Providing an energy efficient recycle for the Teflon® synthesis process is of great interest due to environmental and economic reasons. This recycle step involves separating CO2 from a stream containing scCO2 and valuable monomer (C2F4). Membranes provide economical and environmental friendly separations compared to conventional methods (e.g. distillation, amine absorption). Therefore, I am investigating membrane materials that are well-suited for this important separation. Developing a robust membrane that can withstand the aggressive scCO2 environment (~1070 psi of CO2) is a key challenge. Supercritical CO2 swells traditional polymeric membrane materials, thereby increasing segmental mobility of the polymer chains which leads to a decrease in separation capacity. There have been no polymeric membrane materials identified in the literature which are suitable for this separation. In this work, I have identified an advanced polymer, Torlon® (a polyamide-imide), that solves this problem. After determining the appropriate material, it is important to choose a membrane morphology that is industrially desirable. The asymmetric hollow fiber membrane morphology provides the highest productivity. I have successfully produced defect-free asymmetric hollow fiber membranes using Torlon® that withstand high pressure feeds. These membranes have been shown to provide selective separations under scCO2 conditions without being plasticized. To further improve the separation performance of Torlon® membranes, mixed matrix concept was explored. Zeolite 4A, which is relatively more permeable and selective compared to Torlon®, was chosen as the sieve material. Mixed matrix membranes from Torlon® and zeolite 4A were made and their separation performance was measured. Based on these experimental measurements and Maxwell modeling, challenges in making successful mixed matrix membranes were identified and feasible solutions for these challenges are suggested.

A indústria têxtil utiliza elevados volumes de água em seus processos, principalmente na etapa de tingimento, em que são utilizadas também quantidades elevadas de corantes e auxiliares têxteis. A presença desses produtos no efluente gera um efeito prejudicial e claramente visível ao ambiente, pois causam alteração nos parâmetros da qualidade da água do corpo receptor. O presente estudo apresenta o pós-tratamento de um efluente têxtil, objetivando o reciclo deste efluente para água de processo de tingimento. Para isso foi utilizada uma combinação de processo físico-químico de coagulação/floculação (CF) e processo de separação por membrana (PSM) de Ultrafiltração (UF) e Osmose Inversa (OI). Os parâmetros analisados antes e após os tratamentos foram: turbidez, condutividade elétrica, demanda química de oxigênio (DQO), carbono orgânico total (COT) e cor. Na etapa de CF foram testados dois tipos de coagulantes, o Sulfato de Alumínio e o Cloreto Férrico, nas concentrações de 30, 50, 70 e 100 mg.L-1. Foram testadas três concentrações de floculante comercial: 0,2, 0,3 e 0,4 mg.L-1. Os experimentos foram conduzidos em pH 7. As etapas de PSM foram conduzidas em módulo plano de Ultrafiltração e em módulos plano e espiral na membrana de Osmose Inversa. O melhor desempenho foi obtido com a dosagem de 50 mg.L-1 do coagulante cloreto férrico e a de 0,3 mg.L-1 de floculante comercial, que apresentou uma redução de 98% na turbidez com relação ao efluente de alimentação. No PSM de Ultrafiltração a remoção de cor não foi satisfatória por ainda apresentar coloração. No PSM de Osmose Inversa com o módulo plano o objetivo da remoção de cor foi atingido com sucesso na análise visual, porém, a vazão de permeado mostrou-se muito baixa inviabilizando o processo. No PSM de Osmose Inversa em módulo espiral a cor foi removida com sucesso, a turbidez ficou abaixo de 1 NTU, a DQO ficou abaixo do limite de detecção do equipamento e a vazão de permeado foi satisfatória. Assim, o estudo aponta como resultado a aplicação CF combinado à OI no tratamento eficaz deste efluente. / The textile industry uses large volumes of water in their processes, especially in the dyeing step, which are also used large quantities of coloring agents and textile auxiliaries. The presence of these products in the effluent generates a harmful effect and clearly visible to the environment because they cause changes in the parameters of the receiving body of water. This paper presents the post-treatment effluent from a textile industry, in order to recycle it as process water for dyeing. A combination of physico-chemical process were carried out applying coagulation / floculation (CF) and Ultrafiltration (UF) membrane separation process (MSP) and reverse osmosis (RO). The parameters analyzed before and after treatments were: turbidity, electrical conductivity, chemical oxygen demand (COD), total organic carbon (TOC) and color. In CF stage two types of coagulants were tested, aluminum sulphate and ferric chloride at concentrations of 30, 50, 70 e 100 mg.L-1. Three concentrations of commercial floculants were evaluated: 0,2, 0,3 e 0,4 mg.L-1. The experiments were conducted at pH 7. MSP steps were conducted in plan Ultrafiltration module, and in the Reverse Osmosis membrane, plan and spiral modules were tested. The best performance was obtained with a dosage of 50 mg.L-1 of the coagulant ferric chloride and 0.3 mg.L-1 commercial flocculant, which showed a 98% reduction in turbidity in respect to the raw effluent. MSP Ultrafiltration color removal was not satisfactory because color was still present. In MSP Reverse Osmosis using the plan module the goal of color removal was successfully achieved in the visual analysis, however, the membrane flow was extremely low compared with the UF permeate flow and prevented the process. The color in MSP Reverse Osmosis spiral module has been successfully removed, the turbidity was below 1 NTU, the COD was below the detection limit of the the equipment and the permeate flow was satisfactory. In this way, the study showed the best application for this effluent is CF combined with RO.

A proposta deste trabalho é estudar a tecnologia para a remoção de amônia do lixiviado através do processo físico-químico de arraste com ar e a sua caracterização por processos de fracionamento com membranas de MF e UF. Foram analisados no processo de arraste de ar os parâmetros pH, vazão de ar e tempo de operação. Foi verificada a remoção de nitrogênio amoniacal de 93,5% em um tempo de operação de 6 horas, com ajuste de pH igual a 11 e vazão de ar 100 L/h. Após a remoção do nitrogênio amoniacal, os lixiviados foram submetidos a processo de fracionamento com membranas de microfiltração (MF) e ultrafiltração (UF), sendo investigadas a remoção de amônia, a condutividade, DQO, COD, cloreto e pH. Obtiveram-se resultados praticamente constantes à medida que o lixiviado permeou nas membranas de MF e UF. Ademais, empregaram-se testes de toxicidade e ensaios de tratabilidade biológica com amostras de lixiviado bruto, lixiviado tratado (baixa concentração de amônia) e lixiviados fracionados com membranas de MF e UF. Nos ensaios de tratabilidade biológica os resultados mostraram que não houve uma remoção significativa de matéria orgânica e nos testes de toxicidade com organismos Danio rerio, embora tenha ocorrido uma redução na toxicidade na sequência dos experimentos, foi constatado que o lixiviado bruto, lixiviado tratado com remoção de amônia e fracionados com membranas de MF e UF mantiveram elevada toxicidade. / The proposal of present work is to study the technology for removing ammonia from leachate by physico-chemical process of air stripping and its characterization after fractionation processes with MF and UF membranes. Were analyzed the process of entrainment of air pH, air flow rate and operating time. Moreover, there was the removal of ammonia nitrogen from 93.5% in a running time of 6 hours, with pH adjustment equal to 11 and air flow rate 100 L / h. Soon after the first treatment the leachate were characterized in the process of fractionation with membranes (MF and UF) and were investigated the remotion of ammonia, conductivity, COD, COD, chloride and pH. Getting results were nearly constant as the leachate permeated the membranes of MF and UF. Moreover, were employed for toxicity tests and biological treatability tests on samples of raw leachate, leachate treatment group (low ammonia concentration) and leachates fractionated with the MF and UF membranes. In tests of biological treatability results showed no significant removal of organic matter and toxicity tests with organisms Danio rerio, besides the occurrence of a reduction in toxicity, it was found that the raw leachate, leachate treated with removal of ammonia and fractionated with the MF and UF membranes maintained high values of toxicity.

A busca por tecnologias cada vez mais eficazes no tratamento de águas e efluentes fez com que o desenvolvimento de membranas desempenhasse um papel importante nos processos de separação. A nanofiltração apresenta-se como uma tecnologia promissora para remoção de sais multivalentes em soluções aquosas. O preparo de membranas poliméricas pela técnica de inversão de fases permite a obtenção de estruturas distintas. Neste estudo avaliou-se o uso de diferentes não-solventes no preparo de membranas de poli(fluoreto de vinilideno) pelo método de inversão de fases, quanto às características estruturais e propriedades funcionais. Foram utilizados como não-solventes: água destilada, solução de dodecil sulfato de sódio e etanol/água, resultando nas membranas denominadas MT1, MT2 e MT3, respectivamente. O uso de um surfactante aniônico, como o dodecil sulfato de sódio, no preparo de membranas de poli(fluoreto de vinilideno) apresenta-se como uma inovação tecnológica. O uso de diferentes não-solventes alterou a taxa de precipitação do polímero, o que ocasionou alterações na estrutura química, morfológica, cristalina e nas propriedades de transporte das membranas. Análises de microscopia eletrônica de varredura e porosimetria de deslocamento líquido-líquido mostraram a obtenção de estruturas assimétricas, com poros na ordem de 1-2 nm para as membranas MT1 e MT2, e estrutura simétrica, com alta porosidade, para a membrana MT3. A análise de espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier mostrou a presença das fases cristalina α e β nas três membranas e no polímero. Análise termogravimétrica realizada em atmosfera inerte apresentou massa residual em torno de 20-30 % referente ao material carbonáceo, o qual foi eliminado com a utilização de atmosfera oxidante na análise. Os valores de cristalinidade aparente, do polímero e das membranas, apresentaram grandes variações quando determinados pela técnica de calorimetria exploratória diferencial, porém quando determinados a partir dos difratogramas obtidos pela técnica de difração de raios X, a variação foi pequena, apresentando valores em torno de 47%. A avaliação da composição química da superfície das membranas, por espectroscopia de fotoelétrons induzidos por raio X, mostrou que houve variação na quantidade de ligações C-F quando diferentes não-solventes foram utilizados. Essas variações contribuíram para alterações na hidrofobicidade das membranas. As membranas MT1 e MT2 apresentaram características hidrofílicas, com ângulo de contato em torno de 70°, e a membrana MT3 apresentou característica hidrofóbica, com ângulo de contato em torno de 142°. A maior hidrofobicidade da membrana MT3 é resultante da rugosidade superficial e da maior composição relativa de ligações C-F na superfície desta membrana. Ensaios de permeação realizados até a pressão de 20 bar mostraram que a membrana MT2 sofreu maior efeito de compactação e apresentou menor fluxo de permeado. Os ensaios realizados com soluções de cloreto de sódio, de cálcio e férrico mostraram diferentes eficiências de retenção. Para as membranas MT1 e MT2 a retenção de sais mono e divalentes foi praticamente igual, em torno de 5%. Para a solução de cloreto férrico, a retenção apresentou valores médios em torno de 16% e 27% para as membranas MT1 e MT2, respectivamente. Em função do tamanho de poros apresentados e da pressão transmembrana aplicada nos ensaios de permeação, as membranas MT1 e MT2 podem ser utilizadas em processos de nanofiltração. / Submitted by Marcelo Teixeira (mvteixeira@ucs.br) on 2014-06-03T19:42:35Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Monica Beatriz Thurmer.pdf: 13606935 bytes, checksum: 4fd6cc5e74e44b43096cb2a30daf32e2 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-03T19:42:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Monica Beatriz Thurmer.pdf: 13606935 bytes, checksum: 4fd6cc5e74e44b43096cb2a30daf32e2 (MD5) / The search for increasingly efficient technologies in water and effluent treatment made the development of membranes take on an important role in separation processes. The nanofiltration is presented as a promising technology for removal of multivalent salt in aqueous solution. The polymeric membranes preparation by phase inversion technique allows the obtaining of different structures. This study evaluated the use of different nonsolvents in the poly(vinylidene fluoride) membrane preparation, by phase inversion method, on the structural characteristics and functional properties. Were used as nonsolvents: distilled water, solution of sodium dodecyl sulfate and ethanol/water, resulting in the membranes called MT1, MT2 and MT3, respectively. Use of an anionic surfactant, like as sodium dodecyl sulfate, in the preparation of poly(vinylidene fluoride) membranes is presented as a technological innovation. The use of different non-solvents changed the rate of polymer precipitation which caused changes in chemical, morphology and crystalline structures, and transport properties of the membranes. Scanning electron microscopy and liquid-liquid displacement porosimetry analysis showed asymmetric structures, with pores on the order of 1-2 nm for the MT1 and MT2 membrane, and symmetrical structure, with a high porosity for MT3 membrane. The analysis by Fourier transform infrared spectroscopy showed the presence of α and β crystalline phases in the three membranes and in the polymer. Thermogravimetric analysis carried out in an inert atmosphere showed residual mass around 20-30% from the carbonaceous material, which was eliminated with the use of an oxidizing atmosphere in the analysis. The values of apparent crystallinity of the polymer and the membranes showed large variations, by differential scanning calorimetry technique, but when determined from the diffractograms obtained by X-ray diffraction technique, the variation was small, showed values around 47%. The evaluates of the membranes chemical surface composition by X-ray photoelectron spectroscopy showed that there was variation in the amount of C-F bonds, where different non-solvents were used. These variations contributed to changes in membranes hydrophobicity. The MT1 and MT2 membranes showed hydrophilic characteristics with contact angle around 70°, and the MT3 membrane showed hydrophobicity characteristics with contact angle around 142°. The highest hydrofobicity of the MT3 membrane is result of the surface roughness and the relative composition of CF bonds on this membrane surface. Permeation tests performed until a pressure of 20 bar, it was found that the MT2 membrane has a greater effect compression and showed a lower permeate flux. Tests conducted with solutions of sodium, calcium and ferric chloride showed different retention efficiencies. For MT1 and MT2 membranes the retention of mono and divalent salts was practically equal, around 5%. For the solution of ferric chloride, the retention showed medium values around 16% and 27% for the MT1 and MT2 membranes, respectively. Due to the pore size presented and transmembrane pressure applied on permeation tests, the MT1 and MT2 membranes may be used in nanofiltration processes.

Thesis (MTech (Chemical Engineering))--Cape Peninsula University of Technology, 2012. / Recently much research and development has been done into the creation of desalination systems in South Africa, with particular emphasis on the commercialisation of desalination plants that serve local communities. This has been successful - there are currently plants running at Bitlerfontien, Bushmans River Mouth and Robben Island - although membrane fouling and scaling remains a problem associated with membrane desalination, as it does worldwide The aim of this study was to Investigate the performance of different type of antiscalants on artificially scaled membranes which we prepared inside the lab as well as on scaled membranes which were used in pilot plant. We used two type of anti-sealants in our research: Vitec 3000 and Zinc ions. The effects of these anti-sealants on the membrane were determind and the RO performances of the treated and untreated membrane compared. A suitable autopsy procedure was established and was then used to autopsy the XLE 4040 membranes. The autopsied membranes were characterized by scanning electron microscopy (SEM) and optical microscopy (OM). The SEM and OM results clearly showed that scaling had taken place: deposits were observed for both the shell and core samples, which were not present in the images of the untreated membrane, especially when looking at high SEM images magnification. Results also showed that the anti-sealants reduced the fouling and scaling on the membrane surface. As a result, the membrane rejection improved. Rejection and flux results indicated that commercial anti-sealant was more effective in preventing scaling than the Zinc ions. For Vitec anti-sealant case, the flux was in steady state at 36.8 Imh (5% less) after 5 hours compared to around 35 Imh (8% less) for zinc ions case. In addition; SEM images showed that less deposited particles are formed when the membrane was treated with commercial anti-sealant.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O consumo de águas com alto teor de flúor pode resultar em fluorose dental ou esquelética, além de outros malefícios para a saúde pública. Neste sentido, o presente trabalho avaliou o processo de redução de flúor contido em excesso em água sintética e subterrânea fluorada a partir do processo de coagulação/floculação/sedimentação (C/F/S) com extrato aquoso de Moringa oleifera Lam e, do processo combinado com filtração por membranas. Os ensaios de C/F/S foram realizados em equipamento “jar test”, sendo a Moringa, utilizada na forma de extrato aquoso em diferentes concentrações. As amostras de água sintética e subterrânea foram fluoradas com fluoreto de sódio (NaF) nas concentrações de 3,0; 5,0; 7,5 e 10,0 mg F-/L e, variando-se o pH entre 3, 7 e 9. Os ensaios combinados com membranas de microfiltração e ultrafiltração, utilizando-se pressões de 1 e 2 bar, consistiram em submeter amostras de água sintética fluorada na concentração inicial de 5,0 mg F-/L, concentração de Moringa de 5 g/L e, pH7 ao processo de C/F/S, seguido da passagem pelo módulo de micro-ultrafiltração. O monitoramento do sistema de tratamento proposto, foi verificado por meio das análises de cor aparente, turbidez, pH, condutividade e flúor, antes e após os ensaios. Os resultados demonstraram bons valores de eficiência para o tratamento proposto de C/F/S, sendo que, para a concentração inicial de flúor de 3,0 mg F-/L todos os residuais de flúor tanto para a água sintética como para a água subterrânea fluorada, ficaram abaixo do valor máximo estabelecido pela Portaria nº 2.914/2011 do Ministério da Saúde que estabelece o limite de 1,5 mg F-/L. Os demais residuais provenientes das concentrações de 5,0; 7,5 e 10,0 mg F-/L, ficaram ligeiramente acima da legislação. Os valores de pH final ficaram dentro da faixa de neutralidade. Em relação aos parâmetros cor, turbidez e condutividade final, houve um ligeiro aumento dos valores, sendo indicado uma posterior etapa de pós-tratamento, como a adoção de filtração. Para o processo combinado, obteve-se bons resultados de redução de flúor, cor e turbidez da ordem de 83,0 %, 96,0 % e 98,0 %, respectivamente, para a membrana de 5 kDa utilizando pressão de 2 bar. De modo geral, os processos de tratamento propostos utilizando extrato de sementes de Moringa oleifera Lam, demonstraram-se como uma boa alternativa para a redução do excesso de flúor em águas, tendo-se em vista a utilização de um agente coagulante natural, biodegradável e responsável pela geração de um menor volume de lodo, diferentemente do que é observado com a utilização de coagulantes químicos. / The consumption of water with high fluoride levels may result in dental or skeletal fluorosis, and other hazards to public health. In this sense, the present study evaluated the process of reducing excess fluoride contained in fluoridated synthetic water and groundwater from the coagulation/ flocculation/sedimentation (C/F/S) with aqueous extract of Moringa oleifera Lam, and the process combined with membrane filtration. Assays C/F/S were performed in "jar test", and Moringa, used in the aqueous extract at different concentrations. Water samples were fluorinated and ground synthetic sodium fluoride (NaF) at concentrations of 3.0, 5.0, 7.5 and 10.0 mg F-/L, varying the pH between 3, 7 and 9. Tests combined with microfiltration and ultrafiltration membranes, using pressures of 1 bar and 2, consisting in subjecting samples of fluorinated synthetic water initial concentration of 5.0 mg F-/L, Moringa concentration of 5 g/L and , pH7 to process C/F/S, followed by passage through micro-ultrafiltration module. The monitoring system proposed treatment was assessed through analyzes of apparent color, turbidity, pH, conductivity and fluoride before and after the tests. The results showed good efficiency values proposed for the treatment of C/F/S, and so the initial concentration of 3.0 mg/L of fluoride all residual to both the synthetic water as the water Fluorinated underground, were below the maximum established by Ordinance nº 2.914/2011 the Ministry of Health establishing the limit of 1.5 mg F-/L. The remaining residual concentration of from 5.0: 7.5 and 10.0 mg F-/L, were slightly above the law. The final pH values were within the range of neutrality. The parameters color, turbidity and conductivity end there was a slight increase in values, and a subsequent step indicated post-treatment such as the adoption of filtration. To the combined process, good results were obtained reduction fluorine, color and turbidity of the order of 83.0%, 96.0% and 98.0% respectively for the 5 kDa membrane using pressure of 2 bar. Generally, treatment processes proposed using seed extract Moringa oleifera Lam, proved to be a good alternative to the reduction of excess of fluorine in water, with a view to the use of a coagulating agent natural, biodegradable and the generation of smaller volumes of sludge, unlike what is observed with the use of chemical coagulants.

A proposta deste trabalho é estudar a tecnologia para a remoção de amônia do lixiviado através do processo físico-químico de arraste com ar e a sua caracterização por processos de fracionamento com membranas de MF e UF. Foram analisados no processo de arraste de ar os parâmetros pH, vazão de ar e tempo de operação. Foi verificada a remoção de nitrogênio amoniacal de 93,5% em um tempo de operação de 6 horas, com ajuste de pH igual a 11 e vazão de ar 100 L/h. Após a remoção do nitrogênio amoniacal, os lixiviados foram submetidos a processo de fracionamento com membranas de microfiltração (MF) e ultrafiltração (UF), sendo investigadas a remoção de amônia, a condutividade, DQO, COD, cloreto e pH. Obtiveram-se resultados praticamente constantes à medida que o lixiviado permeou nas membranas de MF e UF. Ademais, empregaram-se testes de toxicidade e ensaios de tratabilidade biológica com amostras de lixiviado bruto, lixiviado tratado (baixa concentração de amônia) e lixiviados fracionados com membranas de MF e UF. Nos ensaios de tratabilidade biológica os resultados mostraram que não houve uma remoção significativa de matéria orgânica e nos testes de toxicidade com organismos Danio rerio, embora tenha ocorrido uma redução na toxicidade na sequência dos experimentos, foi constatado que o lixiviado bruto, lixiviado tratado com remoção de amônia e fracionados com membranas de MF e UF mantiveram elevada toxicidade. / The proposal of present work is to study the technology for removing ammonia from leachate by physico-chemical process of air stripping and its characterization after fractionation processes with MF and UF membranes. Were analyzed the process of entrainment of air pH, air flow rate and operating time. Moreover, there was the removal of ammonia nitrogen from 93.5% in a running time of 6 hours, with pH adjustment equal to 11 and air flow rate 100 L / h. Soon after the first treatment the leachate were characterized in the process of fractionation with membranes (MF and UF) and were investigated the remotion of ammonia, conductivity, COD, COD, chloride and pH. Getting results were nearly constant as the leachate permeated the membranes of MF and UF. Moreover, were employed for toxicity tests and biological treatability tests on samples of raw leachate, leachate treatment group (low ammonia concentration) and leachates fractionated with the MF and UF membranes. In tests of biological treatability results showed no significant removal of organic matter and toxicity tests with organisms Danio rerio, besides the occurrence of a reduction in toxicity, it was found that the raw leachate, leachate treated with removal of ammonia and fractionated with the MF and UF membranes maintained high values of toxicity.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O consumo de águas com alto teor de flúor pode resultar em fluorose dental ou esquelética, além de outros malefícios para a saúde pública. Neste sentido, o presente trabalho avaliou o processo de redução de flúor contido em excesso em água sintética e subterrânea fluorada a partir do processo de coagulação/floculação/sedimentação (C/F/S) com extrato aquoso de Moringa oleifera Lam e, do processo combinado com filtração por membranas. Os ensaios de C/F/S foram realizados em equipamento “jar test”, sendo a Moringa, utilizada na forma de extrato aquoso em diferentes concentrações. As amostras de água sintética e subterrânea foram fluoradas com fluoreto de sódio (NaF) nas concentrações de 3,0; 5,0; 7,5 e 10,0 mg F-/L e, variando-se o pH entre 3, 7 e 9. Os ensaios combinados com membranas de microfiltração e ultrafiltração, utilizando-se pressões de 1 e 2 bar, consistiram em submeter amostras de água sintética fluorada na concentração inicial de 5,0 mg F-/L, concentração de Moringa de 5 g/L e, pH7 ao processo de C/F/S, seguido da passagem pelo módulo de micro-ultrafiltração. O monitoramento do sistema de tratamento proposto, foi verificado por meio das análises de cor aparente, turbidez, pH, condutividade e flúor, antes e após os ensaios. Os resultados demonstraram bons valores de eficiência para o tratamento proposto de C/F/S, sendo que, para a concentração inicial de flúor de 3,0 mg F-/L todos os residuais de flúor tanto para a água sintética como para a água subterrânea fluorada, ficaram abaixo do valor máximo estabelecido pela Portaria nº 2.914/2011 do Ministério da Saúde que estabelece o limite de 1,5 mg F-/L. Os demais residuais provenientes das concentrações de 5,0; 7,5 e 10,0 mg F-/L, ficaram ligeiramente acima da legislação. Os valores de pH final ficaram dentro da faixa de neutralidade. Em relação aos parâmetros cor, turbidez e condutividade final, houve um ligeiro aumento dos valores, sendo indicado uma posterior etapa de pós-tratamento, como a adoção de filtração. Para o processo combinado, obteve-se bons resultados de redução de flúor, cor e turbidez da ordem de 83,0 %, 96,0 % e 98,0 %, respectivamente, para a membrana de 5 kDa utilizando pressão de 2 bar. De modo geral, os processos de tratamento propostos utilizando extrato de sementes de Moringa oleifera Lam, demonstraram-se como uma boa alternativa para a redução do excesso de flúor em águas, tendo-se em vista a utilização de um agente coagulante natural, biodegradável e responsável pela geração de um menor volume de lodo, diferentemente do que é observado com a utilização de coagulantes químicos. / The consumption of water with high fluoride levels may result in dental or skeletal fluorosis, and other hazards to public health. In this sense, the present study evaluated the process of reducing excess fluoride contained in fluoridated synthetic water and groundwater from the coagulation/ flocculation/sedimentation (C/F/S) with aqueous extract of Moringa oleifera Lam, and the process combined with membrane filtration. Assays C/F/S were performed in "jar test", and Moringa, used in the aqueous extract at different concentrations. Water samples were fluorinated and ground synthetic sodium fluoride (NaF) at concentrations of 3.0, 5.0, 7.5 and 10.0 mg F-/L, varying the pH between 3, 7 and 9. Tests combined with microfiltration and ultrafiltration membranes, using pressures of 1 bar and 2, consisting in subjecting samples of fluorinated synthetic water initial concentration of 5.0 mg F-/L, Moringa concentration of 5 g/L and , pH7 to process C/F/S, followed by passage through micro-ultrafiltration module. The monitoring system proposed treatment was assessed through analyzes of apparent color, turbidity, pH, conductivity and fluoride before and after the tests. The results showed good efficiency values proposed for the treatment of C/F/S, and so the initial concentration of 3.0 mg/L of fluoride all residual to both the synthetic water as the water Fluorinated underground, were below the maximum established by Ordinance nº 2.914/2011 the Ministry of Health establishing the limit of 1.5 mg F-/L. The remaining residual concentration of from 5.0: 7.5 and 10.0 mg F-/L, were slightly above the law. The final pH values were within the range of neutrality. The parameters color, turbidity and conductivity end there was a slight increase in values, and a subsequent step indicated post-treatment such as the adoption of filtration. To the combined process, good results were obtained reduction fluorine, color and turbidity of the order of 83.0%, 96.0% and 98.0% respectively for the 5 kDa membrane using pressure of 2 bar. Generally, treatment processes proposed using seed extract Moringa oleifera Lam, proved to be a good alternative to the reduction of excess of fluorine in water, with a view to the use of a coagulating agent natural, biodegradable and the generation of smaller volumes of sludge, unlike what is observed with the use of chemical coagulants.

A indústria têxtil utiliza elevados volumes de água em seus processos, principalmente na etapa de tingimento, em que são utilizadas também quantidades elevadas de corantes e auxiliares têxteis. A presença desses produtos no efluente gera um efeito prejudicial e claramente visível ao ambiente, pois causam alteração nos parâmetros da qualidade da água do corpo receptor. O presente estudo apresenta o pós-tratamento de um efluente têxtil, objetivando o reciclo deste efluente para água de processo de tingimento. Para isso foi utilizada uma combinação de processo físico-químico de coagulação/floculação (CF) e processo de separação por membrana (PSM) de Ultrafiltração (UF) e Osmose Inversa (OI). Os parâmetros analisados antes e após os tratamentos foram: turbidez, condutividade elétrica, demanda química de oxigênio (DQO), carbono orgânico total (COT) e cor. Na etapa de CF foram testados dois tipos de coagulantes, o Sulfato de Alumínio e o Cloreto Férrico, nas concentrações de 30, 50, 70 e 100 mg.L-1. Foram testadas três concentrações de floculante comercial: 0,2, 0,3 e 0,4 mg.L-1. Os experimentos foram conduzidos em pH 7. As etapas de PSM foram conduzidas em módulo plano de Ultrafiltração e em módulos plano e espiral na membrana de Osmose Inversa. O melhor desempenho foi obtido com a dosagem de 50 mg.L-1 do coagulante cloreto férrico e a de 0,3 mg.L-1 de floculante comercial, que apresentou uma redução de 98% na turbidez com relação ao efluente de alimentação. No PSM de Ultrafiltração a remoção de cor não foi satisfatória por ainda apresentar coloração. No PSM de Osmose Inversa com o módulo plano o objetivo da remoção de cor foi atingido com sucesso na análise visual, porém, a vazão de permeado mostrou-se muito baixa inviabilizando o processo. No PSM de Osmose Inversa em módulo espiral a cor foi removida com sucesso, a turbidez ficou abaixo de 1 NTU, a DQO ficou abaixo do limite de detecção do equipamento e a vazão de permeado foi satisfatória. Assim, o estudo aponta como resultado a aplicação CF combinado à OI no tratamento eficaz deste efluente. / The textile industry uses large volumes of water in their processes, especially in the dyeing step, which are also used large quantities of coloring agents and textile auxiliaries. The presence of these products in the effluent generates a harmful effect and clearly visible to the environment because they cause changes in the parameters of the receiving body of water. This paper presents the post-treatment effluent from a textile industry, in order to recycle it as process water for dyeing. A combination of physico-chemical process were carried out applying coagulation / floculation (CF) and Ultrafiltration (UF) membrane separation process (MSP) and reverse osmosis (RO). The parameters analyzed before and after treatments were: turbidity, electrical conductivity, chemical oxygen demand (COD), total organic carbon (TOC) and color. In CF stage two types of coagulants were tested, aluminum sulphate and ferric chloride at concentrations of 30, 50, 70 e 100 mg.L-1. Three concentrations of commercial floculants were evaluated: 0,2, 0,3 e 0,4 mg.L-1. The experiments were conducted at pH 7. MSP steps were conducted in plan Ultrafiltration module, and in the Reverse Osmosis membrane, plan and spiral modules were tested. The best performance was obtained with a dosage of 50 mg.L-1 of the coagulant ferric chloride and 0.3 mg.L-1 commercial flocculant, which showed a 98% reduction in turbidity in respect to the raw effluent. MSP Ultrafiltration color removal was not satisfactory because color was still present. In MSP Reverse Osmosis using the plan module the goal of color removal was successfully achieved in the visual analysis, however, the membrane flow was extremely low compared with the UF permeate flow and prevented the process. The color in MSP Reverse Osmosis spiral module has been successfully removed, the turbidity was below 1 NTU, the COD was below the detection limit of the the equipment and the permeate flow was satisfactory. In this way, the study showed the best application for this effluent is CF combined with RO.

L’objet de cette thèse est l’étude de la séparation membranaire de l’air appliquée à la réduction desémissions d’oxyde d’azote (NOx) des moteurs Diesel. Il a en effet été démontré précédemment quel’utilisation d’air dopé en azote pour la combustion Diesel entrainait une diminution des émissions deNOx. Les travaux présentés ici ont consisté à produire des outils de modélisation d’un module deséparation membranaire des gaz de type fibres creuses et à valider expérimentalement ces outils.Deux approches de modélisation ont été retenues, une approche génie chimique a conduit à unmodèle monodimensionnel applicable en régime stationnaire ; une approche dynamique des fluidesa permis de développer un modèle bidimensionnel valable en régime transitoire. Le premier modèlea été utilisé pour le dimensionnement de modules, le second pour simuler les performances deséparation de ces modules. Par ailleurs, l’influence du taux de dopage en azote de l’air sur la quantitéde NOx émis a été numériquement étudiée à l’aide d’un outil commercial. Enfin, la possibilitéd’implanter un tel module sur un moteur Diesel de série et les paramètres limitants ont été étudiés àl’aide d’un code commercial et d’un modèle développé par Renault. / The purpose of this work is the study of the air membrane separation applied to the reduction ofnitrogen oxides (NOx) emissions of Diesel engines. As a matter of fact, previous works proved thatusing nitrogen-doped air in Diesel combustion led to lower NOx emissions. The study presentedherein consisted in developing a set of modeling tools simulating a gas separation hollow fibersmembrane module and in experimentally validating these tools. A chemical engineering approachresulted in a monodimensional model suitable for stationary regime; a flow dynamic approach led toa bidimensional model dedicated to transitory regime. The first model was used to design modulessize, the second one to simulate separation performances of these modules. Beside, the impact ofnitrogen doping on NOx emissions was numerically studied with a commercial software. Finally, thefeasibility of the introduction of such a module in a mass-produced Diesel engine was investigatedwith a model developed at Renault on a commercial software.