Orientador: Elias Basile Tambourgi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-21T05:25:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_ElviraCandidaCerdeira_M.pdf: 2297800 bytes, checksum: 2b2e1b0782bc930075566d7738d86e04 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Nos últimos anos a extração líquido-líquido tem se tomado cada vez mais importante na Engenharia Química, e considerável atenção tem sido dispensada ao desenvolvimento de tipos cada vez mais eficientes de extratores. Dentre os extratores mecanicamente agitados, ou os que apresentam melhor desempenho nos processos de separação, destacam-se os extratores agitados através do movimento de rotação (extratores rotativos). Estes extratores além de apresentarem bons resultados nos processos de separação, oferecem boa flexibilidade de operação e projetos, devido a serem de fácil construção. Dos extratores rotativos o mais conhecido é o Extrator de Discos Rotativos (RDC) que através do movimento de rotação de discos proporciona a agitação e a separação de componentes de uma mistura líquida. No presente trabalho é desenvolvido um extrator rotativo, só que ao invés de discos rotativos como o RDC, utiliza-se palhetas verticais rotativas, que podem ser perfuradas ou compactas. O objetivo principal do trabalho é, portanto, a obtenção de dados experimentais que possam vir a contribuir para um maior conhecimento deste aparelho. O estudo baseia-se na avaliação da dispersão axial, ou mistura axial, que ocorre no equipamento, através dos dados obtidos para o Coeficiente de Dispersão Axial, dados estes, de muita importância na avaliação do desempenho de colunas de extração em geral. São analisadas as influências de parâmetros operacionais e de construção e faixas ideais de operação são propostas para a coluna / Abstract: Not informed. / Mestrado / Sistema de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Saul G. d'Avila / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-22T20:12:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Stragevitch_Luiz_D.pdf: 7241350 bytes, checksum: 04c220b8ac5f1cff0e85e3fce581d580 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Este trabalho de pesquisa apresenta contribuições para o equilíbrio líquido-líquido (ELL) de misturas de não eletrólitos. Foi considerado a correlação, a determinação experimental, e a predição de dados de ELL. Receberam ênfase as misturas de interesse na extração de hidrocarbonetos aromáticos. Com respeito a correlação, as equações do método baseado no princípio da máxima verossimilhança foram adaptadas para uma forma matricial geral pelo uso extenso do particionamento de matrizes- A implementação computacional foi efetuada para o caso de múltiplas restrições implícitas. O método foi aplicado na correlação de dados de ELL e equilíbrio líquido-vapor (ELV) com qualquer número de componentes, e com diferentes números de componentes simultaneamente. Ambas aplicações foram efetuadas para modelos de energia livre de Gibbs excedente. Sobre a determinação experimental, a técnica empregada foi validada pela comparação de linhas de amarração experimentais com sistemas teste da literatura. O sistema teste foi ciclohexano/etanol/água a 25 e 50°C. Empregando esta metodologia experimental, foram medidos 55 diagramas isotérmicos de ELL diferentes, totalizando 404 linhas de amarração experimentais, envolvendo combinações de solventes para a extração de aromáticos. Desses sistemas, dois são binários, 17 são ternários e 36 são quaternários, medidos a 25, 40 e 55°C e, aproximadamente, à pressão atmosférica. Foram empregadas duas classes de hidrocarbonetos representativos, ciclohexano/benzeno e w-heptano/tolueno, e duas combinações do tipo amida/glicol, A^-dimetilformarnida (DMF)/etileno glicol (EG) e DMF/dietileno glicol (DEG). Cada sistema quaternário foi medido para três razões molares DMF/glicol, iguais a 1/3, 1/1 e 3/1, equivalentes a 25, 50 e 75% de DMF no solvente, respectivamente. Os sistemas ternários e quaternários foram correlacionados por modificações empíricas do modelo NRTL, e aplicados na determinação das proporções ótimas dos dois solventes nas combinações DMF/EG e DMF/DEG a 55°C, e TV-metilpirrolidona (NMP)/EG a 50°C, empregada em processos comerciais. Uma comparação do desempenho das combinações ótimas, em termos de capacidade e seletividade, mostrou a superioridade da combinação DMF/DEG sobre DMF/EG na extração de aromáticos- Contudo, ambas foram inferiores à NMP/EG, e nenhuma das combinações superou o sulfoiane. Acerca da predição, foi demonstrado que os métodos de contribuição de grupos usuais, ASOG e UNIFAC, são inadequados para uma avaliação quantitativa de combinações de solventes na extração de aromáticos. Um novo modelo de energia livre de Gibbs excedente, denominado FHLS. foi derivado com base na teoria generalizada de van der Waals. O novo modelo foi aplicado na predição do ELV e ELL sem usar informações de mistura na estimativa dos parâmetros, apenas propriedades de componente puro. As predições foram qualitativas apenas. Na correlação de dados de ELL, do ponto de vista prático de engenharia, o modelo FHLS não oferece nenhuma vantagem sobre os modelos usuais, como NRTL e UNIQUAC. A principal aplicação do modelo FHLS foi na extrapolação do ELL em grandes faixas de temperatura, finalidade para a qual os modelos usuais são inadequados. Entretanto, a aplicação do modelo FHLS como base de um novo método de contribuição de grupos não foi bem sucedida / Abstract: This work presents contributions to the liquid-liquid equilibrium (LLE) of nonelectrolyte solutions. Correlation, experimental measurement, and prediction of LLE data have been considered, with emphasis on mixtures applicable in the extraction of aromatic hydrocarbons. With respect to correlation, the equations of the method based on the maximum likelihood principle have been rewritten in a suitable generalized matrix form by massively employing the partitioning of matrices. The algorithm for multiple implicit constraints has been computationally implemented, and the method was applied to the correlation of LLE and vapor-liquid equilibrium (VLE) data of mixtures with any number of compounds, and with different numbers of compounds, simultaneously. In all applications, only excess Gibbs energy models have been considered. Regarding measurement of LLE data, the experimental technique employed was validated by matching measured tie lines with data reported in the literature for the test system cyclohexane/ethanol/water, at 25 and 50°C. Using this technique, LLE data for systems with solvent combinations for the extraction of aromatic hydrocarbons have been experimentally determined for 55 isothermal LLE data sets, amounting to 404 tie lines. All systems were measured at 25, 40. and 55°C, and at 1 atm, approximately. Among these data sets, two are binary, 17 are ternary, and 36 are quaternary. Two classes of hydrocarbons, cyclohexane/benzene and //-heptane/toluene, and two amide/glycol solvent combinations, N^N-dimethylformamide (DMF)/ethyIene glycol (EG) and DMF/diethylene glycol (DEG), have been considered. Each quaternary system was measured in the ratios DMF/glycol (molar basis) of 1/3, 1/1. and 3/1, corresponding to 25, 50, and 75% of DMF in the solvent combination, respectively. The ternary and quaternary systems were correlated with empirical modifications of NRTL, and used to calculate the optimal relative amounts of the solvents in the combinations DMF/EG and DMF/DEG at 55°C, and TV-methylpyrrolidone (NMP)/EG at 50°C, the latter employed in industrial processes. Based on capacity and selectivity, the performances of the optimized combinations have been compared, and DMF/DEG was found to be superior to DMF/EG for the extraction of aromatic hydrocarbons. However, better performances were observed for NMP/EG, and none of the three combinations was able to show higher extraction properties than sulfolane. In connection with prediction, the group contribution methods of common use, ASOG and UNTPAC, were not considered suitable for a quantitative evaluation of solvent combinations in the extraction of aromatic hydrocarbons. A new excess Gibbs energy model, denoted by FHLS, has been derived from the generalized van der Waals theory. The new model was applied to the prediction of VLE and LLE data with parameters based on pure component properties only, with qualitative results. For the correlation of LLE data, from a strictly engineering point of view, the new model did not present any significant advantage over the usual models NRTL and UNIQUAC. However, application of the new model to extrapolate LLE data in large temperature ranges, for which the usual models fail completely, was promising. Use of FHLS as the base of a new group contribution method has not been successful / Doutorado / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Saul Gonçalves d'Avila / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-27T15:20:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Morais_AnaLuciaFerreirade_D.pdf: 4437609 bytes, checksum: 0c9be398cd1d848abcdf7596483580a3 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Neste trabalho foram desenvolvidas técnicas computacionais de projeto rigoroso do extrato r líquido-líquido com um solvente, que para um dado problema de separação (fixadas as composições das alimentações, temperatura do extrator e especificações dos produtos), calculam a configuração do extrato r (número de estágios ideais e estágio ótimo de alimentação da mistura), os perfis de composições e de vazões, e as condições operacionais (vazão de solvente e razão de refluxo). É proposta uma metodologia para projeto do extrato r multicomponente com um solvente formada pelos seguintes passos básicos: (1) Estimativa da condições operacionais preliminares através do Método Gráfico Computacional empregando o Programa EXTRA TE R; (2) Projeto final, em toda região operacional, através de Método Rigoroso com Modelo Termodinâmico usando o Programa PROJEXT; (3) Análise da sensibilidade dos resultados do projeto aos parâmetros binários do modelo termodinâmico; (4) Determinação da configuração e das condições operacionais ótimas do extrato r através de simulação e análise econômica do processo completo de extração; (5) Validação do projeto do extrator na instalação piloto, onde também é determinada a eficiência do extrator. As equações algébricas do tradicional Método Gráfico foram desenvolvidas e adaptadas para uso em computador, sendo a base do programa EXTRA TER, que é adequado para o projeto rigoroso do extrato r ternário com ou sem refluxo, e que também calcula as condições operacionais limites (vazão de solvente mínima, para o caso sem refluxo, ou número mínimo de estágios e razão de refluxo mínima, para o caso com refluxo) usadas como referência na especificação das variáveis de projeto, a fim de obter a separação desejada com um número finito de estágios. Este algoritmo requer somente as especificações desejadas do projeto e as linhas de"amarração experimentais de equilíbrio líquido-líquido (ELL), que são ajustadas através do Método Spline Modificado, dispensando qualquer modelo termodinâmico. O Programa PROJEXT tem opção para o uso do modelo UNIQUAC ou NRTL. Os programas de projeto foram validados através de comparação com resultados da literatura e foram empregados na solução de problemas que envolvem três, quatro e nove componentes. A influência da representação do ELL nos cálculos de projeto foi avaliada, verificando-se que em geral o número de estágios ideais é muito sensível aos valores dos parâmetros binários dos modelos termodinâmicos. A viabilidade da predição do projeto rigoroso multicomponente com modelo termodinâmico a partir do projeto rigoroso com um ternário representativo também foi analisada, observando-se que o projeto com ternário representativo fornece valores iniciais razoáveis do limite operacional e dos perfis de vazões e composições, facilitando o alcance da solução rigorosa do projeto multicomponente / Abstract: In this work were developed rigorous computational techniques to design liquid-liquid extractor with one solvent, that determine the extractor configuration (number of ideal stages, optimum feed stage), flow rates, composition profiles, and operational conditions (solvent flow rate and reflux ratio), based on given feed flow rates, feeds compositions, extractor's temperature and specification of products. A methodology proposal for a multicomponent extractor design with one solvent is made by the following steps: (1) Initial estimate of operational conditions obtained by Computational Graphic Method using the EXTRA TER Program; (2) Final design, covering the entire operating region, obtained by the Rigorous Method with Thermodynamic Model using the PROJEXT Program; (3) Analysis of the design sensibility related to binary parameters of the thermodynamic model; (4) Determination of the optimum configuration and operating conditions by simulation and economical evaluation of the overall extraction process; (5) Validation of the extractor design and determination of the extractor efficiency in the pilot-plant. The algebraic equations of the Graphical Method were developed and adapted for computer use, being the base of the EXTRATER Program, that can be suited for rigorous design of the ternary extractor with or without reflux, and that also calculates the bounds of the operating conditions (minimum solvent rate, in case of no reflux, or the minimum number of stages and the minimum reflux ratio, in case of reflux) used as reference in the specification of the design variables, in order to obtain the desired separation with a finite number of stages. This algorithm only requires the desired specifications and the experimental tie-lines of the liquid-liquid equilibri_m, that are adjusted by the Modified Spline Technique witch does not require any thermodynamic mode!. The PROJEXT Program has the option of using UNIQUAC or NRTL models. The design programs were validated by the comparison with the literature results and were used to solve problems with three, four and nine components. The influence of the ELL representation for the design calculation was evaluated, showing that in general the number of ideal stages is very sensible to the binary parameters of the thermodynamic models. The feasibility of the prediction of the multicomponent rigorous design with thermodynamic model based on rigorous design with a representative temary system was also evaluated, observing that the design with a representative temary system supplies reasonable initial values for the operational bound and for the flow rate and composition profiles, becoming easy to achieve the rigorous solution of the multicomponent design / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Elias Basile Tambourgi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-09T00:59:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Navarro_FabianaMariaSalvador_D.pdf: 9206706 bytes, checksum: 57151816223e7adf0ae76b5ee6685196 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: O óleo de farelo de arroz tem sido considerado como um óleo superior devido às suas características químicas, sendo equiparável aos óleos de soja, milho e algodão. O óleo do farelo de arroz é rico em vitaminas, apresenta baixa incidência de ingredientes responsáveis pelo colesterol e alto teor de tocoferóis (vitamina E) que garantem uma alta estabilidade, retardando a rancidez e o aparecimento de sabores indesejáveis. Dentre os diversos meios conhecidos para extração do óleo de sementes oleoginosas, o mais comumente utilizado é o de extração por solvente, sendo o hexano utilizado para este fim. A desacidificação de óleos vegetais por extração líquido-líquido tem-se mostrado como rota alternativa na obtenção de óleos vegetais com teores aceitáveis de ácidos graxos livres. A razão para a utilização deste novo processo está no fato de consumir menor quantidade de energia, pois é realizado a temperatura ambiente e pressão atmosférica. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo estudar a variação das razões solvente/óleo durante o processo de extração líquido-líquido na desacidificação do óleo de farelo de arroz, bem como da variação da solução de solventes utilizados no mesmo. Os resultados obtidos no presente trabalho permitiram concluir que a razão 10:1 solvente etanol/óleo apresentou os melhores resultados na extração líquido-líquido, pois consome menor quantidade de solvente e tempo de processo resultando em um pequeno percentual de ácido graxo livre no óleo de farelo de arroz, conseqüentemente em uma grande quantidade de remoção. E que apesar de se utilizar soluções de solventes (1:1 metanol/etanol e 1:1 isopropílico/etanol) à razão de 10:1 solvente/óleo na desacidificação do óleo de farelo de arroz durante o processo de extração líquido-líquido, estes não apresentaram resultados maiores ou mais significativos do que quando se utiliza somente o etanol como solvente / Abstract: The oil of rice bran has been considered as superior oil which had its chemical characteristics, being similar to oils of soy, com and cotton. The oil of the rice bran is rich in vitarnins, presents low incidence of responsible ingredients for the cholesterol and high leveI oftocopherols (vitamin E) that they guarantee a high stability, being late the rancidity and the appearance undesirable of flavors. Amongst the diverse ways known for extraction it oil of oilseeds, the most used is of extraction for solvent, being the hexane used for this purpose. The vegetal oil deacidification for liquid-liquid extraction has revealed as altemative way in the vegetal oil attainrnent with acceptable of free fatty acid. The reason for the use of this new process is in the fact to consume minor quantity of energy; therefore it is submitted the ambient temperature and atmospheric pressure. In this context, the present work has as objective to study the variation of the rations solventloil during the liquid-liquid extraction process in the deacidification of the rice bran oil, as well as the variation of the solvent solution used. The results gotten in the present study had allowed to conclude that the ration 10:1 solvent ethanol/oil presented the best ones result in the liquid-liquid extraction, because consume minor quantity of solvent and process time, resulting in a small percentage of free fatty acids in the rice bran oil, obtaining a bigger quantity of removal. Although to use solvents solutions (1: 1 methanol/ethanol and 1:1 isopropanol/ethanol) 10:1 solventloil in the rice bran oil deacidification during the liquid-liquid extraction process, these had not presented bigger or more significant results then that when ethanol is used alone as solvent. Keys Words: extraction liquid-liquid; deacidification; rice bran oil / Doutorado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Doutor em Engenharia Química

A extração de complexos aniônicos pelas aminas de cadeias longas oferece muitas possibilidades ao químico analista. Muitas aplicações já são de uso corrente e muitas outras são potencialmente previstas para diversas áreas, incluindo-se hidrometalurgia, química de produtos de fissão, química dos metais de transição, dos elementos do grupo da platina, dos actnídeos e dos lantanídeos, recuperação e descontaminação na disposição de resíduos. Ênfase especial é dada à química do urânio e do tório, para os quais já são incluídas aplicações de caráter industrial. Neste trabalho é descrito o comportamento de extração de U, Fe, Cd, In, Zn, Cu, Co, Ni, Mn, Cr, Ag, Bi, Pb, Tl, Ru, Rh, Pd, Pt, Ir, Os, Au, Hg, Sn e Sb com tri-n-octilamina diluída em benzeno, xileno, varsol e metil-isobutil-cetona em meio clorídrico. Para alguns destes elementos foi estudada a extração também em meios HNO3, H2SO4 e HI. Foi estudado o efeito de tiouréia como complexante, formando espécies catiônicas com vários elementos e suas consequências na extração. Foi estudado também o efeito do tratamento da fase orgânica contendo o elemento extraído, pos soluções ácidas de tiouréia. O trabalho demonstra que para os elemento cujos complexos com a tiouréia são fortes, como prata, tálio-III, mercúrio, cobre, ouro, paládio, platina e rutênio, a extração é fortemente reprimida. Para complexos de fôrça intermediária, como chumbo, antimônio e tálio-I, a tiouréia não impede a extração total, mas esta é parcialmente reprimida. Para elementos que formam complexos fracos com a tiouréia, êstes são rompidos e o elemento é totalmente extraído pela amina, como é exemplo o cádmio, formando um complexo {Cd(tu)}++ fraco, mas bem extraído em meio HCl pela amina. Êste impedimento de extração através da complexação com tiouréia na fase aquosa, para vários elementos, ou a sua reextração da fase orgânica pela ação de tiouréia, vem contribuir para um melhor entendimento do mecanismo de extração com aminas de cadeia longa. Ficou evidenciado que os complexos estáveis, de natureza catiônica, formados entre tiouréia e vários elementos, não são extraídos pela amina. Isso vem confirmar o mecanismo, aceito pela maioria dos autores, de que a extração pelas aminas de alto PM é uma associação de íons entre a amina protonada e as espécies aniônicas extraídas, isto é, uma reação de troca aniônica. Êste mecanismo foi comprovado uma vez mais através de experiências de troca iônica com resinas catiônica e aniônica. Espécies clorocomplexas aniônicas de Ag-I, Hg-II e CU-II em meio HCl são fortemente fixadas em resina aniônica na forma R-Cl e totalmente eluídas por soluções HCl-tiouréia. Estas soluções clorídricas de Ag-I, CU-II e Hg-II percoladas em coluna de resina catiônica mostraram que não houve nenhuma retenção dêstes elementos. Estas experiências, repetidas após a adição de tiouréia, mostraram que os complexos formados com tiouréia são totalmente retidos pela resina catiônica. O uso de tiouréia aumentou consideravelmente a seletividade na extração e na reextração de vários elementos com tri-n-octilamina. É dada ênfase especial à extração de urânio e sua descontaminação de vários elementos que o acompanham. Como resultado dêstes estudos é apresentado um método para a determinação espectrofotométrica de urânio diretamente na fase orgânica tri-n-octilamina-benzeno. O método não é o mais sensível, mas apresenta alta seletividade quando o urânio é extraído em meio HCl na presença de tiouréia. O trabalho descreve ainda várias outras aplicações da técnica proposta, como a preparação de chumbo-212, bismuto-212 e tálio-208, extraídos de cloreto de tório por TOA-benzeno, a separação de índio-115m do seu radioisótopo gerador, cádmio-115, bem como diversos esquemas para a separação de vários elementos entre sí. Uma contribuição importante é dada à química do rutênio, facilitando sua separação em misturas de produtos de fissão de difícil resolução e nas separações rutênio-bismuto, rutênio-tório e rutênio-urânio. O aproveitamento de urânio e plutônio em soluções provenientes da dissolução de elementos combustíveis queimados envolve a separação dos produtos de fissão, entre êles o rutênio, que apresenta sérias dificuldades, tendendo sempre a acompanhar o urânio na fase orgânica usada para a sua separação (fosfato de n-tributilo e aminas). A complexação do rutênio com tiouréia permite uma extração de urânio e plutônio mais seletiva, retendo o rutênio na fase aquosa. Várias outras aplicações são indicadas para os elementos do grupo da platina, prata, mercúrio, e ouro, cádmio, índio e zinco. Interessantes observações são feitas quanto à cinética de formação do complexo ferro-tiouréia (lenta), possibilitando separações dêste elemento de vários outros cuja cinética é mais rápida, bem como à cinética de reextração de paládio com tiouréia em meio ácido. / Abstract not available.

Orientador: Antonio Jose de Almeida Meirelles / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-03T20:53:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodrigues_ChristianneElisabetedaCosta_D.pdf: 3767410 bytes, checksum: e8a09b3f4bc3b7dd2c7291b0ab0f134e (MD5) Previous issue date: 2004 / Doutorado

Resumo: As atividades de uma indústria com o sistema de produção contínua possuem características próprias dependendo do processo a que se dispõe a transformar uma matéria-prima, por isso este trabalho trata de analisar as perdas na produção contínua de extração de óleo de soja por solvente, apresentando a descrição do processo e as principais indicadores de desempenho, propondo sugetões de monitoramento para melhoria dos resultados. Essa abordagem é feita comparando-se resultados propiciados por alguns autores da área com dados da área com dados levantados de uma empresa no Brasil em dois períodos distintos, incluindo análise de evolução da planta, onde a alta gerência monitora a produtividade e a qualidade dos produtos, e trata as perdas no ambiente de transformação como consumo de solvente utilizado para extração do óleo de soja e consumo de combustível para a geração de energia térmica. Conclui-se que a indústria de extração de óleo vegetal, possui diversas variáveis de controle pelo conjunto de operações necessárias à transformação, ressaltando neste caso a perda de energia térmica como prioridade de atitudes de melhorias. Dado que a tendência de aumento da capacidade de processamento de soja é evidente, pela perspectiva de crescimento da produção de soja no Brasil, deve ser considerado neste contexto, o investimento em conhecimento para as pessoas exercerem as atividades operacionais em perfeita sincronia com as informações que ocorrem no processo, garantindo o objetivo da organização de minimização das perdas, e consequente aumento do lucro e crescimento / Abstract: The activities of the industry with a continuous production system have their own characteristics depending on the process that is willing to turn a raw material, so this work is to analyzed the losses in the continuous production of soybean oil extraction solvent, presenting the description of the process and key performance indicators and propose suggestions for the improvement of monitoring results. This approach is made comparing the results obtained by some authors in the field with data collected from a company in Brazil in two distinct periods, including examination of the plant, where top management monitors productivity and product quality, and treats losses the environment of use as processing solvent used to extract the soybean oil and fuel to generate heat energy. It is concluded that the industry of oil extraction plant has several control variables the operations required for processing, emphasizing in this case the loss of thermal energy as priority actions for improvements. Since the trend of increased processing capacity of soybean is evident from the perspective of growth of soybean production in Brazil, should be considered in this context, investment in knowledge for people to exercise operational activities in perfect synchrony with the information occur in the process, ensuring the organization's goal of minimizind losses, and consequent increase in profit and growth / Orientador: Manoel Henrique Salgado / Coorientador: José de Souza Rodrigues / Banca: Rogério Andrade Flauzino / Banca: Vagner Cavenaghi / Mestre

Submitted by Cássio da Cruz Nogueira (cassionogueirakk@gmail.com) on 2017-02-03T11:49:37Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_EstudoExtracaoCobre.pdf: 4145549 bytes, checksum: d9137702f05c8afed33da8cc9dc1a27b (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-02-07T16:34:09Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_EstudoExtracaoCobre.pdf: 4145549 bytes, checksum: d9137702f05c8afed33da8cc9dc1a27b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-07T16:34:09Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_EstudoExtracaoCobre.pdf: 4145549 bytes, checksum: d9137702f05c8afed33da8cc9dc1a27b (MD5) Previous issue date: 2013-12-27 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / FAPESPA - Fundação Amazônia de Amparo a Estudos e Pesquisas / Este trabalho estudou a extração de cobre utilizando contactores com membranas como alternativa ao processo SX convencional. Foram investigados os parâmetros relevantes do processo como, tipo e concentração de extratante, solvente, solução de strip, tempo e pH de operação. Além disso, foi desenvolvido um modelo matemático a partir de um sistema de equações diferenciais parciais resultantes do balanço de massa no sistema de contactor com membranas, utilizando como metodologia de solução a Técnica das Integrais Acopladas (CIEA). Os estudos experimentais realizados neste trabalho mostraram que uso de contactores com membranas na extração líquido-líquido de cobre é uma tecnologia promissora e viável, tendo potencial para substituir o método de extração por solvente por contato direto adotado atualmente obtendo-se 100% de extração de cobre utilizando LIX 84I 20% (v/v) como extratante, querosene como solvente, H2SO4 como solução de strip, em um tempo de operação de 80 minutos. Os resultados obtidos através da modelagem matemática e simulação do problema físico analisado neste trabalho foram comparados com os resultados experimentais e mostram-se satisfatórios, demonstrando a capacidade da CIEA em tratar problemas de transferência de massa em sistema de contactor com membranas. / This paper studied the extraction of copper using membrane contactors as an alternative to conventional SX process. The relevant process parameters as type and concentration of extractant solvent, the strip solution, operating time and pH were investigated. Furthermore, a mathematical model was developed from a system of partial differential equations resulting from the mass balance in the membrane contactor system, using as the solution methodology of Integral Technique Coupled (CIEA). The experimental studies conducted in this study showed that use of membrane contactors in liquid-liquid extraction of copper is a promising and viable technology, with the potential to replace the method of solvent extraction by direct contact adopted currently yielding 100% extraction LIX 84I copper using 20% (v/v) as extractant, kerosene as solvent and H2SO4 strip solution in an operation time of 80 minutes. The results obtained by mathematical modeling and simulation of the physical problem analyzed in this study were compared with experimental results and shown to be satisfactory, demonstrating the ability of CIEA in treating problems of mass transfer in membrane systems with contactor.

O Escândio é um elemento terra rara, utilizado principalmente em ligas de alumínio, células combustíveis de óxido sólido e na produção de lâmpadas de haletos metálicos. Apesar de ser o 31° elemento mais abundante na crosta terrestre, raramente é encontrado concentrado na crosta terrestre, e sua produção é sempre associada ao processamento de outros minerais na forma de um subproduto, ou a recuperação de sucata. Minérios de Níquel podem conter teores de Sc variando de 50 a 350ppm e resíduos gerados durante seu processamento pode concentrar o Sc acima de 1000ppm. A recuperação do Escândio de um resíduo da cadeia de produção do Níquel foi estudada, de modo a obter um óxido com pureza acima de 99,0% para aplicações industriais. O resíduo utilizado é um precipitado, na forma de hidróxido, e contém principalmente Fe, Cu, Ni e Co, sendo o teor de Escândio em base seca aproximadamente 1000ppm. O processo de recuperação proposto consiste na lixiviação atmosférica do resíduo, precipitação seletiva para concentração do escândio e extração por solventes. A lixiviação atmosférica em meio sulfúrico 2,0mol.L-1 a 70°C permitiu a recuperação de 92,5% do Escândio contido no resíduo. Entretanto, não foi seletiva, lixiviando também parte dos demais metais presentes. Após a lixiviação para concentrar o Escândio, antes da extração por solventes, foi realizada uma precipitação com NaOH. O intuito foi precipitar o Fe, principal contaminante presente no lixiviado, entretanto ocorreu a co-precipitação de 95,5% do Sc junto a 65,6% Fe em pH 2,0. O precipitado representou uma concentração do Escândio do resíduo em 5,6 vezes. Esse concentrado de Escândio obtido foi dissolvido em solução de H2SO4 para recuperação do Escândio por extração por solventes. O extrante escolhido foi o Cyanex 923, uma mistura de óxidos alquil-fósfinicos. O mecanismo de extração do Sc pelo Cyanex 923 observado foi a solvatação e a estequiometria da reação 1:2. Foi observado um aumento na extração do Sc com o aumento da concentração de H+. O processo de extração do Sc com o Cyanex 923 é exotérmico, sendo favorecido a temperatura ambiente. O teor de Fe na solução aquosa antes da extração é 35 vezes maior que o Escândio, e apesar do Cyanex 923 ser mais seletivo para o Sc do que para o Fe, parte do Fe é co-extraído. O Fe co-extraído foi removido da fase orgânica por meio de uma lavagem com H2SO4 3mol.L-1 com uma perda de Sc de 1,3%. A reextração do Sc na fase orgânica não foi efetiva utilizando ácidos fortes devido a formação de um complexo estável. Foi utilizado ácido oxálico, técnica consolidada para reextração de terras raras, para recuperação do Sc da solução orgânica e a recuperação do Sc foi de 84,3% para uma solução com 4,0% de ácido oxálico. O oxalato de Sc precipitado foi recuperado por filtração e calcinado a 600°C. O óxido obtido apresentou pureza mínima de 99,0%. / Scandium is a rare earth element, used mainly in special aluminum alloys, SOFC\'s and metal halide lamps production. Despite of being the 31st element more abundant in Earth\'s Crust, it is rarely found concentrated in ores, and its production is always related to other minerals processing as a by-product or scrap recovering. Scandium content in Nickel ore may vary between 50 and 350ppm and residues produced during its processing can concentrate Sc above 1000ppm. Scandium recovery from a residue of Nickel processing was studied in order to obtain an oxide with purity higher than 99,0% for industrial applications. The residue used is a hydroxide precipitate, which contains mainly Fe, Cu, Ni and Co, Sc content is around 1000ppm (dry basis). The recovery process proposed consists in atmospheric leaching of the residue, selective precipitation to concentrate the Scandium and solvent extraction. The atmospheric leaching in sulfuric acid 2,0mol.L-1 at 70°C allowed the recovery of 92,5% of the Scandium present in the residue. However it was not selective and part of the other metals present in the residue were also leached. After leaching, in order to concentrate the Sc before solvent extraction, a precipitation with NaOH was performed. The initial aim was to precipitate the Iron - main contaminant present in the leach liquor - nevertheless it occurred the co-precipitation of 95,5% of the Sc besides 65,6% of Fe in pH 2,0. The precipitantion represented a concentration of the Sc in the residue of 5,6 times. The Scandium concentrate obtained was dissolved in a sulfuric acid solution to Sc recovery by solvent extraction. The extractant selected was Cyanex 923, a mixture of alkyl-phosphinic oxides. The mechanism of extraction of Scandium observed was solvation and reaction stechiometry was 1:2. It was observed an increase in Sc extraction rates by increasing the concentration of H+. The extraction of Scandium with Cyanex 923 is exothermic, and favorable at room temperature. The Iron content in aqueous solution before extraction is 35 times higher than that of Scandium, and even though Cyanex 923 being more selective for Sc than Fe, part of the Fe is co-extracted. The Fe co-extracted was removed of the organic phase by H2SO4 3mol.L-1 scrubbing with a Sc loss of 1,3%. The stripping of Scandium from organic phase was not accomplished by using strong acids due to formation of a stable complex. Afterwards, it was used oxalic acid - a technique consolidated for rare earths stripping - and the Sc recovery of organic phase was 84,3% with a solution of 4,0% oxalic acid. The Scandium oxalate precipitated was recovered by filtration and calcinated at 600°C. The Scandium oxide obtained presented 99,0% minimum purity.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-02-24Bitstream added on 2014-06-13T18:29:01Z : No. of bitstreams: 1 britto_pf_me_ilha.pdf: 560643 bytes, checksum: 54cea600ab279deb0d7e2d6533cdb694 (MD5) / A combinação de diferentes tipos de materiais para obtenção de novas propriedades tem despertado grande interesse em vários campos da ciência de materiais. Em processos de separação, é de considerável interesse o uso de materiais com propriedades básicas extremamente diferentes. Entre os suportes mais usados está a sílica gel, um material com tamanho de partículas e porosidade bem definidas, elevada área superficial, e estabilidades mecânica, química e térmica elevadas. Neste contexto, a sílica gel modificada com grupos organofuncionais pode ser utilizada para a adsorção de íons metálicos em soluções aquosas e não aquosas, pré-concentração e separação de íons metálicos. Neste trabalho, a sílica gel 60 (Merck), com tamanho de partículas entre 0,2 e 0,05 mm e área superficial específica de 486 m2.g-1, foi quimicamente modificada em duas etapas. Primeiro, a sílica gel foi quimicamente modificada com 3-cloropropiltrimetoxisilano, resultando o 3-cloropropil sílica gel (CPSG). Na segunda etapa, o produto resultante, CPSG, reagiu com 2-mercaptopirimidina e 4-amino-2-mercaptopirimidina, resultando os materiais sólidos 2-mercaptopirimidina-propil sílica gel (MPSG) e 4-amino-2-mercaptopirimidinapropil sílica gel (AMSG). As quantidades de grupos funcionais conectados na superfície da sílica gel, N0, foram 7,007 x 10-4 mols e 7,416 x 10-4 mols de moléculas por grama de sílica, para MPSG e AMSG, respectivamente. Conhecendo a área superficial específica e assumindo que as moléculas cobrem uniformemente a superfície, a densidade média, d, das moléculas ancoradas e a distância intermolecular média, l, podem ser calculadas aplicando as equações d = N0 N/SBET e l = (l/d) 1/2 , onde N é o número de Avogadro. Os valores calculados são d = 1,42 moléculas.nm2 e l = 0,979 nm, e d = 1,166 moléculas.nm2 e l = 0,926 nm, para MPSG e... . / The combination of different type of materials for achieving novel properties has always been of high interest in many fields of the materials sciences. The use of materials with extremely different basic properties, like organic and inorganic compounds, is of considerable interest in separation processes. Among the supports the most used is silica gel, a material of well-established particle sizes and well-define porosity, high surface area, and high mechanical, chemical, and thermal stability. In this context, silica gel modified with organofunctional groups has been used for adsorption of metal ions from aqueous and non-aqueous solutions, pre-concentration and separation of metallic ions. In this work, silica gel 60 (Merck) having secondary particles sized between 0,2 and 0,05 mm and specific surface area of 486 m2.g-1 was modified using a two step approach. First, the silica gel was chemically modified with 3- chloropropyltrimetoxysilane, resulting the 3-chloropropyl-silica gel (CPSG). Second, the resultant product, CPSG, reacted with 2-mercaptopyrimidine and 4-amino-2- mercaptopyrimidine, resulting the solid materials 2-mercaptopyrimidine-propyl-silica gel (MPSG) and 4-amino-2-mercaptopyrimidine-propyl-silica gel (AMSG). The quantities of functional groups attached on the silica gel surface, No, were 7,007 x 10-4 mols e 7,416 x 10-4 mols .g-1 of molecules per gram of silica, for MPSG and AMSG, respectively. It being known the specific surface area and assuming that the molecules uniformly cover the surface, the average density, d, of the attached molecules and the average intermolecular distance, l, can be calculated by applying the equations: d = N0 N /SBET and l = (l/d)1/2, where N is Avogadro's number. The calculated values were d = 1,042 molecules.nm-2 and l = 0,979 nm and d = 1,166 molecules.nm-2 and... (Complete abstract click electronic address below).