Submitted by Eduarda Figueiredo (eduarda.ffigueiredo@ufpe.br) on 2015-03-11T15:05:41Z No. of bitstreams: 2 TESE DOUTORADO YANA_2012.pdf: 5122730 bytes, checksum: a798a9fb98cb3241c68deaf639f4bc36 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-11T15:05:41Z (GMT). No. of bitstreams: 2 TESE DOUTORADO YANA_2012.pdf: 5122730 bytes, checksum: a798a9fb98cb3241c68deaf639f4bc36 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2012-05-04 / Existe uma gama de processos que podem ser empregados no tratamento de compostos orgânicos tóxicos como o fenol presente em efluentes líquidos. Todavia, restrições como alto custo de instalação e tempo de contato relativamente longo devem ser levadas em consideração para a escolha do processo a ser utilizado. Uma nova técnica de tratamento de efluentes contaminados por compostos fenólicos, denominada de tratamento térmico por contato direto (Direct Contact Thermal Treatment - DiCTT), vem atraindo o interesse de vários grupos de pesquisa. O Departamento de Engenharia Química da UFPE possui um protótipo de planta experimental deste processo. O método DiCTT tem como atrativo principal a utilização do gás natural como fonte energética, a capacidade demonstrada de oxidar compostos fenólicos a baixas temperaturas e pressão atmosférica, e sua natureza em empregar uma configuração de reator muito compacta. Nesta pesquisa, foram avaliados os efeitos das variáveis operacionais: vazão de alimentação do efluente líquido, concentração inicial de fenol, a taxa de reciclagem dos gases de combustão, razão molar estequiométrica fenol/peróxido de hidrogênio, vazão do gás natural e excesso do ar. Após estudos preliminares, envolvendo duas etapas (Etapa 1 e Etapa 2) e dois modos operatórios do processo (MO1 e MO2), foi efetuado um planejamento experimental do tipo Delineamento Composto Central Rotacional com fatorial (k) de (23) considerando a taxa de evaporação da fase líquida (inferior à 12%) e a temperatura do efluente líquido (75-790C) (Etapa 3). Com os resultados obtidos, foi realizado um planejamento fatorial (k) completo de (32) para identificação das condições operacionais ótimas do processo, nas faixas de variação estudadas (Etapa 4). As análises envolveram a oxidação termoquímica do fenol e dos seus respectivos intermediários de degradação até a mineralização do composto orgânico e formação de ácidos, com monitoramento das concentrações de fenol e seus intermediários por Cromatografia em fase Líquida de Alta Eficiência, medições do teor de Carbono Orgânico Total com um analisador COT e do potencial hidrogeniônico, com um medidor de pH, respectivamente. Aplicando a superfície de respostas e curvas de contorno com uso do software Statistica versão 8.0, foram identificadas as condições ótimas, nos intervalos de variação estudados, para a degradação do fenol, até 100%, e a conversão de COT, até 40%: vazão de gás natural de 4 m3/h, excesso de ar de 10%, razão molar estequiométrica fenol/peróxido de hidrogênio de 75% e taxa de reciclagem dos gases de combustão de 100%, valores satisfatórios para a degradação do fenol, porém, necessita-se ainda de melhorar as taxas de mineralização. Na etapa final desta pesquisa, foi usada a modelagem via Redes Neurais Artificiais (RNAs), com o software Statistica 8.0 e o módulo “Neural Networks” para predizer os resultados experimentais da degradação do fenol, conversão do COT e da velocidade de degradação do fenol, em função do tempo. Com os resultados obtidos, possibilitou-se concluir que o modelo mais representativo é o Modelo de Regressão e a forma da rede é a Multi Layer Perceptron. Verifica-se ainda que as correlações observadas variaram entre 95,33% até 99,58%, indicando um modelo satisfatório na predição dos resultados experimentais.

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:05:16Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2542_1.pdf: 4343787 bytes, checksum: 09cab5e479daf17dba337fa676c80255 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A remediação dos efluentes líquidos orgânicos oriundos dos processos da indústria química e Petroquímica é de suma importância para a redução dos impactos ambientais e a proteção da saúde humana. O presente trabalho de pesquisa apresenta um novo e moderno processo de tratamento por oxidação termoquímica em fase aquosa por contato direto, visando a degradação de compostos orgânnicos da família dos fenóis. Procurou-se reduzir as desvantagens encontradas com os processos convencionais que operam a pressões elevadas (5-15 MPa) e tempos de residência longos (acima de 1h). O processo de tratamento proposto envolve o uso da combustão de gás natural como fonte geradora de radicais livres hidroxila que juntamente com o oxigênio molecular residual da combustão, migram para a fase líquida promovendo a oxidação avançada dos poluentes orgânicos. Os estudos desenvolvidos contemplaram uma análise teórico-computacional da dinâmica do reator usando a técnica de fluidodinâmica computacional (CFD), além dos estudos experimentais na planta piloto, visando a validação e otimização das condições operacionais do processo. Os estudos decorrentes da fluidodinâmica computacional foram realizados com o uso do software comercial FluentTM, apresentando resultados satisfatórios na predição do comprimento da chama, dos perfis de temperatura dos gases ao longo do reator e da concentração dos radicais hidroxila envolvidos na combustão. Foi evidenciado que a natureza do fluido combustível (metano e gás natural) não apresenta forte influência na distribuição da temperatura, porém, interfere sensivelmente na formação e distribuição dos radicais hidroxilas na parede do reator. Os aumentos da vazão de combustível, em razões estequiométricas, e nas condições de operação, não apresentaram efeitos significativos na distribuição da temperatura ao longo do reator. Todavia a razão combustível/comburente teve uma forte influência na formação da chama, diminuindo as zonas de altas temperaturas e as deslocando para a região superior do reator. Foi estudado o comportamento do escoamento do líquido ao longo da ranhura helicoidal utilizando também a fluidodinâmica computacional, mostrando que a fase líquida transborda da ranhura molhando a parede do reator. Os ensaios experimentais realizados na planta piloto validaram de forma qualitativa as distribuições térmicas da fase gasosa e a hidrodinâmica da fase líquida preestabelecidas pelos estudos de simulação por via de CFD, além de mostrar que a taxa de evaporação do processo se manteve abaixo do 5%, onde a temperatura da fase líquida alcançou temperaturas inferiores a 70°C na saída do reator. Foram identificadas as faixas de melhores condições de operação do processo, 4 m3/h de gás natural e excesso de ar de 40%