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).

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:26:16Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-07-23Bitstream added on 2014-06-13T20:07:34Z : No. of bitstreams: 1 canizella_r_me_bauru.pdf: 668494 bytes, checksum: ab160da0c27972ddf4f1aa98cece12c9 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / 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 / 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: Maria Regina Wolf Maciel / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-28T23:01:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Schiavolin_Magno_M.pdf: 4773718 bytes, checksum: 9f775939b034191f3c79f382eedfdcd2 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Há sempre a necessidade da redução de gastos em várias etapas da indústria química e nas suas ramificações. No que diz respeito à minimização da geração de poluentes, há diversos processos de tratamento aplicados às correntes aquosas residuais, contudo os gastos para adequação destas correntes com a legislação vigente podem ser altos, de modo que é fundamental obter-se uma compreensão melhor dos processos de separação empregados nos tratamentos de tais correntes. Neste trabalho, dois sistemas foram estudados: fenol/água e etanol/água, onde ambos necessitam da adição de um solvente para promover a separação. O primeiro sistema é encontrado em diversos segmentos da indústria química e com concentrações variadas, necessitando de algum processo de separação para recuperar o fenol e possibilitar o descarte da corrente aquosa em um corpo receptor. O segundo sistema, etanol/água., está presente em destilarias de álcool, onde os processos de separação, que produzem correntes residuais aquosas, necessitam ser otimizados, minimizando a quantidade de solvente presente até atingir os limites aceitáveis ao meio ambiente. Três processos de separação foram abordados: extração líquido-líquido, destilação azeotrópica e destilação extrativa. Utilizou-se para isso o simulador comercial de processos HYSYS.Process (Hyprotech). Os solventes utilizados para promover a separação do sistema etanol/água foram: etilenoglicol, cic1ohexano e benzeno; e para a separação do sistema água/fenol foram: tolueno, n-hexano e metil-isobutil-cetona (MIBK). Variáveis dos processos de separação foram analisadas, objetivando uma melhor adequação da corrente residual, perante os limites de parâmetros ambientais estabelecidos. Dentre os processos utilizados com os diferentes solventes, a extração líquido­líquido, utilizando o MIBK (metil-isobutil-cetona), foi o que promoveu a separação do fenol/água com as menores concentrações de poluentes (fenol e solvente) na corrente aquosa final, estando dentro dos parâmetros ambientais exigidos pela legislação. E para o sistema etanol/água, o processo de destilação azeotrópica com o ciclohexano foi o que apresentou as menores concentrações de poluente (solvente) na corrente aquosa final / Abstract: There is always the necessity of reducing cost in the several stages of the chemical industry and its ramifications. fu respect to the minimization of wastewater generation, there are several treatment processes applied to the wastewater, however the cost to adapt these effluents to the current legislation can be high, so that it is fundamental to obtain a better comprehension ofthe separation processes used in the treatment of such effluents. Fu this work, two systems were studied: phenol/water and ethanol/water, where both of them need the addition of a solvent to promote the separation. The fust system is found in several segments of the chemical industry and with varied concentrations, needing a separation process to recover the phenol and to allow one to discard the wastewater in a receiver body. The second system, ethanol/water, is present in a1cohol distilleries, where the separation processes, which produce wastewaters, need to be optimized, minimizing the quantity of present solvent until acceptable limits to the environrnent are reached. Three separation processes were studied: liquid-liquid extraction, azeotropic distillation and extractive distillation. The commercial simulator HYSYS.Process (Hyprotech) was used. The solvents used to promote the separation of the system water/ethanol were ethyleneglycol, cyclohexane and benzene; and for the separation of the system water/phenol were toluene, n-hexane and methyl-isobutyl-ketona (MIBK). Variables of the separation processes were analyzed, aiming a better adaptation of the wastewater, before the limits of established environrnental parameters. Among the processes used with the different solvents, the liquid-liquid extraction, using MIBK was the process that promoted the separation of phenol/water with the lowest concentrations of contaminants (phenol and solvent) in the wastewater, being in accordance with environrnental parameters demanded by the legislation. And for the system ethanol/water, the azeotropic distillation process with cyclohexane was the process that presented the lowest concentration of solvent in the wastewater / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Maria Regina Wolf Maciel, Antonio Jose de Almeida Meirelles / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-11T14:05:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gitirana_LucianaLintomen_D.pdf: 2222416 bytes, checksum: a70434bb137c8a74550f9b83da7277f0 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Esse estudo objetiva uma avaliação crítica do processo de extração líquido-líquido de ácidos orgânicos, produzidos principalmente por fermentação. Os ácidos orgânicos de interesse nesse trabalho são: ácido cítrico, ácido málico, ácido succínico e ácido tartárico. O estudo engloba, de uma forma geral, a recuperação e a purificação dos ácidos orgânicos selecionados e, para esse propósito, envolve a caracterização termodinâmica dos sistemas envolvidos, a modelagem termodinâmica e a simulação do processo de extração líquidolíquido. Os dados de equilíbrio líquido-líquido foram obtidos a 25oC, e os alcoóis, 2- Butanol e n- Butanol foram avaliados como extratantes, considerando os sistemas ternários e os quaternários, com o efeito ¿salting out¿, onde o sal MgCl2 foi adicionado. A Modelagem Termodinâmica do equilíbrio líquido-líquido, através do Método de Contribuição de Grupos (UNIFAC-Larsen) e da Modelagem Molecular (NRTL e NRTL Eletrolítico), foi realizada em alguns casos considerando a presença de eletrólitos fortes provenientes da dissociação do sal nos sistemas quaternários, com efeito, ¿salting out¿ / Abstract: This study aims a critical evaluation of the liquid-liquid extraction process of organic acids, produced by fermentation. The organic acids of interest in this work are: citric acid, malic acid, succinic acid and tartaric acid. The study includes the recovery and the purification of the chosen organic acids, the thermodynamic characterization of the systems, thermodynamic modelling and simulation of the liquid-liquid extraction process. The liquid-liquid equilibrium data were obtained at 25oC, and the alcohols, 2-Butanol and n-Butanol were evaluated as extractants, considering the ternary systems and quaternary systems with salting out effect, where the salt MgCl2 was added. The Thermodynamic Modelling of the liquid-liquid equilibrium data, though the group contribution Method (UNIFAC-Larsen) and though Molecular Modelling (NRTL and the so-called electrolytic NRTL), was carried out in some cases considering the presence of strong electrolytes from the salt dissociation in the quaternary systems with salting out effect / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Orientadores: Maria Regina Wolf Maciel, Martin Aznar / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-11T22:03:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Machado_AlexBarreto_M.pdf: 1251594 bytes, checksum: 12614335c44f56e98288ed9de32033db (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Observa-se que, nos últimos anos, a procura por novos processos de separação para a recuperação de ácidos orgânicos, dentre eles o ácido acrílico, a partir de seu caldo de fermentação, tem sido intensa. O processo de extração líquido-líquido apresenta-se como uma alternativa das mais viáveis para sistemas diluídos, quando se utiliza solventes apropriados e de baixa toxicidade. Na parte computacional do trabalho em questão, inicialmente, realizou-se um estudo do software Aspen Plus no que se refere à obtenção de dados termodinâmicos (parâmetros binários) e curvas binodais. Realizou-se, também, a validação do software obtendo regressões de dados experimentais envolvendo fenol e alguns solventes retirados da literatura. Algumas curvas de extração (curvas binodais), testando diferentes solventes para extração do ácido acrílico, foram construídas. As curvas binodais simuladas no Aspen também auxiliaram na escolha dos pontos experimentais, uma vez que, desta maneira, já se conhecia a região de formação de duas fases dos sistemas em estudo e pôde-se orientar a coleta destes dados laboratoriais sem o consumo excessivo de reagentes e de tempo. A parte experimental deste projeto envolve a obtenção de dados de ELL dos sistemas ternários ácido acrílico - água e os seguintes solventes: diisopropil éter, isopropil acetato, 2-etil 1-hexanol, 4- metil 2-pentanona; além do levantamento dos dados de ELL dos sistemas quaternários: ácido acrílico+água+diisopropil éter+sal, usando como sais MgCl2 e CaCl2 de concentrações de 5 e 10%, respectivamente, e ácido acrílico+água+isopropil acetato+sal, usando como sais MgCl2 e CaCl2 de concentrações de 5 e 10% respectivamente. Os resultados encontrados foram muito satisfatórios, permitindo-se construir curvas de solubilidades e realizar as regressões utilizando os modelos de coeficiente de atividade UNIQUAC e NRTL, determinando-se os parâmetros binários. Foram realizadas comparações entre os 4 solventes de extração e entre os sistemas quaternários envolvendo sais. / Abstract: It is observed that, in the last years, the search for new separation processes for recovering organic acids, such as acrylic acid produced from renewable sugar, has been intense. The liquid-liquid extraction process appears as the most viable alternative for diluted systems, since suitable solvents are used. Related to the computational part of this work, initially, a study using the software Aspen Plus for obtaining thermodynamic data (binary parameters) and binodal curves were carried out. Some extraction curves (binodal curves), testing different solvents for acrylic acid extraction, were obtained. Binodal curves simulated with Aspen Plus were very important in choosing experimental points, since, in this way, it was possible to know the region where there are immiscible two phases and, so, to facilitate the obtention of experimental data without excessive consumption of reagents and time. In the experimental section of this work, experimental data of liquid liquid equilibria (LLE) were obtained for the ternary systems acrylic acid + water + solvents (diisopropyl ether, isopropyl acetate, 2-ethyll 1-hexanol, 4 - methyl 2-pentanona), beyond obtain LLE data for the quaternary systems acrylic acid + water + diisopropyl ether + salt (using MgCl2 or CaCl2, with concentrations of 5 and 10%, respectively) and system acrylic acid + water + isopropyl acetate + salt (using MgCl2 and CaCl2 with concentrations of 5 and 10%, respectively). The results obtained were very satisfactory. Experimental solubility curves and regressed curves, using UNIQUAC and NRTL models for the activity coefficient calculations, through the binary parameters, were carried out. The results obtained with four solvents were compared and the ternary and quaternary systems (involving salts) also were compared among themselves. / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

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.

Orientadores: Rubens Maciel Filho, Dailton de Freitas Rezende / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-04T02:31:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Custodio_AlineFerrao_M.pdf: 1962631 bytes, checksum: 51b733d6a4d5cc5f583e63880f05a9eb (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Até as duas primeiras décadas do século XX, a extração industrial de oleaginosas se fazia, exclusivamente pelo uso de prensas. As prensas, embora extraíssem um óleo de muito boa qualidade, deixavam resíduos no material sólido (torta) superiores, por exemplo a 5% para grãos como o de soja. Tais resíduos além de implicarem em perda de óleo, afetavam a qualidade da torta, que é também um dos produtos efluentes do extrator. A extração por solvente, por outro lado, é capaz de retirar o óleo, deixando resíduos inferiores a 1%. Após a extração, os sólidos são encaminhados ao dessolventizador e a micela (mistura óleo-solvente) ao sistema de destilação, composto por dois evaporadores em série e uma coluna de dessorção (stripping). A unidade de evaporação é uma das que mais demandam energia em uma planta de processamento. Assim, a modelagem matemática dinâmica deste processo com vistas à otimização do consumo energético e à avaliação do desempenho de políticas de controle torna-se um requisito decisivo para operação economicamente viável. O objetivo geral deste trabalho é desenvolver um modelo dinâmico efetuando análises de sensibilidade paramétrica para um evaporador típico da indústria de extração de óleos vegetais, visando a otimização deste processo, ou seja, a recuperação máxima de solvente e o consumo mínimo de energia. A fim de analisar as condições de operação do sistema, propôs-se um modelo matemático do sistema de evaporação com base no de TONELLI et al. (1990), consistindo em balanços mássicos global e de óleo e de balanço energético em torno do sistema de evaporação. O programa simulador foi construído em linguagem FORTRAN. Este programa, a partir de informações tais como temperatura, pressão e concentração de alimentação, assim como de quais são os componentes envolvidos, calcula propriedades termodinâmicas tais como temperaturas de ebulição, capacidades térmicas e entalpias de misturas. Desse modo, um mínimo de informações são requeridas, permitindo simulações rápidas do processo de evaporação. O programa computacional elaborado permitiu simulações rápidas e com baixos erros numéricos para o processo de evaporação do solvente em uma unidade de dessolventização do óleo após extração convencional. Este programa permitiu ainda avaliações de efeitos para os fatores influentes na evaporação. Considerando-se a intensidade das perturbações realizadas e o nível central dos fatores, o fator fração mássica de óleo na entrada foi o que apresentou o maior efeito. Já a velocidade de escoamento do vapor de água de aquecimento foi o fator com o menor efeito no teor de óleo da micela efluente / Abstract: Until the two first decades of century XX, the industrial extraction of oleaginosas were carried out exclusively by mechanical process. This process allow to extracted oil of very good quality, but it leads the left residues in the solid material (pie) to be very high, for example 5% for grains as of soy. Such residues besides implying in loss of oil, affected the quality of the pie, that is also one of the effluent products of the extractor. The extraction for solvent, on the other hand, is capable to remove the oil, leaving residues to be smaller (1%). After the extraction, the solids are directed to the dessolventizador and miscella (oil-solvent mixture) to the distillation system. Witch is composed by two evaporators in series and a stripping column. The unit of evaporation is one that demands for high energy consumption in a processing plant. Thus, the dynamic mathematical modeling of this process with sights to the reduction of the energy consumption and to the evaluation of the performance of control politics becomes a decisive requirement for economically viable operation. The general objective of this work is to develop a dynamic model of the process witch allow for parametric sensitivity analyze for a typical evaporator for the vegetal oil industry extraction. The aim is to have a tool for either process optimization or maximum recovery of solvent. The deterministic mathematical model is developed through mass and energy balance equation together with heat and mass transfer parameter correlations. The simulator was build up in FORTRAN. The software uses operational information as feed temperature, concentration and pressure witch allows for the calculation of the thermodynamic properties such as thermal temperatures of boiling, capacities and enthalpies of mixtures. In this way, a minimum of information is required, allowing fast simulations of the evaporation process. Through experimental design procedure applied to the deterministic model was possible to identify the main operational variables effects as well as the impact of the extraction array variables has on the process behaviors. The mass oil fraction in the feed was found to have the largest effect. The speed of the water vapor draining for the heating zone was the factor with the loweit effect in the oil miscella effluent / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Fundação de Amparo a Pesquisa no Estado do Rio Grande do Sul / Because of the constant introduction of new technologies to market growth of electronic waste generation has gained importance on the world stage, among these residues are cell phones. Deliver useful life increasingly short. Mobile phones are made up of several components, including LCD screens. In these screens there is a mixture of indium oxide (In) and tin (Sn), known as ITO, which 80-90% consists of In and 10-20% by Sn. There are already several studies that show ideal conditions for comminution and leaching of LCD screens, therefore, this study aims to establish an effective method for concentrating In present in aqueous solution coming from the acid leaching processes and thus regain In the form metal. Tests were conducted electrodialysis (ED), using synthetic solution In2(SO4)3 in order to work with a more environmentally acceptable method. Thus, initially tested for different current densities in a time of 120 minutes, monitoring pH and conductivity and varying the concentration of In every 30 minutes. The In concentration was determined by atomic absorption (AAS). The optimal current density was 0.96 mA/cm2, where was obtained 62.77% current efficiency. After setting the optimal current density applied in the same test of 131 hours, which resulted in a concentration of 521 mg/L In. Despite the use of electrodialysis have been able to concentrate the solution, the value of 521 mg/L is still not enough to recover In for electrowinning. Thus, we apply the solvent extraction method. Was used as DEHPA extractant diluted in commercial kerosene and evaluated the best contact time between the aqueous phase (A) and organic (O), pH, ratio A:O, better DEHPA concentration in the organic phase. For stripping evaluated the best molar concentration of HCl, relative A:O and contact time between phases. The best conditions laid down have been applied in real solution In, obtained leaching LCD screens, with concentration 32.44 mg/L. The best conditions are obtained in the extraction ratio A:O of 40:1, in 20 minutes, at pH 0,5 e obtained a 96,67% efficiency applied after the stripping in the loaded organic solution with In, with respect to 1:10 with concentration of HCl 4M in 10 minutes, resulting in a efficiency of 61,10% and concentration of 7,712 g/L In. Also performed were tests electrowinning (EO) evaluated three different current densities, and 150 A/m² was obtained a 50.71% efficiency at a concentration of 7 g/L. Therefore, two further phases in In recovery process were developed in recovering In its metallic form giving opportunity for new applications, reducing the consumption of natural resources. / Devido a constante introdução de novas tecnologias no mercado, o crescimento da geração de resíduos eletroeletrônicos tem ganhado importância no cenário mundial, dentre esses resíduos estão os telefones celulares. Estes equipamentos apresentam um tempo de vida útil cada vez mais curto. Os celulares são constituídos por diversos componentes, dentre eles as telas de LCD. Nessas telas há uma mistura de óxido de índio (In) e estanho (Sn), conhecida como ITO, onde de 80-90% é composta por In e 10-20% por Sn. Já existem diversos estudos que mostram condições ideais para cominuição e lixiviação das telas de LCD, assim sendo, este trabalho tem por objetivo estabelecer um método eficaz para concentrar o In presente em solução aquosa oriunda dos processos de lixiviação ácida e assim recuperar o In na forma metálica. Foram realizados testes de eletrodiálise (ED), utilizando solução sintética de In2(SO4)3, a fim de trabalhar com um método mais ambientalmente aceitável. Desta forma, inicialmente testou-se diferentes densidades de corrente em um tempo de 120 minutos, monitorando pH e condutividade e variação da concentração do In a cada 30 minutos. A concentração de In foi determinada por absorção atômica (AAS). A densidade de corrente mais adequada dentro das condições experimentais foi de 0,96 mA/cm2, onde se obteve 62,77% de eficiência de corrente. Após a definição da densidade de corrente ideal aplicou-se a mesma num ensaio de 131 horas, onde resultou em uma concentração 521 mg/L de In. Apesar do emprego da eletrodiálise ter conseguido concentrar a solução, o valor de 521 mg/L ainda não é suficiente para recuperar o In por eletro-obtenção. Desta forma, aplicou-se o método de extração por solventes. Utilizou-se como extrator DEHPA diluído em querosene comercial e avaliou-se o melhor tempo de contato entre as fases aquosa (A) e orgânica (O), pH, relação A:O, melhor concentração de DEHPA na fase orgânica. Para a re-extração avaliou-se a melhor concentração molar de HCl, relação A:O e tempo de contato entre as fases. As melhores condições estabelecidas foram aplicadas em solução real de In, obtida de lixiviação de telas de LCD, com concentração 32,44 mg/L. As melhores condições obtidas foram na extração a relação A:O de 40:1, em 20 minutos, com pH 0,5 e obteve-se uma eficiência de 96,67%, após aplicou-se a re-extração na solução orgânica carregada com o In, com relação de 1:10, HCl com concentração 4 M em 10 minutos, resultando em uma eficiência de 61,10% e uma concentração de 7,712 g/L de In. Também foram realizados testes de eletro-obtenção (EO), avaliando três diferentes densidades de corrente, sendo que com 150 A/m² obteve-se uma eficiência de 50,71%, com concentração de 7 g/L. Sendo assim, duas novas etapas no processo de recuperação de In foram desenvolvidas, recuperando In em sua forma metálica dando oportunidade para novas aplicações, reduzindo o consumo de recursos naturais.