. Lead, one of the heavy metals present in the petrochemical effluents, presents a risk to human health and to water environments even at low concentrations. Many studies for lead removal in wastewater are carried out by adsorption with activated carbon, recognized as an excellent adsorbent for water purification. This work's objective was to remove lead from synthetic wastewater by adsorptive process using activated carbon from bovine bones as adsorbent. Tests of physical-chemical characterization of coal were made, as well as the evaluation of optimum conditions for the pH and contact time parameters, kinetic and isothermal equilibrium studies, and the study for reuse of the adsorbent. It was observed a need for conducting chemical treatment for activated carbon, since it had a high percentage of carbonate and phosphate groups. The chemical treatment with HNO3, besides removing the calcium and phosphorus from the chemical composition, also increased the surface area significantly, as well as its microporosity. The activated carbon presented a concentration of surface functional groups of acids higher than basic groups, giving it a good cation exchanger characteristic. The determined pHpcz was equal to 4.0 and the minimum contact time was 6 hours for the tests to be made. It was observed that the kinetic equilibrium time decreases with the increase of initial metal concentration in the solution and the values found for qexp were 32.1, 50.1 and 42.3 mg.g-1 for concentrations of 100, 150 and 200 mg.L-1, respectively. The pseudo-second order kinetic model best represented the experimental data for all initial concentrations studied, presenting good linear correlation coefficients. The Langmuir and Freundlich models were used to adjust the experimental data and these showed good correlation, being the Langmuir model the one that best described the balance, showing better R2. It was verified that the desorption with HCl presented the highest efficiency, the minimum time for desorption equilibrium was 3 hours and the recovery is approximately 50%.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. / Made available in DSpace on 2013-12-05T21:40:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 244262.pdf: 1411437 bytes, checksum: 39a9017f2c010032fe1d1222c8dbe080 (MD5) Previous issue date: 2007 / A geração de energia termelétrica a partir da utilização de carvão mineral como combustível ainda consiste num ramo importante no cenário mundial de matrizes energéticas, apesar de políticas atuais de redução do consumo de combustíveis derivados de fontes de energia não renováveis. Em Usinas Termelétricas de grande porte, o carvão mineral é pulverizado e alimentado em caldeiras através de bicos queimadores. Nesse contexto, alguns problemas operacionais podem acontecer em decorrência da natureza abrasiva deste mineral e da desigual distribuição de fluxo de combustível nas tubulações que alimentam os queimadores. Entre eles, destacam-se o desgaste excessivo de bicos dispersores de combustível e o superaquecimento localizado em determinadas regiões da caldeira, problemas causados principalmente pela distribuição desigual de carvão mineral pulverizado nos dutos que alimentam as caldeiras. Sendo assim, o presente trabalho propõe o estudo de um dispositivo regulador e direcionador de fluxo de fluidos, projetado para ser instalado numa Usina Termelétrica com o objetivo de uma equalização de velocidades da mistura de ar e combustível, visando à redução de problemas operacionais que induzam a indústria a paradas forçadas. Para isso, foi desenvolvida uma unidade piloto para ensaios com protótipos do dispositivo, com a utilização de ar frio como fluido de escoamento. Esta Unidade permitiu a realização de ensaios experimentais com um protótipo, e com dois ou três protótipos trabalhando com fluxos de ar em paralelo. Os resultados obtidos a partir destes ensaios permitiram a avaliação da perda de carga singular em função da regulagem do mesmo, sendo que um comportamento exponencial foi verificado. Além disso, foi possível a determinação do comprimento equivalente adimensional do protótipo. Por fim, a instalação do dispositivo no meio industrial foi executada, e testes adicionais visando à comparação dos resultados obtidos a partir da unidade piloto foram realizados. Sendo assim, este estudo possibilitou o conhecimento das características do dispositivo projetado, bem como permitiu uma estimativa de sua influência na dissipação de energia em escoamentos internos, incompressíveis e em regime turbulento. Foi demonstrado e comprovado também que o protótipo é útil na avaliação das características gerais do dispositivo, porém para a quantificação da dissipação de energia do sistema operando com carvão mineral, estudos complementares necessitam ser realizados.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2013-12-05T22:19:05Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012 / Os acabamentos retardantes de chama são substâncias aplicadas nos substratos têxteis com intuito de dificultar a ignição e tornar demorada a propagação da chama, reduzindo os riscos de incêndios. Neste trabalho foi investigada a incorporação de argila no tratamento retardante de chama em tecido de algodão utilizando bentonita sódica juntamente com aditivos fosfatados, a fim de conferir retardância à chama ao substrato têxtil. Estes componentes foram misturados a uma dispersão de copolímeros de acetato de vinila/etileno, formando uma pasta homogênea. O método de recobrimento de faca sobre rolo mostrou-se mais promissor para aplicação do tratamento no tecido do que a impregnação por foulard. A aplicação do recobrimento retardante de chama nas amostras de tecido resultou na extinção do fogo antes da remoção da fonte de ignição, ao submetê-las ao teste de resistência à chama vertical. O uso da bentonita sódica conferiu retardância à chama ao substrato têxtil graças ao efeito sinérgico entre esta e os aditivos fosfatados. A argila provocou a redução substancial no uso dos retardantes de chama, na ordem de 40 a 60%, tornando o método atrativo no aspecto econômico e ambiental. A análise termogravimétrica evidenciou que a camada de recobrimento atua como uma barreira protetora no tecido, tornando a degradação térmica do algodão lenta e gradual. As análises de difração de raio X e de microscopia eletrônica de transmissão mostraram que a estrutura formada pela argila e a matriz polimérica está na fronteira entre compósito e nanocompósito. O tratamento proposto é eficiente e os tecidos foram classificados como auto-extinguíveis pela norma ISO 6941. A utilização de bentonita sódica no recobrimento retardante de chama apresenta potencial tecnológico no segmento têxtil. Flame retardant finishes are chemicals added to textile substrates to render them into a more resistant ignition process in order to prevent the fire from spreading. By doing so, the risk of fire damage in the textile is minimized. Having this in mind, this study investigated the incorporation of clay in the flame retardant treatment of cotton fabric by using sodium bentonite with phosphorous additives, in order to impart flame retardancy to the textile substrate. These compounds were blended with vinyl acetate-ethylene copolymer dispersion to form a homogeneous coating paste. The knife over roll coating method proved to be more promising than the padding technique for the application of the chemical formulations on textile. When the back coating fabrics were put through vertical flame testing, the flame extinguished itself from the samples before the ignition source was removed. The use of sodium bentonite attributed flame retardancy to cotton textile due to the synergic effect between clay and phosphorus based additives. Furthermore, the clay resulted in 40 to 60% of reduction in the utilization of phosphorus containing flame retardants, which transforms the method into an economic and environmental attractive one. The thermogravimetric analysis served as evidence to show that back coating works as a protective barrier in the textile and which makes the thermal degradation of the cotton fabric slow and gradual. The x-ray diffraction and the transmission electron microscopy showed that the interaction between clay and polymer matrix formed structures in the border line of composite and nanocomposite. As a conclusion, it is possible to perceive that the proposal treatment is efficient and the back coating fabrics can be classified as self-extinguishing according to ISO 6941. Hence, there are high potential applications of sodium bentonite in flame retardant coating in the textile industry.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2013-12-05T22:22:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 318590.pdf: 2962183 bytes, checksum: 9a7fe2da052fea3063427946812897cd (MD5) Previous issue date: 2013 / A gaseificação de resíduos agroindustriais tem sido apontada como uma alternativa viável de geração de energia, atuando ao mesmo tempo como solução para a disposição final destes rejeitos. Neste trabalho foi estudada a cinética da reação de gaseificação com CO2 de duas biomassas desta categoria, a saber, bagaço de maçã (BM) e borra de café (BC). Como primeira etapa, as duas amostras foram submetidas a uma pirólise lenta em um reator de quartzo tubular de leito fixo, em atmosfera de N2, com taxa média de aquecimento de 11,7 °C·min-1 e tempo de residência de 60 minutos em 600 °C. O BM foi submetido também a uma pirólise rápida, onde a taxa média de aquecimento aplicada foi de 227,9 °C·min 1, e o tempo de residência foi de 15 minutos em 900 °C. A etapa de gaseificação dos resíduos carbonosos (chars) foi realizada em um reator diferencial, em condições onde se determinou, experimentalmente, que o regime era controlado pela reação química, ou seja, fluxo de CO2 de 200 mL·min-1, tamanho de partícula menor do que 106 m e massa de 12 mg. As reações foram conduzidas isotermicamente em um analisador termogravimétrico nas temperaturas de 760, 810 e 855 °C, em pressão atmosférica. Os resultados apresentaram uma reatividade maior para o bagaço de maçã em relação à borra de café, o que foi atribuído ao efeito catalítico do potássio, presente em grande quantidade no BM. Entre os chars de bagaço de maçã, a reatividade maior foi alcançada para o produto da pirólise rápida, como consequência das alterações estruturais propiciadas pelas condições operacionais aplicadas. Quatro modelos cinéticos foram ajustados aos dados experimentais da gaseificação, entre ele três teóricos: Modelo Homogêneo (MH), Modelo do Núcleo Não Reagido (MNNR) e Modelo de Poros Randômicos (MPR); e um semiempírico: Modelo de Poros Randômicos Modificado (MPRM). A ordem obtida de melhor predição foi MPRM > MPR > MNNR > MH. Os parâmetros cinéticos calculados ficaram dentro da faixa encontrada na literatura, com as energias de ativação variando entre 147,1 e 190,4 kJ·mol-1, e os fatores pré-exponenciais entre 7,8·104 e 2,2·107 min 1.<br> / Abstract : The gasification of agro-industrial residues has been identified as a viable alternative for energy generation, acting, at the same time, as a solution for the final disposal of these wastes. In the present work, the gasification kinetics of two biomasses, namely apple pomace (AP) and spent coffee grounds (SCG), with CO2 was investigated. As a first step, the slow pyrolysis of AP and SCG took place in a fixed-bed tubular quartz reactor under N2, with average heating rate of 11.7 °C·min-1 and a residence time of 60 min at 600 °C. A fast pyrolysis of AP was also performed, where the average heating rate applied was 227.9 °C·min 1, and the residence time was 15 min at 900 °C. The CO2 gasification of the carbonaceous residues (chars) was conducted in a differential reactor under conditions where it was determined experimentally that the system was in the kinetically controlled regime, ie., flow of 200 ml·min-1, particle diameter smaller than 106 m and amount of sample around 12 mg. The reactions were carried out isothermally in a thermo-gravimetric analyzer at temperatures of 760, 810 and 855 °C, at atmospheric pressure. The results showed a greater reactivity to apple pomace in relation to spent coffee grounds, which was attributed to the catalytic effect of potassium, present in large amounts in AP. Among the chars of apple pomace, the greater reactivity was achieved for the product of fast pyrolysis, as a consequence of structural changes due to operating conditions applied. Four kinetic models were fitted to experimental data of gasification, among them three theoretical: Volume-Reaction Model (VRM), Shrinking Core Model (SCM) and Random Pore Model (RPM); and one semi-empirical: Modified Random Pore Model (MRPM). The best fit order obtained was MRPM > RPM > SCM > VRM. The kinetic parameters calculated were within the range found in the literature, with activation energies varying between 147.1 and 190.4 kJ·mol-1, and the pre-exponential factors between 7.8·104 and 2.2·107 min-1.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2013 / Made available in DSpace on 2013-12-05T23:46:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 320188.pdf: 2496881 bytes, checksum: 7488ff51c661c55cc54d00c58ed43f87 (MD5) Previous issue date: 2013 / O presente trabalho teve como objetivo extrair e caracterizar as gomas de seis espécies vegetais, a saber C. pulcherrima, A. pavonina, D. regia, T. indica, M. sloanei , H.courbaril e avaliar suas características estruturais e propriedades físico-químicas para futuras aplicações. O teor de umidade e cinzas das gomas das seis espécies estudadas variaram de 9,7-12,6% e 0,45-2,5%, respectivamente, sendo que as gomas de H. courbaril, T. indica e M. sloanei foram as gomas que apresentaram o maior rendimento 37 - 43,5%. O teor de proteína também foi avaliado, e as gomas extraídas das sementes de C. pulcherrima, A. pavonina e D. regia apresentaram menor conteúdo de proteína 0,6-0,9% em relação as gomas extraídas de T. indica, M. sloanei e H. courbaril cujos os valores foram entre 6,3 -7,4%. Análise em cromatografia gasosa revelou que manose (Man) e galactose (Gal) foram os principais monossacarídeos presentes nas gomas extraídas de semente de C. pulcherrima (63,4% e 29,1%), A. pavonina (54,0% e 41,1%), D. regia (64,5 % e 27,0%) e glucose como componente majoritário, para as espécies de T. indica, M. sloanei e H. courbaril confirmando a presença de galactomananas e galactoxiloglucanas. Os resultados de CG foram confirmados pelos ensaios de FTIR apresentando bandas características entre 820 cm 1 e 870 cm-1 referentes ao estiramento das conformações anoméricas dos polissacarídeos. A análise termogravimétrica revelou boa estabilidade térmica (285ºC a 350ºC) para as seis amostras, com perda de massa de 49,82-61,26%. A C. pulcherrima foi a espécie que apresentou a maior viscosidade intrínseca (9,20+0,22), seguida pela D. regia (8,11+0,04), M. sloanei (7,28+0,11), H. Courbaril (6,74+0,08), A. pavonina (6,58+0,03) e T. indica (5,32+0,07). Valores negativos de Potenciais Zeta (Zp entre -1 a -12 mV) foram encontrados para todas as espécies, confirmando o caráter neutro dos polissacarídeos estudados. A análise de tensão superficial mostrou que, tanto as soluções de galactomananas (0,6 mg.L-1) como as galactoxiloglucanas (0,7 mg.L-1), são capazes de diminuir a tensão superficial da água de 72 mN/m a valores em torno de 35 mN/m a 25ºC, sendo similares às gomas comerciais. Dessa forma, as gomas extraídas de sementes podem ser utilizadas para diversas aplicações industriais, ampliando o leque de matérias primas passíveis de serem exploradas comercialmente <br> / Abstract: The present study aimed to extract and characterize the gums of six plant species, C. pulcherrima, A. pavonina, D. Regia, T. indica, M. sloanei, H.courbaril and evaluate their structural characteristics and physicochemical properties for future applications. The moisture content and ash content of the gums of the six species studied ranged from 9.7 to 12.6% and from 0.45 to 2.5%, respectively, and gums H. courbaril, T. indica and M. sloanei gums were presented a higher yield 37 - 43.5%. The protein content was also evaluated, and gums extracted from the seeds of C. pulcherrima, A. pavonina and D. regia showed lower protein content 0.6-0.9% compared with gums extracted from T. indicates, M. sloanei and H. courbaril whose values were between 6.3 -7.4%. Gas chromatography analysis showed that mannose (Man) and galactose (Gal) were the main monosaccharides present in the gum extracted from seeds of C. pulcherrima (63.4% and 29.1%), A. pavonina (54.0% and 41.1%), D. regia (64.5% and 27.0%) and glucose as the major component for the species T. indica, M. sloanei and H. courbaril confirming the presence of galactomannans and galactoxiloglucanas. The results were confirmed by GC assays FTIR showing characteristic bands between 820 cm -1 and 870 cm -1 related to stretching of the anomeric conformations of polysaccharides. Thermogravimetric analysis revealed good thermal stability (285 º C to 350 º C) for six samples, with mass loss of 49.82 to 61.26%. The C. pulcherrima was the species with the highest intrinsic viscosity (9.20 +0.22), followed by D. regia (8.11 +0.04), M. sloanei (7.28 +0.11), H. courbaril (6.74 +0.08), A. pavonina (6.58 +0.03) and T. indica (5.32 +0.07). Negative values of Zeta Potential (Zp between -1 to -12 mV) were found for all species, confirming the character of neutral polysaccharides studied. The stress analysis showed that both solutions galactomannans (0.6 mg.L-1) as galactoxiloglucanas (0.7 mg.L-1), are able of reducing the surface tension of water from 72 mN / m values to around 35 mN/m at 25ºC, being similar to commercial gums. Thus, the gums extracted from seeds can be used for various industrial applications, extending the range of raw materials that can be commercially exploited.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2013-12-05T23:48:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 319259.pdf: 2589205 bytes, checksum: 4fd9672df1bcf55905acc71e9738962f (MD5) Previous issue date: 2013 / Processos de destilação tendem a apresentar dinâmica lenta, o que gera elevados períodos de transição quando o processo é perturbado. Inúmeros estudos são realizados buscando-se implementar uma abordagem adequada à dinâmica do processo visando diminuir estes transientes. Novas estratégias de controle com ação distribuída nos pratos vem sendo proposta em diversos estudos, surgindo como alternativa aos métodos convencionais normalmente utilizados onde o controle é realizado centralizado na base e no topo. Testes já foram realizados em uma unidade experimental com a estratégia de controle distribuído, visando comprovar a minimização de transientes e fazer uma avaliação do gasto energético do processo, onde foram obtidos resultados positivos que viabilizam o método. Neste trabalho se propõe o desenvolvimento de um simulador de coluna de destilação operando com aquecimento distribuído utilizando o software comercial Hysys®. A partir das simulações é possível ter acesso a diversas informações não disponíveis experimentalmente, principalmente no que diz respeito às variáveis internas da coluna. Além disto, diferentemente da planta experimental, a simulação permite implementar uma malha de controle da composição do destilado. Sendo assim, além de comprovar a diminuição dos transientes, a simulação pretende comprovar a manutenção da qualidade dos produtos. Inicialmente foram construídas as simulações em estado estacionário, as quais foram validadas a partir de resultados obtidos experimentalmente na planta piloto. A partir do modelo estático foi desenvolvida a simulação no modo dinâmico, onde inúmeros testes foram realizados para avaliar seu desempenho e a eficiência dos controladores. Após a realização de vários ajustes, chegou-se a um modelo simulado com respostas bastante similares à planta real, a partir do qual foram realizados estudos do desempenho das estratégia de controle quando realizadas perturbações na temperatura e vazão da corrente de alimentação. A abordagem de controle com aquecimento distribuído se mostrou mais eficiente que o controle convencional na rejeição de transientes, sem prejudicar a qualidade do produto de topo. Ao serem comparadas diferentes maneiras de aquecimento distribuído, observou-se que o controle de temperatura do quarto prato é a melhor estratégia em casos de perturbações na temperatura da alimentação, enquanto o aquecimento constante de um estágio da seção retificação ou do prato de alimentação é a melhor forma de rejeitar perturbações na vazão de entrada do processo. <br> / Abstract : Distillation processes tend to have slow dynamics, which generates high transition periods when the process is perturbed. Numerous studies are done to find a suitable approach to the dynamics of the process to reduce these transients and to ensure the economic viability of the process. In previous studies our group proposed a new control strategy with action distributed in stages, unlike conventional methods normally used, where control is performed at the base and the top. An experimental unit was built to conduct tests to study the minimization of transients and make an assessment of energy expenditure, obtaining positive results that enable the process. Aiming to continue this line of research, this paper proposes the development of a distillation column simulator using commercial software Hysys in dynamic mode. From simulations it is possible to access various information not available experimentally, principally the internal variables of the column. Moreover, unlike the experimental plant, the simulation has control of the composition of the distillate. Thus, besides proving the reduction of transient, this simulations intends to investigate the maintenance of product quality. Initially were constructed steady state simulations, which were validated from experimental results in the pilot plant. From the static model was developed the simulation in dynamic mode, in which numerous tests were conducted to evaluate its performance and efficiency of the controllers. After several adjustments are made, the simulations showed results very similar to the real plant, from which studies have been conducted on the performance of the control strategy when made perturbations in temperature and flow rate of the feed stream. The distributed heating is more efficient than the conventional control for rejecting transients without interfering with the top product quality. When comparing different ways of heating distributed, it was observed that the temperature control of the fourth plate is the best strategy in case of disturbances in the feed temperature, while the constant heating of a stage of the rectification section or the feeding dish is best way to reject disturbances in the flow process input.