Esse trabalho investigou a influência de diferentes dosagens de cálcio na produção biológica de hidrogênio a partir de água residuária sintética a base de sacarose em reatores anaeróbios de leito fixo estruturado e fluxo ascendente. Cilindros de polietileno de baixa densidade foram usados como material suporte para aderência da biomassa. Os reatores foram operados com tempo de detenção hidráulica (TDH) de 2 h e a 25ºC. Foram avaliadas diferentes concentrações de cálcio (Ca): 0,50; 1,06; 1,37; 1,87; 2,45 e 3,61 mg L-1 na alimentação. A remoção de sacarose apresentou valores médios acima de 54% para todas as concentrações. O biogás produzido foi composto de H2 e CO2, com porcentagens médias de H2 superiores a 60% para todas as concentrações avaliadas. Os principais produtos intermediários produzidos foram o ácido acético, o butírico e etanol. Os resultados demonstraram que há influência da suplementação de cálcio na produção de hidrogênio e a concentração de cálcio de 1,37 mg L-1 foi a que apresentou melhores resultados em relação a produção de hidrogênio, com rendimento de 1,4 mol de H2 mol-1 de sacarose, vazão molar de hidrogênio de 5,4 mmol h-1 e produção volumétrica de hidrogênio de 57 mL H2 h-1 L-1. Relacionaram-se as concentrações de cálcio com o rendimento médio de produção de hidrogênio e as curvas foram ajustadas a uma spline. Para a função ajustada chegou-se a um ponto de ótimo de rendimento de 1,5 mol H2 mol-1 sacarose obtido com concentração de cálcio de 1,54 mg L-1. / This paper investigated the influence of different dosages of calcium in the biological production of hydrogen from synthetic sucrose based wastewater in upflow anaerobic structured-bed reactor. Low density polyethylene cylinders were used as support material for biomass attachment. The reactors were operated with hydraulic retention time (HRT) of 2 h at 25° C. The wastewater was amended with different concentrations of calcium (Ca): 0.50; 1.06; 1.37; 1.87; 2.45 e 3.61 mg L-1. The removal of sucrose showed values above 54% for all concentrations. The biogas produced was composed of H2 and CO2 with H2 average percentages above 60% for all concentrations evaluated. The main intermediates produced were acetic acid, butyric acid and ethanol. The results showed that there is influence of calcium supplementation in the production of hydrogen and calcium concentration of 1.37 mg L-1 showed the best results regarding hydrogen production, with yield of 1.4 mol H2 mol-1 sucrose, hydrogen molar flow of 5.4 mmol H2 h-1 and volumetric production of hydrogen of 57 mL H2 h-1 L-1. Calcium concentrations were correlated with the average yield of hydrogen production and the curves were fitted to a spline. From this function, an optimum yield of 1.5 mol H2 mol-1 sucrose was reached with calcium concentration of 1.54 mg L-1.

Este trabalho apresenta uma avaliação dos parâmetros cinéticos, hidrodinâmicos e de transferência de massa de um reator radial aeróbio-anóxico de leito fixo, em escala piloto, com biomassa imobilizada em espuma de poliuretano e alimentado com efluente de um reator anaeróbio horizontal de leito fixo que tratava esgoto sanitário. Os parâmetros estimados demonstraram que as resistências líquido-sólido e intraparticular afetam significativamente a velocidade global de consumo de oxigênio no sistema de leito fixo e que a agitação mecânica pode minimizar essas resistências. Os valores de (KLA), para velocidades superficiais de ar entre 0,14 e 0,95 cm.s-1, variaram na faixa de 20,8 e 58,8 h-1 para água do sistema de abastecimento público, e 16,8 a 53,0 h-1 para esgoto pré-tratado anaerobiamente. A velocidade intrínseca de consumo de oxigênio foi estimada em 19,9 mgO2.g SSV-1.h-1. A velocidade de remoção de DQO pôde ser representada pelo modelo cinético de primeira ordem com residual e a conversão de nitrogênio seguiu modelo de reações em série, de pseudo-primeira ordem, com valores das constantes cinéticas k1 e k2 iguais a 0,251 h-1 e 6,624 h-1, respectivamente. O comportamento hidrodinâmico pôde ser representado pelo modelo de 3 e 4 tanques de mistura completa em série. Foi possível promover a nitrificação e desnitrificação no reator radial aeróbio-anóxico mantido parcialmente aerado, com tempos de detenção hidráulica de 3,3 horas na zona aeróbia e 2,7 horas na zona anóxica, e com adição de etanol como fonte externa de carbono. O efluente apresentou valor médio da DQOf de 52 mg O2.l-1, e concentrações de 2 mg N.l-1, 1,24 mg N.l-1 e 3,46 mg N.l-1, respectivamente, para nitrogênio amoniacal, nitrito e nitrato. / The assessment of hydrodynamics, mass transfer and kinetic parameters of a pilot fixed bed reactor containing immobilized biomass in polyurethane matrices and fed with the effluent of a horizontal-flow fixed bed anaerobic reactor that treated domestic sewege is presented. For oxygen, the estimated parameters showed that the liquid-solid and intra-particles resistances significantly affected the global substrate consumption velocity. It was also found that mechanical agitation can minimize such resistances. The KLA values for superficial velocities between 0.14 and 0.95 cm.s-1 varied from 20.8 to 58.8 h-1 for tap water, and 16.8 to 53.0 h-1 for the anaerobic pre-treated effluent. The oxygen consumption intrinsic velocity was estimated in 19.9 mgO2.gSSV-1.h-1. The COD removal velocity could be represented by a first order kinetic model with residual, while nitrogen conversion followed an also a first order reactions in series model, with kinetic constants k1 and k2 of 0.25 h-1 and 6.62 h-1, respectively. The hydrodynamics behavior could be represented by the model of three to four completely mixed reactors in series. It was possible to promote nitrification and the denitrification in the radial reactor kept partially aerated and operated at hydraulics detention times of 3.3 hours and 2.7 hours in the aerobic and anoxic zones, respectively. The radial reactor effluent presented COD of 52 mg.l-1, based on filtered samples, and concentrations of 2 mg N.l-1, 1.24 mg N.l-1, and 3,46 mg N.l-1 for ammonia nitrogen, nitrite and nitrate, respectively.

No presente estudo, material zeolítico sintetizado a partir de cinzas de carvão e modificado por surfactante catiônico foi utilizado na remoção do corante ácido laranja 8 (AL8) por processo de adsorção utilizando leito móvel e coluna de leito fixo. As matérias primas e os adsorventes foram caracterizados por diferentes técnicas, tais como: difração de raios-x, fluorescência de raios-X, entre outras. A adsorção do AL8 foi realizada por leito móvel com o objetivo de otimizar os resultados quando lançados em leito fixo. Os efeitos na adsorção do AL8 sobre zeólita foram comparados: (1) efeito dos contra-íons Br- e Cl- do surfactante usado na modificação da zeólita; (2) efeito do tipo de cinzas de carvão usada como matéria prima na síntese das zeólitas (leve e pesada). Os seguintes adsorventes foram utilizados no estudo: zeólita leve e pesada modificada por surfactante brometo de hexadeciltrimetilamônio (ZLMS-Br e ZPMS-Br) e zeólita leve modificada por surfactante cloreto de hexadeciltrimetilamônio (ZLMS-Cl). A cinética de pseudo-segunda-ordem descreveu a adsorção do corante sobre todos os adsorventes. O tempo de equilíbrio alcançado foi 40, 60 e 120 min para ZLMS-Br, ZLMS-Cl e ZPMS-Br, respectivamente. O equilíbrio de adsorção foi analisado pelas equações dos modelos das isotermas lineares e não lineares de Langmuir, Freundlich, Temkin e Dubinin-Radushkevivh (DR) e o critério de melhor ajuste foi avaliado usando as funções erros. O modelo DR ajustou-se melhor aos dados experimentais para o sistema AL8/ZLMS-Br, o modelo de Freundlich para AL8/ZLMS-Cl e Langmuir para AL8/ZPMS. Segundo Langmuir a capacidade máxima de adsorção foi 4,67 , 1,48 e 1,38 mg g-1 para ZLMS-Br, ZLMS-Cl e ZPMS-Br, nesta ordem. Nos estudos empregando-se colunas de leito fixo, os efeitos da concentração de entrada (20 - 30 mg L-1), vazão de alimentação (4,0 - 5,3 mL min-1) e a altura do leito (5,5 - 6,5 cm) sobre as características da curva de ruptura no sistema de adsorção foram determinados. Os modelos Bohart-Adams, Thomas, Yoon-Nelson foram aplicados aos dados experimentais para a previsão das curvas de ruptura e para a determinação dos parâmetros que caracterizam a coluna. Os modelos matemáticos de Thomas e Yoon-Nelson se ajustaram satisfatoriamenete aos dados das curvas de ruptura. A maior capacidade total de remoção do AL8 pela coluna de leito fixo apresentou o valor de 5,30 mg g-1 obtida com a concentração do corante de 30 mg L-1, altura do leito de 5,5 cm e uma vazão de alimentação de 5,3 mL min-1. Os ensaios de ecotoxicidade aguda utilizando o microcrustáceo Daphnia similis com o efluente bruto (AL8) e após tratamento com zeólita leve modificada com surfactante foram realizados com o propósito de avaliar evidências de uma possível contaminação quando lançados no corpo hídrico receptor. Os resultados obtidos neste estudo mostraram que as amostras do corante AL8 em solução aquosa não apresentou efeito tóxico e as amostras tratadas com ZLMS-Br apresentaram toxicidade. / In this study, synthesized zeolitic material from coal ash and modified cationic surfactant was used for removing the acid dye Orange 8 (AL8) by adsorption process using moving bed and fixed-bed column. The raw material and adsorbents were characterized by different techniques, such as X-ray diffraction, X-ray fluorescence spectroscopy, among others. The adsorption of AL8 was performed by moving bed in order to optimize the results when they are launched in a fixed bed. The effects of adsorption on zeolite AL8 were compared: (1) Effect of counterions Br- and Cl- surfactant used in the modification of the zeolite; (2) effect of type of coal ash used as raw material in the synthesis of zeolites (fly and bottom). The following adsorbents were used in the study: fly and bottom zeolite modified by surfactant hexadecyltrimethylammonium bromide (ZLMS-Br-Br and ZPMS-Br) and fly zeolite modified by surfactant hexadecyltrimethylammonium chloride (ZLMS-Cl). The pseudo-second-order kinetic described the adsorption of the dye on all adsorbents. The equilibrium time was reached 40, 60 and 120 min for ZLMS-Br, ZLMS-Cl and ZPMS-Br, respectively. The adsorption equilibrium was analyzed by the equations of the models of linear and nonlinear isotherms of Langmuir, Freundlich, Temkin and Dubinin-Radushkevivh (DR) and the criterion of best fit was evaluated using the error functions.The DR model was adjusted better to the experimental data for the system AL8 / ZLMS-Br, the Freundlich model for AL8 / ZLMS-Cl and Langmuir for AL8 / ZPMS. According to the Langmuir maximum adsorption capacity was 4.67, 1.48 and 1.38 mg g-1 for ZLMS-Br, ZLMS-Cl and ZPMS-Br, in order. In studies employing fixed bed columns, the effects of inlet concentration (20-30 mg L-1), flow rate (4.0 -5.3 mL min-1) and the bed height (5, 5 - 6.5 cm) above the breakthrough curves characteristics in the adsorption system were determined. The Adams-Bohart, Thomas, Yoon-Nelson models were applied to experimental data to predict the breakthrough curves and to determine the parameters that characterize the column. The mathematical models of Thomas and Yoon-Nelson adjusted well to the data of breakthrough curves. The highest bed capacity of 5.3 mg g-1 was obtained using 30 mg L-1 inlet Acid Orange 8 concentration, 5.5 cm bed height and 5.3 mL min-1 flow rate. Acute ecotoxicity tests using Daphnia similis microcrustacean with wastewater (AL8) and after treatment with surfactant modified zeolite were carried out with the purpose of evaluating evidence of possible contamination when launched on the receiving water body. The results of this study showed that samples AL8 dye in aqueous solution does not show any toxic effect, and the treated samples showed toxicity with ZLMS-Br.

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:46:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cristiane.pdf: 1676874 bytes, checksum: b32327481322325a528776559d52d690 (MD5) Previous issue date: 2012-12-12 / Attempting to associate waste treatment to the production of clean and renewable energy, the present research aimed to evaluate the biological production of hydrogen using wastewater from the manioc starch treatment industry, a liquid wastewater of high organic content, generated during the processes of extraction and purification of manioc starch. The experiment was carried out in two upflow fixed-bed anaerobic reactors. As support, bamboo stems and low density polyethylene scraps. Made with pexiglass, each reactor was built with 75 cm of height, with 2.96 L of useful volume for the reactor with bamboo support and 3.13 L for the one with Polyethylene support. The inoculum, collected in a pilot anaerobic reactor, received thermal pretreatment and was recirculated in the reactors for 48 h. Then, alimentation was initiated in a continuum manner. The system was operated with hydraulic detention time (TDH) of 4 and 3 h, at 36 °C and initial pH of 6.0. In the TDH of 4 h, 3 organic loading rates were applied (COV), of 28; 15 and 26 g.L-1.d-1; in the TDH of 3 h 4 COV were applied, of 35; 22; 22 and 27 g.L-1.d-1. The application of the COV did not follow any particular pattern due to the variability of the wastewater constitution. Hence, the effects of TDH, COV and the support mean on the production of hydrogen were evaluated, as well as the influence of bamboo and of low density polyethylene in the fixation and selection of microorganisms that produce hydrogen. Maximum hydrogen production in the reactor using bamboo was of 2.9 L.d-1 in TDH 4h and of 2.2 L.d-1 in the reactor using polyethylene in TDH of 3 h. Hydrogen percentage of 25% in biogas was reached in the reactor using bamboo and of 29% in the reactor using polyethylene. The yielding obtained was of 0.6 L H2.g-1sugar in the reactor using bamboo in TDH 4 h and of 0.8 L H2.g-1sugar in the reactor using polyethylene in TDH 3 h. In both reactors, the mean total sugar removal was of approximately 90%. / Buscando aliar o tratamento de resíduos à produção de energia limpa e renovável, o presente trabalho teve como objetivo avaliar a produção biológica de hidrogênio a partir da água residuária da indústria de fécula de mandioca, resíduo líquido de elevada carga orgânica, gerado durante os processos de extração e purificação do amido. O experimento foi realizado em dois reatores anaeróbios de leito fixo e fluxo ascendente. Como meio suporte foram utilizadas hastes de bambu e aparas de polietileno de baixa densidade. Confeccionados em pexiglass, cada reator foi construído com 75 cm de altura, o volume útil calculado foi de 2,96 L para o reator com suporte de bambu e 3,13 L para o reator com suporte de polietileno. O inóculo, coletado em um reator anaeróbio piloto, recebeu pré-tratamento térmico e foi recirculado nos reatores por 48 h. Em seguida, iniciou-se a alimentação em modo contínuo. O sistema foi operado com tempo de detenção hidráulica (TDH) de 4 e 3 h, a 36 °C e pH inicial 6,0. No TDH de 4 h foram aplicadas 3 cargas orgânicas volumétricas (COV) de 28; 15 e 26 g.L-1.d-1; no TDH de 3 h foram aplicadas 4 COV de 35; 22; 22 e 27 g.L-1.d-1. A aplicação das COV não seguiu a um padrão devido à variabilidade na constituição da água residuária. Dessa forma, foram avaliados os efeitos do TDH, da COV e do suporte sobre a produção fermentativa de hidrogênio e também a influência do bambu e do polietileno de baixa densidade na fixação e seleção dos micro-organismos produtores de hidrogênio. A produção máxima de hidrogênio no reator com bambu foi de 2,9 L.d-1 em TDH 4 h e de 2,2 L.d-1 no reator com polietileno em TDH de 3 h. Foram alcançados percentuais de hidrogênio no biogás de 25% no reator com bambu e 29% o reator com polietileno. O rendimento obtido foi de 0,6 L H2.g-1açúcar no reator com bambu em TDH 4 h e 0,8 L H2.g-1açúcar no reator com polietileno em TDH 3 h. Em ambos os reatores a degradação média de açúcares totais foi de aproximadamente 90%.

Em razão da intensa atividade industrial e da ampla utilização de compostos derivados do petróleo pela indústria, compostos aromáticos, principalmente os BTEX (benzeno, tolueno, etilbenzeno e xilenos) são freqüentemente encontrados em aqüíferos contaminados, em especial em casos de contaminação por vazamento de tanques de armazenagem subterrânea de combustíveis. Nesse sentido, o presente trabalho foi proposto com o intuito de desenvolver um sistema capaz de remover tanto os BTEX quanto à matéria orgânica presente e efluentes e aqüíferos contaminados com gasolina. Foi constatada a viabilidade técnica da aplicação do RAHLF sob condições metanogênicas operando com TDH de 16 horas em que foi verificada a remoção de 99% da matéria orgânica e em torno de 95% dos BTX, apresentando as seguintes concentrações no efluente (benzeno - 0,62 +/- 0,41 mg/L; tolueno - 0,71 +/- 0,46 mg/L; meta-xileno - 0,28 +/- 0,19 mg/L). Os valores estimados para as constantes cinéticas pelo modelo cinético de primeira ordem com residual para a remoção dos BTX foram muito superiores, cerca de cem vezes maiores do que os encontrados na literatura. A caracterização microbiana do RAHLF metanogênico mostrou a estratificação ao longo do leito. Segundo as análises empregando a técnica de FISH, verificou-se o predomínio dos domínios Archaea no primeiro trecho do reator o que ocorreu, provavelmente, devido a presença de ácido acético proveniente da degradação do etanol, constituinte principal da gasolina vendida no Brasil. Já de acordo com os padrões de bandas de DGGE obtidos a partir dos primers universais para o domínio Bacteria e para o domínio Archaea, estes permitiram constatar certa diferença na diversidade genética entre o ponto zero e o resto do reator. Em relação ao RAHLF sob condições desnitrificantes a remoção quase total de nitrato e BTX ocorreu praticamente no primeiro trecho do reator levando a uma operação em um regime de metabolismo misto (metanogênico e desnitrificante). Em virtude do esgotamento do íon nitrato no primeiro trecho do reator e da ausência de biomassa adaptada ao processo de metanogênese acetoclástica, o RAHLF apresentou desbalanceamento do metabolismo anaeróbio levando ao acúmulo de ácido acético nos primeiros 140 dias de operação. O estudo cinético da degradação dos BTX em solução etanólica realizado no reator anaeróbio com biomassa imobilizada operado em bateladas seqüenciais levou a construção de modelo que descreveu com grande precisão os processos físicos e metabólicos principais envolvidos na degradação do etanol e remoção dos BTX. Tal modelo proporciona uma ferramenta adequada para o dimensionamento de reatores em escala piloto. / Due to the intense industrial activity and the wide range of applications for the petroleum-derived substances by the industry, several aromatic compounds, mainly the BTEX (benzene, toluene, ethylbenzene and xylenes), are often found in contaminated aquifers, specially in the cases of spilling of oil storage tanks. In this sense, the present work intended to develop a system useful for simultaneous BTEX and organic matter removal present in wastewaters and aquifers contaminated with gasoline. The technical viability of the HAIB (horizontal anaerobic immobilized biomass) reactor was evidenced when it was operated with a HDT of 16 hours, condition where removal percentages of about 99% of organic matter and 95% of BTX were reached. The kinetic constants were calculated employing the apparent first-order model with residual concentration, and the results showed that the constants estimated for the BTX were approximately 100 times higher than the ones found in the literature. According to the analysis employing the FISH technique, it was verified a predominance of Archaea in the first part of the reactor, probably due to the high concentrations of acetic acid produced by the degradation of ethanol. As for the DGGE-profile obtained from the universal primers for the Bacteria and Archaea, they showed some differences among the different sample points of the reactor. As for the denitrifying HAIB, there was almost total removal of nitrate and BTX in the first section of the reactor, fact that probably led it to operate in a mixed metabolism (methanogenic and denitrifying). Due to this depletion and to the absence of biomass adapted to the acetoclastic methanogenesis, the HAIB presented disequilibria in the anaerobic metabolism, fact that caused an accumulation of acetic acid in the first 140 days of operation. The kinetic study of BTX degradation in the ethanolic solution carried out in the anaerobic reactor with immobilized biomass operated in batch mode led to a mathematical model that described with great accuracy the main physical and metabolic processes involved in the ethanol degradation and removal of BTX. This model probably provides a suitable tool for the design of pilot scale reactors.

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-09-14T12:22:51Z No. of bitstreams: 1 JOSÉ RILDO DE OLIVEIRA - TESE (PPGEP) 2006.pdf: 1131201 bytes, checksum: ba0909f714e2920247098ffc14790d7d (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-14T12:22:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JOSÉ RILDO DE OLIVEIRA - TESE (PPGEP) 2006.pdf: 1131201 bytes, checksum: ba0909f714e2920247098ffc14790d7d (MD5) Previous issue date: 2006 / Estudou-se o comportamento das propriedades físicas do feijão-macáçar ( Vigna unguiculata (l.) Walpers) - porosidade, área superficial, área específica, calor específico, massa especifica aparente e isotermas de equilíbrio -, com teor de água inicial de 20, 40 e 65 %, base úmida, os efeitos do teor de água inicial do produto, da temperatura e da velocidade do ar de secagem, sobre a cinética de secagem do produto. As isotermas de equilíbrio do feijão-macáçar com teor de água inicial de 65%, base úmida, foram determinadas pelo método estático, a temperaturas de 20, 30, 40 e 50 ºC, com umidade relativas variando de 0,10 a 0,85, decimal. Para análise dos dados experimentais, foram utilizados cinco modelos matemáticos: Henderson-Thompson; modelo de Henderson-Thompson modificado por Cavalcanti Mata; modelo de Chung- Pfost; modelo de Oswin modificado; modelo de Halsey modificado. O estudo da cinética de secagem em camada fina foi feito com temperaturas de 40, 55 e 70 ºC, velocidade do ar de secagem de 0,2, 0,5 e 0,8 m/s. Foi ajustado o modelo de Page aos dados experimentais para obter a curva de secagem. Para realizar a parte experimental da secagem foi projetado e construído um secador em escala laboratorial para secagem em camada espessa e em camada fina, simultaneamente, com capacidade para secar oito quilos de grão em camada espessa e um quilo em camada fina. A secagem em camada espessa do produto foi feita a temperaturas de 50, 60 e 70 ºC, em camada com espessura de 60 cm e vazão do ar de secagem de 0,59 m3/min. Utilizou-se o modelo proposto por BAKKER-ARKEMA et al. (1974) - Modelo da Universidade Estadual de Michigan (M.S.U.) – e o modelo de Thompson para simular o processo de secagem. A discretização das equações diferenciais foi feita pelo método dos volumes finitos, utilizando-se uma formulação explícita e a função de interpolação espacial “upwind”. / The behavior of cowpea been’s physical properties was studied (Vigna unguiculata (l.) Walpers) - porosity, surface area, specific area, specific heat, bulk density and the relative equilibrium humidity, - with initial moisture content range 20, 40 and 65 %, wet basis, the initial moisture effects content the product, the temperature and the air drying speed , on kinetic of product drying. The relative equilibrium humidity of cowpea been with initial moisture content range 65 %, wet basis, had been determined by the static method, for temperatures of 20, 30, 40 and 50 ºC, with relative humidity varying between 0,10 and 0,85, decimal. For experimental data’s analysis, five mathematical models had been used: Henderson-Thompson’s; Henderson- Thompson’s model modified by Cavalcanti Mata; Chung-Pfost’s model; Oswin’s modified model; Halsey’s modified model. The study of the drying kinetic in thin-layer was made with temperatures of 40, 55 and 70 ºC, air drying speed of 0,2, 0,5 and 0,8 m/s. The Page’s model was adjusted to the experimental data to get the drying curve. To carry through the drying experimental part was projected and buidet a drier in laboratorial scale for fixed-bed drying and thin-layer , simultaneously, with capacity to dry eight kilos of grain in thick layer and one kilo in fine layer. The fixed-bed drying of the product was made with temperatures of 50, 60 and 70 ºC, in layer with thickness of 60 cm and air outflow of 0,59 drying of m3/min. The considered BAKKERARKEMA’s et al (1974) model was used. - Model of the Michigan State University (M.S.U.) - and Thompson’s model to simulate the drying process. Discretization of the differential equations was made by the finite volumes method, using an explicit formularization and the function of upwind space interpolation.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:45Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-12-06Bitstream added on 2014-06-13T20:32:09Z : No. of bitstreams: 1 laurentino_cl_me_sjrp.pdf: 518454 bytes, checksum: d37a3ee64c694059f0ef80729b4d545a (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho abrange o estudo das propriedades térmicas e estruturais de rejeitos agroindustriais utilizados como substrato em fermentação em estado sólido. Os materiais empregados foram bagaços de cana-de-açúcar e de laranja e farelo de trigo. Foram analisadas as distribuições de temperatura e de umidade no interior de um leito cilíndrico encamisado, empacotado com esses materiais e percolado por ar, de modo tentar explicar as transformações do sistema decorrentes da fermentação, a fim de propor e avaliar soluções tecnológicas para prováveis problemas de não uniformidade térmica e de umidade do meio. Inicialmente, analisaram-se algumas características estruturais de um meio poroso constituído por bagaço de cana, como densidade e porosidade, considerando diferentes técnicas de empacotamento e umidades das fibras, para avaliar a influência dessas propriedades sobre a temperatura na saída do leito. As técnicas adotadas consistiam em simplesmente despejar o bagaço no leito, submetê-lo à pressão com um peso e à vibração intensa. Foram empregadas cinco umidades distintas do material e se verificou que a forma de empacotamento apresenta maior influência na porosidade do leito com o aumento da umidade do meio. Nos testes com o leito percolado por ar utilizando-se bagaço seco, observouse que os perfis de temperatura não foram alterados pelas diferentes técnicas de empacotamento adotadas. Estudou-se também o comportamento higroscópico dos materiais, uma vez que o meio ao ser percolado por ar à temperatura e umidade relativa controladas, tende a entrar em equilíbrio higroscópico com o gás, sendo essa variável de grande importância para processos fermentativos. Tal estudo foi realizado através do método estático gravimétrico. Além disso, determinou-se a condutividade térmica efetiva... / Thermal, structural and physical properties of agro industrial by-products for Solid State Fermentation (SSF) were studied in this work. Sugar cane bagasse, orange bagasse and wheat bran were the solid materials. Hygroscopic characteristics, stagnant effective thermal conductivity, bed voidage and temperature profile in a bed percolated by air were some properties obtained for non-reational sytems. Tests with reaction were carried out to assess enzymatic production. For the sugar cane bagasse it was measured particle density, bed bulk density and bed voidage (e). Three different packing techniques were applied: pouring the bagasse into the tube and gently accommodating the particles before adding up another portion of fibers (E1); pouring 5g of bagasse and pressuring it with a weight (3kN/m2) for 5min and adding up another 5g portion; pouring 5g of bagasse and shaking the bed for 5min in a sieve shaker and adding up another 5g portion (E3). Five initial bagasse moisture contents (M) were used and it was observed that e is influenced by M. Heat transfer experiments with sugar cane bagasse were conducted in a packed bed made up of a stainless steel tube 30cm long and 4,67cm diameter, divided in a entrance section 10cm long and a heating jacket section 20cm long. Temperatures were measured at the top of the heating section by five thermocouples axially placed above the bed and angular and radial temperature profiles were obtained. The outlet temperature profile was not influenced by the packing techniques and by the inlet air relative humidity, but it was noticed that the temperature measurements were affected by the surrounding conditions. At the end of the experiments an axial moisture profile in the porous media was observed. The hygroscopic characteristics of all materials were assessed in a wide range of temperature and air relative humidity, and it was...(Complete abstract click electronic access below)

Submitted by FÁBIO ROBERTO VIEIRA (fabiorobertovieira@bol.com.br) on 2018-04-18T19:02:13Z No. of bitstreams: 1 Fabio Roberto Vieira - Dissertação versão final.pdf: 2356751 bytes, checksum: 1c49b0709cb5e5a4d26bcf03bbbd3670 (MD5) / Approved for entry into archive by Pamella Benevides Gonçalves null (pamella@feg.unesp.br) on 2018-04-19T19:12:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 vieira_fr_me_guara.pdf: 2356751 bytes, checksum: 1c49b0709cb5e5a4d26bcf03bbbd3670 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-19T19:12:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 vieira_fr_me_guara.pdf: 2356751 bytes, checksum: 1c49b0709cb5e5a4d26bcf03bbbd3670 (MD5) Previous issue date: 2018-02-20 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Nessa dissertação é investigada o aproveitamento energético da casca de arroz pela aplicação do processo de pirólise lenta em um reator de leito fixo, o qual foi projetado e construído para realização de trabalho. É estudada a influência dos parâmetros do processo nas características do biochar obtido a partir da casca de arroz, com o objetivo avaliar a sua potencialidade na geração de energia. Para tal foi realizada caracterizações físico-química da casca de arroz in natura e do biochar obtido, aplicando-se diversas técnicas de análise, além da avaliação da eficiência energética. As análises foram estudadas a fim de determinar as condições experimentais que favorecem as características do biochar, tais como poder calorífico superior (PCS) e concentração de carbono fixo, e também o rendimento na produção do mesmo. Foi utilizado um planejamento experimental, conforme metodologia de Taguchi, utilizando-se uma matriz L9 e variando-se os parâmetros que influenciam na pirólise, sendo eles a taxa de aquecimento (β) 5, 10 e 20 ºC/min, temperatura (T) de 300, 400 e 500 ºC, tempo de residência (t) de 3600, 5400 e 7200 s e massa da biomassa in natura (m) de 125, 250 e 500 g. Os resultados indicaram que para os diferentes parâmetros estudados, o maior rendimento de biochar (37,71%) foi observado na condição experimental realizada no teste 7, sendo adotado β=20 ºC/min, T=300 ºC, t=5400 s, e m=500 g. O teste 6 apresentou o maior PCS, 49,05% maior que o da casca de arroz in natura, sendo adotado β=10 ºC/min, T=500 ºC, t=5400 s e m=125 g. Na condição de maior concentração de carbono fixo, o teste 3 apresentou melhor resultado (60,10 %), no qual foi adotado β=5 ºC/min, T=500 ºC, t=7200 s e m=500 g. A ANOVA foi aplicada para analisar a variância do processo, sendo que a temperatura foi o parâmetro de maior influência no processo. Também foram determinadas as condições de melhor ajuste para otimização do processo para maior rendimento na produção de biochar (β= 20 ºC/min, T=300 ºC, t=3600 s e m=500 g), para maior concentração de carbono fixo no biochar (β=5 ºC/min, T=500 ºC, t=7200 s e , m=250 g) e para obtenção de biochar com maior PCS (β=10 ºC/min, T=500 ºC, t=3600 s e m=125 g). A avaliação energética mostrou que, tecnicamente, há um ganho energético na aplicação da pirólise lenta da casca de arroz. / In this dissertation is investigated the utilization of the rice husk means slow pyrolysis process in a fixed bed reactor, which was designed and built to perform work. The influence of the process parameters on the characteristics of the biochar obtained from the rice husk is studied, with the objective of evaluating its potential in the energy. For this purpose, physicalchemical characterization of the in natura rice husk and the biochar obtained were performed, applying several analysis techniques, as well as the energy efficiency assessment. The analyzes were studied in order to determine the experimental conditions favoring the biochar characteristics, such as higher heat value (HHV) and fixed carbon concentration, as well as the yield in the production of the same. An experimental design was used, according to Taguchi's methodology, using a L9 matrix and varying the parameters that influence pyrolysis, being the heating rate (β) 5, 10 and 20 ºC / min, temperature (T) of 300, 400 and 500 ° C, residence time (t) of 3600, 5400 and 7200 if mass of the in natura biomass (m) of 125, 250 and 500 g. The results indicated that the highest biochar yield (37.71%) was observed in the experimental condition performed in test 7, using β = 20 ºC / min, T = 300 ºC, t = 5400 s, in = 500 g. Test 6 showed the highest HHV, 49.05% higher than in natura rice husk, being adopted β = 10 ºC / min, T = 500 ºC, t = 5400 s and m = 125 g. In the condition of higher fixed carbon concentration, test 3 presented the best result (60.10%), in which β = 5 ° C / min, T = 500 ° C, t = 7200 s and m = 500 g. ANOVA was applied to analyze the process variance, with temperature being the parameter of greatest influence in the process. It was also determined the conditions of better adjustment for process optimization for higher yield of biochar (β = 20 ºC / min, T = 300 ºC, t = 3600 m = 500 g) for higher fixed carbon concentration in biochar (β = 10 °C/min, T = 500 °C, t = 7200 s, m = 250 g) and to obtain biochar with higher HHV). The energy evaluation showed that, technically, there is an energetic gain in the application of the slow pyrolysis of the rice husk. / 134299/2017-5 / 301819/2015-7

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-09-04T20:41:25Z No. of bitstreams: 1 RayaneRicardoDaSilva_DISSERT.pdf: 3651048 bytes, checksum: 6930b6cb5290f28628f512cd882c69ad (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-09-06T20:43:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 RayaneRicardoDaSilva_DISSERT.pdf: 3651048 bytes, checksum: 6930b6cb5290f28628f512cd882c69ad (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-06T20:43:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RayaneRicardoDaSilva_DISSERT.pdf: 3651048 bytes, checksum: 6930b6cb5290f28628f512cd882c69ad (MD5) Previous issue date: 2017-03-02 / Este trabalho tem como objetivo a s?ntese do Nitreto de Ni?bio, a partir do precursor tris (oxalato) oxiniobato de am?nio hidratado, atrav?s de rea??o g?s-s?lido em reator de leito fixo. Os par?metros reacionais para o tratamento t?rmico para obter o NbN foram com as temperaturas de 700, 800, 900, 1000 e 1100 ?C variando o tempo na isoterma entre 3, 4 e 5 horas. A mistura gasosa ? composta de nitrog?nio e hidrog?nio. A composi??o e a vaz?o total do fluxo de gases foram variadas, como tamb?m a massa do precursor utilizado na rea??o. Os materiais obtidos foram caracterizados atrav?s de difra??o de raios-X (DRX), Refinamento Rietveld e Microscopia Eletr?nica de Varredura (MEV). Com o aumento da temperatura de rea??o e tempo na isoterma observamos a mudan?a de fase de ?xido de ni?bio para nitreto de ni?bio. Houve a forma??o de duas fases de nitreto, estando a fase hexagonal presente em maior quantidade, e a tetragonal em menor quantidade. Com a maior vaz?o, foi obtido o nitreto de ni?bio com alto teor de pureza. / The aim of this work is to study the synthesis of Niobium Nitride, starting from the precursor tris (oxalate) oxiniobate ammonium hydrate, through the gas-solid reaction in a fixed-bed reactor. The heat treatment reaction parameters to obtain the NbN were at temperatures 700, 800, 900 and 1000?C varying the time in the isotherm between 3, 4 and 5 hours. The gas mixture is composed of nitrogen and hydrogen. The composition and the total flow of the gas flow were varied, as well as the mass of the precursor used in the reaction. The obtained materials were characterized by X-ray diffraction (XRD), Rietveld Refinement and Scanning Electron Microscopy (SEM). Increasing the reaction temperature and time in the isotherm it was observed the phase change of niobium oxide to niobium nitride. There was formation of two phases of nitride, and the hexagonal phase is present in greater quantity, and the tetragonal phase in less quantity. With the higher flow rate, the high purity niobium nitride was obtained.

A necessidade de produÃÃo de combustÃveis lÃquidos, principalmente diesel com baixos teores de enxofre para atender recentes legislaÃÃes ambientais, impulsionou a pesquisa sobre a reaÃÃo de sÃntese de Fischer-Tropsch (SFT), que utiliza a polimerizaÃÃo entre monÃxido de carbono (CO) e hidrogÃnio (H2) em diversos tipos de reator e de catalisador. Foram realizadas vÃrias simulaÃÃes da reaÃÃo de sÃntese de Fischer-Tropsch em reator tubular de leito fixo com catalisador de ferro avaliando-se o efeito de determinadas condiÃÃes operacionais na distribuiÃÃo de produtos, de acordo com o modelo desenvolvido para a distribuiÃÃo das massas moleculares dos hidrocarbonetos formados. As condiÃÃes operacionais foram avaliadas de modo favorecer a formaÃÃo de diesel e graxa, que por sua vez podem ser craqueadas visando à produÃÃo de combustÃveis lÃquidos. Um planejamento experimental e uma posterior anÃlise estatÃstica foram executados de forma a apontar as condiÃÃes operacionais que mais influenciam na formaÃÃo de produtos especÃficos como gasolina, diesel e graxas, assim como na conversÃo do gÃs de sÃntese em hidrocarbonetos. Os resultados obtidos mostraram a adequaÃÃo da modelagem adotada com dados experimentais existentes na literatura / In this work, a fixed-bed tubular reactor was modeled and simulated for the Fischer-Tropsch synthesis carried out using iron-based catalysts. The model has considered the fluid-dynamics of the fixed-bed reactor and the polymerization reaction of the Fischer-Trospch synthesis. Several simulations were carried out with the mathematical model to study the effects of the operating conditions on the product distribution and on the yield into hydrocarbons. The simulations were analyzed aiming the optimization of the system toward the production of diesel and wax fractions, which can be later cracked to produce a higher amount of liquid products. The simulations were carried out following a factorial design to identify the operating conditions that most influence the production of each specific product fraction, as gasoline, diesel and waxes, and in the yield of synthesis gas into hydrocarbon