O presente trabalho investigou a preparação e obtenção de celulose nanocristalina (whiskers de celulose ou nanocristais de celulose) para aplicação em membranas poliméricas compósitas de polisulfona, preparadas pelo método de inversão de fases. A preparação de whiskers de celulose foi realizada através de hidrólise ácida com ácido clorídrico da celulose microcristalina, e a caracterização foi feita através de microscopia eletrônica de transmissão. A celulose microcristalina é obtida da hidrólise de fibras de celulose, que no caso deste trabalho, foram obtidas de diferentes fontes naturais (eucalipto e Pinus taeda). As fibras das duas fontes naturais, obtidas do processo industrial kraft, foram previamente caracterizadas quimicamente a fim de avaliar a eficiência deste processo na remoção de outros componentes característicos de materiais lignocelulósicos, como lignina e hemicelulose. Posteriormente as fibras e as microceluloses obtidas foram caracterizadas por análises termogravimétricas, calorimetria exploratória diferencial, espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier, difração de raios-X e microscopia eletrônica de varredura. As análises de caracterização mostraram a eficiência do processo kraft, onde os teores de lignina e hemicelulose puderam ser desconsiderados, e a obtenção de celulose microcristalina de ambas as fontes, evidenciadas pelo significativo aumento nos índices de cristalinidade. Devido a problemas com a caracterização dos whiskers de celulose, as membranas de polisulfona foram reforçadas apenas com fibras de celulose e com a celulose microcristalina. As membranas foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier, microscopia eletrônica de varredura e testes de fluxo e retenção de proteína. As análises de espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier indicaram uma boa homogeneidade das fibras e microceluloses nas membranas com o surgimento de um pico característico da celulose no espectro da membrana compósita. Nas análises de microscopia eletrônica de varredura observaram-se morfologias diferentes, principalmente com a presença de macrovoids e estruturas finger-like. Estas morfologias estão associadas às diferentes condições de preparo das membranas, onde diferentes tempos de evaporação antes da inversão de fases provocaram a formação de diferentes estruturas nas membranas. Outro fator que pode ter influenciado nas diferentes morfologias das membranas é a adição de cargas de reforço, onde fibra e microcelulose contribuíram de formas distintas para o desempenho e morfologia das membranas. A avaliação da influência das fibras de celulose, da microcelulose e das diferentes estruturas morfológicas, nas membranas, foi avaliada pelos testes de fluxo e retenção de albumina de ovo. Os resultados mostraram a excelente propriedade da microcelulose como material de reforço, onde a retenção da proteína da membrana polisulfona/celulose microcristalina foi superior a 90%. O tempo de evaporação pode ter auxiliado neste valor de retenção, considerando que um maior tempo de evaporação diminuiu a presença de estruturas finger-like nas membranas compósitas. Em função da alta retenção da proteína e da pressão transmembrana aplicada nos ensaios de permeação (até 20 bar), as membranas com celulose microcristalina podem ser aplicadas em processos de ultrafiltração. / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This work investigated the preparation and obtaining of nanocrystalline cellulose (cellulose whiskers or cellulose nanocrystals) for use in polysulfone composite membranes prepared by phase inversion method. Preparation of cellulose whiskers was held by acid hydrolysis, with hydrochloric acid, of microcrystalline cellulose and the characterization was performed by transmission electron microscopy. Microcrystalline cellulose was obtained from acid hydrolysis of cellulose fibers which in case of this study were obtained from different natural sources (eucalyptus and Pinus taeda). The fibers of both natural sources, obtained from kraft industrial process, were previously chemically evaluated in order to evaluate the efficiency of this process in the removal of other characteristic components of lignocellulosic materials such as lignin and hemicellulose. More later fibers and microcellulose obtained were characterized by thermogravimetric analysis, differential scanning calorimetry, Fourier transform infrared spectroscopy, X-ray diffraction and scanning electron microscopy. Characterization analysis showed the efficiency of the kraft process, where the lignin and hemicelluloses could be ignored, and obtained microcrystalline cellulose from both sources, as evidenced by the significant increase in crystallinity index. Due to problems with the characterization of cellulose whiskers, polysulfone membranes were only reinforced with cellulose fibers and microcrystalline cellulose. Membranes were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy, scanning electron microscopy, flow tests and protein retention. Fourier transform infrared spectroscopy analysis indicated good homogeneity of fibers and microcellulose in the membranes by appearance of a characteristic peak of cellulose on composite membrane spectrum. In scanning electron microscopy analysis different morphologies can be observed, specially with the presence of macrovoids and finger-like structures. These morphologies are associated with different conditions of membranes preparation, where different evaporation times before phase inversion bath caused the different structures formation on membranes. Another factor that may have influenced different morphologies of the membranes is the addition of reinforcement fillers, where fiber and microcellulose contributed differently to the membranes performance and morphology. The evaluation of the influence of cellulose fibers and microcellulose on different morphological structures of membranes was evaluated by flow and egg albumin retention. The results showed the excellent property of microcellulose as reinforcement material, where the protein retention of the polysulfone/microcellulose membrane was higher than 90%. The evaporation time may have helped in this retention value, whereas a longer evaporation decreased the presence of finger-like structures in composite membranes. Due to high protein retention and transmembrane pressure applied in the permeation tests (up to 20 bar), the membranes with microcrystalline cellulose can be applied in ultrafiltration process.

Orientador: Mario de Jesus Mendes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-21T02:27:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Baraldi_IltonJose_M.pdf: 1389804 bytes, checksum: d74d33870241a616d741b8f406e1aea4 (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: Neste trabalho, simulou-se colunas de destilação binária com o objetivo de controlar este processo de separação utilizando um controlador LM.C., para controlar as composições do destilado e do produto de fundo da coluna. Para o projeto do controlador LM.C. foi necessário desenvolver um modelo linear reduzido que fosse simples e representasse bem o processo.Utilizando-se dos modelos reduzidos desenvolvidos, projetou-se um controlador I.M.C. que foi implementado utilizando-se de algoritmos de controle digital que apresentou resultados de controle satisfatório, demostrando a simplicidade e a validade do sistema de controle proposto / Abstract: Dual-control of distillation columns is both an operationally important and a technically challenging problem. This work first analyses the reduced-order modeling of binary distillation columns. A basic second-order model was developed and then suitably modified to account for the lag-time due to the plate liquid holdup. This model was then used to implement a LN dual-control I.M.C. strategy of the column. The results obtained show that this strategy is clearly superior to the conventional two-Ioop PID dual-control / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Mario de Jesus Mendes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-21T18:29:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carvalho_CesarRobertoGuimaraesde_M.pdf: 2053678 bytes, checksum: c70a8b848430bc2fe8255c7380d9b484 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Um dos maiores problemas encontrados no estudo dos processos de separação por estágios é a grande dimensão dos modelos do processo. Deste modo, a simulação desses processos geralmente envolve um grande número de equações algébrico-diferenciais não-lineares cuja solução requer um elevado esforço computacional. Técnicas para reduzir a dimensão destes modelos facilitariam muito a aplicação da otimização on-line e do controle avançado de tais processos. Estas técnicas são chamadas de métodos de redução e os modelos por elas gerados recebem o nome de modelos reduzidos. Neste trabalho a aplicação do método da colocação ortogonal é estendida à solução de equações às diferenças, a partir do desenvolvimento de uma metodologia que unifica o uso da colocação ortogonal tanto para a solução de equações diferenciais quanto para a de equações às diferenças. O objetivo básico do trabalho é o desenvolvimento de modelos reduzidos para processos de separação por estágios. Para tal, as equações de balanço de massa e energia do modelo pratoa-prato original são reescritas na forma de equações às diferenças finitas e em seguida essas diferenças são aproximadas por técnicas de colocação ortogonal discreta. Os resultados obtidos na simulação de alguns casos exemplos apresentaram uma concordância muito boa com os do modelo prato-a-prato, tanto no estado estacionário quanto no transiente, além de uma redução considerável na ordem do sistema e no tempo de processamento / Abstract: One major problem in the study of stage-based separation process is the large dimensionof the process models. Hence, the sim!Jlationof these processes normallyrequires the solution of a large number of algebraic and differentialequations, associated with prohibitive computacional effort. For on-line optimization and advanced control, models with mallerdimensionswould be desirable. In this work the technique of orthogonal collocation is extended to the solution of difference equations, based on the development of an unified approach for the solution of differentialand difference equations. The main objective ofthis work is the development ofreduced-order models for staged separation processoThe mass and energy balance equations for the original tray-by-tray model are rewritten in the form of finite difference equations, and those are then solved by discrete orthogonal collocation. The results obtained ftom the new approach compare very well with the original trayby-tray model results, both for steady-state and dynamicsconditions. The decrease in computational effort is considerable in the magnitude ofthe problem formulation as well as in the time required for the solution / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Maria Regina Wolf Maciel / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-22T00:28:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rino_CarlosAlbertoFerreira_M.pdf: 4348510 bytes, checksum: f1460296354c802c1754794941811924 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Os objetivos deste trabalho são a modelagem e a simulação de uma coluna de absorção de pratos multicomponentes, considerando-se os fenômenos físicos mais importantes que ocorrem no processo e a termodinâmica do equilíbrio de fases de maneira rigorosa. O estudo da modelagem é feito no estado estacionário, sendo que a coluna é operada adiabaticamente. Um método desenvolvido inicialmente para colunas de destilação é aplicado para colunas de absorção. A resolução do sistema de equações não-lineares é feita pelo Método de Newton-Raphson. Um software composto por 4 programas é desenvolvido de forma a permitir a simulação interativa, onde a alteração dos parâmetros necessários para os cálculos (arquivo de dados), é feita de forma simultânea e imediata. O procedimento interativo possibilita uma adequada escolha das condições operacionais e, portanto, permite a realização de simulações otimizadas. As simulações realizadas apresentaram resultados muito próximos aos obtidos pelo simulador comercial ASPEN, o que serviu para validação do modelo. No estudo da variação de parâmetros para a otimização da coluna, chegou-se à conclusão de que, para o sistema estudado, a coluna apresenta maior eficiência quando operada sob pressão, com um aumento do fluxo molar e uma diminuição da temperatura da corrente de alimentação líquida e um aumento no peso molecular do solvente líquido. Foi feita, ainda, a simulação da absorção em água de uma corrente gasosa proveniente de um incinerador de resíduos perigosos. A coluna de pratos mostrou-se capaz de enquadrar o padrão de lançamento de HCl na atmosfera de acordo com a norma brasileira, quando operada com maior pressão e com maior fluxo molar da corrente de alimentação líquida / Abstract: The objectives of this work are the modeling and the simulation of a plate, multicomponent absorption column, considering the main phenomena taking place in the process and the rigorous thermodynamic of phase equilibria. The problem is considered in the steady-state and adiabatically. A method initially developed for distillation columns is now applied for absorption columns. The solution of the non linear system of equations is carried out by the Newton-Raphson Method. A software made by four programs is developed in such way to allow an interactive simulation, where the necessary parameter alteration for the calculations is made simultaneously and immediately. The interactive procedure allows suitable choice of the operating conditions and, therefore, allows for optimized solutions. The results of the simulations were near to the ones obtained by the commercial simulator ASPEN, what was important for the model validation. " Operation under high pressure has larger efficiency, the same with low temperature for solvent feed and solvent with higher molecular weight. Finally, in this work, it was carried out a simulation of an absorption process using water as the solvent from a gaseous stream of an incinerator of hazardous waste. This is very important for waste minimization considerations, in particular, in this case, related to the HC1 emission / Mestrado / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Elias Basile Tambourgi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-22T00:24:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_RobertoRodriguesde_D.pdf: 5840371 bytes, checksum: 208e69094cb1aafe6ef4c1722780a130 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: A necessidade cada vez maior de se obter altas eficiências de separação em menor espaço, tem levado os pesquisadores a desenvolver novos tipos de equipamentos. Os extratores mais utilizados para a realização do processo de extração líquido-líquido são os mecanicamente agitados, pois estes apresentam um melhor desempenho. Existem diversos tipos de equipamentos citados na literatura os quais tem sua utilização limitada devido as suas baixas eficiências proporcionadas. Tentando resolver estas limitações, neste trabalho é proposto um novo tipo de coluna de extração líquido-líquido, o qual é denominado de Extrator de Palhetas Rotativas. No presente trabalho é mostrado todo o procedimento realizado para a construção do Extrator de Palhetas Rotativas proposto. Também é feita uma avaliação da influência das diversas variáveis operacionais e geométricas estudadas nos fenômenos da dispersão axial, da fração de retenção da fase dispersa ("holdup") e da transferência de massa. No equipamento proposto, o comportamento da dispersão axial será avaliado com base nos dados experimentais obtidos do perfil de concentração do traçador em função do tempo de residência. A determinação da fração de retenção da fase dispersa foi realizada em conjunto com a transferência de massa. Após o sistema alcançar o estado estacionário coletavam-se amostras nas correntes de saída, para posterior determinação das concentrações. Os fluxos eram bloqueados e deixava-se em repouso, medindo-se em seguida os volumes das fases. Todo o estudo teve como objetivo principal a identificação das melhores condições operacionais e geométricas que permitissem uma elevada eficiência de separação com menores custos associados à redução do tamanho dos equipamentos / Abstract: The growth necessity to get higher separation efficiencies in the minimim space has incentivated the researchers to develop new kinds of equipment. The most employed equipment to carry out liquid-liquid extraction processes are the mechanically agitated ones because they provide better performances. Many other types of equipment are presented in literature. However, they have limited usage because of their low efficiencies. Trying to solve this problem the present work discuss about a new kind of liquid-liquid extraction column denominated Rotary Pallets Extractor .In addition, the procedure to arrange the experimental apparatus is shown. The influence of the operational and geometric parameters on the axial dispersion, the dispersed phase holdup and mass transfer phenomena are also studied. In the studied situations the behavior of axial dispersion was evaluated take in account the variations of the tracer concentration with the residence time .The dispersed phase holdup and the mass transfer data were obtained in simultaneous runs .After the system reach the steady state, samples were collected in the outlet streams .At this time, the system was closed down and the volumes of the phases were taken by direct measurement. The main objective of the present work was the attainment of the operational and geometric conditions that could provide higher separation efficiency and lower costs associated to equipment reduction size / Doutorado / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Everson Alves Miranda / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-23T13:40:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Azzoni_AdrianoRodrigues_M.pdf: 3586687 bytes, checksum: c237f07c98d63bb8fea1e7e5a22bb2b4 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: A aprotinina é um inibidor de proteases presente em alguns órgãos bovinos como pâncreas, fígado e pulmão. Neste trabalho, as enzimas tripsina e quimotripsina (suínas e bovinas) foram utilizadas como ligantes imobilizados em matriz de agarose visando a recuperação de aprotinina presente em efluente de processamento industrial de insulina através de adsorção por afInidade. As quatro enzimas foram imobilizadas em agarose ativada com bisoxirana e avaliadas quanto a capacidade de adsorção de aprotinina pura, o que permitiu a seleção da tripsina suína e quimotripsina bovina como os ligantes de maior efIciência. Estas proteases foram ainda imobilizadas com sucesso em gel de agarose previamente ativado com brometo de cianogênio, o que permitiu a comparação entre dois métodos distintos de ativação e imobilização de enzimas. O gel de agarose ativado com brometo de cianogênio com tripsina suína imobilizada foi o que apresentou maior capacidade de adsorção de aprotinina pura (12,6 mg!g). Estudo-se, para ambas as enzimas, a influência do pH e força iônica na adsorção e dessorção da aprotinina, em faixas próximas aos valores encontrados na literatura, através de planejamento estatístico experimental. A influência do pH mostrou ser menor para o processo de adsorção e maior para a dessorção, ocorrendo o inverso para a influência da força iônica, principalmente quando o ligante utilizado foi a tripsina. Estudos de adsorção em coluna de leito fIxo para recuperação do inibidor presente em efluente do processamento industrial da insulina produzida a partir de pâncreas bovino constataram a presença de inibição que pôde ser recuperada utilizando ambas as enzimas como ligantes. A análise do poder de inibição de tripsina e quimotripsina, bem como os ensaios de eletroforese das frações dessorvidas das colunas indicam fortemente que o inibidor recuperado é aprotinina / Abstract: Aprotinin is a protease inhibitor found in bovine organs like pancreas, lung and liver. In this work, trypsin and chymotrypsin (bovine and swine) were immobilized in agarose and used as ligands for aprotinin recovery from industrial insulin process wastewater via affinity adsorption. The enzymes were immobilized on bisoxirane activated agarose and evaluated by their aprotinin adsorption capacity. Swine trypsin and bovine chymotrypsin were chosen as the most efficient ligands. These proteases were also immobilized on cianogen bromide activated agarose allowing the comparison of the two activation methods. Swine trypsin immobilized on cianogen bromide activated agarose had the highest aprotinin adsorption capacity (12,6 mglg). The effects of pH and ionic strength on aprotinin adsorption and desorption for immobilized swine trypsin and bovine chymotrypsin were studied using a experimental design method. The effect of the ionic strength was higher than that of the pH on aprotinin adsorption. The effect of pH was the most significant on the aprotinin desorption. Fixed bed adsorption studies with insulin process wastewater showed that inhibition could be recovered using both enzymes as ligands. Analysis of trypsin and chymotrypsin inhibition and electrophoresis assay of chromatographic fractions strongly suggested that the inhibitor recovered is aprotinin / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Biotecnologicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Maria Regina Wolf Maciel / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-26T05:26:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vasconcelos_ClaudiaJovitaGarcia_M.pdf: 8282471 bytes, checksum: 7451a148b19e524e62d88dfdaaed9e48 (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: Misturas que apresentam comportamento não-ideal são frequentemente encontradas nas indústrias de processamento. A separação dessas misturas em seus componentes puros não pode ser feita em colunas de destilação convencional, por isso são empregados outros processos que possibilitam a separação. Neste trabalho, são estudados e comparados três processos usados para esse tipo de separação: extração líquido-líquido, destilação extrativa e destilação azeotrópica. Os três processos estudados envolvem a adição de um agente de separação (solvente). Os objetivos do trabalho são a caracterização termodinâmica de sistemas ternários, simulação e otimização dos processos e comparação quanto ao consumo de energia e estabilidade operacional. Tomou-se como caso base a produção de etanol com elevada pureza. Esse sistema é de grande interesse industrial, devido ao potencial do etanol como fonte renovável de energia, sendo usado como aditivo ou substituto completo para a gasolina. Além desta aplicação em particular, os desenvolvimentos e resultados aqui obtidos servirão de base para outras aplicações que se utilizam destes três processos, uma vez que este sistema reúne potencial para estudos de não idealidades. Para o processo de extração líquido-líquido, o solvente é caracterizado pelo coeficiente de distribuição e solubilidade. Para os processos de destilação foi usado o conceito de superfícies de equilíbrio para caracterização termodinâmica dos sistemas ternários. Os processos foram otimizados levando-se em conta variáveis operacionais e de projeto para a minimização do consumo de energia. Para o processo de destilação azeotrópica, que apresenta o comportamento mais complexo, foi dada ênfase em aspectos como sequenciamento de colunas, metodologia para obter convergência nas simulações e otimização através de um planejamento estatístico. Outro aspecto abordado no trabalho foi a verificação da existência de múltiplos estados estacionários em colunas de destilação azeotrópica homogêneas e heterogêneas. Ainda é discutida a simulação dinâmica e o controle para o processo de destilação extrativa / Abstract: Mixtures that present non-ideal behavior arc frequently found in the processing industries. The separation of these mixtures in their pure components cannot be made in conventional distillation columns, therefore, it must be used other processes that make the separation possible. [n this work, it was studied and compared three processes used for this kind of separation: liquid-liquid extraction, extractive distillation and azeotropic distillation. These processes need a separating agent (solvent). The objectives of this work are the thermodynamic characterization of ternary systems, simulation and optimization of the processes and comparison in terms of the energy consumption and operating stability. It was taken as case study the production of pure ethanol. This system is of great industrial interest due to the potential of the etanol as a renewable source of energy, being used as addictive or complete substitute for the gasoline. Besides this application in particular, the developments and results obtained here will be useful as base for other applications that use these three processes, since this system has potential for non-ideality studies. For the liquid-liquid extraction process, the solvent is characterized by the distribution coefficient and solubility. For the distillation processes the concept of equilibrium surfaces was used for thermodynamic characterization, of the ternary systems. The processes were optimized taken into account operating and design variables to the energy consumption minimization. To die azeotropic distillation process, that presents the most complex behavior, emphasis was given to aspects as column sequences, methodology to obtain convergence in the simulations and optimization through a statistical design. Another aspect studied in the work was the verification of the existence of multiple steady states in homogeneous and heterogeneous azeotropic distillation columns. It is still discussed the dynamic simulation and control of the extractive distillation, process / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Maria Regina Wolf Maciel / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-26T10:44:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pescarini_MariaHelena_D.pdf: 10216416 bytes, checksum: 0541137fa0d0e9b310ea1b836ac4349b (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: A destilação é um dos processos de separação mais freqüentemente encontrados nas indústrias química e petroquímica. O elevado número de trabalhos nesta área é um reflexo da sua importância técnico-econômica e do seu interesse acadêmico. A simulação de processos de separação, em particular, a simulação de colunas de destilação, é uma das partes essenciais dos simuladores de processos. Entretanto, os programas de simulação de colunas de destilação são, geralmente, baseados na modelagem segundo o conceito de estágios de equilíbrio. Devido às imprecisões inerentes ao conceito de eficiência, surgiu a necessidade de modelagens mais realistas no estado estacionário e regime transiente, que levassem em conta a transferência simultânea de massa e energia. A chave do modelo de estágios de não equilíbrio é que as equações de conservação de massa e energia são escritas para cada fase independentemente e interligadas pelas equações de transporte que descrevem as transferências simultâneas de massa e energia na interface. A modelagem de estágios de não equilíbrio, nos vários trabalhos existentes sobre o tema, vem demonstrando seu grande potencial na simulação de colunas de destilação multicomponente no estado estacionário e regime transiente. Entretanto, ainda são escassos os trabalhos utilizando a modelagem dinâmica dos processos...Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: Distillation is one of the most frequent1y used processes in chemical and petrochemical industries. The high number of works in this area is an indication of its technical and economical importance, as well as its academic interest. The simulation of separation processes, in particular the simulation of distillation columns, is an essential part of process simulators. However, the computer aided tools current1y available for the simulation of distillation columns are generally based on the idealized concept of equilibrium stage. Because of the inherent imprecisions of the efficiency concept, the need for more realistic models has emerged in steady state and transient regime, which account for simultaneous mass and energy transfers. The key of the nonequilibrium stage model is that the mass and energy conservation equations are written for each phase independently and connected by the transport equations which describe the simultaneous mass and energy transfers in the interface. The several existing works about nonequilibrium stage model demonstrate its high potential in the simulation of multicomponent distillation columns on steady state and transient regime. However, there are not many works employing the nonequilibrium stage model in dynamic simulations. Considering the context described and the research line of the Laboratory of Separation Process Development, this work was developed with the following goals: to develop the dynamic nonequilibrium stage model to simulate the conventional and extractive distillation processes, to develop a rigorous and robust algorithm and, finally, to compare the nonequilibrium and equilibrium stage models in steady state and transient regime ...Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Doutorado / Desenvolvimento de Processos / Doutor em Engenharia Química

Orientadores : Reginaldo Guirardello, Lucio Cardozo Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-28T03:22:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_EdsonAntonioda_D.pdf: 5362279 bytes, checksum: 2b5999f5a7e6e8b5b5250cd30eb9d154 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: O aumento da preocupação com a questão ambiental e do rigor da legislação no descarte de despejos industriais e domésticos contendo metais tem motivado a investigação de novas tecnologias para a recuperação e remoção de metais. A remoção de metais por biomassa microbiana tem sido investigada como uma alternativa aos métodos tradicionais. A alga marinha marrom do gênero Sargassum encontra-se em grande quantidade e distribuída em toda a costa litorânea da região sul e sudeste do Brasil. Assim estudou-se a remoção dos íons cromo, cobre e da mistura destes em sistema batelada e em colunas de leito fixo utilizando como biossorvente a alga marinha Sargassum sp. na temperatura de 30°C e pH 3,5. O íon cromo foi selecionado como objeto de estudo em função de sua toxicidade e grande utilização em diversos tipos de indústria, tais como: mineração, galvanoplastia e curtumes. Apesar do cobre apresentar toxidade à saúde humana somente em concentração elevadas, a disposição deste metal no meio ambiente tem sido objeto de preocupação em função do aumento do consumo mundial deste metal e da diversidade de indústrias que empregam este metal. O estudo da biossorção envolveu a realização de testes cinéticos e a obtenção de dados de equilíbrio um componente e da mistura binária. Os dados de equilíbrio foram representados pelos modelos de isotermas de adsorção de Langmuir e Freundlich, sendo que os parâmetros das isotermas binárias foram utilizados para determinar a afinidade dos íons pelo biossorvente. Os resultados obtidos mostraram que o íon cromo tem maior afinidade pela biomassa do que o íon cobre. Este trabalho também envolveu o levantamento de curvas de ruptura experimentais em coluna de leito fixo, vazão volumétrica de 6 mL/min, concentração da solução de alimentação 1, 2, 3 e 6 meq/L e composição variável dos íons cromo e cobre. Foram detectados desvios significativos da capacidade de remoção do cobre determinado nos experimentos da coluna e em batelada. Foram testados diferentes modelos para representar a dinâmica da sorção da coluna. O modelo baseado na resistência de transferência de massa no sorvente foi o que melhor representou a dinâmica da sorção individual dos íons cromo, cobre e da mistura na coluna / Abstract: The increasing concern with the environment question and the severity of the legislation in discarding industrial and domestic effuents containing metals has motivated the search for new technologies of recovery and removal of metals. The metal removal with biomass of microorganisms has been investigated as an alternative to the traditional methods of metal removal. The brown seaweed Sargassum is available in great amount and distributed in all the coast ofthe South and Southeastem region of Brazil. The ion chromium was selected as object of study due to of its toxicity and great use in many of industry, such as: mining, galvanoplasty and tanneries. Despite copper only presenting toxicity to human health at high concentration, the disposal of this metal in the environment has been subject of concern in function of the increase in the world-wide consumption and the diversity of industrials that use this metal. This work investigated the removal of metals chromium ion, copper ion and their mixture in batch reactors and fixed bed columns using as biossorvent the seaweed Sargassum sp in the temperature of30°C and pH 3.5. The study of the biosorption involved the accomplishment of kinetic tests and the attainment of equilibrium data for one metal and binary mixtures. The equilibrium data was represented by the models of adsorption isotherms of Langmuir and Freundlich, where the parameters of the binary isotherms had been used to determine the affinity of metal ions for biossorvent. The results showed that the ion chromium has greater affinity for the biomass that the ion copper. This work involved the determination of experimental breakthrough curves in a fixed bed column, with volumetric outflow of 6 mL/min, concentration of the solution of feed 1, 2, 3 and 6 meq/L and variable composition of ion chromium and copper. Significant differences in the capacity of removal of copper determined in the experiment of batch reactors and fixed bed column had been detected. Three models had been tested to represent the dynamics of the sorption of the column. The model based on the resistance of mass transfer in sorvent was the one that better represented the dynamics of the individual and the mixture of metal ions biosorption in the fixed bed column / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Antonio Carlos Luz Lisboa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-13T07:12:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alves_GiseledeSouza_M.pdf: 3224374 bytes, checksum: 5a827eb875ee4426d3974a21ead44074 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: As zeólitas são materiais cristalinos porosos encontrados sob forma natural ou sintética com alto poder adsorvente. O estudo deste material como adsorvente industrial foi iniciado em meados dos anos 50. O campo de aplicações das zeólitas é vasto. Podemos citar seu uso como adsorventes para purificação de gases e líquidos, como catalisadores para refino de petróleo e na síntese de produtos orgânicos. O objetivo deste trabalho consiste da caracterização e simulação do processo de adsorção de nitrogênio de uma zeólita. Análises físicas e químicas foram feitas para a caracterização deste material. Pode-se concluir que a zeólita sob a forma de grãos é higroscópica, similar ao tipo faujasita e possui uma grande área superficial 593 m2 g-1. A partir desta última análise (BET), o modelo sofreu uma adaptação para Langmuir para simular o processo de adsorção de nitrogênio pela zeólita. A simulação de uma unidade de separação de gases (nitrogênio e oxigênio) a partir do ar foi realizada através do processo PSA (pressure-swing adsorption) com o auxílio do software MATLAB. Esse processo consiste da adsorção seletiva de gases por meio dos poros do sólido. O programa mostrou que o processo de adsorção de nitrogênio é rápido com duração de segundos devido à afinidade do gás pelo material e ao tipo de processo envolvido. / Abstract: Zeolites are crystalline porous materials found naturally or synthetically manufactured with high adsorbent power. The study of this material as an industrial adsorbent began in the mid 50's. The fields of zeolite application are rather wide. Zeolites have been used as adsorbents for purification of gases and liquids, as catalysts for petroleum refinig and for synthesis of organic products. The objective of this work was to characterize a sample of zeolite X and to simulate a nitrogen adsorption pilot unit. Physical and chemical analyses were made for the characterization of this material. Its possible to conclude with characterization data that zeolite is higroscopic, similar to faujasite type, and large superficial area 593 m2 g-1. With this last analysis (BET), the model was adapted to langmuir in order to simulate the nitrogen adsorption process onto zeolite. The simulation of a gas separation unity (nitrogen and oxygen) from air was realized through PSA process (pressure-swing adsorption) using the MATLAB software. This process consists selective adsorption of gases through the porous of solid. The program showed that nitrogem adsorption process is fast with seconds of duration due to afinity of the gas for zeolite and the kind of the process involved. / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química