Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-05-19T04:07:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 333531.pdf: 1500890 bytes, checksum: f705b71d68de1395043e09c4d57aa013 (MD5) Previous issue date: 2014 / Nanopartículas de ferro têm demonstrado bom desempenho como catalisadores e são amplamente utilizadas em diferentes reações químicas, inclusive para degradação de fármacos. É reportado na literatura que oozônio é uma alternativa eficaz para o tratamento de poluentes emergentes, devido ao seu poder oxidante. No entanto, reduzidas taxas de mineralização constituem um verdadeiro empecilho para a popularização deste sistema, sendo a utilização de processos catalíticos capaz de promover um aumento na eficiência do processo de ozonização quanto à remoção de carga orgânica. O objetivo deste trabalho é a síntese, caracterização e aplicação de catalisadores de óxidos de ferro (goetita a-FeOOH e hematita Fe2O3) na ozonização catalítica de sulfametoxazol. Foram preparados catalisadores de óxido de ferro (H300, H400, H600 e H800) que se diferenciam a partir da temperatura aplicada no tratamento térmico da goetita, proveniente da drenagem ácida de mina (DAM) da Carbonífera Criciúma/SC. Testes de atividade catalítica a 25ºC e pH 5.5, mostraram que o catalisador H600 resultou na maior mineralização do sulfametoxazol (71%), seguido do H300 com 55%. O catalisador H600 foi utilizado para avaliação da influência do pH na reação de mineralização do sulfametoxazol. Os resultados obtidos foram superiores para pH 12.0 com 96.7% de remoção de matéria orgânica em 2 horas. Reações de ozonização com pH>12.0 são efetivamente consideradas como processos oxidativos avançados (POAs), já que ocorrem por via indireta, por meio da produção de um forte agente oxidante, o radical HO?. Para pH 5.5 a remoção foi de 70.7% em 2 horas, com a vantagem de não ser necessário ajuste ao meio reacional. Para avaliação da dosagem do catalisador o catalisador H600 foi testado em pH 5.5 e 12.0. Os resultados para ambos os pHs mostram que a mineralização nas concentrações de catalisador de 0.25 e 0.50 g.L-1 são similares. Os catalisadores preparados neste trabalho se mostraram eficientes para a mineralização de sulfametoxazol, e possuem a vantagem de serem produzidos a partir de matéria-prima abundante e de baixo custo.<br> / Abstract : Iron nanoparticles have showngood performance as catalysts and are widely used in chemical reactions, including drugs degradation. It is reported in literature that ozone is an effective alternative for the emerging pollutants treatment. However, reduced mineralization rates constitute a real obstacle to the popularization of this system, and the catalytic processes can promote an increase in the ozonation process as the organic load removal. The subject of this work is the synthesis, characterization and application of catalytic iron oxides (goethite a-FeOOH and hematite Fe2O3) in the sulfamethoxazole (SMX) catalytic ozonation. Iron oxide catalysts were prepared (H300, H400, H600 and H800) that differ from the temperature applied for the thermal treatment of goethite, from the Carbonífera Criciúma´s acid mine drainage (AMD). Catalytic activity at 25ºC and pH 5.5 showed that the H600 catalyst has higher SMX mineralization (71%), followed by H300 with 55%. The H600 catalyst was used to assess the pH influence on the SMX mineralization. The best results were obtained at pH12.0 with 96.7% of organic matter removal in 2 hours. Ozonation reaction sat pH>12.0 are effectively considered as advanced oxidation processes. This occurs from indirect pathway, through the production of a strong oxidizing agent, HO? radical. To pH 5.5 the organic matter removal was equal to 70.7% in 2 hours, with the advantage of not having to adjust to the reaction medium. To evaluate the catalyst dosage, H600 was tested at pH 5.5 and 12.0. The results showed that SMX mineralization are similar to 0.25 and 0.50 g.L-1 catalyst concentration. Toxicity analyses show that after the reaction end products are innocuous. The catalysts synthesized in this work were effective for the SMX mineralization and have the advantage of being produced by abundant and low cost raw materials.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-09-01T04:09:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 334022.pdf: 1643325 bytes, checksum: 5682e48e97a54f1936fb45caa6eb34ec (MD5) Previous issue date: 2015 / Devido às preocupações com recursos naturais limitados e impactos ambientais causados pelo uso de polímeros sintéticos, tem havido grande interesse nos últimos anos no uso e desenvolvimento de materiais poliméricos obtidos da biomassa. Neste trabalho, nanocristais de celulose (NC) foram extraídos a partir do sabugo de milho (SM), um rejeito agroindustrial abundante, e utilizados como fase de reforço mecânico e de barreira de filmes bionanocompósitos baseados em quitosana. Antes do isolamento dos NC, os SM foram submetidos a um processo de purificação, através de uma etapa de polpação química (NaOH) e branqueamento (H2O2), a fim de remover constituintes não celulósicos. Foram realizadas análises da composição química, morfológicas e de cristalinidade após cada etapa do processo de purificação, visando avaliar a eficiência do processo na remoção, principalmente, de hemiceluloses e lignina. O material resultante da purificação foi denominado de fibras do sabugo de milho branqueado (SMB), o qual foi submetido a uma hidrólise com ácido sulfúrico 64% (m/m) (45 °C, 60 minutos) para a solubilização das regiões amorfas e liberação das regiões cristalinas em suspensão. Como método alternativo à hidrólise ácida e à funcionalização química tradicional de NC, foi realizada uma oxidação mediada por radical 2,2,6,6-tetrametilpiperidina-1-oxil (TEMPO) diretamente nas fibras celulósicas. A comprovação do isolamento dos NC obtidos via hidrólise (NCH) e via oxidação (NCO) foi realizada por meio de microscopia eletrônica de transmissão (MET) e análises de birrefringência. Além disso, análises de difração de raios x, foram realizadas para comprovar a sua natureza cristalina, e análises termogravimétricas para verificar a sua estabilidade térmica. Os filmes bionanocompósitos foram preparados pela técnica ?casting?, através da adição dos NCH ou NCO em uma solução de quitosana 1% (m/v), e caracterizados quanto as suas propriedades de permeabilidade, solubilidade, hidrofilicidade/hidrofobicidade, energia de superfície, mecânicas, morfológica e térmica. Como propósito secundário, os filmes foram aplicados como interfoliadores de queijo fatiado e a sua eficiência como tal foi avaliada através da investigação da adesão entre as superfícies e, também, pela comparação das suas propriedades (mecânicas, hidrofilicidade/hidrofobicidade e permeabilidade ao vapor de água) com a de dois interfoliadores comerciais (polietileno, PE e papel greasepel, PG). Após o processo de purifacação do SM, os percentuais de celulose, hemiceluloses e lignina foram de 89,3±5,3%, 4,1±0,5% e 1,2±0,3%, respectivamente. Pode-se dizer que o processo de purificação foi eficiente, de modo que a composição do SMB é sustentável para a extração de NC. O rendimento de purificação foi de aproximadamente 50,8% (base seca). Sob as condições de hidrólise e oxidação empregadas foi possível a obtenção de suspensões aquosas estáveis e homogêneas de NCH e NCO. Análises de birrefringência, sob polarizadores cruzados, indicaram a presença dos nanocristais isolados nas suspensões, o que foi confirmado por análise de MET. O rendimento dos NCH e NCO foi de 43% (base seca) e 60% (base seca), respectivamente. O comprimento, diâmetro e aspecto de raio dos NCH variaram de 5 a 40 nm, 3 a 22 nm e de 1 a 2,4, respectivamente, enquanto que dos NCO variaram de 5 a 25 nm, 3 a 17 nm e de 1 a 1,7, respectivamente. Os nanocristais apresentaram uma elevada cristalinidade, sendo de 78,0% para os NCH e de 92,4% para os NCO. A incorporação dessas nanopartículas em diferentes proporções (quitosana:NC (15:1 ou 7:1)) na matriz filmogênica de quitosana proporcionou a obtenção de bionanocompósitos com propriedades melhoradas em comparação aos filmes monofásicos de quitosana. A permeabilidade foi reduzida em até 70%, a resistência à tração e o módulo de Young aumentaram em até 136% e 224%, respectivamente, o que demonstra a boa capacidade de reforço mecânico e de barreira dessas bionanopartículas para a matriz de quitosana. Através de estudos de ângulo de contato de gotas de água sobre a superfície dos filmes, verificou-se que a incorporação dos NCH ou NCO à matriz do filme proporcionou aumento dos valores médios de ângulo de contato, indicando uma menor molhabilidade e, consequentemente, uma maior hidrofobicidade dos filmes bionanocompósitos. Resultados de testes de descascamento mostram que os filmes bionanocompósitos desenvolvidos apresentaram os menores valores de resistência ao descascamento, ou seja, a menor adesão com as superfícies do queijo fatiado, quando comparados aos filmes monofásicos de quitosana e aos filmes de PE e PG.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-09-08T04:06:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 334117.pdf: 2697850 bytes, checksum: 0802fed2ccbf54e2f529e6f9027db4a0 (MD5) Previous issue date: 2015 / Atualmente, o tratamento de águas residuárias, através das estações de tratamento de efluentes, gera lodos de esgoto que acumulam, tornando-se grandes passivos ambientais. Alternativamente, a incineração desses materiais viabiliza o aproveitamento energético, reduz o volume dos resíduos e elimina os microorganismos patogênicos. Para isso, a utilização de um combustor ciclônico para incineração de lodos de esgoto sanitário, provenientes do processo de tratamento aeróbico ou anaeróbico, foi investigada. A incineração contínua desses resíduos em grande escala, só é permitida quando entidades regulatórias concedem a licença de operação, mediante a determinação de inúmeros compostos, principalmente, os hidrocarbonetos monocíclicos aromáticos (BTEX), os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (PAHs), dioxinas e furanos. Entretanto, quando um combustor ou resíduo é utilizado, um período de otimização das variáveis operacionais de queima do combustor é necessária para otimizar cada variável ou conjunto de variáveis a fim de obter uma eficiência de queima desejada. Nesse período de otimização, a cada alteração das variáveis é necessário realizar uma nova campanha (amostragem e análise) de amostras, para a verificação da concentração desses compostos, principalmente BTEX e PAHs, pois a sua formação não é previsível. Sabendo do alto custo das coletas realizadas por laboratórios acreditados, torna-se fundamental a adaptação de metodologias às normas Danish Environmental Protection Agency (EPA), para amostragem, extração e análise. Com isso, minimizar os custos, tempo de amostragem e simplificar as etapas de extração e análise, tornam-se determinante para a viabilização desse trabalho, no diagnóstico rápido da formação de BTEX e PAHs, durante o período de otimização do processo. As análises das emissões de queima dos lodos de esgoto sanitário (empresa A: lodo anaeróbio - LCAN e lodo aeróbio - LCAE; empresa B: lodo anaeróbio - LSC) apresentaram concentrações de BTEX acima do limite estabelecido pela regulamentação alemã 17.BlmSchV para LCAE e LSC, sendo necessário, prosseguir com a otimização do processo de combustão desses lodos de esgoto sanitário. Em adição, as emissões de PAHs para as amostras LCAN, LCAE e LSC, apresentaram emissões abaixo do limite estabelecido pela norma Danish (EPA) de 5,0 µg Nm-3. Os resultados dos PAHs indicam uma baixa de tendência de formação desses compostos ou uma alta eficiência de degradação durante o processo de incineração. Portanto, a amostra LCAN apresenta concentrações de BTEX e PAHs, abaixo das concentrações estabelecidas, indicando previamente um ajuste adequadodos parâmetros e da configuração do combustor com as propriedades desse lodo no processo de incineração.<br> / Abstract : Currently, the treatment of wastewaters in effluent treatment stations generates sewage sludge which accumulates, creating serious environmental problems. As an alternative approach, the incineration of these materials allows the use of their potential energy, reduces their volume and eliminates the pathogenic microorganisms. In this context, the use of a cyclonic combustor for the incineration of sewage sludge, generated in aerobic or anaerobic treatment processes, was investigated.The continuous incineration of these residues in large scale is only permitted when the regulatory bodies issue an operation license, based on the determination of several compounds, in particular, monocyclic aromatic hydrocarbons (BTEX), polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), dioxins and furans. However, when a certain combustor or residue is used, an optimization period for the operation variables is required to optimize each variable or a set of variables in order to obtain the desired combustion efficiency. In this period of optimization, each time a variable is altered a new round of sampling and analysis needs to be carried out to verify the concentration of these compounds, in particular BTEX and PAHs, since their formation is not easy to predict. Considering the high cost associated with collections by accredited laboratories, it is important to adapt methodologies to the norms of the Danish Environmental Protection Agency (EPA) related to sampling, extraction and analysis. Thus, to obtain a viable process, it is important to minimize the costs and sampling time and to simplify the extraction and analysis stages during the optimization period of the process in order to obtain a rapid evaluation of the formation of BTEX and PAHs.The analysis of the emissions associated with burning sewage sludge samples (company A: anaerobic sludge ? LCAN and aerobic sludge ? LCAE; company B: anaerobic sludge ? LSC) revealed BTEX concentrations above the limit established by German legislation (17th BlmSchV) for LCAE and LSC, and thus the optimization of the combustion of these sewage sludges needs to be carried out. In addition, the PAH emissions for the LCAN, LCAE and LSC samples were below the limits established by the Danish EPA standard of 5.0 µg Nm-3. The PAH results indicate a low tendency toward the formation of these compounds or a high PAH degradation efficiency during the incineration process. Thus, the BTEX and PAH concentrations for the LCAN sample, being below the concentration limits established, indicate that the adjustment of the parameters and the configuration ofthe combustor in the incineration process are suitable for the properties of this sludge.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-09-29T04:08:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 334648.pdf: 1489043 bytes, checksum: 15c8d0635caccfd99768008ee3cd3af3 (MD5) Previous issue date: 2015 / Os contaminantes orgânicos sulfurados e nitrogenados presentes em óleos lubrificantes são indesejáveis por causarem problemas de corrosão, por contaminarem os catalisadores nos processos de refino, além de serem precursores de poluentes atmosféricos gasosos. O hidrotratamento é o processo mais difundido para a remoção destes contaminantes. No entanto, como os óleos básicos que compõem os óleos lubrificantes são frações mais pesadas do petróleo, estes possuem uma concentração mais elevada de compostos sulfurados e nitrogenados. A presença de compostos nitrogenados acarreta um efeito inibidor durante o hidrotratamento, tornando mais severas suas condições de operação e elevando os custos do processo. Desta forma, a remoção desses compostos por meio de processo adsortivo, associado ao processo tradicional, é uma técnica promissora e favorável, sobretudo do ponto de vista econômico e operacional, uma vez que ocorre em temperaturas e pressões baixas, muitas vezes em condições ambiente. Neste contexto, buscou-se estudar a desnitrogenação de óleos lubrificantes naftênicos sintético, por meio de processos adsortivos, utilizando dois tipos de carvão ativado comerciais: carvão ativado de casca de coco (CAC) e carvão ativado betuminoso (CAB), além de um estudo multicomponente para adsorção de composto nitrogenado e sulfurado. A análise do composto nitrogenado (carbazol) e do composto sulfurado (dibenzotiofeno), utilizando cromatografia gasosa e o método do padrão interno, mostrou-se válida e eficaz. Com relação aos processos adsortivos para remoção do carbazol, constatou-se que a capacidade de adsorção aumentou com o aumento da temperatura. O modelo isotérmico de Langmuir pode ser adequadamente ajustado aos dados experimentais de equilíbrio de adsorção do carbazol, com capacidade máxima de adsorção de 0,96 mmol/g para o adsorvente CAB e 0,68 mmol/g para o CAC. No estudo multicomponente com adsorvente CAB, constatou-se uma afinidade maior para a adsorção do composto nitrogenado, em comparação ao sulfurado. Por meio da regeneração térmica, resultados superiores a 50 % foram encontrados para o adsorvente CAB, já no segundo ciclo de reúso. Concluiu-se que a adsorção de composto nitrogenado e sulfurado por parte dos adsorventes estudados, em especial o CAB, apresentou bons resultados, de forma que a aplicação do processo adsortivo associada ao processo de hidrotratamento é promissora.<br> / Abstract : The organic sulfur and nitrogen contaminants present in lubricating oils are undesirable because they cause corrosion problems, defile catalysts in refinery processes, and are precursors of gaseous pollutants. The hydrotreatment is the most generally process used to remove these contaminants. However, as base oils that compose the lubricating oil are heavy fractions of oil whish have a higher concentration of sulfur and nitrogen compounds. The presence of nitrogen compounds causes an inhibitory effect during the hydrotreatment, making the operating conditions most severe and raising costs of the process. So, the removal of these compounds by adsorption process, associated to the traditional process, is a promising and favorable method, especially from the economic and operational view point, because occurs at low temperature and pressure. The denitrogenation of synthetic naphthenic lubricating oils was studied by the adsorption processes using two types of activated carbon: activated carbon of coconut shell (ACC) and bituminous activated carbon (ACB). Also a multicomponent adsorption of nitrogen and sulfur compounds was studied. The analysis of the nitrogen compound (carbazole) and sulfur compound (dibenzothiophene), using the gas chromatography and the internal standard method, proved to be valid and effective. About adsorption processes for removal of carbazole, the adsorption capacity increased with the increase of temperature. The Langmuir model was adjusted accordingly to the adsorption equilibrium data of carbazole, with the maximum adsorption capacity of 0.96 mmol/g by the ACB adsorbent, and 0.68 mmol/g by the ACC adsorbent. In the multicomponent study, the adsorption affinity of the nitrogen compound is higher than the sulfur compound at the ACB adsorbent. In the second reuse cycle, results above 50 % were found for the regenerative capacity of the ACB adsorbent. It was found that the adsorption of sulfur and nitrogen compounds by the adsorbents studied, especially ACB, showed good results. So, the application of adsorptive process associated with the hydrotreatment is promising.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-10-13T04:06:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 334825.pdf: 2638319 bytes, checksum: 07f9a484a64ffe2f1c11ee102eadfb7c (MD5) Previous issue date: 2015 / Leitos fluidizados são equipamentos versáteis cujo número de aplicações experiencia um crescimento constante. Apesar disso, os fenômenos que ocorrem dentro destes equipamentos ainda não são perfeitamente compreendidos, sobretudo no que se refere à transferência de calor. A fluidodinâmica computacional tem desempenhado um importante papel na compreensão, design e scale up de operações de engenharia, porém para isso é preciso que se disponha de modelos computacionais confiáveis e validados frente a dados experimentais. Neste trabalho foram estudados vários parâmetros da simulação de leitos fluidizados, como modelo de arraste e coeficiente de especularidade, a fim de obter uma configuração que melhor descrevesse este processo. Após a conclusão desta etapa, o trabalho seguiu com o estudo de diferentes superfícies de troca térmica submersas no leito fluidizado, a fim de cumprir o objetivo proposto: verificar a influência dos parâmetros destas superfícies no fenômeno de transferência de calor entre leito e superfície. Para isso foi utilizado o software ANSYS® CFD (FLUENT®), com uma abordagem Euleriana-Euleriana, que descreve ambas as fases como fluidos interpenetrantes, sendo que as propriedades da fase particulada foram descritas através da teoria cinética dos escoamentos granulares. O leito fluidizado simulado foi baseado no trabalho experimental de Di Natale, Lancia e Nigro (2007) e utilizava ar como fase gasosa e partículas de vidro, classe B de Geldart (1973) como fase particulada. Os resultados de Di Natale, Lancia e Nigro (2007) foram utilizados para validação. Todas as simulações foram realizadas num domínio bidimensional, utilizando axissimetria. Após vários testes definiu-se que o modelo que melhor representa os dados experimentais utiliza o modelo de Gidaspow (1986) para o arraste, coeficiente de especularidade igual a 0,1 e modelo ? - e disperso para turbulência. Após validação do modelo foram construídas diferentes geometrias, com diversas superfícies de troca térmica, incluindo diferentes cilindros, uma esfera e um cone. O aumento das dimensões do cilindro, principalmente do diâmetro, gerou uma diminuição do coeficiente de transferência de calor. A superfície esférica produziu o maior valor de coeficiente de transferência de calor, o que está de acordo com o trabalho experimental de Di Natale, Lancia e Nigro (2007). Outras velocidades de entrada do gás foram testadas, porém o modelo falhou em descrever o comportamento fluidodinâmico a uma velocidade mais baixa, provando a importância de se verificar para quais condições um modelo se aplica, antes de usá-lo indiscriminadamente.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-10-13T04:07:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 334835.pdf: 1971835 bytes, checksum: 9d9aca953e1beacf0aac3e419851108a (MD5) Previous issue date: 2015 / A ozonização catalítica tem sido recentemente proposta como alternativa para o tratamento de efluentes líquidos da indústria petroquímica, mostrando-se eficaz na descontaminação ambiental, reduzindo demanda química de oxigênio (DQO) e o carbono orgânico total (COT). Diferentes catalisadores de metais nobres e não nobres tem sido propostos, mas os resultados ainda estão distantes da realidade para aplicação em larga escala, tanto do ponto de vista tecnológico ? para redução da carga orgânica e toxicidade ? quanto econômico. Este trabalho objetivou investigar a eficiência de remoção de compostos recalcitrantes presente em um efluente petroquímico sintético, mediante o uso do processo de ozonização catalítica, utilizando onze tipos diferentes de catalisadores, quatro catalisadores comerciais CeO2, Fe2O3 Fe3O4 e TiO2, a goetita proveniente do tratamento da drenagem ácida de mina e mais sete catalisadores produzidos a partir dessa goetita. Um catalisador na fase hematita (H) foi preparado pelo tratamento térmico da goetita e os outros cinco pelo método de impregnação via úmida de metais de transição (HX-Y; X = Cu, Zn, Ag; Y = 5, 10 ou 20 %), seguida por tratamento térmico. Os catalisadores foram avaliados quanto à atividade catalítica visando à redução de COT e resultou a seguinte ordem de atividade catalítica: HCu-20 > HCu-10 > HCu-5 > HZn-5 > HAg-5 = H = CeO2 = Fe2O3 = Fe3O4 = TiO2. Os catalisadores obtidos a partir do precursor goetita foram caracterizados através de análise termogravimétrica (TGA), área superficial específica (BET), difração de raios-X, microscopia eletrônica de transmissão (MET), microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo (FEG) e espectrometria por energia dispersiva (EDS). O catalisador HCu-10 foi utilizado em outros estudos, como estabilidade e toxicidade.. As cinéticas de adsorção mostraram que os compostos dissolvidos no efluente simulado de refinaria de petróleo não apresentam tendência de serem adsorvidos na superfície das partículas do catalisador na ausência de ozônio. A estabilidade demonstrou que este pode ser reutilizado repetidamente no processo de tratamento de efluente simulado de refinaria de petróleo, uma vez que não houve mudança na velocidade de mineralização em até quatro ciclos. Por outro lado, a toxicidade avaliada no bioensaio Microtox® do efluente tratado após reação de ozonização catalítica foi 30,29 unidades tóxicas, 20 % a menos que a reação não catalítica.<br> / Abstract : Catalytic ozonation has recently been proposed as analternative for the treatment of petrochemical wastewater, being effective in environmental decontamination, reducing chemical oxygen demand (COD) and total organic carbon (TOC). Different catalyst of nobel metals and non-nobels metals have been proposed, but the results are still far from reality for large-scale application, both from the technological point of view ? to reduce organic loading and toxicity ? as economic. This study aimed to investigate the efficiency of removal of recalcitrant compounds presents in a synthetic petrochemical wastewater, through the use of catalytic ozonation process, using eleven different types of catalysts, four commercial catalysts CeO2, Fe2O3, Fe3O4 e TiO2, goethite from the treatment of the acid mine drainage and six catalyst produced from the goethite. One of them in the hematite phase (H) was prepared by calcination of goethite and the other five by the wet impregnation method of transition metals (HX-Y; X=Cu, Zn, Ag; Y = 5, 10 or 20 %), followed by heat treatment. The catalyst were evaluated for catalytic activity aiming at reducing the total organic carbon and resulted in the following order of catalytic activity: HCu-20 > HCu-10 > HCu-5 > HZn-5 > HAg-5 = H = CeO2 = Fe2O3 = Fe3O4 = TiO2. The catalysts obtained from goethite were characterized using BET surface area, X ray diffraction, thermogravimetric analysis, TEM, SEM/FEG-EDS. HCu-10 catalyst was used in other studies, such as adsorption, stability, reusability and toxicity. The adsorption kinetics has shown that dissolved compounds in simulated petrochemical wastewater have no tendency to be adsorbed on the surface of the catalyst particles in the absence of ozone. The stability of this catalyst showed that it can be repeatedly reused in the process of simulated petrochemical wastewater treatment since there was no change in the rate of mineralization in up to four cycles. On the other hand, the toxicity evaluated in Microtox® bioassay showed that toxicity of the HCu-10 catalyst is higher than the toxicity of hematite without copper (catalyst H), possibly due to the presence of copper and after the catalytic ozonation reaction, toxicity of the wastewater treated was 30.29 toxicity units, 20 % less than the non-catalytic reaction.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-10-20T03:08:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 334824.pdf: 1420099 bytes, checksum: e1bbc1fae463c320b0849729c6c80d4b (MD5) Previous issue date: 2015 / A necessidade de fornecer facilidades e segurança para a distribuição de alimentos a longas distâncias demanda aprimoramento e torna necessário o emprego de materiais plásticos, um aliado à praticidade em relação à produção de embalagens. Se por um lado os polímeros plásticos favorecem a manutenção de um padrão de qualidade aos alimentos, por outro acarretam impactos ambientais gerados pelo seu depósito no meio ambiente. O polietileno é um dos mais importantes polímeros usados na fabricação de embalagens, tendo em vista suas características de boa processabilidade e resistência. No entanto, estão na contra-mão da sustentabilidade, uma vez que possuem baixa capacidade de degradação/biodegradação na natureza. Materiais poliméricos, mesmo que com parcial substituição do polímero petroquímico por polímeros de origem natural, podem representar vantagem quanto à redução do tempo de biodegradação na natureza. Nesse sentido, o amido de mandioca pode ser considerado uma das bases promissoras para obtenção de materiais biodegradáveis por sua potencial degradação em função da susceptibilidade ao ataque de micro-organismos, além de ser um recurso renovável, de baixo custo e ampla disponibilidade, principalmente no Brasil. Assim, surgem como alternativas a elaboração de materiais mediante mistura entre polímeros de origem petroquímica e natural, considerando obter principalmente as ótimas propriedades mecânicas através do polietileno e o potencial biodegradável da proporção do amido. Neste contexto, foram elaborados filmes biodegradáveis nas concentrações 20, 40 e 60% de mistura de amido (MA) em Polietileno Linear de Baixa Densidade (PELBD), denominados F20, F40 e F60, respectivamente, adicionados de ácido cítrico como compatibilizante. O filme controle (FC) foi produzido puramente com PELBD. A miscroscopia eletrônica de varredura demonstrou que a incorporação de amido provocou alterações na superfície do filme devido a uma distribuição irregular, principalmente nos filmes de maior concentração de MA. Isso gerou influências nas propriedades mecânicas, sobre as quais foram observadas reduções da resistência máxima à tração e alongamento. A solubilidade e o intumescimento tiveram aumento proporcional à concentração de amido nos filmes. Com relação aos parâmetros de cor, os materiais demonstraram alto índice de translucidez e baixo índice de amarelecimento. Na análise de termogravimetria, os filmes de maior concentração de amido mostraram números de estágios de degradação diferentes em relação ao de menor concentração e controle. Os espectrosde FT-IR para os diferentes materiais analisados apresentaram bandas típicas dos grupos funcionais do PELBD com um aumento gradativo na intensidade dos picos característicos do amido, de acordo com o grau de incorporação. Após a caracterização, a biodegradabilidade dos materiais foi avaliada pela inoculação em meio contendo Aspergillus niger e pela ação direta da enzima amilase. Um estudo de migração do ácido cítrico em meio simulante foi efetuado nos materiais, com exceção do F60, por não apresentar boas condições de processabilidade no momento de sua extrusão. O material F40 apresentou maior e significativa diferença em relação ao F20. Constatou-se que F20 e F40 apresentaram migração já no primeiro dia de armazenamento. F20 foi o material biodegradável que demonstrou ser boa alternativa para formatação em embalagens de leite pasteurizado, tanto sob aspectos ambientais e processabilidade, quanto à manutenção da qualidade do leite, possivelmente atribuída ao composto ácido cítrico migrando do filme para o produto durante o período de armazenamento.<br> / Abstract : The need to provide facilities and security for the distribution of food over long distances demand improvement and the necessary use of plastic materials, an ally of convenience in the production of packaging. If on one hand the plastic polymers help to maintain a level of quality to the food, on the other hand cause environmental impacts caused by the deposit on the environment. Polyethylene is one of the most important polymers used in manufacturing packaging, in view of its good characteristics of processability and strength. However its low capacity of degradation/biodegradation in nature may be enhanced by partial replacement for polymer petrochemical with polymers of natural origin, which becomes an advantage in reducing the degradation time. Accordingly, the cassava starch can be considered one of promising databases to obtain biodegradable materials for its potential degradation due to the susceptibility of microorganisms attack, in addition to being a renewable resource, low cost and wide availability, especially in Brazil. Thus appear as alternatives to development of materials by mixing between petrochemical and natural origin polymers, especially considering obtain good mechanical properties through the polyethylene and the potential of biodegradable proportion of starch. In this context, biodegradable films were prepared at concentrations of 20, 40 and 60% starch mixture (SM) Linear Low Density Polyethylene (LLDPE), termed F20, F40 and F60, respectively, added citric acid as compatibilizer. The control film (CF) was purely made from LLDPE. Electron microscopy scanning showed that starch incorporation led to changes in the film surface due to an irregular distribution, mainly in the higher concentration of SM movies. This generated influences the mechanical properties on which the maximum tensile strength and elongation decreases were observed. The solubility and the swelling had increased proportional to the concentration of starch in the films. Regarding the color parameters, the materials showed high translucency index and low yellowness index. In the thermogravimetric analysis, the higher concentration of starch in films shows a different number of stages of degradation, relative to lower concentration and control. The FT-IR spectra for the materials analyzed exhibited different band typical of the functional groups of LLDPE with a gradual increase in the intensity of the characteristic peaks of the starch in accordance with the degree of incorporation. After characterization, the biodegradability of materials was evaluated by inoculation in medium containing Aspergillus niger and by the direct action of the amylase enzyme. Amigration study of citric acid amid simulant was made in the materials, except for the F60, it doesn?t provide good conditions of processability at the time of extrusion. The F40 material showed greater and significant difference to the F20. It was found that F20 and F40 showed migration on the first day of storage. F20 biodegradable material that was shown to be a good alternative for formatting pasteurized milk cartons, both from environmental and processability as the maintenance of the quality of milk, possibly attributable to citric acid compound migrating the film to the product during the storage period.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-10-20T03:09:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 334823.pdf: 1884067 bytes, checksum: bb1d2e53830b4938651ab4db1b3ca822 (MD5) Previous issue date: 2015 / A indústria de carnes tem buscado exaustivamente produtos de qualidade, característica relacionada principalmente ao equilíbrio da composição. Com isso, o interesse pelo desenvolvimento de produtos a base de carne de frango tem crescido devido ao seu elevado valor nutricional, disponibilidade, preço, bem como às suas características de emulsificação. Os componentes químicos básicos de formação de emulsão (proteína, gordura e umidade) e ingredientes foram avaliados quanto à qualidade na formulação de mortadela de frango. Neste sentido, este trabalho tem como objetivo avaliar estes componentes sobre as características físico-químicas de mortadela de frango. Os efeitos dos níveis de proteína (12-16%), gordura (19-30%) e umidade (54-65%) sobre as perdas no cozimento, textura e microestrutura de mortadela de frango foram estudados. Foram elaboradas nove formulações utilizando um planejamento de misturas, sendo que as variáveis proteína, gordura e umidade tiveram efeito significativo sobre as perdas no cozimento e perfil de textura das mortadelas de frango (p<0,05). Na região de menor estabilidade foram observados maiores perdas ao cozimento, com valores entre 5,90%±0,67 e 9,78%±0,10; de acordo com a microscopia, observou-se a formação de maiores glóbulos de gordura. Na região de maior estabilidade, observaram-se perdas reduzidas no cozimento com valores entre 2,50%±0,29 e 4,28%±0,55 para composições de elevado teor de proteína e menor teor de umidade. A homogeneidade e distribuição dos glóbulos de gordura foram atribuídas a um teor em proteína adequado para emulsionar a quantidade de gordura adicionada, o que resultou em uma maior estabilidade de emulsão. À seleção de uma formulação base (proteína: 12%, gordura: 26,5% e umidade: 61,5%) foram adicionados diferentes ingredientes e seus efeitos avaliados. Parte do teor de proteína de peito e gordura de frango foram substituídos, na formulação, pelos seguintes ingredientes: carne mecanicamente separada de frango (10-40%), proteína concentrada de soja (1-4%), fécula de mandioca (1-4) e tripolifosfato de sódio (0,5g/100g de massa). A adição de carne mecanicamente separada de frango (CMS) teve influência a partir de 10%, sendo que quantidades maiores (até 40%) não alteraram significativamente as perdas no cozimento e o perfil de textura das mortadelas de frango; observou-se elevação do pH. A concentração de proteína concentrada de soja (3 a 4%) se mostrou eficaz na redução das perdas ao cozimento e manutenção da firmeza e mastigabilidade do produto. A fécula de mandioca (FM) em concentrações entre (1 e 4%), reduziramconsideravelmente as perdas no cozimento, alterando levemente o pH e os parâmetros de textura das mortadelas de frango, enquanto que a adição de tripolifosfato de sódio reduziu as perdas no cozimento. Uma proposta de formulação se aproximou comparativamente da referência, mortadela de frango comercial (MFC) marca Seara, principalmente no parâmetro mastigabilidade. Desta forma, constatou-se com este estudo que o entendimento da contribuição dos efeitos de cada constituinte básico, bem como dos principais ingredientes utilizados na fabricação de mortadela de frango são fundamentais para o desenvolvimento de melhores produtos, bem como na resolução de problemas na indústria.<br> / Abstract : The meat industry has been extensively seeking quality products, a feature related mainly to the balance of their composition. Therefore, the interest in the development of chicken meat products has grown due to its high nutritional value, availability, price, as well as to its emulsification characteristics. The basic chemical components of emulsion formation (protein, fat and moisture) and ingredients have been analyzed as to the quality in the formulation of chicken sausage. In this sense, this study aims to evaluate such components on the physical and chemical characteristics of chicken mortadella. The effects of protein levels (12-16%), fat (19-30%) and moisture (54-65%) over the losses during cooking, texture and microstructure of chicken mortadella were studied. Nine formulations were created using a plan of mixtures, in which protein, fat and moisture variables had significant effect on the losses during cooking and texture profile of chicken mortadella (p < 0.05). In the region of lower stability, higher losses were observed due to cooking, with values varying between 5.90%±0.67 and 9.78%±0.10; according to microscopy, the formation of bigger fat globules was observed. In the region of greater stability, reduced losses were observed in cooking with values between 2.50% ± 0.29 and 4.28% ± 0.55, for compositions of high protein content and less moisture content. The homogeneity and distribution of fat globules were attributed to a protein content suitable to emulsify the amount of added fat, resulting in greater emulsion stability. To the selection of a base formulation (protein: 12%, fat: 26.5% and moisture: 61.5%) different ingredients were added, and their effects assessed. Part of the protein content of chicken breast and fat were replaced, in the formulation, by the following ingredients: mechanically separated chicken meat (10-40%), soy protein concentrate (1-4%), cassava starch (1-4) and sodium tripolyphosphate (0.5g/100g of mixture). The addition of mechanically separated chicken meat (MSC) had influence above 10%, and larger quantities (up to 40%) did not change significantly the losses in cooking and the texture profile of chicken mortadella; a pH increase was observed. The concentration of soy protein concentrate (3-4%) proved to be effective in reducing losses during cooking and keeping the firmness and chewiness of the product. Cassava starch (CS) in concentrations between 1% and 4% considerably reduced losses during cooking, slightly changing the pH and texture parameters of chicken bologna, while the addition of sodium tripolyphosphate (STPP) reduced losses in baking. An option of formulation has comparatively approached the reference product, Searabrand commercial chicken mortadella, especially in the chewiness parameter. Thus, this study found that understanding the contribution of the effects of each basic constituent, as well as of the main ingredients used in the production of chicken mortadella, are essential to the development of better products, as well as in the solution of problems within the industry.

TORRES, A. A. F. N. Estudo da partição de imunoglobulina G em sistemas aquosos bifásicos utilizando PEG/tampão citrato. 2013. 55 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-02-13T18:03:21Z No. of bitstreams: 1 2013_dis_aafntorres.pdf: 1188113 bytes, checksum: 1f09065386ad7da26aaf21b6fc9e019e (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-02-13T18:04:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_dis_aafntorres.pdf: 1188113 bytes, checksum: 1f09065386ad7da26aaf21b6fc9e019e (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-13T18:04:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_dis_aafntorres.pdf: 1188113 bytes, checksum: 1f09065386ad7da26aaf21b6fc9e019e (MD5) Previous issue date: 2013-02-28 / In this work, it was studied the extraction of immunoglobulin G (IgG) in Aqueous Two Phase Systems (ATPS) composed of polyethylene glycols (PEG) with molecular weight equal to 4000, 6000 and 8000 g.mol-1 and citrate buffer with pH 5.0, 6.0 and 7.0. First, the behavior for each system in equilibrium was determined by two different methodologies: cloud-point from which binodal curves were obtained and density, which led to the tie-lines. The results obtained by both techniques showed good agreement. It was observed that the increase in PEG molecular weight and the increase in citrate buffer pH led to an increase in the area of the binodal curve. However, for the latter case, the expansion of two-phase region was not significant when the pH increased from 6.0 to 7.0. Regarding the tie-lines, there were also no significant changes in both length and slopes of the same while varying the molecular weight and pH, which shows the high ability of citrate ions on hydrating theirselves preferably and promoting fully or almost fully the PEG exclusion bottom phase, as observed in this study. The study of partition was made from a statistical design of type 24 with complete resolution and adding three central points, having as variables % PEG, % citrate buffer, pH and PEG molar mass. For this purpose the software Statistica 7 was used. 19 experiments were performed and each independent variable was tested in three levels, being the values of PEG percentage equals to 26, 28 and 30% (m/m) and citrate buffer percentage equals to 8, 10 and 12% (w/w). The experiments showed that the highest values of the partition coefficient (Kp) were obtained in systems with pH 7.0 and 12% citrate buffer, classified as statistically significant factors. These values of pH and % citrate buffer were settled and other 27 experiments were conducted with different concentrations of NaCl (0, 0.2 and 0.4 M). There was an increase in the Kp value when the NaCl concentration increased. The results of this study showed that high Kp values can be obtained even at low concentrations of neutral salt. This result is satisfactory since the use of high concentrations of salts in an industrial process may cause various problems such as the reduction in service life due to corrosion of the equipment thereof. / Neste trabalho, estudou-se a extração de Imunoglobulina G (IgG) em Sistemas Aquosos Bifásicos (SABs) compostos por polietilenoglicóis (PEG) com massas moleculares iguais a 4000, 6000 e 8000 g.mol-1 e tampão citrato com pHs 5,0, 6,0 e 7,0. Primeiramente, determinou-se o comportamento no equilíbrio para cada sistema por duas metodologias diferentes: cloud-point, a partir do qual foram obtidas as curvas binodais, e densitometria, que deu origem às linhas de amarração. Os resultados obtidos por ambas as técnicas apresentaram uma boa concordância. Observou-se que o aumento da massa molar do PEG, bem como o aumento do pH do tampão citrato levou a um aumento da área sobre a curva binodal. Entretanto, para o último caso, a expansão da região bifásica não foi significante quando se aumentou o pH de 6,0 para 7,0. Em relação às linhas de amarração, também não foram observadas mudanças significativas tanto no comprimento como nas inclinações das mesmas quando se variou a massa molar e o pH, o que mostra a alta capacidade dos íons citrato em se hidratar preferencialmente e promover quase totalmente ou totalmente a exclusão do PEG da fase fundo, como observado nesse trabalho. O estudo de partição se deu a partir de um planejamento estatístico do tipo 24 com resolução completa e adição de três pontos centrais, tendo como variáveis a % PEG, % tampão citrato, pH e massa molar do PEG. Para tal finalidade o software Statistica 7 foi utilizado. Foram realizados 19 experimentos e cada variável independente foi testada em três níveis, sendo os valores de porcentagem de PEG iguais a 26, 28 e 30% m/m e de tampão citrato iguais 8, 10 e 12% m/m. Os experimentos que apresentaram os maiores valores de coeficiente de partição (Kp) foram aqueles com pH 7,0 e 12% de tampão citrato, classificados como fatores significativos estatisticamente. Fixaram-se, então, esses valores de pH e % de tampão citrato e realizaram-se mais 27 experimentos com diferentes concentrações de NaCl (0, 0,2 e 0,4 M). Observou-se um aumento no valor de Kp quando se aumentou a concentração de NaCl. Os resultados apresentados neste estudo mostraram que elevados valores de Kp podem ser obtidos mesmo a baixas concentrações de sal neutro. Este resultado mostrou ser satisfatório visto que a utilização de grandes concentrações de sais em um processo industrial pode ocasionar diversos problemas como, por exemplo, a redução na vida útil dos equipamentos devido à corrosão dos mesmos.

VIEIRA, J. M. M. Maceração enzimática da casca residual do despolpamento dos frutos da cajazeira. 2013. 98 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-02-25T12:11:07Z No. of bitstreams: 1 2013_tese_jmmvieira.pdf: 3576718 bytes, checksum: 8b9ec8bb7a603d4ca92afa55a74eab72 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-02-26T12:53:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_tese_jmmvieira.pdf: 3576718 bytes, checksum: 8b9ec8bb7a603d4ca92afa55a74eab72 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-26T12:53:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_tese_jmmvieira.pdf: 3576718 bytes, checksum: 8b9ec8bb7a603d4ca92afa55a74eab72 (MD5) Previous issue date: 2013-09-30 / Brazil is one of the countries that most produces organic residues, such as residues of fruit pulp industries, which have contributed to the increased production of organic waste causing serious environmental problems. The Brazilian Northeast stands out due to the huge diversity of fruits considered exotic, where the yellow mombin (Spondias mombin L.) is a good example. This fruit contains antioxidants, phenolic compounds such as flavonoids, phenolic acids, anthocyanins, carotenoids, and also vitamins A and C. Thus, this study aimed to characterize and quantify the yellow mombin edible peel, in order to direct the process of extraction of carotenoids by enzymatic maceration and then determine the best condition, through an experimental design, and also to evaluate the influence of physical and physico-chemical factors on enzymatic maceration of the yellow mombin edible peel, and finally performing enzymatic maceration in the the yellow mombin edible peel in a batch reactor and obtain a product powder through spray drying. The yellow mombin edible peel presented himself as a good source of carotenoids, where the best condition for recovery of carotenoids was using 300 µL of the Pectinex enzymatic complex XXL during 3 hours of incubation, reaching the level of 120.94 µg/g. Among the physical and physico-chemical factors, the use of enzyme preparations of cellulolytics status with the pectinolytic preparations for the recovery of carotenoids yellow mombin edible peel was not efficient, and adjusting the pH to neutrality (pH 6.0) before starting maceration proved efficient for a greater recovery of carotenoids, that in the laboratory level. The amount of water added in the process does not alter the recovery of carotenoids, used in proportions skin: water of 1: 2, 1: 3 or 1: 4. The use of ultrasound associated with enzymatic maceration worked at the laboratory scale. The use of batch reactor was technically feasible especially for the improvement of the conditions of homogenization of the mixture, which in turn led to obtaining higher levels of carotenoids recovered in the aqueous phase, not being necessary to adjust the pH of the reaction environment. Spray drying was possible being necessary suitability of the factors that influence drying to find the best condition necessary. / O Brasil é um dos países que mais produz resíduos agroindustriais, como os resíduos de frutas pelas indústrias de polpas, o que tem contribuído para o aumento da produção do lixo orgânico provocando graves problemas ambientais. O Nordeste se destaca devido à enorme diversidade de frutos considerados exóticos, sendo o cajá (Spondias mombin L.) um forte exemplo. Este fruto contém substâncias antioxidantes, presença de compostos fenólicos, tais como flavonoides, ácidos fenólicos, antocianinas, carotenoides, além das vitaminas A e C. Desta forma, este estudo propôs caracterizar e quantificar a película comestível de cajá a fim de direcionar o processo de extração de carotenoides por maceração enzimática e assim determinar a melhor condição, através de um planejamento experimental, além de avaliar a influência de fatores físicos e físico-químicos na maceração enzimática de película comestível de cajá, e por fim realizar a maceração enzimática de película de cajá em reator de bancada e obter um produto em pó através de secagem por atomização. A película de cajá apresentou-se como uma boa fonte de carotenoides, onde a melhor condição para recuperação de carotenoides foi ao utilizar 300 µL do complexo enzimático Pectinex XXL durante o período de 3 horas de incubação, conseguindo o teor de 120,94 µg/g. Dentre os fatores físicos e físico-químicos, a utilização de preparações enzimáticas de caráter celulolíticos junto às preparações pectinolíticas, para a recuperação de carotenoides de película comestível de cajá, não se mostrou eficiente e o ajuste do pH próximo à neutralidade (pH 6,0), antes de iniciar a maceração mostrou-se eficiente para uma maior recuperação de carotenoides, isto a nível laboratorial. A quantidade de água adicionada no processo não altera a recuperação de carotenoides, podendo ser utilizada nas proporções película: água de 1: 2, 1: 3 ou 1: 4. O emprego do ultrassom associado à maceração enzimática funcionou em escala laboratorial. A utilização de reator de bancada foi tecnicamente viável especialmente pela melhora das condições de homogeneização da mistura reacional, o que por sua vez levou à obtenção de maior teor de carotenoides recuperados na fase aquosa, não sendo necessário ajuste do pH do meio reacional. A secagem por atomização foi possível sendo necessária uma adequação dos fatores que influenciam a secagem para que se encontre a melhor condição.