Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fabiane Bach.pdf: 3049589 bytes, checksum: 559a4958668511c61670096f24b9977c (MD5) Previous issue date: 2012-02-14 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The whey is the source of liquid waste in the most important of cheese s making process. It has high organic load, due to the presence of 55% of the solid constituents of milk that gave it birth, as lactose, proteins, fat and minerals and their power is a hundred times more polluting than domestic sewage. The potential supply of carbohydrates and high quality functional proteins present in whey, justifies the use as raw material for the production of many value-added products. In this context, the objective of this study was to evaluate the variables involved in the preparation of alcoholic fermentation of whey to produce an alternative to using vinegar as whey discarded in the cheese s production. The methodology contemplated the execution of three stages: a) characterization of the generating source and raw material b) the alcoholic fermentation of whey and product s characterization c) acetous fermentation of fermented alcoholic and the product s characterization. A fractional factorial design with triplicate at the central point was prepared to carry out the alcoholic fermentation of whey. Four variables were evaluated: temperature, agitation, and the concentrations of the enzyme lactase and glucose added, of which only the concentration of added glucose showed significant and positive influence in the production of ethanol, for the confidence interval of 90%. New fermentations were carried out varying only the concentration of glucose added. The fermented alcohols were used as raw material for acetic fermentation. Quantification of acetic acid produced was carried out in liquid chromatography. All fermented showed production of acetic acid, but only the test made with the highest initial concentration of ethanol (6.34%) and produced by the methodology Orléans and Orléans Modified exceeded the minimum concentration of acetic acid required by Brazilian legislation. In this way was identified the influence of the main variables in the production of vinegar of the whey. / O soro de leite representa a fonte de resíduo líquido mais importante no processo de produção de queijos. Possui elevada carga orgânica, devido à presença de 55% dos sólidos constituintes do leite que lhe deu origem, como a lactose, proteínas, gordura e sais minerais e seu poder poluidor é cem vezes maior que do esgoto doméstico. O potencial de fornecimento de carboidratos e proteínas funcionais de alta qualidade, presentes no soro de leite, justifica a utilização deste como matéria prima para a elaboração de vários produtos de valor agregado. Nesse contexto o objetivo do trabalho foi avaliar as variáveis envolvidas na elaboração de fermentados alcoólicos de soro de leite para a produção alternativa de fermentado acético utilizando para tal soro de leite descartado na produção de queijos. A metodologia contemplou a execução de três etapas: a) caracterização da fonte geradora e da matéria prima; b) fermentação alcoólica do soro de leite e caracterização do produto; e c) fermentação acética do fermentado alcoólico e caracterização do produto. Um planejamento experimental fracionário com triplicata no ponto central foi elaborado para a realização da fermentação alcoólica do soro de leite. Quatro variáveis foram avaliadas: temperatura, agitação e as concentrações de enzima lactase e de glicose adicionadas, das quais somente a concentração de glicose adicionada apresentou influência significativa e positiva na produção de etanol, para o intervalo de confiança de 90%. Novas fermentações alcoólicas foram realizadas variando apenas a concentração de glicose adicionada. Os fermentados alcoólicos foram empregados como matéria prima para a fermentação acética. A quantificação de ácido acético produzido foi realizada em cromatógrafo líquido. Todos os fermentados apresentaram produção de ácido acético, porém somente o ensaio elaborado com a maior concentração inicial de etanol (6,34%) e produzido pela metodologia Orléans e Orléans Modificado ultrapassou a concentração mínima de ácido acético exigido pela legislação brasileira. Dessa forma identificou-se a influência das principais variáveis no processo de produção de fermentado acético de soro de leite.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Maycon Fernando Percio.pdf: 4386871 bytes, checksum: fd68bea53c4d4cbfe32a314a01715c6e (MD5) Previous issue date: 2012-02-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In the present work a vitreous composition based on combination of the oxides BaO-SiO2-Li2O modified by adding of oxides Nb2O5, TiO2, V2O5 and ZrO2 as nucleating agent was evaluated and used in the manufacture of glass and glass-ceramic fibers for use in SPME-CG. The stability of the resulting glasses was accompained by X-ray diffraction (XRD) and differential thermal analysis (DTA). The stability parameters of Weinberg (KW), Hubrÿ (KH), Lu e Liu (KLL), Du and Huang (KDU) and Saad and Poulain (KSP) were obtained by DTA data. By KSP was observed that stability of glassy phases follows the descending order: Composition 5 (ZrO2) > Composition 2 (Nb2O5) > Composition 1 (without nucleant) > Composition 4 (V2O5) > Composition 3 (TiO2). Through these data it was possible to determine the apparent activation energies of the crystallization process by the crystallization peaks of the DTA curves, whereby the decreasing order was obtained: Composition 5 (ZrO2)> Composition 4 (V2O5) > Composition 2 (Nb2O5) > Composition 3 (TiO2) > Composition 1 (without nucleant). It was found, through the Avrami index, a surface crystallization mechanism of the compositions that leads to a correspondent transition to the glass ceramic. From DRX data obtained after thermal treatment at varying time, the TTT diagrams (Time, Temperature and Transformation) of the compositions were constructed, which delimited the conditions for preparation of glass ceramic fibers. The XRD analysis indicated that the main crystalline phases formed after heat treatments are rhombic Li2SiO3 Li2Si2O5. The fibers obtained were further tested in chromatographic analysis by HS-SPME-GC of the methanol in aqueous solution at concentrations of 10 and 100 mgL-1 with satisfactory results. / No presente trabalho, foram estudadas composições vítreas baseada na combinação dos óxidos Li2O-BaO-SiO2 modificadas pelos óxidos Nb2O5, TiO2, V2O5 e ZrO2, utilizados como nucleantes na fabricação de fibras de vidro e vitrocerâmicas para a utilização em SPME-CG. Determinou-se a estabilidade vítrea para cada composição através da difração de raio-X (DRX) e análise térmica diferencial (DTA) sendo observada a estabilidade das fases vítreas na ordem decrescente: Composição 5 (ZrO2) > Composição 2 (Nb2O5) > Composição 1 (sem nucleante) > Composição 4 (V2O5) > Composição 3 (TiO2). Através destes dados foi possível determinar as energias de ativação aparente das fases cristalinas através dos picos de cristalização das curvas de DTA, cuja ordem decrescente obtida foi: Composição 5 (ZrO2) > Composição 4 (V2O5) > Composição 2 (Nb2O5) > Composição 3 (TiO2) > Composição 1 (sem nucleante). Verificou-se através do índice de Avrami que as composições vítreas obtidas apresentaram mecanismo de nucleação de superfície para a formação do vitrocerâmico. Os dados de DTA possibilitaram a obtenção de diagramas de Tempo, Temperatura e Transformação (TTT), que delimitaram as condições de preparo das fibras vitrocerâmicas. Foram fabricados 5 tipos diferentes de fibras vítreas (Fibras A), que após tratamento térmico deram origem a fibras vitrocêramicas parcialmente cristalizadas (Fibras B) e fibras vitrocerâmicas totalmente cristalizadas (Fibras C), resultando um total de 15 espécies de fibras de composições e estruturas cristalinas diferentes. As análises por DRX indicaram que as principais fases cristalinas formadas depois dos tratamentos térmicos são Li2SiO3 e Li2Si2O5 ortorrômbicos. As fibras obtidas foram ainda testadas em análises cromatográficas por Cromatografia Gasosa na extração de metanol em solução aquosa nas concentrações de 10 e 100 mgL-1 com resultados satisfatórios.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gustavo H F dos Santos.pdf: 2924329 bytes, checksum: 74a03389110637af2cd08afee90b23ec (MD5) Previous issue date: 2012-02-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The main objective of this study was to evaluate the types of biosorption mechanisms involved in the removal of copper, zinc and cadmium divalent ions by dead Egeria densa macrophyte biomass. Batch adsorption experiments, consisting of mixtures of 0.3 g biomass and 50 mL metal solution were performed at initial pH 5, and under constant temperature (50 oC) and shaking conditions. The PIXE analytical technique was applied to determine the metal concentration in aqueous and solid phases. All PIXE measurements were performed at the Ion Beam-based Material Analysis Laboratory of the Physics Institute of the São Paulo University. Preliminary to adsorption experiments, the point of zero charge assigned to E. densa biosorbent was determined to be at a 5.0-6.5 pH value range. From metal speciation diagrams, the Cu, Zn, Cd and Ca divalent ions are expected to be majorities below the pH values of 5, 6, 8, and 10, respectively, whereas above these pH regions other metal compounds are mainly expected. As confirmed by measured pH values of 5.0 ± 0.2 at all experiments of adsorption and desorption, E. densa biosorbent submerged in each metal solution has exhibited zero net electrical charge on its surface, indicating that the removals of Cu²+, Zn²+, and Cd²+ and the desorption of these metal ions should be mainly performed by the ion exchange mechanism. According to the mass balance analysis performed for each metal adsorption experiment, the ion exchange process was confirmed to be the main mechanism for the metal removal and desorption by the E. densa biosorbent. At pH value of 5 the E. densa biosorbent surface shows a behavior of ion exchanger. / O objetivo principal deste trabalho foi avaliar os mecanismos de biossorção envolvidos na remoção dos íons cobre, zinco e cádmio pela macrófita aquática Egeria densa inativa. Experimentos de sorção monocomponente foram realizados em sistema batelada, misturando 0,3 g do biossorvente com 50 mL de solução metálica, com pH inicial 5,0, sob agitação constante e temperatura controlada em 30°C, em uma incubadora refrigerada com agitação. A determinação da concentração das espécies iônicas nas fases líquida e sólida foi realizada pela técnica espectroscópica PIXE (Particle Induced X-ray Emission). As medidas foram realizadas no Laboratório de Análise de Materiais por Feixes Iônicos do Instituto de Física da USP. Foram realizados experimentos para determinação do ponto de carga zero (pHPCZ) da biomassa e elaborados diagramas de especiação dos metais. O pHPCZ da macrófita Egeria densa foi encontrado na faixa entre 5,0 a 6,5. Por meio de diagramas de especiação, observou-se que as formas iônicas Cu²+, Zn²+, Cd²+ e Ca²+ são predominantes nas faixas de pH entre 0 - 5,0; 0 - 5,0; 0 - 8,0 e 0 - 10,0, respectivamente. O pH final medido em todos experimentos de biossorção e de regeneração da biomassa, foi em média de 5,0 ± 0,2. Desta forma, nos experimentos de sorção, os íons cobre, zinco, cádmio e cálcio encontravam-se na forma divalente. Nas condições operacionais utilizadas, a biossorção dos íons metálicos cobre, cádmio e zinco, pela macrófita Egeria densa, em pH inicial 5,0, ocorreu principalmente pelo mecanismo de troca iônica, com os cátions cálcio, sódio e potássio. Na regeneração da macrófita utilizando solução de CaCl2, também foi verificado que o mecanismo envolvido neste processo foi de troca iônica. O processo de dessorção dos íons metálicos ocorreu, devido ao comportamento da biomassa ser equivalente a de um trocador iônico.

Submitted by Caroline Periotto (carol@ufscar.br) on 2016-09-21T20:12:40Z No. of bitstreams: 1 TeseFFF.pdf: 5653411 bytes, checksum: 875bb8d2ed23313c792c9c246e285a85 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-23T18:31:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseFFF.pdf: 5653411 bytes, checksum: 875bb8d2ed23313c792c9c246e285a85 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-23T18:31:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseFFF.pdf: 5653411 bytes, checksum: 875bb8d2ed23313c792c9c246e285a85 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-23T18:31:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseFFF.pdf: 5653411 bytes, checksum: 875bb8d2ed23313c792c9c246e285a85 (MD5) Previous issue date: 2016-03-18 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Lignocellulosic ethanol, also called second generation ethanol, is a promising alternative for decreasing fossil fuel dependency globally. Nevertheless, its production process still needs further improvements in order to achieve industrial feasibility. Despite the massive experimental effort in this area, threshold values to be pursued in order to attain an economically feasible process are still missing. In this context, this study focused on constructing a methodology for economic evaluation of early-stage developing processes, such as second generation ethanol, aiming to show the R&D area directions to be followed for a successful industrial implementation of the process. The systematic procedure integrates bioprocess systems engineering (PSE) and economic engineering tools to perform a “retro” tecno-economic analysis. This analysis is able to identify the main process variables that influence the economic feasibility of the process and their target values. Initially, the methodology was tested on a case study involving the production of succinic acid from sucrose by fermentation. The methodology was able to eliminate one of the variables initially considered (sucrose conversion), due to its low influence on the process feasibility. Additionally, target values were obtained for the succinic acid concentration in the fermenter as a function of the selectivity and the specific productivity (the process variables chosen). Finally, the integrated production of ethanol from sugarcane juice and bagasse (first and second generation ethanol, respectively) was assessed. The three variables with the highest effect on the economic feasibility of the process were: the biocatalyst yield, the sucrose conversion and the solid mass fraction, both in the hydrolysis reactor. The reactor productivity, on the other hand, had little impact on the process feasibility. Besides, the experimental results already achieved the values needed for this variable. In general, the methodology was able to yield important information about both case studies required improvements for achieving economic feasibility. Although used in biochemical processes, the methodology is general, applying to all types of chemical processes. / A produção de etanol lignocelulósico, o chamado etanol de segunda geração, é uma alternativa promissora para diminuir a dependência energética global dos combustíveis fósseis. Entretanto, um desenvolvimento maior de seu processo de produção ainda é necessário para sua efetiva implementação industrial. Apesar do grande esforço experimental na área, ainda não existem informações claras sobre os valores limites a serem alcançados nas diversas etapas de processo para que esse se torne economicamente viável. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho foi construir uma metodologia para avaliação econômica de processos em estágio inicial de desenvolvimento, como é o caso do etanol de segunda geração, indicando à área de P&D direções a serem seguidas para sua viável implementação industrial. Tal procedimento sistemático integra ferramentas de engenharia de bioprocessos e sistemas e engenharia econômica para realizar uma análise tecno-econômica “reversa”, que permite obter as variáveis que mais influenciam a viabilidade do processo, bem como seus valores limites para que tal viabilidade seja alcançada. Inicialmente, a metodologia proposta foi testada em um estudo de caso envolvendo o processo de produção de ácido succínico a partir da sacarose por rota fermentativa. Nesse processo, a metodologia conseguiu eliminar uma das variáveis inicialmente consideradas (a conversão da sacarose), devido a sua baixa influência. Além disso, foram obtidos valores mínimos para a concentração de ácido succínico no fermentador em função da seletividade e da produtividade específica (as variáveis de processo escolhidas). Em seguida, considerou-se a produção integrada de etanol a partir do caldo e do bagaço de cana-de-açúcar, etanol de primeira e segunda geração, respectivamente. As três variáveis com maior impacto na viabilidade econômica do processo foram: o rendimento do biocatalisador, a conversão da celulose no reator de hidrólise e a fração de sólidos nesse reator. A produtividade do reator, por outro lado apresentou baixo impacto na viabilidade, além de os resultados experimentais já estarem no patamar necessário para essa variável. De modo geral, a metodologia foi aplicada com sucesso aos estudos de caso escolhidos, produzindo dados importantes quanto às melhorias necessárias para que os processos alcancem a viabilidade econômica. Apesar de ter sido aplicada a bioprocessos, a metodologia é geral, sendo adequada ao estudo econômico de qualquer processo químico.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:07:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marielen Cozer Ribas.pdf: 2522665 bytes, checksum: 1020b92a3d388f2660eb04bfac58016a (MD5) Previous issue date: 2012-02-14 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The Candeia (Eremanthus erythropappus) has a rich oil in α-bisabolol, a substance of high commercial value and wide industrial application. An alternative to traditional methods of extraction and / or fractionation of the candeia oil is the use of supercritical technology, with the advantage of not having the disadvantages of thermal degradation and the use of organic solvents. Thus, this research aims to evaluate the combined process of supercritical extraction and purification of the candeia oil by adsorption in fixed bed column. For the extractor packaging were used 42g of candeia wood with a particle size from 28 to 32 mesh. For the extraction were evaluated two solvents, supercritical carbon dioxide and propane pressurized. The experiments were conducted at temperatures of 40, 50 and 60 °C and pressures of 100, 120, 150, 200 and 245 bar for carbon dioxide. For propane, the temperature conditions studied were 30, 55 and 80 °C and pressures of 80, 100 and 120 bar; for the experiments with propane was performed a 22 factorial design with the focal point in triplicate. The effect of the temperature and pressure in the ratio of oil mass extracted per mass of solvent was evaluated for the different experimental conditions. For carbon dioxide the condition with the highest yield was at 60 ° C and 245 bar, while for propane, the best condition was 60 ° C and 80 bar. As the ratio of oil mass / solvent mass, the best operating conditions are 40 º C and 200 bar for CO 2 and 80 ° C and 80 bar for propane. From the experimental data of the kinetics of extraction, the mathematical model of Sovová was tested, which satisfactorily represented the experimental data. The results showed that extraction with pressurized propane presented higher extraction rate and content of α-bisabolol when compared to carbon dioxide, dichloromethane and hexane, indicating that propane is the most appropriate solvent for the extraction of oil from the candeia wood. To obtain a rich oil in -bisabolol a purification was performed under income yield higher conditions. Of the tested adsorbents, the silica gel presented greater capacity for purification of the extract than alumina. / A Candeia (Eremanthus erythropappus) possui um óleo rico em α-bisabolol, substância de alto valor comercial e de grande aplicação industrial. Uma alternativa aos métodos tradicionais de extração e/ou fracionamento do óleo de candeia é a utilização da tecnologia supercrítica, com a vantagem de não ter os inconvenientes da degradação térmica e da utilização de solventes orgânicos. Sendo assim, esta pesquisa visa avaliar o processo combinado de extração supercrítica e purificação do óleo de candeia por meio da adsorção em coluna de leito fixo. Para o empacotamento do extrator foram utilizados 42g da madeira de candeia com granulometria de 28 a 32 mesh. Para a extração foram avaliados dois solventes, o dióxido de carbono supercrítico e o propano pressurizado. Os experimentos foram conduzidos em temperaturas de 40, 50 e 60 oC e pressões de 100, 120, 150, 200 e 245 bar para o dióxido de carbono. Para o propano, as condições estudadas de temperatura foram 30, 55 e 80 oC e pressões de 80, 100 e 120 bar; para os experimentos com propano foi realizado um planejamento fatorial 22 com triplicata no ponto central. Avaliou-se o efeito da temperatura e pressão na razão de massa de óleo extraída por massa de solvente utilizado para as diferentes condições experimentais. Para o dióxido de carbono, a condição que apresentou maior rendimento foi a de 60 oC e 245 bar, enquanto que para o propano, a melhor condição foi de 60 oC e 80 bar. Quanto a razão massa de óleo/massa de solvente, melhores condições de operação são de 40 ºC e 200 bar para o CO2 e 80 ºC e 80 bar para o propano. A partir dos dados experimentais das cinéticas de extrações foi testado o modelo matemático de Sovová, que representou satisfatoriamente os dados experimentais. Os resultados mostraram que extrações com propano pressurizado apresentaram maior taxa de extração e teor de α-bisabolol quando comparado ao dióxido de carbono, diclorometano e ao hexano, indicando que o propano é um solvente mais apropriado para extração do óleo da madeira de candeia. Para se obter um óleo rico em -bisabolol uma purificação foi realizada, nas condições de maior rendimento. Dos adsorventes testados, a sílica gel apresentou maior capacidade de purificação do extrato do que a alumina.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:07:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alvaro Cesar Dias Alves.pdf: 1860253 bytes, checksum: fce25e3199fa4e1f2d24f3500c996153 (MD5) Previous issue date: 2012-02-24 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This study aimed to evaluate the efficiency of the process of coagulation/ flocculation and coagulation/flocculation/adsorption combined process for treatment of liquid effluent from the electroplanting industry. Were used the moringa seed as a natural coagulant agent and moringa bark and string bean as adsorbents. Were evaluated the parameters COD, color, pH, turbidity and the concentration of metal ions Cr, Zn, Cu and Ni. In the stage of coagulation/ flocculation were used several concentrations of moringa in salt solution of NaCl 1 M and 0.1M. In the stage of the combined adsorbents were used moringa bark and string beans to determine which of the adsorbent had a better removal efficiency of metals. Tests were also conducted with different ranges of mass for the best adsorbent and variation of pH of the studied effluent. Tests of coagulation/flocculation showed good removal efficiency for the parameters COD, Color, Turbidity and the metals Cr, Zn, Cu and Ni using MO seed in salt solution 1M, these values being 90.49%, 78.34%, 95.13%, 25.29%, 84.30%, 51.11% and 24.74% respectively. In the tests of coagulation/flocculation/adsorption the maximum removal efficiencies were 91.41% for COD, 90.77% for color, 95.31% for Turbidity, 58.36% for Cr, 98.36% for Zn, 97,58% for Cu and 99.11% for Ni. The research showed that after the combined process the electroplanting effluent did not present the necessary characteristics for the released in to water bodies due to the high remaining concentration of Cr (1907.4 mg/L), Color (860 PtCo/L) and COD (330 mg/L). The research for the treatment process demonstrated great effectiveness for most parameters analyzed, however, its necessary to study complementary technologies for this type of treatment effluent in order to achieve an effluent within the release standards into the water bodies. / Este trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência do processo de coagulação/floculação e do processo combinado de coagulação/floculação/adsorção para tratamento de efluente liquido da indústria galvânica. Foi utilizada a semente de moringa como coagulante natural e a casca e a vagem de moringa como adsorventes. Foram avaliados os parâmetros DQO, Cor, pH, Turbidez e a concentração dos íons metálicos Cr, Zn, Cu e Ni. Na etapa de coagulação/floculação foram utilizadas várias concentrações de moringa em solução salina de NaCl 1M e 0,1M. Na etapa do processo combinado foram utilizados os adsorventes casca e vagem de moringa para determinação do adsorvente com melhor eficiência de remoção dos metais. Também foram realizados ensaios com variação de massa do melhor adsorvente e variação do pH do efluente estudado. Os ensaios de coagulação/floculação mostraram boa eficiência de remoção dos parâmetros DQO, Cor, Turbidez e dos metais Cr, Zn, Cu e Ni utilizando semente de MO em solução salina 1M, sendo esses valores 90,49%, 78,34%, 95,13%, 25,29%, 84,30%, 51,11% e 24,74%, respectivamente. Nos ensaios de coagulação/floculação/adsorção as eficiências máximas de remoção foram 91,41% para DQO, 90,77% para Cor, 95,31% para Turbidez, 58,36% para Cr, 98,36% para Zn, 97,58% para Cu e 99,11% para Ni. Verificou-se que após o processo combinado o efluente galvânico não apresentou as características necessárias para lançamento em corpos hídricos em função da alta concentração remanescente de Cr (1907,4 mg/L), Cor (860 PtCo/L) e DQO (330 mg/L). Verificou-se que os processos de tratamento estudados demonstraram eficiência para a maioria dos parâmetros analisados, entretanto, fazem-se necessários estudar tecnologias complementares para o tratamento deste tipo de efluente com intuito de obter um efluente dentro dos padrões de lançamentos em corpos receptores.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mauricio M Sinhorim Monarin.pdf: 2075451 bytes, checksum: 650d176482da90355f19fcef0fa451d4 (MD5) Previous issue date: 2012-02-17 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The dyes are present in many plants, producing toxic and carcinogenic effluents that significantly affecting the environment when disposed of untreated. The most commonly used methods for dye removing are biological treatment, coagulation / flocculation / membranes and adsorption processes. The present study aims to evaluate the adsorption of reactive dye textile Crimson HEXL, used in industrial plants (mainly laundries) using two commercial activated carbons: the origin of bovine bones (CAO) and bituminous minerals (CAM). To compare the potential application of these two types of carbons, experiments were performed characterization and adsorption in batch system and in duplicate, consisting of the following steps: i) obtaining from the point of zero charge (pHpzc) for each carbon, ii) evaluate the influence the pH of the dye solution, iii) determine the optimal particle size of the adsorbent, iv) to investigate the influence of the stirring rate in the adsorption process, data acquisition and modeling using kinetic models available in the literature, of obtaining data of equilibrium and modeling at different temperatures using literature modeling, v) desorption of the dye in the best conditions for the particular adsorption system carbon-dye (pH and type of eluent). The experiments showed the best conditions of particle size (approximately 20-30 mesh), shaking (100 rpm) and pH of 2. The kinetic data showed a contact time of 48 hours for the system to reach equilibrium. The kinetic model Pseudo-First-Order, Pseudo-Second-Order and intra-particle diffusion showed good fits of the experimental data with high coefficients of determination and high degree of significance for each parameter in the models studied (p-level < 0,05) for the experimental equilibrium data for systems Crimson HEXL CAO and Crimson HEXL CAM, except for the model of intra-particle diffusion at 100 mg/L of system Crimson HEXL CAO. The simulation using the Langmuir model using as adsorbent CAO represented satisfactorily equilibrium data experimental temperatures of 20, 30, 40 and 50 ° C, unlike the Freundlich model which had adjustment only for the temperature of 20 ° C. To the system Crimson HEXL - CAM did not obtain a proper fit for simulating the experimental data using the equilibrium model isotherm Langmuir and Freundlich. The thermodynamic parameters &#916;Hº, &#916;Gº and &#916;Sº were evaluated and demonstrated that the adsorption of the reactive dye Crimson HEXL in CAO and CAM is an endothermic and spontaneous process. The recovery of activated carbons with reactive dyes had poor results for the recovery of the adsorbent for reuse in adsorption processes. / Os corantes estão presentes em muitas unidades industriais, gerando efluentes que são carcinogênicos e tóxicos afetando significativamente o meio ambiente quando descartados sem tratamento prévio. Os métodos mais empregados para a remoção de corantes são: tratamento biológico, coagulação / floculação / membranas e processos de adsorção. O presente trabalho pretende avaliar a adsorção do corante reativo têxtil Crimson HEXL, utilizado em unidades industriais (lavanderias principalmente) utilizando-se dois carvões comerciais ativados: de origem de ossos bovinos (CAO) e mineral betuminosa (CAM). Para comparar o potencial de aplicação destes dois tipos de carvão, experimentos foram realizados de caracterização e adsorção em sistema batelada e em duplicata, consistindo nas seguintes etapas: i) obtenção do ponto de carga zero (pHpcz) para cada carvão; ii) avaliar influência do pH da solução do corante; iii) determinar o melhor tamanho de partícula do material adsorvente; iv) investigar a influência da velocidade de agitação no processo de adsorção: obtenção de dados cinéticos e modelagem utilizando modelos disponíveis na literatura; obtenção de dados de equilíbrio em diferentes temperaturas e modelagem usando modelos da literatura; v) dessorção do corante nas melhores condições de adsorção determinadas para o sistema carvão-corante (pH e tipo de eluente). Os experimentos realizados indicaram as melhores condições de granulometria (aproximadamente 20-30 mesh), agitação (100 rpm) e pH da solução de 2. Os dados cinéticos apresentaram um tempo de contato de 48 horas para o sistema alcançar o equilíbrio. O modelo cinético de Pseudo-Primeira-Ordem, Pseudo-Segunda-Ordem e Difusão Intra-partícula apresentaram bons ajustes dos dados experimentais com elevados valores dos coeficientes de determinação e elevado grau de significância para cada parâmetro nos modelos estudados (p-level<0,05) para os dados de equilíbrio experimentais para os sistemas Crimson HEXL CAO e Crimson HEXL CAM, exceto para o modelo de Difusão Intra-partícula à 100 mg/L do sistema Crimson HEXL CAO. A simulação realizada utilizando o modelo de Langmuir empregando como adsorvente o CAO representou satisfatoriamente os dados de equilíbrio experimentais para as temperaturas de 20, 30, 40 e 50 ºC, ao contrário do modelo de Freundlich que apresentou ajuste apenas para a temperatura de 20 ºC. Para o sistema Crimson HEXL CAM não se obteve um ajuste adequado para a simulação dos dados experimentais empregando o modelo de isoterma de equilíbrio de Langmuir e Freundlich Os parâmetros termodinâmicos &#916;H0, &#916;G0 e &#916;S0 foram avaliados e mostraram que a adsorção do corante reativo Crimson HEXL em CAO e CAM é um processo endotérmico e espontâneo. A recuperação de carvões ativados com corantes reativos obtiveram resultados pouco satisfatórios para recuperação do adsorvente para reutilização em processos de adsorção.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Diego Ricieri Manenti.pdf: 2926963 bytes, checksum: 74aa89bdde44c5ef6942846129864678 (MD5) Previous issue date: 2011-02-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The aim of this work was to study the performance of the photo-Fenton process using both the artificial UV and solar sources on the textile effluent treatments. Preliminary photo-Fenton experiments for mineralization and degradation of organic and inorganic pollutants as well as of synthetic dyes were carried out in order to assess the best experimental conditions by photo-Fenton process. As synthetic textile effluent a mixture of six dyes: Solophenyl orange TGL (C25H33ClN6O6S2), Solophenyl blue 71 (C40H23N7Na4O13S4), Solophenyl scarlet BNLE (C44H32N10Na4O16S4), Solophenyl yellow ARL (C48H26N8Na6O18S6), Solophenyl black FR (C44H32N13Na3O11S3) e Navy Blue 98 (C38H24N5Na3O13S3) that contained 50 mg L-1 concentration was prepared and diluted in distillated water. The photo-Fenton experiments by using a set of high-pressure mercury lamps and solar light as artificial and natural UV irradiation sources were performed in laboratory scale. As reactor operational parameters to be optimized by a 33 full factorial experimental design: hydrogen peroxide and divalent iron ion as well as the initial solution pH were chosen as variables, keeping constant a reaction time of 120 min that was enough to warrant the maximum (chemical oxygen demand) COD and color removal. The efficiency of photo-Fenton process applied in the treatment of synthetic and real effluents, was evaluated based on the parameters: values of COD, color, turbidity, total organic carbon (TOC), absorbance at a wavelength of maximum absorption for the dyes and simple aromatic compounds and conjugated reductions, as well as behavior analysis of the evolution the sulfate, nitrate inorganic, organic nitrogen and ammonia concentrations. Second-degree models for the COD and color removal percents were proposed to model the photo-Fenton experiments data in order to reduce the cost of running such a photo-Fenton experiment as well as to obtain optimum values of the reactor operating parameters. Second-degree models were also validated by ANOVA. Predicted yields showed good validation with experimental yields. The values of the optimized reactor operational parameters were 3.0, 6.0 g L-1, and 0.05 g L-1 for initial pH, hydrogen peroxide and divalent iron concentrations, respectively, for both photo-Fenton processes. Based on this optimized experimental conditions, almost 100% removals of physico-chemical parameter such as COD, color, turbidity and COT for real textile effluents. The aromatics compounds were showed more resistant to reaction, persisting for longer. It can be noticed that the degradtion of the organic and inorganic matters were verified by the nitrification process and, the sulfates formation and reduction. The process presented similar efficiencies with both solar and artificial irradiation, thus suggesting the use of solar photo-Fenton, as it proved to be an efficient alternative besides using a source of clean and renewable energy. / O objetivo deste trabalho é avaliar o desempenho do processo foto-Fenton, utilizando energia solar e artificial como fontes de irradiação UV, no tratamento de efluentes têxteis. Foram realizados experimentos preliminares para avaliar a eficiência do processo foto-Fenton na mineralização e degradação dos poluentes orgânicos e inorgânicos, bem como dos corantes sintéticos. Para tanto, foi preparado o efluente têxtil sintético pela mistura de seis corantes: Laranja TGL (C25H33ClN6O6S2), Azul FGLE (C40H23N7Na4O13S4), Escarlate BNLE (C44H32N10Na4O16S4), Amarelo ARLE (C48H26N8Na6O18S6), Preto FR (C44H32N13Na3O11S3) e Marinho BLE (C38H24N5Na3O13S3), em água destilada, com concentração de 50 mg L-1. Os experimentos foram realizados em reatores de escala laboratorial utilizando fontes de irradiação UV natural e artificial. Os parâmetros operacionais dos reatores: pH inicial e a concentração dos reagentes H2O2 e Fe2+, foram otimizados baseados nos valores da demanda química de oxigênio (DQO) e descoloração, a partir de um planejamento fatorial 33 completo com o tempo de irradiação constante em 120 minutos. A eficiência do processo foto-Fenton, aplicado no tratamento dos efluentes sintético e real, foi avaliada baseada nos parâmetros: redução dos valores da DQO, cor, turbidez, carbono orgânico total (COT), absorvância nos comprimentos de onda de máxima absorção relativos aos corantes e aos compostos aromáticos simples e conjugados, além da análise do comportamento da evolução das concentrações de sulfato, nitrato inorgânico, nitrogênio orgânico e amoniacal. Para auxiliar na obtenção das condições ótimas dos parâmetros operacionais do reator e redução dos custos do processo foto-Fenton, as respostas experimentais para a redução da DQO e da cor foram ajustados por um modelo previsto de segunda ordem, o qual apresentou uma boa modelagem dos dados, validado pela ANOVA. Os valores ótimos operacionais do reator, para ambos os processos foto-Fenton no tratamento do efluente real, foram: pH = 3,0, concentração de H2O2 = 6,0 g L-1 e concentração de Fe2+ = 0,05 g L-1. Nestas condições, foram obtidos valores próximos a 100% de redução dos parâmetros físico-químicos DQO, cor, turbidez e COT. Os compostos aromáticos se mostraram mais resistentes a reação, persistindo por mais tempo. A degradação da matéria orgânica e inorgânica foi verificada analisando a evolução do processo de nitrificação e a formação ou redução de sulfatos. Os processos apresentaram eficiências similares tanto com irradiação solar como artificial, desta forma, sugere-se a utilização do processo foto-Fenton solar, pois mostrou ser uma alternativa eficiente além de utilizar uma fonte de energia limpa e renovável.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Thiago DArisbo.pdf: 2108504 bytes, checksum: 7b8aad29ec7d75a6fd370e54a95cd849 (MD5) Previous issue date: 2011-02-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Ion exchange is a process that is used in the treatment of aqueous industrial effluents containing organic compounds and heavy metals. The fixed bed columns are longer applied by allowing the process to occur continuously (cycles of regeneration). The design and process optimization of the ion exchange column requires the use of mathematical models. Phenomenological models of these systems involve the solution of partial differential and algebraic equations. The equilibrium data for ion exchange processes are usually described by the Mass Action Law (MAL), which can be considered non-ideality of aqueous and solid phases. Artificial Neural Networks (ANN) are being used successfully for the study of equilibrium data because they are empirical models and don t demand a mathematical rigor. This work aimed to evaluate the applicability of the hybrid model to describe the dynamics of ion exchange in fixed beds of binary systems. This system consists of partial differential equations obtained from mass balance in fluid phases in the ion exchanger and ANN to describe the balance. LAM was adjusted to experimental data of ion exchange equilibrium and then were generated 4200 data sets for each binary pair studied, which served as training for RNA. We tested networks with different structures, with one and two input layers. The 3-3-2 structure was used in the simulations of the hybrid model because it was the best represented the systems during the training phase. The differential equations were solved by the lines method. A computer program in FORTRAN language was developed for solving the model equations. DASSL subroutine was used to solve the equations. The performance of the hybrid model was evaluated from the results obtained with the phenomenological model, in which case the equilibrium description was made with the use of MAL. It also was the analysis of results from the comparison of experimental data. To evaluate the model we used data from the literature of ion exchange in Amberlite IR 120 resin on the systems Cu-Na and Zn-Na and in NaY zeolite on Fe-Na and Zn-Na. Both models were efficient to describe the dynamics of ion-exchange fixed bed columns, and the hybrid model had the advantage of the reduced computational time (82% reduction on average) as a result of not needing to solve a nonlinear equation. / A troca iônica é um processo muito utilizado no tratamento de efluentes industriais aquosos contendo compostos orgânicos e metais pesados. As colunas de leito fixo são mais aplicadas por permitir que o processo ocorra de maneira contínua (ciclos de regeneração). O projeto e a otimização de processos de troca iônica em coluna requer o uso de modelos matemáticos. Os modelos fenomenológicos destes sistemas envolvem a resolução de equações diferenciais parciais e algébricas. Os dados de equilíbrio de processos de troca iônica geralmente são descritos pela Lei da Ação das Massas (LAM), na qual podem ser consideradas as não idealidades das fases aquosa e sólida. As Redes Neurais Artificiais (RNA) estão sendo utilizadas com sucesso para o estudo destes dados de equilíbrio por serem modelos empíricos e não demandarem tal rigor matemático. Esta dissertação teve por objetivo avaliar a aplicabilidade do modelo híbrido para descrever a dinâmica do processo de troca iônica em leito fixo de sistemas binários. Este sistema é constituído de equações diferenciais parciais obtidas por meio de balanço de massa nas fases fluida e no trocador iônico e de RNA para descrever o equilíbrio. A LAM foi ajustada a dados experimentais de equilíbrio de troca iônica e, então, foram gerados conjuntos de 4200 dados para cada par binário estudado, os quais serviram como treinamento para a RNA. Foram testadas redes com diferentes estruturas, com uma e com duas camadas de entrada. A estrutura 3-3-2 foi utilizada nas simulações do modelo híbrido, pois foi a que melhor representou os sistemas na etapa de treinamento. As equações diferenciais foram resolvidas pelo método das linhas. Um programa computacional em linguagem FORTRAN foi desenvolvido para a resolução das equações do modelo. Foi utilizada a sub-rotina DASSL para resolver as equações. O desempenho do modelo híbrido foi avaliada a partir dos resultados obtidos com o modelo fenomenológico, sendo que neste caso a descrição do equilíbrio foi feita pelo uso da LAM. Também foi feita a análise dos resultados a partir da comparação dos dados experimentais. Para avaliar o modelo foram utilizados dados da literatura de troca iônica em resina Amberlite IR 120 dos sistemas Cu-Na e Zn-Na e na zeólita NaY dos sistemas Fe-Na e Zn-Na. Ambos os modelos foram eficientes para descrever a dinâmica de troca iônica de colunas de leito fixo, sendo que o modelo híbrido apresentou como vantagem o menor tempo computacional (82% de redução em média) em decorrência de não necessitar resolver a equação não-linear.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jamal Abd Awadallak.pdf: 7067148 bytes, checksum: 8e321c5aa3d2b9b3eeaafb2fd17b9d47 (MD5) Previous issue date: 2012-02-15 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Diacylglycerol rich oils have its organoleptic characteristics very similar to those of conventional edible oils, but these oils do not tend to accumulate in the body, even when consumed in high quantities, making them a great resource in the fight against obesity. Palm oil ranks first the world production of edible oils mainly due to its low cost. This work aimed to propose a new technology for enzyme production using diacylglycerol lipase Lipozyme RM IM and ultrasound to promote water in oil emulsions, which increases the interfacial area of the system leading to higher reaction rates compared to conventional enzymatic processes. . The reactions were carried out at 55 °C with two different methods. First, the reaction system was exposed to ultrasonic waves for the whole reaction time, which led to enzymatic inactivation and water evaporation. Ultrasound was then used to promote emulsification of the water/oil system before the hydrolysis reaction, avoiding contact between the probe and the enzymes. Achieved conversions were superior to the conventional method further hydrolysis rate when the ultrasound is employed for emulsion formation was significantly greater. For 12 hours of reaction the conversion was 85% higher than the conventional method and 15% higher for a period of 24 hours of reaction. . An experimental design was used to optimize the ultrasound-related parameters and maximize the hydrolysis rate, and in these conditions, with a change in equilibrium, DAG production was evaluated.Better reaction conditions were achieved for the second method: 11.20 wt% (water+oil mass) water content, 1.36 wt% (water+oil mass) enzyme load, 12 h of reaction time, 1.2 min and 200 W of exposure to ultrasound. In these conditions diacylglycerol yield was 37.69 wt%. / Óleos enriquecidos com diacilglicerol possuem características organolépticas muito semelhantes às dos óleos comestíveis convencionais, porém, estes óleos não tendem a se acumular no organismo, mesmo quando consumidos em altas quantidades, tornando-os um grande recurso no combate à obesidade. O óleo de palma está no topo da produção mundial de óleos comestíveis principalmente devido ao seu baixo custo. Este trabalho teve como objetivo propor uma nova tecnologia para a produção enzimática de diacilglicerol empregando a lipase Lipozyme RM IM e utilizando ultrassom como gerador de emulsões de água em óleo, o que aumenta a área interfacial do sistema conduzindo a maiores taxas de reação em relação aos processos enzimáticos convencionais. A hidrólise parcial do óleo de palma foi realizada em meio livre de solventes a 55 °C em duas etapas distintas e comparadas com reações em condições semelhantes sem o uso do ultrassom. Primeiramente o sistema reacional foi exposto às ondas ultrassônicas, o que levou a taxas iniciais de reação elevadas, porém, as conversões obtidas foram baixas, em função da desativação enzimática e da evaporação de água, pelo longo período de exposição ao ultrassom. Posteriormente, utilizou-se o ultrassom para gerar emulsões antes a etapa reacional, não permitindo seu contato com o sistema contendo a enzima. As conversões obtidas foram superiores ao método convencional, além disso, taxa de hidrólise quando se empregou o ultrassom para a formação de emulsões foi significativamente maior. Para 12 horas de reação a conversão foi 85% superior ao método convencional e de 15% superior para um período de 24 horas de reação. Foi desenvolvido um planejamento fatorial, o delineamento central composto rotacional para avaliar os efeitos das variáveis tempo de exposição ao ultrassom, potência do ultrassom e razão água/óleo na conversão em ácidos graxos livres da reação, sendo que a razão água/óleo e o produto tempo x potência apresentaram os maiores efeitos. Nas melhores condições, foi produzido um óleo concentrado com 37,69% de DAG em de 12h de reação, exposto ao ultrassom por 1,2min à 200W.