Orientador: Jose de Alencar Simoni / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-09T10:02:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 OliveiraJunior_NiltonGeraldode_M.pdf: 625277 bytes, checksum: e5c790f33e89db6dc410ed2f7eeef0d2 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Neste trabalho apresentam-se os aspectos do desenvolvimento de um sistema para dosagem de gás especialmente projetado para a investigação calorimétrica da adsorção de gases em sólidos. Descrevem-se a concepção e a adequação do sistema de dosagem de gás assim como a metodologia experimental adequada à utilização do referido sistema e os resultados que permitem avaliar seu desempenho. O sistema de dosagem construído consiste em uma linha de vácuo acoplada a um sensor de pressão e uma cela de adsorção dimensionada para ser inserida no calorímetro Thermométric modelo 2277. A adsorção do vapor de etanol em sílica-gel foi escolhida como "processo piloto" para os testes do desempenho do dispositivo devido à facilidade de preparação e condicionamento das substâncias e também ao grande número de dados disponíveis na literatura recente, referente às propriedades físico-químicas desse sistema. Os resultados das isotermas calorimétricas diferenciais, assim como a sistemática de condução dos experimentos nesse trabalho, é devidamente discutida comparativamente aos resultados recentes da literatura. Os resultados apontam para o fato de que o dispositivo funciona bem, dentro das expectativas químicas para o sistema piloto de adsorção utilizado / Abstract: This work presents the development aspects of a gas dosage system specially projected for calorimetric investigation of the gases adsorption onto solids. They describe it conception and the adequacy of the system of dosage of gas as well as the experimental methodology adjusted to the use of the related system and the results that allow to evaluate its performance. The constructed dosage system consists of a line of vacuum connected to a pressure sensor and a dimensioned adsorption cell to be inserted in the Thermométric calorimeter model 2277. The adsorption of the ethanol vapor on silica-gel was chosen as "pilot process" for the tests of the device performance due to easiness of preparation and conditioning of substances and also to great number of available data in recente literature, referring to physical-chemistry properties of this system. The differential calorimetric isothems results as well as the systematics of conduction of the experiments in this work, are duly argued comparativily to the recent results of literature. The results show that the device functions well in respect of the chemical expectations for the adsorption pilot process used / Mestrado / Físico-Química / Mestre em Química

Monocamadas insolúveis localizadas sobre a superfície de um líquido são sistemas conhecidos e estudados há mais de 100 anos. Elas são formadas quando moléculas anfifílicas são depositadas sobre algum solvente em condições especiais. Quando sofrem compressão isotérmica, tais sistemas exibem um comportamento muito complexo podendo sofrer várias transições de fase nesse processo. Embora, com o surgimento na década de 1990 de técnicas experimentais que proporcionaram um maior ?insight? no entendimento das referidas transições, há muitas questões que permanecem em aberto, principalmente no que diz respeito à influência exercida: pelas conformações intramoleculares; pelas interações entre as moléculas anfifílicas; pelas interações entre as moléculas anfifílicas e as moléculas do solvente sobre as referidas transições. Para ajudar a preencher esta lacuna são necessários modelos moleculares que auxiliem a obtenção da resposta destas questões. É neste contexto que se insere este trabalho, onde três diferentes modelos de campo médio são empregados a fim de se descrever o comportamento das transições de fase sofridas pelas monocamadas no que se refere aos aspectos acima mencionados. Cada modelo é diferente no que diz respeito ao comportamento das caudas hidrofóbicas erguidas em direção ao ar. O emprego de tais modelos proporcionou, em linhas gerais, um melhor entendimento das transições de fase nestes sistemas. / Insoluble monolayers lying on a liquid surface are known for about one century. They are formed when amphiphilic molecules are deposited on some solvent under special conditions. Under isothermal compression, these systems may exhibit a complex behavior suffering several phase transitions. Although with recent experimental development on the area new insights on the phase transitions were obtained, many questions remain unanswered. Some of these questions are related with the influence of some variables like the intramolecular conformations and the interaction between the amphiphilic molecules and the solvent molecules. In order to fill this gap molecular models are a useful and valuable tool. So, it was employed three different mean-field models in order to describe phase transitions of the molecules. The difference between the models relies on the behavior of the hydrophobic tails lifted on the air. Such models proportioned some insight on the phase transitions of the system.

Neste trabalho, um modelo de adsorção que é baseado na abordagem da mecânica estatística, foi aplicado ao estudo do fenômeno da saturação na adsorção para calcular a mínima pressão necessária para atingir a cobertura completa da superfície em um processo de adsorção. A equação fundamental integral, QT(Q)=òN(Q) Q(Q)dQ, para o cálculo do grau de cobertura da superfície foi desenvolvido por uma função de distribuição exponencial N(Q)=(m/RT)exp(-mQ/RT), e a representação da adsorção local de cada sítio de adsorção é dada pela expressão de Langmuir, Q(Q)=b0Cexp(Q/RT)/(1+b0Cexp(Q/RT)). Em altos valores de pressão C, uma solução da equação fundamental integral foi obtida pela imposição da condição b0C>1. Foi obtida a expressão para a condição de saturação, b0C >m/(m+1), ou seja, o fenômeno da saturação está dependente de dois parâmetros, relacionados a heterogeneidade energética do sistema e a energia de adsorção do sistema. A pressão na análise da expressão citada mostra que, para baixos valores de m (sistemas mais heterogêneos), a saturação é alcançada por b0C>>m, enquanto para m@1 (sistemas mais homogêneos) a saturação é alcançada por b0C >>0.5.

O presente trabalho propõe a partir do formalismo da mecânica estatítisca um novo modelo de isoterma de adsorção que leva em consideração a interação lateral entre as moléculas da espécie adsorvida. O modelo é aplicado a dados experimentais de adsorção do propadieno em sílica gel e R-318 (octofluorciclobutano em carbono ativado. Os parâmetros do modelo, m e Qint , são calculados. O parâmetro m foi relacionado com a interpretação dada na isoterma estendida de Freundlich, descrevendo a heterogeneidade energética superficial dos sistemas de adsorção. O outro parâmetro, Qint , quantifica a energia de interação lateral entre as átomos ou moléculas das espécies adsorvidas.

Neste trabalho, foi proposto um novo material adsorvente com base na modificação química do talo de açaí (AS) com brometo de hexadeciltrimetilamônio (CTAB), formando um novo material chamado AS-CTAB. Os dados da caracterização do adsorvente de AS-CTAB indicaram que a biomassa foi modificada quimicamente pelo surfactante. O material preparado foi utilizado com sucesso como adsorvente para a remoção de Direct Blue 15 (DB-15) e Direct Red 23 (DR-23) a partir de soluções aquosas. Para ambos os corantes, a adsorção seguiu o modelo cinético Avrami. O modelo da isotermica de Liu apresentando Qmax de 394,01 e 454,9 mg g-1 para DB-15 e DR-23, respectivamente, a 45 °C. Uma vez que o AS-CTAB não é um material poroso, a interação eletrostática foi o principal mecanismo envolvido no processo de adsorção para ambos os corantes. A reação de adsorção termodinâmica mostrou ser um processo espontâneo e endotérmico. O adsorvente AS-CTAB também foi testado no tratamento de efluentes de corantes sintéticos e apresentou uma boa performance. / In this work, it was proposed a new adsorbent material based on the chemical modification of aqai stalk (AS) by hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB), forming a new material called AS-CTAB. The characterization data of AS-CTAB adsorbent indicated that the biomass was chemically modified by the surfactant. The prepared material was successfully used as adsorbent for the removal of Direct Blue 15 (DB-15) and Direct Red 23 (DR-23) from aqueous solutions. For both dyes, adsorption followed the Avrami kinetic model. Liu isotherm model displayed Qmax of 394.01and 454.9 mg g-1 for DB-15 and DR-23, respectively at 45°C. Since the AS-CTAB is not a porous material, electrostatic interaction was the main mechanism involved in the adsorption process for both dyes. The thermodynamic adsorption reaction was shown to be a spontaneous and endothermic process. The AS-CTABadsorbent was also tested in the treatment of synthetic dye effluents and presented very good performance.

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Neste trabalho, foi proposto um novo material adsorvente com base na modificação química do talo de açaí (AS) com brometo de hexadeciltrimetilamônio (CTAB), formando um novo material chamado AS-CTAB. Os dados da caracterização do adsorvente de AS-CTAB indicaram que a biomassa foi modificada quimicamente pelo surfactante. O material preparado foi utilizado com sucesso como adsorvente para a remoção de Direct Blue 15 (DB-15) e Direct Red 23 (DR-23) a partir de soluções aquosas. Para ambos os corantes, a adsorção seguiu o modelo cinético Avrami. O modelo da isotermica de Liu apresentando Qmax de 394,01 e 454,9 mg g-1 para DB-15 e DR-23, respectivamente, a 45 °C. Uma vez que o AS-CTAB não é um material poroso, a interação eletrostática foi o principal mecanismo envolvido no processo de adsorção para ambos os corantes. A reação de adsorção termodinâmica mostrou ser um processo espontâneo e endotérmico. O adsorvente AS-CTAB também foi testado no tratamento de efluentes de corantes sintéticos e apresentou uma boa performance. / In this work, it was proposed a new adsorbent material based on the chemical modification of aqai stalk (AS) by hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB), forming a new material called AS-CTAB. The characterization data of AS-CTAB adsorbent indicated that the biomass was chemically modified by the surfactant. The prepared material was successfully used as adsorbent for the removal of Direct Blue 15 (DB-15) and Direct Red 23 (DR-23) from aqueous solutions. For both dyes, adsorption followed the Avrami kinetic model. Liu isotherm model displayed Qmax of 394.01and 454.9 mg g-1 for DB-15 and DR-23, respectively at 45°C. Since the AS-CTAB is not a porous material, electrostatic interaction was the main mechanism involved in the adsorption process for both dyes. The thermodynamic adsorption reaction was shown to be a spontaneous and endothermic process. The AS-CTABadsorbent was also tested in the treatment of synthetic dye effluents and presented very good performance.

Neste trabalho, foi proposto um novo material adsorvente com base na modificação química do talo de açaí (AS) com brometo de hexadeciltrimetilamônio (CTAB), formando um novo material chamado AS-CTAB. Os dados da caracterização do adsorvente de AS-CTAB indicaram que a biomassa foi modificada quimicamente pelo surfactante. O material preparado foi utilizado com sucesso como adsorvente para a remoção de Direct Blue 15 (DB-15) e Direct Red 23 (DR-23) a partir de soluções aquosas. Para ambos os corantes, a adsorção seguiu o modelo cinético Avrami. O modelo da isotermica de Liu apresentando Qmax de 394,01 e 454,9 mg g-1 para DB-15 e DR-23, respectivamente, a 45 °C. Uma vez que o AS-CTAB não é um material poroso, a interação eletrostática foi o principal mecanismo envolvido no processo de adsorção para ambos os corantes. A reação de adsorção termodinâmica mostrou ser um processo espontâneo e endotérmico. O adsorvente AS-CTAB também foi testado no tratamento de efluentes de corantes sintéticos e apresentou uma boa performance. / In this work, it was proposed a new adsorbent material based on the chemical modification of aqai stalk (AS) by hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB), forming a new material called AS-CTAB. The characterization data of AS-CTAB adsorbent indicated that the biomass was chemically modified by the surfactant. The prepared material was successfully used as adsorbent for the removal of Direct Blue 15 (DB-15) and Direct Red 23 (DR-23) from aqueous solutions. For both dyes, adsorption followed the Avrami kinetic model. Liu isotherm model displayed Qmax of 394.01and 454.9 mg g-1 for DB-15 and DR-23, respectively at 45°C. Since the AS-CTAB is not a porous material, electrostatic interaction was the main mechanism involved in the adsorption process for both dyes. The thermodynamic adsorption reaction was shown to be a spontaneous and endothermic process. The AS-CTABadsorbent was also tested in the treatment of synthetic dye effluents and presented very good performance.

Monocamadas insolúveis localizadas sobre a superfície de um líquido são sistemas conhecidos e estudados há mais de 100 anos. Elas são formadas quando moléculas anfifílicas são depositadas sobre algum solvente em condições especiais. Quando sofrem compressão isotérmica, tais sistemas exibem um comportamento muito complexo podendo sofrer várias transições de fase nesse processo. Embora, com o surgimento na década de 1990 de técnicas experimentais que proporcionaram um maior ?insight? no entendimento das referidas transições, há muitas questões que permanecem em aberto, principalmente no que diz respeito à influência exercida: pelas conformações intramoleculares; pelas interações entre as moléculas anfifílicas; pelas interações entre as moléculas anfifílicas e as moléculas do solvente sobre as referidas transições. Para ajudar a preencher esta lacuna são necessários modelos moleculares que auxiliem a obtenção da resposta destas questões. É neste contexto que se insere este trabalho, onde três diferentes modelos de campo médio são empregados a fim de se descrever o comportamento das transições de fase sofridas pelas monocamadas no que se refere aos aspectos acima mencionados. Cada modelo é diferente no que diz respeito ao comportamento das caudas hidrofóbicas erguidas em direção ao ar. O emprego de tais modelos proporcionou, em linhas gerais, um melhor entendimento das transições de fase nestes sistemas. / Insoluble monolayers lying on a liquid surface are known for about one century. They are formed when amphiphilic molecules are deposited on some solvent under special conditions. Under isothermal compression, these systems may exhibit a complex behavior suffering several phase transitions. Although with recent experimental development on the area new insights on the phase transitions were obtained, many questions remain unanswered. Some of these questions are related with the influence of some variables like the intramolecular conformations and the interaction between the amphiphilic molecules and the solvent molecules. In order to fill this gap molecular models are a useful and valuable tool. So, it was employed three different mean-field models in order to describe phase transitions of the molecules. The difference between the models relies on the behavior of the hydrophobic tails lifted on the air. Such models proportioned some insight on the phase transitions of the system.

Orientador: Everson Alves Miranda / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-17T00:24:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_AlanHenriqueda_M.pdf: 1835038 bytes, checksum: 8f53d7e3503d526bab0e9fb0f812bd6c (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Fermentações para a produção de ácidos orgânicos se mostram cada vez mais importantes em química e petroquímica verde, seja devido a uma futura escassez de petróleo (base de produção destas moléculas) ou pelo apelo ambiental. Há alguns anos, estes processos biotecnológicos não eram economicamente viáveis, devido principalmente às etapas de recuperação e purificação das biomoléculas (RPB), sendo estas um forte componente no custo de produção. Seu estudo se torna então de suma importância para reduzir custo e aumentar a viabilidade técnico-econômica destes bioprocessos. A adsorção se mostra uma operação unitária muito estudada, robusta, de fácil escalonamento e operação, o que a torna uma opção atrativa para a RPB de tais ácidos. No entanto, estudos existentes até o momento não são completos necessitando uma maior abrangência para se desenvolver um processo eficiente. Com base neste quadro, este trabalho visou o estudo experimental de adsorção, em carvão ativado e resinas poliméricas de aplicação industrial, de ácidos orgânicos passíveis de produção por via fermentativa e de relevância em petroquímica verde. Isotermas de adsorção dos ácidos acético, propiônico e butírico foram avaliadas para verificar o efeito de temperatura, água, etanol e n-propanol utilizando sistemas monocomponentes e binários. Modelos de isotermas de adsorção foram avaliados quanto ao ajuste aos dados experimentais para ambos os sistemas. Os estudos de adsorção monocomponente mostraram que as resinas têm capacidade de adsorção maior que os carvões (cerca de 35%). A temperatura apresentou efeito pouco significativo na adsorção. Os estudos de adsorção de sistemas binários dos ácidos estudados identificaram que houve competição entre estes na adsorção, onde moléculas de maior cadeia carbônica têm uma maior afinidade pela superfície do adsorvente. Nos estudos de isotermas de adsorção utilizando etanol e propanol como possíveis solventes para dessorção, a resina apresentou altos valores de adsorção, ao contrário dos carvões. Uma simulação dos processos de adsorção e dessorção mostrou que a resina PLA133 apresentou melhores resultados como adsorvente e o propanol como melhor eluente, em um processo de dessorção de três estágios em contra-corrente. No entanto, a recuperação final do ácido, sendo o melhor resultado 70%, pode não ser satisfatória, dependendo da aplicação deste, de forma que ainda pode ser necessário uma melhoria no processo. / Abstract: Fermentations for the production of organic acids are becoming very important in green chemistry due to a future scarcity of oil (base of production of these acids) and environmental protection. A few years ago, these biotechnological processes were not economically viable mainly due to the downstream process (DSP) stages which are a strong component of production costs. The study of these bioprocesses becomes very important to increase their technical and economic feasibility. Adsorption - a widely studied unit operation - is robust and easy to operate, so it is an attractive option for the DSP of organic acids. However, current studies reported in the literature about this subject are not complete and therefore more through integrated studies need to be associated to develop an efficient process. The present work is an experimental study about adsorption of organic acids of relevance in green chemistry. Industrial activated carbons and polymeric resins (weak base resins were used as adsorbents. Equilibrium adsorption studies in single and binary systems of acetic, propionic and butyric acids were carried out to evaluated the effect of temperature and solvents (water, ethanol and n-propanol) on the adsorption. Equilibrium isotherm models were tested to represent the data in single and binary systems. The adsorption studies showed that resins had a higher adsorption capacity than activated carbons (about 35%). Adsorption in single systems was not significantly affected by temperature in the studied range. Data from adsorption of binary systems suggested that there was competition between the acids and the affinity of the acids for the surface is dependent on acids carbon chain size. In studies using ethanol and propanol as desorbents, the resin showed a high adsorption capacity, unlike the activated carbons. A simulation of the adsorption unit operation showed that the resins yielded better results than activated carbons; propanol was the best eluent in a three-stage counter-current desorption process. However, the best acid recovery of 70% may not be satisfactory depending on the application of the acid, so it can be necessary to improve the process for better results. / Mestrado / Mestre em Engenharia Química