Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Química / Made available in DSpace on 2013-07-16T02:35:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Entre as novas tecnologias empregadas no tratamento de resíduos tóxicos o processo por plasma térmico parece ser muito promissor, mostrando maior eficiência de decomposição e subseqüente rearranjo atômico com formação de sustâncias menos tóxicas. Para produzir o plasma é necessário que se formem íons e elétrons que servem como portadores de cargas, sendo que essas partículas carregadas produzem um efeito de ionização em cascata de conseqüências importantes de efeito coletivo. Há várias formas de se produzir plasma, a escolha depende da aplicação desejada. Neste trabalho foi construído uma tocha à plasma térmico de arco não transferido a base de argônio para pirolizar tetracloreto de carbono. Os resultados da pirólise de 400 L de tetracloreto de carbono mostraram maiores eficiências de decomposição em menores fluxos de argônio, decrescendo de 96,11 3,60 % em 5 L.min-1 para 78,39 3,79 % em 30 L min-1 mantendo-se a potência aplicada em 0,93 kW. Com o aumento da potência aplicada houve uma maior eficiência de decomposição, que variou de 91,4 2,59% em 0,35 kW para 99,4 0,03% em 1,78 kW, mantendo-se o fluxo de gás em 10 L min-1. A principal reação que ocorre no meio em atmosfera inerte é a redução do CCl4 em carbono sólido e cloro gasoso. A porcentagem de cloro na molécula de CCl4 transformado em Cl2 foi aproximadamente constante com aplicando-se potencias entre 0,35 e 1,78 kW. O carbono produzido foi caracterizado por espectroscopia Raman, e análise área superficial por BET. Os compostos sólidos de maior peso moleculares adsorvidos na fuligem forma submetidos à extração sólido/liquido e identificados através de analise por GC-MS. As análises Raman mostraram que o carbono sólido possui estrutura grafítica desordenada (amostra da base da câmara) e nanotubos de parede simples além do grafite desordenado (amostra recolhida na parede interna da câmara). A área superficial determinada para o carbono sólido foi de 30,13 m2 g-1 e o tamanho dos poros de 13,04 nm. Os subprodutos sólidos adsorvidos na fuligem identificados foram: 1,1,2,3,4 hexaclorobutadieno, hexaclorobenzeno, octacloroestireno, octacloronaftaleno e o octacloroacenaftileno. Os resultados obtidos no presente trabalho mostraram que a decomposição do CCl4 por plasma térmico é viável, produzindo majoritariamente carbono sólido e gás cloro.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2015 / Made available in DSpace on 2015-06-02T04:08:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 333890.pdf: 1647602 bytes, checksum: d99aaafcf4cf5bdbe16e9adb29e64bdb (MD5) Previous issue date: 2015 / Devido ao aumento da produção do lodo nos últimos anos, e limitações dos meios de descarte deste resíduo, surge a necessidade de encontrar rotas alternativas para sua utilização. Dentre as tecnologias que visam seu aproveitamento energético, destacam-se a combustão, a gaseificação e a pirólise. Entre estas rotas, a pirólise tem recebido maior atenção, devido seu principal produto ser o bio-óleo, que pode ser utilizado na produção de combustíveis líquidos e outros produtos químicos. O objetivo deste trabalho foi estudar a pirólise de um lodo anaeróbio e outro aeróbio, em escala laboratorial, em um reator tubular de quartzo, visando a obtenção de um bio-óleo, no qual os maiores desafios são gerar produtos que sejam atóxicos e de alto poder energético. Análises termogravimétricas foram realizadas previamente para determinação do comportamento térmico das amostras e definição de variáveis da pirólise. As pirólises foram realizadas em reator tubular, na temperatura de 350 e 550 °C, mantendo-se um fluxo constante de 300 mL.min-1 de nitrogênio. As amostras de bio-óleo foram coletadas em cartuchos PUF/XAD-2/PUF, sendo extraídas na sequência com diclorohexano/acetona (1:1, v/v) e analisadas por cromatografia gasosa acoplada a espectroscopia de massas. As amostras gasosas foram coletadas em Tedlar bags e analisadas por cromatografia gasosa (FID/TCD). O char final de cada pirólise foi submetido ao ensaio de análise imediata, e um balanço de massa do processo foi realizado. Na análise dos gases não condensáveis foram encontrados hidrogênio, dióxido de carbono, monóxido de carbono e metano. O resultado da análise do bio-óleo mostrou que pirólises realizadas na temperatura de 350 °C apresentaram alto teor de compostos alifáticos o que torna estas condições interessantes no que diz respeito à produção de combustíveis a partir do bio-óleo. O aumento da temperatura de pirólise apresentou maior teor de compostos voláteis complexos, no entanto, favoreceu a produção de bio-óleo, mostrando a importância da caracterização do bio-óleo para determinar suas melhores aplicações. De forma geral, o processo de pirólise dos lodos sanitários mostrou-se eficiente na formação de bio-óleo, o que é um resultado muito atraente, pois esse produto tem grande valor econômico.<br> / Abstract : Due to increased sludge production in recent years, and limitations of this waste disposal facilities, the need arises to find alternative routes to use. Among the technologies aimed their energy use, combustion, gasification and pyrolysis are used. Among these routes, pyrolysis has received more attention because its main product is bio-oil, which can be used to produce liquid fuels. The objective of this work was to study the pyrolysis of an anaerobic sludge and other aerobic, in laboratory scale, in a tubular reactor of quartz, in order to obtain a bio-oil, in which the major challenges are to generate product that is non-toxic and high energy power. Thermogravimetric analyzes were performed previously to determine the thermal behavior of the samples and definition of variables pyrolysis. The pyrolysis was performed in a tubular reactor, at a temperature of 350 to 550 ° C, maintaining a constant flow rate of 300 ml min-1 of nitrogen. The samples of bio-oil were collected in PUF/ XAD-2 /PUF cartridge being extracted in sequence with dichlorohexane/acetone (1:1, v/v) and analyzed by gas chromatography-mass spectroscopy. The gas samples were collected in Tedlar bags and analyzed by gas chromatography (FID/TCD). The end of each pyrolysis char was submitted to immediate analysis test, and a mass balance of the process was carried out. In the analysis of non-condensable gases were found hydrogen, carbon dioxide, carbon monoxide and methane. The result of the analysis of bio-oil showed that pyrolysis carried out at a temperature of 350 ° C had a high content of aliphatic compounds and lower content of aromatics and PAHs, which makes these more interesting conditions with respect to production of fuel from bio-oil. However, increasing the pyrolysis temperature favors the production of bio-oil, showing the importance of the characterization of the bio-oil applications to determine their best. In general, the pyrolysis process of sanitary sludge proved to be efficient in the formation of bio-oil, which is a very attractive result, since this product has great economic value.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Química. / Made available in DSpace on 2012-10-21T16:36:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 201568.pdf: 4343559 bytes, checksum: bd58d5aa4bbdaecc2a6bab251616d7ee (MD5) / Neste trabalho é realizado o estudo do caso da reciclagem, por pirólise, de resíduos poliméricos provenientes de empresas da região nordeste do estado do Rio Grande do Sul, que são considerados críticos no que se refere ao volume gerado e ao grau de periculosidade. Os resíduos estudados foram: Polipropileno(PP), Acrilonitrila-Butadieno-Estireno(ABS) e resíduo de tinta de origem poliuretânica. Neste trabalho foi desenvolvida uma metodologia para otimizar a operação de um reator de pirólise multiprodutos, cujos maiores desafios são gerar produtos que sejam atóxicos e aproveitados no mercado a preços competitivos, remunerar o capital investido para desenvolver, montar e operar a planta de pirólise, e utilizar um método de otimização viável para um sistema de produção batelada multiprodutos. Para este propósito, o trabalho é composto por três partes principais: a) aquisição on line de dados, através de um sistema experimental montado em escala de bancada; b) levantamento de informações, em campo, sobre a região de inserção da planta de pirólise; e c) desenvolvimento de um código computacional para a otimização do reator pirolítico. A otimização da planta de pirólise multiprodutos consistiu na atualização do sequenciamento da produção e dos set points operacionais necessários para atingir os objetivos do planejamento de produção, dentro de um horizonte de tempo de um mês através da maximização de uma função lucro. Essa função envolveu dados técnicos e econômicos, como temperatura e tempo de batelada, preços e quantidades processadas e produzidas de resíduos e de óleos, respectivamente, quantidades consumidas e geradas de gases combustíveis e restrições de demanda de matérias-primas e produtos. Esse problema de otimização foi resolvido através de uma metodologia de solução utilizando Algoritmos Genéticos. O resultado é um código computacional flexível, que permite rescheduling para absorver as variações das necessidades de mercado, capacidade de produção e condições operacionais, dentro de um tempo computacional viável e que pode ser usado para vários resíduos, onde o rendimento de produtos e a energia envolvida no processo são determinados sem o conhecimento prévio da cinética e do calor das reações de pirólise.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-03-19Bitstream added on 2014-06-13T19:58:50Z : No. of bitstreams: 1 sabio_rm_me_araiq.pdf: 3208337 bytes, checksum: 5a97ceabec361a7def55176aedfd46e5 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho descreve a obtenção, caracterização e estudo espectroscópico de compósitos formados por uma matriz de sílica mesoporosa e complexos de Rutênio, com os ligantes 4-metil-4’-(N-trietóxisililpropil)amino-metil-2,2’-bipiridina (L3) e 4-metil-4’-(N-dimetiletóxisililpropil)amino-metil-2,2’-bipiridina (L1). As partículas de sílica mesoporosa foram obtidas pela metodologia de pirólise de aerossol, assistida por agentes direcionadores de estrutura: surfactantes brometo de cetiltrimetilamônio (CTAB) ou copolímero pluronic F-68, permitindo a obtenção “one step” da matriz sem a presença da fase orgânica preenchendo os poros, em o tempo total de síntese de apenas alguns minutos. Estas partículas foram obtidas com morfologia esférica, área superficial (BET) de até 1420 m2.g-1 e um sistema de poros (2 ou 5 nm) com um arranjo hexagonal, resultados confirmados por diferentes técnicas como microscopias eletrônicas (transmissão ou varredura) e espalhamento de raios X a baixo ângulo. Os ligantes bipiridina modificados foram preparados pela adição de 1 ou 3 grupamentos alcooxisilanos (L1 e L3, respectivamente) a molécula da bipiridina e caracterizados por ressonância magnética de 1H (1H RMN), espectrometria de massas, espectroscopia vibracional na região do infra-vermelho (FTIR) e análise elementar (AE). A partir dos ligantes modificados, complexos de rutênio ([Ru(bpy)2L3]Cl2 e [Ru(bpy)2L1]Cl2) foram sintetizados e caracterizados. Os complexos foram ligados covalentemente a superfície dos poros da matriz mesoporosa, pela reação dos grupos alcooxisilanos com grupos silanois presentes na matriz. A semelhança entre as propriedades luminescentes do compósito e dos complexos livres comprovam o papel da matriz como suporte, com taxas de ancoragem próxima à 0,97 mmol complexo.g-1 de sílica, gerando concentrações de complexos da ordem de até 0,82 complexos .nm-2 de sílica mesoporosa / This work describes the preparation, characterization and spectroscopic studies of luminescent composites are formed by mesoporous silica matrix and ruthenium complexes, with 4-methyl-4′-(methylaminopropyltriethoxysilyl)-2,2′-dipyridine (L3) and 4-methyl-4′-(methylaminopropyldimethylethoxysilyl)-2,2′-dipyridine (L1). Mesoporous silica particles were obtained by spray pyrolysis by using the structure-directing agent: cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) or pluronic F-68 copolymer surfactants, allowing the one step production of matrix without organic phase inside the pores and reduced times of a few minutes. These particles presented spherical morphology, surface area (BET) of 1420 m2.g-1 and a system of pores (2 to 5 nm) with hexagonal structure, which was confirmed by electronic microscopy (transmission or scanning) and small angle X-rays scattering. Modified bipyridine ligands were obtained by the addition of 1 or 3 alcooxisilane groups (L1 and L3, respectively) to the bipyridine molecule which was confirmed by 1H nuclear magnetic resonance (1H NMR), mass spectrometry, infra-red vibrational spectroscopy (FTIR) and elemental analysis (EA). With the modified ligands, the complexes ([Ru(bpy)2L3]Cl2 and [Ru(bpy)2L1]Cl2) were synthesized and characterized. Afterwards the complexes were covalently linked to the surface of pores from the mesoporous matrix by the reaction of alcooxisilane groups with silanol groups of matrix. The similarity between the luminescent properties for the composite and free complexes puts in evidence the role played by matrix as a support, with a grafting rate around 0.97 mmol complexes.g-1 silica, reaching concentration of complexes up to 0.82 complex .nm-2 of mesoporous silica

Orientador: Sidney José Lima Ribeiro / Coorientador: José Maurício Almeida Caiut / Banca: Eduardo José Nassar / Banca: Liane Marcia Rossi / Resumo: Este trabalho descreve a obtenção, caracterização e estudo espectroscópico de compósitos formados por uma matriz de sílica mesoporosa e complexos de Rutênio, com os ligantes 4-metil-4'-(N-trietóxisililpropil)amino-metil-2,2'-bipiridina (L3) e 4-metil-4'-(N-dimetiletóxisililpropil)amino-metil-2,2'-bipiridina (L1). As partículas de sílica mesoporosa foram obtidas pela metodologia de pirólise de aerossol, assistida por agentes direcionadores de estrutura: surfactantes brometo de cetiltrimetilamônio (CTAB) ou copolímero pluronic F-68, permitindo a obtenção "one step" da matriz sem a presença da fase orgânica preenchendo os poros, em o tempo total de síntese de apenas alguns minutos. Estas partículas foram obtidas com morfologia esférica, área superficial (BET) de até 1420 m2.g-1 e um sistema de poros (2 ou 5 nm) com um arranjo hexagonal, resultados confirmados por diferentes técnicas como microscopias eletrônicas (transmissão ou varredura) e espalhamento de raios X a baixo ângulo. Os ligantes bipiridina modificados foram preparados pela adição de 1 ou 3 grupamentos alcooxisilanos (L1 e L3, respectivamente) a molécula da bipiridina e caracterizados por ressonância magnética de 1H (1H RMN), espectrometria de massas, espectroscopia vibracional na região do infra-vermelho (FTIR) e análise elementar (AE). A partir dos ligantes modificados, complexos de rutênio ([Ru(bpy)2L3]Cl2 e [Ru(bpy)2L1]Cl2) foram sintetizados e caracterizados. Os complexos foram ligados covalentemente a superfície dos poros da matriz mesoporosa, pela reação dos grupos alcooxisilanos com grupos silanois presentes na matriz. A semelhança entre as propriedades luminescentes do compósito e dos complexos livres comprovam o papel da matriz como suporte, com taxas de ancoragem próxima à 0,97 mmol complexo.g-1 de sílica, gerando concentrações de complexos da ordem de até 0,82 complexos .nm-2 de sílica mesoporosa / Abstract: This work describes the preparation, characterization and spectroscopic studies of luminescent composites are formed by mesoporous silica matrix and ruthenium complexes, with 4-methyl-4′-(methylaminopropyltriethoxysilyl)-2,2′-dipyridine (L3) and 4-methyl-4′-(methylaminopropyldimethylethoxysilyl)-2,2′-dipyridine (L1). Mesoporous silica particles were obtained by spray pyrolysis by using the structure-directing agent: cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) or pluronic F-68 copolymer surfactants, allowing the "one step" production of matrix without organic phase inside the pores and reduced times of a few minutes. These particles presented spherical morphology, surface area (BET) of 1420 m2.g-1 and a system of pores (2 to 5 nm) with hexagonal structure, which was confirmed by electronic microscopy (transmission or scanning) and small angle X-rays scattering. Modified bipyridine ligands were obtained by the addition of 1 or 3 alcooxisilane groups (L1 and L3, respectively) to the bipyridine molecule which was confirmed by 1H nuclear magnetic resonance (1H NMR), mass spectrometry, infra-red vibrational spectroscopy (FTIR) and elemental analysis (EA). With the modified ligands, the complexes ([Ru(bpy)2L3]Cl2 and [Ru(bpy)2L1]Cl2) were synthesized and characterized. Afterwards the complexes were covalently linked to the surface of pores from the mesoporous matrix by the reaction of alcooxisilane groups with silanol groups of matrix. The similarity between the luminescent properties for the composite and free complexes puts in evidence the role played by matrix as a support, with a grafting rate around 0.97 mmol complexes.g-1 silica, reaching concentration of complexes up to 0.82 complex .nm-2 of mesoporous silica / Mestre

Orientador: Clóvis Augusto Ribeiro / Banca: Arnaldo Sarti / Banca: José Fernando de Andrade / Resumo: O Brasil é um país rico em diversas biomassas, como resíduo de cana de açúcar, bagaço de laranja, entre outros. Uma fonte de biomassa são os resíduos de poda de árvores, o qual toda cidade possui. Para garantir a saúde pública, o tratamento de água para o abastecimento de uma cidade é fundamental. Nas ETAs, estações de tratamento de água, o processo de tratamento gera um resíduo, o lodo, cuja destinação é precária e muitas vezes inadequada. De acordo com a Lei Federal Brasileira No 12.305/2010, Política Nacional de Resíduos Sólidos, deve haver aproveitamento de resíduos de forma economicamente viável e ambientalmente correta dos resíduos sólidos e disposição apropriada quando não possível tal aproveitamento. Assim, o objetivo deste trabalho foi produzir um biocarvão da união destes dois resíduos, de forma a propor possível substituição do carvão antracitoso, utilizados nas ETAs. Desta forma foram coletadas amostras de serragem de poda de árvores e lodo de ETA. Estes materiais foram com- binados (blendas) nas proporções 10 % a 80 % em massa de lodo (LD) por massa de poda (BM) e submetidos à pirólise sob baixa temperatura (torrefação)(260 ◦C). Todas as amostras foram submetidas à análise termogravimétrica e através da estabilidade térmica em meio aquoso, e peletização, o biocarvão BB20 (20% de LD e 80% de BM) apresentou os melhores resultados e foi selecionado dentre as misturas. Foram efetua- das caracterizações por AI, FTIR, densidade, MEV, EDS, análise elementar, isotermas d... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Brazil is a country rich in several biomasses, such as sugarcane residue, orange bagasse, among others. A source of biomass is pruning waste of trees, which every city has. To ensure public health, the water treatment for supplying a city is crucial. In the WTPs, water treatment plants, the treatment process generates a residue, the sludge, whose destination is precarious and often inadequate. According to the Brazilian Federal law number 2010/12.305, National Solid Waste Policy, should use of waste in an economically viable and environmentally sound way of solid waste and appropriate disposal where such use is not possible. Thus, the objective of this work was to produce a biochar of the union of these two residues, in order to propose possible substitution of the anthracyte coal, used in the WTPs. In this way, samples of sawing of trees pruning and WTP sludge was collected. These materials were combined (blends) in the proportions 10% to 80% by mass of sludge (LD) per mass of pruning sawdust (BM) and subjected to pyrolysis at low temperature (torrefaction) (260 C). All samples were submitted to thermogravimetric analysis and thermal stability in aqueous medium, and pelletizing, BB20 (20% of LD and 80% BM) showed the best results and was selected of the blends. Characterizations were performed by AI, FTIR, density, SEM, EDS, elemental analysis, nitrogen adsorption isotherms, porosity by mercury intrusion and adsorption tests with methylene blue. The density was of 0.3 g cm−... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T21:02:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 328018.pdf: 1139406 bytes, checksum: 680e1a4ba628295d0110d9a8074fe97e (MD5) Previous issue date: 2014 / A produção de resíduo sólido urbano nas cidades tem aumentado a cada ano, sendo este resíduo enviado para aterros sem o devido cuidado de separação, contribuindo com a poluição ambiental. O objetivo deste trabalho foi avaliar os gases emitidos (CO, NOx, SO2, BTEX e HPA) no processo de pirólise e pós-combustão de uma mistura de resíduo sólido urbano e cavaco de madeira (RSU+CM) em reator piloto. Inicialmente, foram feitos, em laboratório, ensaios de pirólise em forno mufla da mistura RSU+CM, com o objetivo de definir a temperatura ótima para reter todo o cloro da amostra de char. Na sequência, foram feitos os testes em escala piloto (processo de pirólise e pós-combustão), onde foram gerados dois produtos: o produto sólido ou char do processo de pirólise e pós-combustão e o produto gasoso. O produto gasoso foi encaminhado para a câmara de pós-combustão, onde foi queimado e liberado para a atmosfera. A partir das análises de caracterização da mistura RSU+CM foram encontrados valores de poder calorífico inferior de 22,39 MJ?kg-1 e superior de 23,93 MJ?kg-1, teor de cloro de 5,00 % e teor de matéria volátil de 75,98 %. Por meio do ensaio de pirólise em laboratório foram obtidos percentuais de cloro no char de 0,83, 2,78 e 5,00 %, nas temperaturas de 450, 400 e 300 °C, respectivamente. Visto que na temperatura de 300 °C todo o cloro da amostra ficou concentrado no char do ensaios de pirólise, optou-se em utilizar esta temperatura nos testes de pirólise no processo de pirólise e pós-combustão. Nestas condições, o char do processo de pirólise e pós-combustão apresentou teores de Al, Fe, Cl e As de 4,23, 2,18, 4,93 e 7,00?10-6 %, respectivamente. Além disso, as concentrações dos gases emitidos foram de (mg?Nm-3): 35,83 CO, 24,37 SO2, 106,84 NOx, 4,88?10-3 BTEX, e baixos teores de HPAs. Os valores encontrados ficaram abaixo dos limites de emissão permitidos, segundo as legislações USEPA, The Danish EPA, 17.BlmSchV e CONAMA 316/02.<br> / Abstract : The production of urban solid waste in cities has increased every year, being this waste sent to landfills without the proper separation and contributing to the environmental pollution. The aim of this study was to evaluate the gases emitted (CO, NOx, SO2, BTEX and HPA) in the pyrolysis and post-combustion process (PP process) of a mixture composed by urban solid waste and wood chips (RSU+CM) in a pilot scale reactor. Initially, pyrolysis tests of the RSU+CM mixture were carried out in laboratory, in a muffle furnace, aiming the definition of the best temperature to retain the entire chlorine content in the char sample. Following this, there were made tests in a pilot scale reactor (process PP), where two products were generated: the solid product or char from PP process and the product gas. The gas produced was routed to the post-combustion chamber, where it was burnt and released to the atmosphere. From the characterization analysis of the RSU+CM mixture there were found a high heating value of 23,93 MJ?kg-1 and a low heating value of 22,39 MJ?kg-1, a chlorine content of 5,00 % and a volatile matter content of 75,98 %. By the laboratory pyrolysis test, there were found in the char sample chlorine percentages of 0,83, 2,78 and 5,00 %, at temperatures of 450, 300 and 400 °C, respectively. Since in the temperature of 300 °C the entire chlorine content in the sample was concentrated in the char of the pyrolysis test, it was decided to use this temperature in the pyrolysis step of the pyrolysis and post-combustion process. In these conditions, the char sample from the PP process presented contents of Al, Fe, Cl and As of 4,23, 2,18, 4,93 and 7,00?10-6 %, respectively. Furthermore, the concentration of the emitted gases were (mg?Nm-3): CO 35,83, 24,37 SO2, 106,84 NOx, 4,88?10-3 BTEX, and low contents of PAHs. These values were lower than the allowed emission limits, according to the legislations USEPA, The Danish EPA, 17.BlmSchV and CONAMA 316/02.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T20:02:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 101480.pdf: 5849425 bytes, checksum: cc3cc86ac1cc26c06e89486aedb77e27 (MD5) Previous issue date: 1995

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2012 / Made available in DSpace on 2013-06-25T21:43:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 313726.pdf: 2993050 bytes, checksum: cf4b025806207033e556cd52cbabc05f (MD5) / A geração de lodos provenientes de estações de tratamento de efluentes industriais gera sérios passivos ambientais relacionados ao seu descarte em aterros industriais. Tendo em vista o reaproveitamento deste resíduo como um adsorvente no processo de tratamento de efluentes têxteis, neste trabalho, o lodo proveniente da estação de tratamento de efluentes têxteis foi caracterizado, ativado termicamente por combustão parcial (gaseificação) ou pirólise a vácuo e, seu potencial na geração de combustível por biomassa gaseificada foi avaliada. Foi investigado também, o uso do adsorvente como suporte de biofilme no tratamento biológico utilizando um efluente sintético têxtil, visando à remoção de carga orgânica. Foi realizada a análise de gases oriundos do processo de combustão e pirólise a vácuo do lodo residual têxtil, bem como a obtenção de diferentes frações de piro óleo para posterior análise de FTIR e poder calorífico. As análises de infravermelho tanto do lodo têxtil quanto dos adsorventes obtidos por combustão e pirólise, identificaram grupos funcionais como ácidos carboxílicos, amidas, olefinas, alcanos, etc., os quais estão relacionados diretamente à composição do lodo proveniente da indústria têxtil. A análise elementar identificou uma porcentagem de carbono presente no lodo de aproximadamente 28%. Da análise de TGA foi possível verificar uma perda de massa ao final do processo de combustão de aproximadamente 56%. A energia de ativação média obtida para um fator de conversão de 90% foi de 128,33 kJ/mol. O poder calorífico inferior do lodo têxtil apresentou um valor de 11,4785 MJ/kg. O total de grupos ácidos e básicos obtidos por meio da análise de titulação potenciométrica foi de 3,4 mmol/g e 5,0 mmol/g, respectivamente para o adsorvente obtido por combustão e de 0,78 e 0,7 mmol/g, respectivamente para o adsorvente obtido por pirólise a vácuo. O pHZPC de ambos os adsorventes indicam uma superfície positiva dos adsorventes em estudo. Todos os resultados encontrados indicam a possibilidade do uso do lodo têxtil como biomassa combustível, principalmente em função da potencialidade energética verificada, além de ser importante quando ativado termicamente, tornando-se um adsorvente de grande potencial na remoção de cor e matéria orgânica, independente do processo térmico utilizado, alcançando uma remoção de até 99,5% de cor.<br> / Abstract : The generation of sludge from industrial wastewater treatment plants generates serious environmental liabilities related to disposal at landfills. Focusing the reuse of this waste as an adsorbent in the process of treating textile effluents, in this work, the sludge from the treatment plant of textile wastewater was characterized by thermally activated partial combustion (gasification) and vacuum pyrolysis. The potential of generating a biomass gasified fuel was evaluated. It was also investigated the use of biofilm support as adsorbent in the biological treatment using a synthetic textile wastewater aiming at removing organic load. Analysis was performed on gases from the combustion process and vacuum pyrolysis of textile residual sludge, and by obtaining different fractions of pyrolysis oil for subsequent analysis of FTIR and calorific value. Infrared analysis of both the adsorbents as textile sludge obtained by combustion and pyrolysis, identified functional groups including carboxylic acids, amides, olefins, alkanes, etc., which are directly related to the composition of the sludge from the textile industry. Elemental analysis identified a percentage of carbon present in the sludge of about 28%. TGA analysis was possible to observe a loss of mass by the end of combustion of approximately 56%. The average activation energy obtained for a conversion factor of 90% was 128.33 kJ/mol. The net calorific value of textile sludge showed a value of 11.4785 MJ/ kg. The total acidic and basic groups obtained by potentiometric titration analysis was 3.4 mmol/g and 5.0 mmol/g respectively for the adsorbent obtained by combustion and 0.78 and 0.70 mmol/g respectively for the adsorbent obtained by vacuum pyrolysis. The pHZPC of both adsorbents indicate a positive surface of the adsorbents studied. All results indicate the possibility of using the textile sludge as biomass fuel, primarily due to the potential energy found, besides being important when thermally activated, making it a great potential adsorbent for the removal of color and organic matter, regardless of heat process used, achieving a color removal of 99.5% .

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2013-12-05T22:22:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 318590.pdf: 2962183 bytes, checksum: 9a7fe2da052fea3063427946812897cd (MD5) Previous issue date: 2013 / A gaseificação de resíduos agroindustriais tem sido apontada como uma alternativa viável de geração de energia, atuando ao mesmo tempo como solução para a disposição final destes rejeitos. Neste trabalho foi estudada a cinética da reação de gaseificação com CO2 de duas biomassas desta categoria, a saber, bagaço de maçã (BM) e borra de café (BC). Como primeira etapa, as duas amostras foram submetidas a uma pirólise lenta em um reator de quartzo tubular de leito fixo, em atmosfera de N2, com taxa média de aquecimento de 11,7 °C·min-1 e tempo de residência de 60 minutos em 600 °C. O BM foi submetido também a uma pirólise rápida, onde a taxa média de aquecimento aplicada foi de 227,9 °C·min 1, e o tempo de residência foi de 15 minutos em 900 °C. A etapa de gaseificação dos resíduos carbonosos (chars) foi realizada em um reator diferencial, em condições onde se determinou, experimentalmente, que o regime era controlado pela reação química, ou seja, fluxo de CO2 de 200 mL·min-1, tamanho de partícula menor do que 106 m e massa de 12 mg. As reações foram conduzidas isotermicamente em um analisador termogravimétrico nas temperaturas de 760, 810 e 855 °C, em pressão atmosférica. Os resultados apresentaram uma reatividade maior para o bagaço de maçã em relação à borra de café, o que foi atribuído ao efeito catalítico do potássio, presente em grande quantidade no BM. Entre os chars de bagaço de maçã, a reatividade maior foi alcançada para o produto da pirólise rápida, como consequência das alterações estruturais propiciadas pelas condições operacionais aplicadas. Quatro modelos cinéticos foram ajustados aos dados experimentais da gaseificação, entre ele três teóricos: Modelo Homogêneo (MH), Modelo do Núcleo Não Reagido (MNNR) e Modelo de Poros Randômicos (MPR); e um semiempírico: Modelo de Poros Randômicos Modificado (MPRM). A ordem obtida de melhor predição foi MPRM > MPR > MNNR > MH. Os parâmetros cinéticos calculados ficaram dentro da faixa encontrada na literatura, com as energias de ativação variando entre 147,1 e 190,4 kJ·mol-1, e os fatores pré-exponenciais entre 7,8·104 e 2,2·107 min 1.<br> / Abstract : The gasification of agro-industrial residues has been identified as a viable alternative for energy generation, acting, at the same time, as a solution for the final disposal of these wastes. In the present work, the gasification kinetics of two biomasses, namely apple pomace (AP) and spent coffee grounds (SCG), with CO2 was investigated. As a first step, the slow pyrolysis of AP and SCG took place in a fixed-bed tubular quartz reactor under N2, with average heating rate of 11.7 °C·min-1 and a residence time of 60 min at 600 °C. A fast pyrolysis of AP was also performed, where the average heating rate applied was 227.9 °C·min 1, and the residence time was 15 min at 900 °C. The CO2 gasification of the carbonaceous residues (chars) was conducted in a differential reactor under conditions where it was determined experimentally that the system was in the kinetically controlled regime, ie., flow of 200 ml·min-1, particle diameter smaller than 106 m and amount of sample around 12 mg. The reactions were carried out isothermally in a thermo-gravimetric analyzer at temperatures of 760, 810 and 855 °C, at atmospheric pressure. The results showed a greater reactivity to apple pomace in relation to spent coffee grounds, which was attributed to the catalytic effect of potassium, present in large amounts in AP. Among the chars of apple pomace, the greater reactivity was achieved for the product of fast pyrolysis, as a consequence of structural changes due to operating conditions applied. Four kinetic models were fitted to experimental data of gasification, among them three theoretical: Volume-Reaction Model (VRM), Shrinking Core Model (SCM) and Random Pore Model (RPM); and one semi-empirical: Modified Random Pore Model (MRPM). The best fit order obtained was MRPM > RPM > SCM > VRM. The kinetic parameters calculated were within the range found in the literature, with activation energies varying between 147.1 and 190.4 kJ·mol-1, and the pre-exponential factors between 7.8·104 and 2.2·107 min-1.