O trabalho visa o estudo do processo de dessorção química de CO2 em solução aquosa da mistura das aminas 2-amino-2-metil-1-propanol (AMP) e piperazina (PZ) carbonatadas. Uma simulação em Aspen Hysys® foi realizada de forma a avaliar o processo de captura de CO2, sendo possível reduzir as emissões de CO2 em 79 % em comparação a um mesmo sistema de queima de butano produzindo a mesma quantidade de energia. O processo de dessorção foi realizado em uma coluna de parede molhada com promotor de película de 49 cm de comprimento e 2,2 cm de diâmetro. O processo foi monitorado de forma online por meio da técnica de espectroscopia de infravermelho integrada com a calibração multivariada, que permitiu a quantificação de AMP e PZ livres, CO2 em todas suas formas químicas, mono e dicarbamato de PZ, e bicarbonato. Os ensaios de dessorção foram realizados a pressão atmosférica (0,93 atm) e nas temperaturas de 50, 60 e 70 °C, com vazão de líquido de 3,478 mL.s-1. A vazão de ar seco variou entre os experimentos de 87,5 a 120 mL.s-1. Para cada temperatura estudaram-se quatro soluções aquosas de AMP e PZ, com as seguintes concentrações %m/m de AMP/%m/m PZ: 30/0, 25/5, 20/10 e 0/15. O coeficiente individual de transporte de massa na fase líquida apresentou influência das concentrações de PZ na mistura com AMP, sendo maior quanto maior a concentração de PZ, porém para a PZ pura apresentou o menor valor. Este coeficiente decresce com o aumento do loading (?) de CO2 no líquido (mol de CO2 por mol de amina na solução inicial). A temperatura não apresentou uma influência significativa nos valores do coeficiente individual da fase líquida. O coeficiente de transferência de massa do filme líquido está na faixa de 3,12×10-10 a 1,32×10-5 mol.Pa-1.m-2.s-1, para loadings (?) de CO2 no líquido variando de 0,18 to 0,9 e soluções de AMP (0 - 30 %m/m) e de PZ (0 - 15 %m/m). / The work aims to study the chemical desorption process of CO2 in an aqueous solution of 2-amino-2-methyl-1-propanol (AMP) and piperazine (PZ) carbonated blend. An Aspen Hysys® simulation was carried out to evaluate the CO2 capture process, which allowed to reduce CO2 emissions by 78.9 % for the same butane combustion process producing the same energy. The desorption process was performed on a wet wall column with 49 cm long and 2.2 cm diameter film promoter. The process was online monitored by infrared spectroscopy integrated with a multivariate calibration, which allowed the quantification of free AMP and PZ, CO2 in its all chemical forms, PZ mono- and dicarbamate, and bicarbonate. The desorption tests were performed at atmospheric pressure (0.93 atm) and at temperatures of 50, 60 and 70 ° C, with a liquid flow rate of 3.478 mL.s-1. The dry air flow varied between the experiments from 87.5 to 120 mL.s-1. For each temperature, four aqueous solutions of different concentrations of AMP and PZ were evaluated, with %w/w de AMP/%w/w PZ: 30/0, 25/5, 20/10 and 0/15. The individual transport coefficient in the liquid phase was influenced by the concentration of PZ in the mixture with AMP, the higher the PZ concentration, the higher the PZ concentration. This coefficient decreases with increasing loading (?) of non-liquid CO2 (mole of CO2 per mole of amine in the initial solution). A temperature did not show a significant influence on the values of the individual coefficient of the liquid phase. The liquid film mass transfer coefficient encountered were in the range of 3.12×10-10 to 1.32×10-5 mol.Pa-1.m-2.s-1, for loadings varying from 0.18 to 0.9 and solutions of AMP (0 - 30 wt%) and of PZ (0 - 15 wt%).

O objetivo deste trabalho foi avaliar o método de fluxo em colunas de solo e o método "batch" na determinação da sorção de imazaquin; avaliar a cinética de sorção e dessorção do imazaquin em solos através do método "batch" e; determinar a sorção dependente do tempo do diuron e sua interação com o tamanho dos agregados do solo. Na primeira parte foi avaliada a sorção e a mobilidade do imazaquin em solos com diferentes características químicas, físicas e mineralógicas utilizando as técnicas de deslocamento miscível e "batch". Com os dados de lixiviação do imazaquin utilizou-se um modelo matemático bicontínuo que considera a sorção sob condições de não-equilíbrio. O modelo forneceu alguns parâmetros de sorção e transporte do imazaquin através da coluna. No método "batch" os dados experimentais foram ajustados à equação de Freundlich, que também forneceu parâmetros de sorção. Na segunda parte foram estudadas a sorção e dessorção do imazaquin em solos com diferentes características químicas e mineralógicas através do uso de isotermas e estudos de cinética e assim quantificar a histerese no processo de sorção-dessorção. Para todos estes ensaios foi utilizado o método "batch", com os dados das isotermas de sorção e dessorção sendo ajustados pela equação de Freundlich. Os dados de cinética foram ajustados pela equação de Elovich. No terceira e última parte foi avaliada a sorção do diuron em função do tempo de incubação e do tamanho do agregado do solo, assim como a interação destes dois fatores. Em períodos pré-determinados, amostras de solo incubadas com o diuron foram extraídas e oxidadas, obtendo-se as frações em equilíbrio com a solução, sorvida e resíduo-ligado. Com relação aos resultados, o imazaquin apresentou baixa sorção e alta mobilidade em coluna para todos os solos estudados, principalmente o mais arenoso. A curva de eluição do imazaquin ajustou-se ao modelo matemático que considera a sorção ocorrendo sob condição de não-equilíbrio. O método do deslocamento miscível apresentou os menores valores de Kd para o imazaquin, comparado ao método "batch", sendo atribuída esta diferença ao não-equilíbrio no processo de sorção durante o transporte do imazaquin na coluna. No estudo de sorção/dessorção do imazaquin constatou-se que os coeficientes de sorção do imazaquin foram baixos para todos os solos, com a menor sorção sendo observada no solo RQ que apresenta baixos teores de argila e carbono orgânico do solo. Os coeficientes de dessorção do imazaquin foram maiores que seus coeficientes de sorção, demonstrando ocorrer histerese na dessorção. A histerese foi observada em todos os solos. A sorção do imazaquin ocorreu em duas fases, sendo que a segunda fase, mais lenta, é influenciada por processos difusivos. No estudo de incubação do diuron, houve correlação negativa entre o diuron extraído em solução de CaCl2 e o conteúdo de carbono orgânico no solo. Não foi observada interação entre o tempo de incubação e o tamanho dos agregados, evidenciando que a sorção dependente do tempo, neste caso, não está relacionada à estrutura do solo. A fração sorvida de diuron aumentou com o tempo de incubação, indicando que o processo de sorção é dependente do tempo. / The aim of this study was to evaluate the column flow and batch methods in the measurement of the imazaquin sorption: to evaluate de sorption kinetic and desorption of the imazaquin in soil by batch method and; to evaluate the time-dependent sorption of the diuron and the interaction with the aggregate size of the soil. In the first part it was evaluated the imazaquin mobility and sorption in soils with different mineralogical, physical and chemical characteristics. The imazaquin breakthrough curves were fitted by a mathematical model that considers the nonequilibrium sorption. The model provided sorption and transport parameters. In the batch method the experimental data were fitted to Freudlinch equation, which provided also the sorption parameters. In the second part were studied the imazaquin sorption/desorption in soils with with different mineralogical, physical and chemical characteristics. It was carried out by batch method and kinetics studies, which allowed quantifying the hysteresis in the sorption-desorption process. The experimental data were fitted to the Elovich equation. In the third and last part it was evaluated the time dependent sorption of the diuron and the influence of the aging and aggregate size. Samples of aged soil were extracted and combusted in pre-determined periods. It was obtained the equilibrium, sorbed and bound-residue fractions. Regarding the results, the imazaquin showed low sorption and high mobility in columns for the three soils, mainly the sandy soil. The imazaquin breakthrough curve fitted to the mathematical model that considers the nonequilibrium sorption. The miscible displacement method showed the lower values of the Kd than the batch method. This result was attributed to the nonequilibrium sorption during the imazaquin transport through the column. In the sorption/desorption study it was observed that the imazaquin sorption coefficients were low for the three soils. The RQ soil showed the lowest Kd value. This soil presented the lower clay and organic carbon content. The imazaquin desorption coefficients were higher than the sorption coefficients, evidencing that occurred hysteresis in the process. The imazaquin sorption occurred in two phases. The second phase, which is slower, seems to be influenced by diffusive processes. In the aging experiment it was noted negative correlation between extracted diuron in CaCl2 solution and organic carbon content. It was not observed interaction between the incubation period and aggregate size, demonstrating that the time dependent sorption, in this case, is not related to the soil structure. The sorbed fraction of the diuron increased during the aging, indicating that the sorption process is time dependent.

Made available in DSpace on 2016-08-10T10:44:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SERGIO MAURO MEDEIROS DE AZEVEDO.pdf: 470800 bytes, checksum: f30d7d2534b39350a2f1c74490c5de5e (MD5) Previous issue date: 2007-01-31 / The present study aimed to evaluate the behavior of arsenic (As) in typical Cerrado soil (Oxisol), such as adsorption and transport in different horizons. In experiments samples were used in two different depths, from 0 to 0.20 m, 0.80 m to 1.00 m. Samples were prepared, characterized and tested with the application of an arsenic solution. For the experiment were used percolation columns made of PVC tubes with samples to simulate a natural soil profile section made in the laboratory and application of a known concentration of arsenic solution. The arsenic content in each sample was quantitated by spectrophotometric analysis of plasma atomic emission induced argon (ICP-AES). Graphs of arsenic adsorbed depending on the equilibrium concentrations were prepared and the results showed that the oxisol analyzed in its natural pH conditions and so was used in this study has a high adsorption capacity for arsenic to possess desirable characteristics such as high levels of aluminum oxides, iron oxides, ghoetita and hematite fine particle size and large specific surface area. In environmental terms, this is a positive feature, therefore, to keep the layers of earth, is unlikely to be transported to the deep part to become a source of contamination of groundwater by arsenic. / O presente estudo teve como objetivo avaliar o comportamento do arsênio (As) em solo típico de Cerrado (Latossolo) quanto à adsorção e transporte em diferentes horizontes. Nos experimentos foram utilizadas amostras coletadas em duas diferentes profundidades, de 0 a 0,20 m e de 0,80m a 1,00 m. As amostras foram preparadas, caracterizadas e submetidas à aplicação de solução de arsênio. Para o experimento foram preparadas colunas de percolação confeccionadas com tubos de PVC com amostras a fim de simular um trecho do perfil do solo natural em laboratório e realizada a aplicação de uma solução de arsênio com concentração conhecida. O teor de arsênio em cada amostra foi quantificado através de análise por espectrofotometria de emissão atômica por plasma induzido de argônio (ICP-AES). Foram construídos gráficos das concentrações adsorvidas em função das concentrações em equilíbrio e os resultados demonstraram que o solo analisado, em suas condições naturais de pH e da forma que foi utilizado neste trabalho apresenta alta capacidade de adsorção de arsênio por apresentar características favoráveis como altos teores de óxidos de alumínio, óxidos de ferro, ghoetita e hematita, granulometria fina e grande área superficial específica. Em termos ambientais, esta é uma característica positiva já que, ficando retido nas camadas do solo, o arsênio dificilmente será transportado até o lençol profundo e não se tornará fonte de contaminação de águas subterrâneas.

Estudou-se o processo de absorção e dessorção de CO2 em solução aquosa da mistura de metildietanolamina (MDEA) e piperazina (PZ). Os ensaios de absorção foram realizados numa coluna de parede molhada com promotor de película, e, os ensaios de dessorção num sistema de semibatelada, ambos em escala de laboratório. Os testes experimentais de absorção foram realizados a 298 K e pressão atmosférica, com vazão de gás (CO2 e ar atmosférico) de 2,2.10-4 m3 s-1 e as seguintes vazões de líquido: 1,0.10-6; 1,3.10-6 e 1,7.10-6 m3 s-1. O sistema de absorção foi caracterizado através da determinação da área interfacial, a, o coeficiente volumétrico de transferência de massa, kGa, e o coeficiente volumétrico global médio de transferência de massa, KGa. No caso dos ensaios de dessorção, estes foram realizados nas temperaturas de 353, 363 e 368 K, onde empregou-se uma solução carbonatada de 10% PZ-20% MDEA e uma corrente de ar atmosférico nas vazões de 1,1.10-5 m3 s-1 e 2,7.10-5 m3 s-1. Este sistema foi caracterizado através da determinação do coeficiente volumétrico global de transferência de massa, KLa. Os resultados experimentais da área interfacial mostram que este é função da vazão do líquido, sugerindo uma maior área de irrigação como o aumento desta, onde teve-se uma maior área de transferência de massa. O resultado do parâmetro, KGa, indica uma dependência da vazão de líquido, a qual está associada à variação da área interfacial e à dependência do parâmetro KG com o perfil das concentrações da MDEA e PZ ao longo da coluna. A partir da teoria do duplo filme e pelo conhecimento dos parâmetros KGa, a e kGa, estimou-se um parâmetro cinético-difusivo associado à fase líquida, (( ) ) . Os resultados experimentais mostram que esse parâmetro varia pouco com a vazão de líquido, indicando tratar-se de um processo independente da hidrodinâmica do líquido, característico de sistemas com reação rápida. A concentração das aminas e carbamatos, nos ensaios de absorção e dessorção, foi determinada através dos modelos de calibração obtidas pela técnica de espectroscopia no infravermelho. Nos ensaios de absorção, foram observados que a concentração de PZ teve uma variação considerável (4 a 5% massa massa-1), entanto que a de MDEA variou pouco (0,3 a 0,5% massa massa-1), sugerindo que o processo de absorção de CO2 na mistura MDEA-PZ é controlado principalmente pela PZ, e supõe-se que a MDEA tem um papel de receptor de prótons procedentes da reação entre a PZ e o CO2. Nos ensaios de dessorção, observou-se que esse processo é afetado pela temperatura, sendo que, em temperaturas perto da ebulição (372 K), a taxa de dessorção de CO2 é maior do que em temperaturas menores, em certa forma é devido à dependência da velocidade de reação química com a temperatura. Os resultados do parâmetro KLa indicam que este diminui em função da concentração de carbamato de PZ (por exemplo, na temperatura de 368 K, de 7,5.10-4 a 1,0.10-4 s-1), devido a que este componente é decomposto em altas temperaturas gerando o CO2 e as aminas, sugerindo uma diminuição na velocidade de dessorção de CO2. Assim também, os resultados experimentais do parâmetro KLa indicam que este aumenta ligeiramente com a vazão do gás. / The CO2 absorption and desorption process was studied in an aqueous mixture of methyldiethanolamine (MDEA) and piperazine (PZ). The absorption process was carried out in a wetted wall column with film promoter sized with inner diameter of 0,0184 m and height of 0,67 m. The desorption tests were carried out in semi batch system at laboratory scale. The absorption experimental tests were conducted at 298 K, atmospheric pressure, gas flow rate of 2,2.10-4 m3 s-1 and the following liquid flow rates: 1,0.10-6; 1,3.10-6 and 1,7.10-6 m3 s-1. The absorption process was characterized by the following mass transfer parameters: interfacial area, a, the volumetric mass-transfer coefficient of the gas phase, kGa, and the overall volumetric mass-transfer coefficient, KGa. In the case of desorption tests, these were carried out at temperatures of 353, 363 and 368 K, where was used a carbonated solution of 10% PZ-20% MDEA (% wt) and the air flow rates of 1,1.10-5 m3 s-1 and 2,7.10-5 m3 s-1. The desorption process was characterized by the overall volumetric mass-transfer coefficient of the liquid phase, KLa. The experimental results of the interfacial area indicate that this parameter increases in function of the liquid flow rate, this effect is due to an larger irrigation on the inner wall of the column, and hence an available larger contact surface for the mass transfer. The overall volumetric mass-transfer coefficient, KGa, is influenced by the liquid flow rate, which is associated with a change in the interfacial area and the dependence of the parameter KG of the concentration profile of MDEA and PZ along the column. From the two-film theory and by knowledge of the parameters \"kGa\", \"a\" and \"KGa\", it was estimated the kinetic-diffusive parameter, (( ) ) . The experimental results show that this parameter varies slightly in function of the liquid flow rate, and this behavior is characteristic of systems with rapid reaction. Furthermore, this behavior suggests that the absorption process is independent of liquid hydrodynamic occurring in the column. The concentrations of MDEA, PZ and PZ carbamate, in the absorption and desorption tests, were determined by multivariate calibration models based on mid-infrared spectroscopy. In the absorption test, it was observed that the PZ concentration had a considerable variation (4 to 5% w w-1), whereas MDEA varied slightly along the column (0,3 to 0,5% w w-1), suggesting that the CO2 absorption process in the MDEA/PZ blend is mainly controlled by PZ, and it is supposed that MDEA participates as a proton receptor coming from reaction between CO2 and PZ. The results of the desorption tests shown that this process is affected by desorption temperature, and at temperatures near the boiling point (372 K), the CO2 desorption rate is higher than at lower temperatures, a certain shape is due to the dependence chemical reaction rate with temperature. The results of parameter KLa indicated that this decreases in function of the concentration of PZ carbamate (for instance, at the temperature of 368 K, from 7,5.10-4 to 1,0.10-4 s-1), because this component is decomposed at high temperatures generating CO2 and amines, suggesting a decrease in the CO2 desorption rate. Likewise, experimental results of the parameter KLa indicated that this increased slightly with the gas flow rate.

A distinção de doses dos herbicidas residuais encontradas nas recomendações oficiais para a agricultura está normalmente baseada nas classes texturais dos solos (arenosa, média e argilosa), que são distinguidas pelos teores de argila na camada superficial de solo. No entanto, a disponibilidade dos herbicidas residuais na solução do solo é função do processo de sorção, que é determinado principalmente pelas variações percentuais dos atributos do solo: teor de argila, matéria orgânica e capacidade de troca catiônica (CTC). Portanto, a recomendação de doses dos herbicidas residuais pelas classes texturais do solo pode não ser adequada. Sendo assim, foi desenvolvida a presente pesquisa com o objetivo de avaliar o comportamento sortivo dos herbicidas residuais diuron e hexazinone em função de atributos de quatro tipos de solos de texturas contrastantes, e assim verificar a correlação destes atributos com a disponibilidade dos herbicidas para as plantas. As amostras de solo foram coletadas em quatro áreas de produção de cana-de-açúcar do Estado de São Paulo, e apresentaram variações consideráveis no conteúdo de argila (6 a 67%), areia (22 a 93%), capacidade de troca catiônica (CTC) (58,7 a 152,8 mmolc dm-3) e carbono orgânico (C.O.) (13,95 a 19,19 g.kg-1). Foi utilizado o método batch com herbicida radiomarcado (14C), utilizando-se 2,0 g de solo para o herbicida diuron e 4,0 g para o herbicida hexazinone, e como substância extratora dos herbicidas o CaCl2 em volume de 8,0 mL. Cinco concentrações de cada herbicida foram utilizadas, sendo para o diuron: 0,19; 0,42; 0,84; 1,68 e 3,34 mg.L-1 e para o hexazinone: 0,12; 0,22; 0,66; 2,17 e 6,03 mg.L-1. Os resultados permitiram concluir que o solo arenoso estudado apresentou baixa capacidade de adsorção e intensa dessorção de diuron, no entanto para os solos argilosos o processo de sorção e retenção de diuron foi intenso. Houve uma correlação positiva entre a sorção de diuron com os teores de matéria orgânica e argila. Os valores de Kd para o diuron foram maiores nos solos com maior teor de C.O. (g kg-1) e argila (%); sendo que de maneira geral, a sorção do diuron foi mais relacionada com o teor de C.O. do solo, que com a argila. Os valores de Kd, Koc e Kf(sor) do herbicida hexazinone foram maiores nos solos com maior teor de C.O. (g kg-1) e argila (%). O processo de dessorção do herbicida hexazinone foi intenso para todos os solos estudados, sendo que os valores de Kf(des) foram maiores que seus respectivos Kf(sor), indicando que o processo de dessorção envolve mecanismos com menor energia de ligação que a sorção. As recomendações de doses dos herbicidas diuron e hexazinone deveriam levar em consideração outros atributos do solo, além da textura como normalmente é utilizado na prática. / The distinction of the recommendation rates of the residual herbicide found in the official recommendations for agriculture is normally based on three soil texture classes (sandy, medium and clayey), which are distinguished by the clay content in the soil top layer. However, the availability of the residual herbicides in the soil solution is function of the of the sorption process, which is determined mainly by the percent variations of the soil clay and organic matter content, and cationic exchange capacity (CEC). Therefore, the rate recommendations of residual herbicides by textural classes might not be adequate. Therefore, it was developed this research with the objective of evaluating the sorptive behavior of the herbicides diuron and hexazinone function of the four types of soil attributes of contrasting textural properties, and then verify the correlation of the soil attributes with the availability of these herbicides to plants. The soil samples were collected in four sugarcane production areas of São Paulo State, Brazil, presenting considerable variations in the content of clay (6 to 67%), sand (22 to 93%), cationic exchange capacity (CEC) (58.7 to 152.8 mmolc dm3) and organic carbon (O.C.) (13.95 to 19.19 g.kg-1). It was used the batch method with the radio labeled (14C) herbicide, using 2.0 g of soil for the herbicide diuron, and 4.0 g of soil for the herbicide hexazinone, and as herbicide extractor substance the CaCl2 in volume of 8.0 mL. Five concentrations of each herbicide were used, being for the diuron 0.19; 0.42; 0.84; 1.68 and 3.34 mg.L-1 and for hexazinone: 0.12; 0.22; 0.66; 2.17 and 6.03 mg.L-1. The sandy soil studied presented low sorption capacity and intense desorption of diuron, however, for clayey soils the sorption and retention process of diuron was more intense. The Kd values for diuron were higher in soils with higher content of O.C (g kg-1) and clay (%), so in general, the sorption of diuron was more correlated to the O.C. content of the soil, than to the clay content. The values of Kd, Koc, and Kf(sor) of the herbicide hexazinone were higher for the soils with higher content of O.C (g kg-1) and clay (%). The process of desorption of the herbicide hexazinone was intense for all the studied soils; the values of Kf(des) were higher than the respective Kf(sor), indicating that the process of desorption involves mechanisms with higher energy of linkage, than the sorption. The recommendations of herbicide rates of diuron and hexazinone to sugarcane should take into account other soil attributes, besides the texture each is normally used in the suggestions of the herbicide rates.

Este trabalho tem por objetivo avaliar o desempenho econômico - custo operacional energético e custo de investimento - do processo de absorção químicaseguida de dessorção de dióxido de carbono (CO2),comparando-se os seguintes solventes da classe das aminas: monoetanolamina (MEA) e a mistura metildietanolamina/piperazina (MDEA/PZ), utilizando-se o simulador de processo Aspen Plus®. Para a avaliação da operação de absorção, recorreu-se primeiramente à implementação de um modelo matemático de absorção desenvolvido em planilha eletrônica,para comparar e validar o comportamento dos perfis de temperaturas resultantes das simulações com o Aspen Plus. Este modelo foi desenvolvido a partir dos parâmetros de transferência de massa e variáveis de processo pré especificadas. Tanto no modelo em planilha como no modelo do AspenPlus®, o dimensionamento das colunas de absorção e dessorção foram definidos a partir das variáveis de processo, considerando-se aspectos hidrodinâmicos e de transferência de massa. As simulações foram realizadas inicialmente em ciclo aberto, com as concentrações iniciais de aminas, e em seguida em ciclo fechado, com acorrente de fundo da coluna de dessorção reciclada para a alimentação da coluna de absorção, com coeficientes de carga praticamente iguais, emulando-se, assim o o ciclo fechado. Com base na literatura, estabeleceram-se as seguintes condições: a razão de 1:4 (em massa) entre a vazão de gás da mistura ar/CO2 e a vazão de solução de amina; faixas de pressões de operação de 1,0 bar(abs) a 1,3 bar(abs), na absorção, e 2,2 bar(abs.), na dessorção; eficiência de 94% de recuperação de CO2. Os dados apresentados, comparando-se MEA e a mistura MDEA/PZ revelaram uma redução no fator de consumo energético no refervedor na ordem de 15 % no sistema de dessorção empregando-se MDEA/PZ. Estimativas de custo operacionais e custo de investimento foram computados e também incluídos para a análise econômica. O crédito obtido pela diferença no custo operacional anual, entre as duas alternativas avaliadas, variou entre US$ 50.000,00/ano e US$ 140.000,00, em função da volatilidade do preço do insumo energético. / The aim of this work is to evaluate the economic performance - energy operational cost and investment cost - of the chemical absorption process using carbon dioxide desorption (CO2), comparing the following solvents of the amine class: monoethanolamine (MEA) and (MDEA / PZ), using the Aspen Plus® process simulator. For primary evaluation purpose of the absorption operation, a mathematical absorption model was developed in a spreadsheet, to compare and validate the behavior of the temperature profiles resulting from simulations with Aspen Plus. This model was developed from the pre-specified mass transfer parameters and process variables. Both in the spreadsheet model and in the AspenPlus® model, the dimensioning of the absorption and desorption columns were defined from the process variables, considering hydrodynamic and mass transfer aspects. The simulations were performed initially in the open cycle, with the initial concentrations of amines, and then in closed cycle, with the bottom stream of the desorption column recycled to feed the absorption column, with almost equal load coefficients, emulating the closed loop. Based on the literature, the following conditions were established: the ratio of 1: 4 (by mass) between the gas flow of the air / CO2 mixture and the flow rate of the amine solution; operating pressure ranges of 1.0 bar (abs) at 1.3 bar (abs) at absorption, and 2.2 bar (abs.) at desorption; efficiency of 94% CO2 recovery. The data presented, comparing MEA and the MDEA / PZ mixture revealed a reduction in the energy consumption factor in the order of 15% in what concerns the desorption system using MDEA / PZ. Estimates of operating costs and investment costs were computed for economic analysis. The credit obtained by the difference in the annual operating cost between the two alternatives ranged from US $ 50,000.00 / year to US $ 140,000.00, due to the volatility of the energy price.

Sr-90 and Cs-137 are two key fission products that are important in a number of radioactive waste or contamination clean-up scenarios. This thesis investigates the sorptiondesorption behaviour of these two radionuclides with a number of sorbents relevant to one of the legacy waste storage ponds on the Sellafield site. Sorption-desorption studies were undertaken on brucite (Mg(OH)2), UO2 and UO3 powders to represent components of the fine particulate sludge that has accumulated on the bottom of the pond, resulting from corrosion of the Magnox fuel elements. Brucite was found not to have a significant interaction with Sr-90 or Cs-137. However, organic molecules in the form of humic acid and Pseudanabaena catenata cyanobacterial growth supernatant were both found to enhance sorption interactions of Sr-90 with brucite. The effect of humic acid was pH dependent and appeared to control both sorption and desorption behaviour at pH 11.5. Uranium oxides had the most significant effect on controlling Sr-90 and Cs-137 sorption-desorption behaviour. In this work X-Ray Absorption Spectroscopy (XAS) showed that 90Sr sorbed strongly to both uranium oxides as a bidentate inner-sphere complex. Humic acid did not appear to alter the interaction of Sr-90 with UO2. For Cs-137 there was a significant, reversible interaction with both oxides, although the interaction was far stronger with UO3. Successful detection of stable Sr and Cs isotopes on uranium oxides was achieved with Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS).

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O estudo dos diferentes fenômenos de separação tem sido cada vez mais importante para os diferentes ramos da indústria e ciência. Devido à grande capacidade computacional atual, é possível modelar e analisar os fenômenos cromatográficos a nível microscópico. Os modelos de rede vêm sendo cada vez mais utilizados, para representar processos de separação por cromatografia, pois através destes pode-se representar os aspectos topológicos e morfológicos dos diferentes materiais adsorventes disponíveis no mercado. Neste trabalho visamos o desenvolvimento de um modelo de rede tridimensional para representação de uma coluna cromatográfica, a nível microscópico, onde serão modelados os fenômenos de adsorção, dessorção e dispersão axial através de um método estocástico. Também foram utilizadas diferentes abordagens com relação ao impedimento estérico Os resultados obtidos foram comparados a resultados experimentais. Depois é utilizado um modelo de rede bidimensional para representar um sistema de adsorção do tipo batelada, mantendo-se a modelagem dos fenômenos de adsorção e dessorção, e comparados a sistemas reais posteriormente. Em ambos os sistemas modelados foram analisada as constantes de equilíbrio, parâmetro fundamental nos sistemas de adsorção, e por fim foram obtidas e analisadas isotermas de adsorção. Foi possível concluir que, para os modelos de rede, os fenômenos de adsorção e dessorção bastam para obter perfis de saída similares aos vistos experimentalmente, e que o fenômeno da dispersão axial influência menos que os fenômenos cinéticos em questão / The study of different phenomena of separation has been most important for the different areas of industry and science. Due to the large computational available, we can model and analyze the chromatographic phenomena at the microscopic level. The network model has been most used to represent processes of separation by chromatography, because through them we are able represent the topological and morphological aspects of different adsorbent materials available on the market. In this work we aim at studying the dynamics of percolation chromatography through the phenomenology of adsorption, desorption and axial dispersion. In this work we aim to develop a three-dimensional network model representation of a chromatographic column, microscopic level, which will model the phenomena of adsorption, desorption and axial dispersion through a stochastic method. After that, a two-dimensional network model is used to represent a system of adsorption in batch, keeping the modeling of the adsorption / desorption, and then compare to real systems. In both systems modeled are analyzed the equilibrium constant, the basic parameter in the adsorption systems, and at the end are obtained and analyzed adsorption isotherms. We concluded for the network models the phenomena of adsorption and desorption were sufficient to obtain output profiles similar to those seen experimentally, the phenomenon of axial dispersion effect unless the kinetic phenomena in question.

De par ses propriétés physiques et chimiques particulières du bois de chêne, une barrique est le siège de phénomènes de transfert très complexes. Les tonnelleries souhaitent apporter de plus en plus de précision pour le choix des barriques en ce qui concerne les arômes transmis au bois mais aussi en ce qui concerne les échanges entre l’atmosphère du chai et le vin. Le projet a permis d’améliorer les connaissances sur les phénomènes de transfert d’oxygène au travers des douelles et à l’inter-douelle et de quantifier l’importance des paramètres interagissant sur les transferts tels les phénomènes d’absorption, le type de chauffe et les caractéristiques du bois. Cette étude a permis de définir des paramètres de caractérisation des barriques par rapport au transfert d’oxygène afin de mieux conseiller les utilisateurs pour le choix des barriques et leur mise en œuvre. L’objet du projet repose sur une approche pluridisciplinaire. Nous avons caractérisé les barriques pour émettre des hypothèses de transfert, puis nous avons quantifié la cinétique de désorption d’oxygène du bois et de son imprégnation. De plus, nous avons évalué la quantité d’oxygène consommé par les polyphénols. Enfin, grâce au développement d'un perméamètre permettant de placer les morceaux de douelles dans des conditions opératoires variées, nous avons mesuré des flux d’oxygène de part et d’autre de la cellule. La désorption est le phénomène prépondérant dans l'apport d'oxygène. Le transfert d'oxygène se fait essentiellement à l'inter-douelle dans les zones de faibles pressions. / Many complex transfer phenomena occur in Oak barrels, due to the physical and chemical properties of Oak wood. Coopers want to provide their consumers with more and more advice according to the aromas given by the wood of the barrel to the wine but also according to the interactions between the winery atmosphere and the wine. The aim of this project is to improve the knowledge of oxygen transfer through staves and between two staves. It is also to quantify the parameters that influence the oxygen transfer such as absorption phenomena, type of barrel toasting and oak wood characteristics. This study should bring to light characteristic parameters of barrels according to oxygen transfer in order to give better advice to users. This would allow them to choose the best barrels and know how to implement them. This project uses a multidisciplinary approach. The first part is to characterize barrels is order to suggest hypothesis about transfer phenomena. Then, kinetics of impregnation and desorption of oxygen contained in oak wood are quantified. Moreover, we try to evaluate the quantity of oxygen consumed by polyphenols. Finally, oxygen transfer evaluation is possible thanks to the development of a new cell allowing us to place a piece of stave in various operating conditions and to measure the flux of oxygen on both sides of the cell. Thus, the laws of transfer can be described; modeling of the quantity of oxygen transferred to wine could be done according to the utilization conditions and to the type of staves.

A distinção de doses dos herbicidas residuais encontradas nas recomendações oficiais para a agricultura está normalmente baseada nas classes texturais dos solos (arenosa, média e argilosa), que são distinguidas pelos teores de argila na camada superficial de solo. No entanto, a disponibilidade dos herbicidas residuais na solução do solo é função do processo de sorção, que é determinado principalmente pelas variações percentuais dos atributos do solo: teor de argila, matéria orgânica e capacidade de troca catiônica (CTC). Portanto, a recomendação de doses dos herbicidas residuais pelas classes texturais do solo pode não ser adequada. Sendo assim, foi desenvolvida a presente pesquisa com o objetivo de avaliar o comportamento sortivo dos herbicidas residuais diuron e hexazinone em função de atributos de quatro tipos de solos de texturas contrastantes, e assim verificar a correlação destes atributos com a disponibilidade dos herbicidas para as plantas. As amostras de solo foram coletadas em quatro áreas de produção de cana-de-açúcar do Estado de São Paulo, e apresentaram variações consideráveis no conteúdo de argila (6 a 67%), areia (22 a 93%), capacidade de troca catiônica (CTC) (58,7 a 152,8 mmolc dm-3) e carbono orgânico (C.O.) (13,95 a 19,19 g.kg-1). Foi utilizado o método batch com herbicida radiomarcado (14C), utilizando-se 2,0 g de solo para o herbicida diuron e 4,0 g para o herbicida hexazinone, e como substância extratora dos herbicidas o CaCl2 em volume de 8,0 mL. Cinco concentrações de cada herbicida foram utilizadas, sendo para o diuron: 0,19; 0,42; 0,84; 1,68 e 3,34 mg.L-1 e para o hexazinone: 0,12; 0,22; 0,66; 2,17 e 6,03 mg.L-1. Os resultados permitiram concluir que o solo arenoso estudado apresentou baixa capacidade de adsorção e intensa dessorção de diuron, no entanto para os solos argilosos o processo de sorção e retenção de diuron foi intenso. Houve uma correlação positiva entre a sorção de diuron com os teores de matéria orgânica e argila. Os valores de Kd para o diuron foram maiores nos solos com maior teor de C.O. (g kg-1) e argila (%); sendo que de maneira geral, a sorção do diuron foi mais relacionada com o teor de C.O. do solo, que com a argila. Os valores de Kd, Koc e Kf(sor) do herbicida hexazinone foram maiores nos solos com maior teor de C.O. (g kg-1) e argila (%). O processo de dessorção do herbicida hexazinone foi intenso para todos os solos estudados, sendo que os valores de Kf(des) foram maiores que seus respectivos Kf(sor), indicando que o processo de dessorção envolve mecanismos com menor energia de ligação que a sorção. As recomendações de doses dos herbicidas diuron e hexazinone deveriam levar em consideração outros atributos do solo, além da textura como normalmente é utilizado na prática. / The distinction of the recommendation rates of the residual herbicide found in the official recommendations for agriculture is normally based on three soil texture classes (sandy, medium and clayey), which are distinguished by the clay content in the soil top layer. However, the availability of the residual herbicides in the soil solution is function of the of the sorption process, which is determined mainly by the percent variations of the soil clay and organic matter content, and cationic exchange capacity (CEC). Therefore, the rate recommendations of residual herbicides by textural classes might not be adequate. Therefore, it was developed this research with the objective of evaluating the sorptive behavior of the herbicides diuron and hexazinone function of the four types of soil attributes of contrasting textural properties, and then verify the correlation of the soil attributes with the availability of these herbicides to plants. The soil samples were collected in four sugarcane production areas of São Paulo State, Brazil, presenting considerable variations in the content of clay (6 to 67%), sand (22 to 93%), cationic exchange capacity (CEC) (58.7 to 152.8 mmolc dm3) and organic carbon (O.C.) (13.95 to 19.19 g.kg-1). It was used the batch method with the radio labeled (14C) herbicide, using 2.0 g of soil for the herbicide diuron, and 4.0 g of soil for the herbicide hexazinone, and as herbicide extractor substance the CaCl2 in volume of 8.0 mL. Five concentrations of each herbicide were used, being for the diuron 0.19; 0.42; 0.84; 1.68 and 3.34 mg.L-1 and for hexazinone: 0.12; 0.22; 0.66; 2.17 and 6.03 mg.L-1. The sandy soil studied presented low sorption capacity and intense desorption of diuron, however, for clayey soils the sorption and retention process of diuron was more intense. The Kd values for diuron were higher in soils with higher content of O.C (g kg-1) and clay (%), so in general, the sorption of diuron was more correlated to the O.C. content of the soil, than to the clay content. The values of Kd, Koc, and Kf(sor) of the herbicide hexazinone were higher for the soils with higher content of O.C (g kg-1) and clay (%). The process of desorption of the herbicide hexazinone was intense for all the studied soils; the values of Kf(des) were higher than the respective Kf(sor), indicating that the process of desorption involves mechanisms with higher energy of linkage, than the sorption. The recommendations of herbicide rates of diuron and hexazinone to sugarcane should take into account other soil attributes, besides the texture each is normally used in the suggestions of the herbicide rates.