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Recuperação de águas residuárias geradas na indústria de produtos lácteos por sistema híbrido para fins de reúso / Recovery of wastewaters generated by the dairy industry applying a hybrid system for reuse purposesSchmitt, Dalila Maria Formentini 05 March 2018 (has links)
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Previous issue date: 2018-03-05 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The whey industrialization process generates effluents that need a special attention regarding treatment and final disposal. Currently, many advanced treatment techniques have been studied in order to provide a treated water with high quality for reuse purposes. In this context, this work aimed at evaluating the efficiency of a hybrid system based on coagulation/flocculation/sedimentation (C/F/S) and nanofiltration (NF) for industrial reuse purposes. In the C/F/S process, the use of Moringa oleifera Lam (Moringa) seeds as a natural coagulant was evaluated. Different methods and saline solutions (KCl, MgCl2.6H2O, and CaCl2.2H2O) were studied when extracting the active components from the seeds. Nanofiltration was performed with polyamide membranes based on the tangential flow filtration principle. The extraction method that utilized the whole Moringa, ground directly with the saline solution, was highlighted among the evaluated ones, by using a smaller number of steps. The extraction with calcium chloride dehydrated demonstrated the best efficiency, compared to the magnesium chloride hexahydrate and potassium chloride. The C/F/S step was optimized through serial factorial designs, in which the turbidity removal was the response variable. It was obtained a turbidity removal of 91.52% when using 300 mg L-1 of the Moringa coagulant (MC), extracted with a saline CaCl2.2H2O solution (0.9 mol L-1) and a pH value of 10.0. The empirical quadratic model obtained, validated by the ANOVA and F-test, in conjunction with the desirability function, demonstrated the possibility to obtain turbidity removals of 92.04 % ( 9.13%) with the following conditions: MC = 300 mg L-1, CCaCl2 = 0.9 mol L-1 e pH = 11.0. The sedimentation time was reduced from 40 to 25 minutes. The MC performance concerning the turbidity removal proved to be dependent on the alkaline pH (8.0 to 11.0). In the nanofiltration process, it was evaluated the influence of the C/F/S optimized as a pre-treatment, comparing the hybrid C/F/S/NF and the direct NF at 4 bar. High removals of apparent color (99.7%), turbidity (99.1%), COD (88.9%), total hardness (66.3%), and calcium (63.7%) were obtained using the hybrid treatment system, providing a removal of 81.2% in the membrane fouling, compared to the raw NF treatment. The proposed hybrid system allows the reuse of this wastewater in the industry. / O processo de industrialização do soro de leite gera águas residuárias que necessitam de atenção especial, quanto ao seu tratamento e disposição final. Atualmente, muitas técnicas de tratamento avançadas são estudadas com o objetivo de produzir águas tratadas de elevada qualidade, para fins de reuso. Dentro deste contexto, o presente trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência de um sistema de tratamento híbrido, composto por coagulação/floculação/sedimentação (C/F/S) e nanofiltração (NF), para fins de reuso industrial. No processo de C/F/S, foi avaliado o uso das sementes de Moringa oleífera Lam (Moringa) como coagulante natural. Foram avaliados diferentes métodos e soluções salinas (KCl, MgCl2.6H2O e CaCl2.2H2O) na extração dos componentes ativos das sementes. A nanofiltração foi realizada com membranas planas de poliamida pelo princípio de filtração tangencial. O método de extração no qual a Moringa integral foi triturada diretamente com a solução salina destacou-se dentre os avaliados, por utilizar um número menor de etapas. A extração com o cloreto de cálcio dihidratado, demonstrou ser mais eficiente, em comparação aos sais cloreto de magnésio hexahidratado e cloreto de potássio. A etapa de C/F/S foi otimizada através de planejamentos fatoriais em série, nos quais, utilizou-se a remoção de turbidez como variável resposta. Foi obtida uma remoção de turbidez de 91,52 %, ao utilizar 300 mg L-1 de coagulante de Moringa (CM), extraído com solução salina de CaCl2.2H2O (0,9 mol L-1) e pH 10,0. O modelo quadrático empírico obtido, validado pela ANOVA e teste “F”, juntamente com a função desejabilidade, demonstraram ser possível obter remoção de turbidez de 92,04 % ( 9,13 %), nas seguintes condições: CM = 300 mg L-1; CCaCl2= 0,9 mol L-1 e pH = 11,0. O tempo de sedimentação foi reduzido de 40 para 25 minutos. O desempenho de CM para remoção de turbidez demonstrou ser dependente do pH alcalino (8,0 a 11,0). No processo de nanofiltração avaliou-se a influência de C/F/S otimizado como pré-tratamento, compondo o tratamento híbrido C/F/S/NF, em comparação ao tratamento por NF direto (Bruto-NF), na pressão de 4 bar. Elevadas remoções de cor aparente (99,7 %), turbidez (99,1 %), DQO (88,9%), dureza total (66,3 %) e cálcio (63,7 %) foram obtidas utilizando o sistema de tratamento híbrido, que proporcionou redução de 81,2% no fouling da membrana, em comparação ao tratamento Bruto-NF. O sistema híbrido proposto possibilita o reuso desta água dentro da indústria.
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Desenvolvimento de membrana nas cerâmicas tubulares obtidas a partir de um resíduo da produção de alumina. / Development of membrane in tubular ceramics obtained from a residue of alumina production. / Développement d'une membrane en céramique tubulaire obtenue à partir d'un résidu de production d'alumine. / Desarrollo de membrana en las cerámicas tubulares obtenidas a partir de un residuo de la producción de alúmina. / 由氧化铝生产残渣获得的管状陶瓷膜的开发。GUIMARÃES, Iliana de Oliveira. 06 April 2018 (has links)
Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-04-06T20:35:55Z
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ILIANA DE OLIVEIRA GUIMARÃES - TESE PPG-CEMat 2014..pdf: 50160837 bytes, checksum: 767ec5c57ef7319ccbd6b2d10571ff53 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-06T20:35:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2014-08-29 / Capes / O processo Bayer, utilizado para a obtenção de alumina, usa bauxita como matériaprima.
Este processo abrange quatro estágios: digestão, clarificação, precipitação e
calcinação. O resíduo gerado na etapa de calcinação é um produto com pequeno
tamanho de partícula, conhecido como ESP dust. Esta pesquisa teve como objetivo
desenvolver membranas cerâmicas tubulares utilizando em sua composição o ESP
dust, um pó de alumina do precipitador eletrostático, e uma argila bentonítica.
Inicialmente, foi realizada a caracterização dos precursores. Foram analisadas duas
amostras do resíduo, uma do resíduo bruto e outra do resíduo calcinado a 1200°C.
Essas amostras apresentaram um alto teor de alumina nas suas composições
químicas. As fases gibbsita e α-alumina foram identificadas no resíduo bruto e, após
sua calcinação, a gibbsita foi totalmente transformada em α-alumina. Observou-se
que não houve alterações significativas no tamanho e morfologia das partículas após
a calcinação, mas durante este processo, as partículas tornaram-se porosas,
provavelmente devido às mudanças de fase cristalina da alumina e a saída de água
dos cristais. Dentre vinte formulações diferentes testadas para produzir membranas
cerâmicas, quatro composições apresentaram os melhores resultados com relação
ao processamento por extrusão: duas composições com o resíduo bruto e duas com
o resíduo calcinado. Neste trabalho, as membranas tubulares compostas pelo
resíduo de alumina e pela argila bentonítica foram produzidas por extrusão e foram
sinterizadas a 900, 1000 e 1100°C. Foi observado que as membranas produzidas
apresentaram superfícies com poros distribuídos. A porosidade aparente variou
entre 47,70% (composição com 60% de resíduo calcinado e 40% de argila
bentonítica sinterizada a 1000°C) e 58,40% (composição com 70% de resíduo bruto
e 30% de argila bentonítica sinterizada a 1000°C). Foram realizados ensaios de
fluxo tangencial com água deionizada em pressões de 1,0; 1,5 e 2,0 Bar. O maior
fluxo permeado (909,24L/h.m2) foi observado para as membranas feitas da
composição contendo 70% de resíduo bruto e 30% de argila bentonítica sinterizadas
a 1100°C, aplicando pressão de 1 Bar. / The Bayer process uses bauxite as raw material to obtain alumina. This process
includes four stages: digestion, clarification, precipitation and calcination. The waste
generated during the calcination step is a product with small particle size, known as
ESP dust. This research aimed to develop tubular ceramic membranes using in its
composition the ESP dust, an alumina powder from electrostatic precipitator, and a
bentonite clay. Initially, the characterization of the precursors was performed. Two
samples were studied, one from crude residue and other from calcined residue at
1200°C. These samples showed a high content of alumina in chemical compositions.
The gibbsite and α-alumina phases were identified in crude residue and after
calcination gibbsite was completely transformed into α-alumina. Were observed no
significant changes in particles size and morphology after calcination, but during this
process, the particles become porous, probable due changes in crystalline phase of
alumina and the water outlet of crystals. Among twenty different formulations tested
to produce ceramic membranes, four compositions showed better results with regard
to the extrusion processing: two compositions with crude residue and two with
calcined residue. In this paper, tubular membranes produced from alumina residue
and bentonite clay were sintered at 900, 1000 and 1100°C. It was observed that the
produced membranes had surfaces with distributed pores. The apparent porosity was
between 47.70% (composition with 60% of calcined residue and 40% of bentonite
clay sintered at 1000°C) and 58.40% (composition with 70% of crude residue and
30% of bentonite clay sintered at 1000°C). Tangential flow tests were performed with
deionized water at pressures of 1.0; 1.5 and 2.0 Bar. Higher permeate flow rate
(909,24L/h.m2) was observed for membranes made of a composition containing
crude residue (70%) and bentonite clay (30%) sintered at 1100°C, applying pressure
of 1 bar.
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