Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-02-07T03:12:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 343940.pdf: 2066325 bytes, checksum: d8de9f61f443856b55665b2f3c4049d4 (MD5) Previous issue date: 2016 / A purificação do biodiesel, também denominada polimento, consiste na última etapa do processo de sua síntese e é essencial, pois tem como objetivo a adequação de parâmetros visando ao atendimento das normas vigentes. Neste trabalho, estudaram-se novas alternativas de polimento do biodiesel pelo uso de resinas de troca iônica, enzimas e silicato de magnésio (Magnesol), principalmente para a redução de ácidos graxos livres, visando a obtenção de biodiesel de alta qualidade. Foram realizados experimentos em laboratório, planta piloto, coluna e em batelada, seguindo-se estratégias de integração de processos. Adicionalmente, desenvolveu-se um estudo de modelagem e simulação com os resultados mais significativos realizados em coluna. As amostras de biodiesel foram analisadas quanto ao teor de monoacilglicerois (MAG), diacilglicerois (DAG), triacilglicerois (TAG) e acidez. Com relação à redução dos teores de MAG, DAG e TAG, as resinas foram efetivas, e, quanto à acidez, o silicato de magnésio se destacou pelo ótimo desempenho apresentado. Ao final dos testes, constatou-se que cada resina atuou diferentemente e a utilização combinada em sequência das mesmas, seguindo a estratégia de integração de processos, permitiu a obtenção de um biodiesel de acordo com os padrões estabelecidos pela legislação. Também, estudou-se a purificação do biodiesel com o uso das resinas de troca iônica visando à redução da concentração de metais e sabões. Pôde-se observar que a metodologia empregada, com e sem condicionamento inicial em metanol das resinas, produziu alterações na concentração de metais, mas pouco promissoras. Já para os sabões, levou a uma redução significativa da concentração dos mesmos ao final do processo de purificação. As simulações reproduziram de maneira bastante satisfatória os resultados experimentais, tanto para a acidez quanto para os teores de MAG, DAG e TAG. Os esforços de modelagem consideraram aspectos reacionais e de equilíbrio químico, além de transferência de massa e escoamento em meios porosos. A boa sintonia entre os resultados experimentais e os simulados atestam a pertinência do modelo desenvolvido.<br> / Abstract : Purification of biodiesel, also known as polishing, is the last step of its synthesis and is essential as it aims adequacy parameters ensuring compliance with the regulations. In this work, studied new alternative biodiesel polishing by the use of ion exchange resins, enzymes and magnesium silicate (Magnesol®), principally in the reduction of free fatty acids in order to obtain biodiesel with high quality. Experiments were conducted in laboratory and pilot plant column, batch experiments and following process integration strategies, adding simulation efforts result in more significant column. The biodiesel samples were analyzed for content of monoacylglycerol (MAG), diacylglycerols (DAG), triacylglycerols (TAG) and acidity. Regarding the reduction in MAG content, DAG and TAG, the resins were effective, and, as the acid, magnesium silicate stood out for great performance shown. At the end of the tests, it was found that each resin acted differently and the combined use in the same sequence, following the process integration strategy, allowed to obtain a biodiesel according to the standards set by law. Also, biodiesel purification was studied with the use of ion exchange resins in order to reduce the concentration of metals and soaps. It was observed that the methodology employed, both with and without initial conditioning in methanol resins, produced changes in the concentration of metals, but unpromising. As for the soaps, it led to a significant reduction in their concentration at the end of the purification process.Simulations have succeeded reproduce fairly well the experimental results for both the acidity and for the levels of MAG, DAG, and TAG. The modeling efforts considering chemical equilibrium reaction and aspects, as well as mass transfer and flow in porous media. The good match between the experimental results and simulations demonstrated the relevance of the model developed.

RAMOS, J. E. T. Estudo de equilíbrio e cinética de adsorção em resinas de troca iônica aplicado à separação cromatográfica contínua de frutose e glicose do xarope de caju. 111 f. 2008. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2008. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-03-28T17:58:52Z No. of bitstreams: 1 2008_dis_jetramos.pdf: 1347533 bytes, checksum: 0139fd949f1c7fc7fc95fd429df18914 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-03-28T19:19:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2008_dis_jetramos.pdf: 1347533 bytes, checksum: 0139fd949f1c7fc7fc95fd429df18914 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-28T19:19:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2008_dis_jetramos.pdf: 1347533 bytes, checksum: 0139fd949f1c7fc7fc95fd429df18914 (MD5) Previous issue date: 2008-03-31 / The cashew crop is considered one of the most important socio-economic activity in Northeastern Brazil. Despite being used industrially for the production of pulp, drinks and sweets, the cashew apple shows high levels of waste. A little more than 10% of crop is exploited commercially. In this context, adding value to products derived from the cashew apple - such as fructose and glucose syrups - may indicate alternative economical routes for producing regions, by consuming the surplus not absorbed by the market of juices and sweets. The simulated moving bed is one of the most innovative technologies that performs continuous chromatographic separation of isomers. One of the key points of this technology is the choice of operating conditions (flows and switching times) that provides adequate separation. This work presents studies of adsorption equilibrium of synthetic solutions of fructose and glucose, under overloaded conditions of concentration, aiming at the separation of these sugars in simulated moving bed for the production of high-fructose and high-glicose syrups. The adsorption isotherms were obtained by frontal analysis, using synthetic solutions with fructose and glucose concentrations ranging from 10 to 120g / L, at temperatures of 30, 40 and 60 ° C, using the ion exchange resins Dowex MTO 99Ca and Diaion UBK 555. The breakthrough curves of synthetic solutions were compared with those obtained from the cashew syrup for validation of data, tha sake of model validation. Tha measured isotherms were non-linear and well described by the Langmuir model. The dispersive transport model was used to reproduce the behavior of breakthrough curves and to estimate mass transfer parameters, using the gPROMS commercial solver. Adsorption data were used to generate the region of complete separation (flowrate ratios in sections 2 and 3) of a simulated moving bed (SMB unit), based on the equilibrium theory (the triangle method), in order to predict operating conditions in a pilot unit. / A cajucultura é considerada uma das atividades sócio-econômicas mais importantes da região Nordeste do Brasil. Apesar de ser empregado industrialmente para fabricação de polpa, bebidas e doces, o pedúnculo do caju apresenta altíssimos níveis de desperdício. Pouco mais de 10% da produção agrícola é explorada comercialmente. Neste contexto, a obtenção de produtos de valor agregado a partir do pedúnculo do caju – como xaropes de frutose e glicose – pode indicar rotas econômicas alternativas para as regiões produtoras, aproveitando a produção excedentária não absorvida pelo mercado de sucos e doces industrializados. O leito móvel simulado constitui uma das mais inovadoras tecnologias cromatográficas que realiza separação de isômeros de forma contínua. Um dos pontoschave desta tecnologia é a escolha adequada das condições de operação (vazões e tempos de troca) que propiciem uma separação adequada. Este trabalho apresenta estudos de equilíbrio de adsorção de soluções sintéticas de frutose e glicose, em condições de sobrecarga de concentração, visando à separação destes açúcares em leito móvel simulado para a produção de xaropes de caju enriquecidos em frutose e glicose. As isotermas de adsorção foram obtidas por cromatografia frontal, utilizando soluções sintéticas de frutose e glicose com concentração variando de 10 a 120g/L, nas temperaturas de 30, 40 e 60 ºC, utilizando as resinas de troca iônica Dowex MTO 99Ca e Diaion UBK 555. As curvas de ruptura (breakthrough) das soluções sintéticas foram confrontadas com curvas de breakthrough obtidas a partir do xarope de caju para validação do modelo. A partir das mesmas, foram obtidas isotermas não-lineares bem descritas pelo modelo de Langmuir. O modelo do transporte dispersivo foi empregado para reproduzir o comportamento das curvas de breakthrough e para estimar parâmetros de transferência de massa, utilizando o solver comercial gPROMS. Os dados de equilíbrio de adsorção foram utilizados para gerar a região de completa separação (razões de vazão nas zonas 2 e 3) em uma unidade de leito móvel simulado (LMS), com base na Teoria do Equilíbrio (método do triângulo) para predição das condições de operação numa unidade piloto.

Submitted by Marcele Costal de Castro (costalcastro@gmail.com) on 2018-09-28T17:56:18Z No. of bitstreams: 1 COSME TADEU LIMA LUZ D.pdf: 7569834 bytes, checksum: da58a762463616e41e5bdf0fac3b1305 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-28T17:56:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 COSME TADEU LIMA LUZ D.pdf: 7569834 bytes, checksum: da58a762463616e41e5bdf0fac3b1305 (MD5) Previous issue date: 1999-12 / Resinas de troca iônica à base de vinilpiridinas , 2-vinilpiridina e 4-vinilpiridina, e divinilbenzeno (agente de reticulação), foram sintetizadas em presença de misturas de solventes (heptano, tolueno e metileticetona) pelo método de polimerização em suspensão. A estrutura porosa das resinas foi caracterizada segundo sua densidade aparente, inchamento em metanol, área específica, porosidade (volume de poros e distribuição de tamanho de poros) e microscopias ótica e eletrônica de varredura. Foram estudados a dependência entre a porosidade e a natureza do diluente, o grau de diluição e o teor do agente de reticulação. Os resultados obtidos mostraram comportamentos diferenciados para as resinas à base de 2-vinilpiridina e 4-vinilpiridina sintetizadas em presença da mesma mistura de solventes em relação a estrutura morfológica As resinas à base de 4-vinilipiridina e divinilbenzeno apresentaram uma maior tendência para a formação de macroporosidade.

Nesta dissertação, duas resinas reticuladas comerciais (denominadas, AmberliteGT73 e AmberliteIRC748) foram empregadas para suportar partículas de prata. Os grupos tiol da GT73 e ácido iminodiacético da IRC748 presentes nessas resinas foram empregados para a fixação de íons Ag+ a partir de solução aquosa. Posteriormente, os íons Ag+ foram reduzidos pelo emprego de três redutores diferentes em pH alcalino, denominados hidrazina, hidroxilamina e formaldeído (pH &#61504; 12). A morfologia e a impregnação de prata dos materiais binários assim obtidos foram avaliadas por meio de microscópio eletrônico de varredura equipado com detector de elétrons retro-espalhados (SEM-BSE). O detector de espectrometria de energia dispersiva de raios-X (EDAX) acoplado ao SEM permitiu a observação de partículas de prata. Os espectros de raios-X revelaram a presença do metal nas superfícies interna e externa das microesferas dos compósitos. A quantidade de prata incorporada foi determinada pelo método titulométrico, empregando solução padrão de tiocianato de potássio. As características antibactericidas dos compósitos foram avaliadas em colunas contendo pérolas de resina por onde foram percoladas suspensões da bactéria Escherichia coli auxotrópica AB1157 (tipo selvagem) nas concentrações de 103 a 107 células/mL. A avaliação biocida mostrou que estes materiais foram completamente bactericidas, sendo efetivos na eliminação da bactéria em poucos minutos. Esta ação biocida foi atribuída à combinação da atuação da prata e dos grupos funcionais das resinas / In this work, two different commercial cross-linked resins (namely, Amberlite&#61666; GT73 and Amberlite&#61666;IRC748) were employed for anchoring silver. The SH and the N(CH2COOH)2 groups, respectively present on these resins, were used for the Ag+ chelation from aqueous solution. The Ag+ ions were reduced by employing three different reductants, namely hydrazine, hydroxylamine and formaldehyde (under alkaline pH). The produced composites were characterized by thermogravimetry (TG-DTG) and scanning electron microscopy equipped with backscattered scanning electron detector (SEM-BSE). Energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) coupled to SEM allowed the observation of submicron particles of silver and chemical microanalysis of emitted X-rays revealed the presence of metal on the internal and external surfaces of the composite microspheres. The amount of incorporated silver was determined by titration. The antibacterial activity of the silver/resin composites were determined towards 103 to 107 cells/mL dilutions of the auxotrophic AB1157 Escherichia coli strain, showing that the networks containing anchored submicron silver particles were completely bactericidal within a few minutes due to the combined action of silver and functional groups of the resins

Nesta dissertação, duas resinas reticuladas comerciais (denominadas, AmberliteGT73 e AmberliteIRC748) foram empregadas para suportar partículas de prata. Os grupos tiol da GT73 e ácido iminodiacético da IRC748 presentes nessas resinas foram empregados para a fixação de íons Ag+ a partir de solução aquosa. Posteriormente, os íons Ag+ foram reduzidos pelo emprego de três redutores diferentes em pH alcalino, denominados hidrazina, hidroxilamina e formaldeído (pH &#61504; 12). A morfologia e a impregnação de prata dos materiais binários assim obtidos foram avaliadas por meio de microscópio eletrônico de varredura equipado com detector de elétrons retro-espalhados (SEM-BSE). O detector de espectrometria de energia dispersiva de raios-X (EDAX) acoplado ao SEM permitiu a observação de partículas de prata. Os espectros de raios-X revelaram a presença do metal nas superfícies interna e externa das microesferas dos compósitos. A quantidade de prata incorporada foi determinada pelo método titulométrico, empregando solução padrão de tiocianato de potássio. As características antibactericidas dos compósitos foram avaliadas em colunas contendo pérolas de resina por onde foram percoladas suspensões da bactéria Escherichia coli auxotrópica AB1157 (tipo selvagem) nas concentrações de 103 a 107 células/mL. A avaliação biocida mostrou que estes materiais foram completamente bactericidas, sendo efetivos na eliminação da bactéria em poucos minutos. Esta ação biocida foi atribuída à combinação da atuação da prata e dos grupos funcionais das resinas / In this work, two different commercial cross-linked resins (namely, Amberlite&#61666; GT73 and Amberlite&#61666;IRC748) were employed for anchoring silver. The SH and the N(CH2COOH)2 groups, respectively present on these resins, were used for the Ag+ chelation from aqueous solution. The Ag+ ions were reduced by employing three different reductants, namely hydrazine, hydroxylamine and formaldehyde (under alkaline pH). The produced composites were characterized by thermogravimetry (TG-DTG) and scanning electron microscopy equipped with backscattered scanning electron detector (SEM-BSE). Energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) coupled to SEM allowed the observation of submicron particles of silver and chemical microanalysis of emitted X-rays revealed the presence of metal on the internal and external surfaces of the composite microspheres. The amount of incorporated silver was determined by titration. The antibacterial activity of the silver/resin composites were determined towards 103 to 107 cells/mL dilutions of the auxotrophic AB1157 Escherichia coli strain, showing that the networks containing anchored submicron silver particles were completely bactericidal within a few minutes due to the combined action of silver and functional groups of the resins

Neste estudo, a sorção e recuperação de íons metálicos de resíduos sólidos industriais provenientes de uma indústria de galvanoplastia situada no Rio de Janeiro (Brasil) foram investigadas através da utilização de duas resinas comerciais de troca iônica: Lewatit VPOC 1800 (fortemente ácida, tipo gel) e Lewatit VPOC 1960 (fortemente básica, tipo gel), produzidas pela Lanxess-Bayer Chemicals. As características físico-quimicas das resinas e do lodo galvânico foram determinadas. Os estudos de sorção das resinas foram conduzidos em batelada e em coluna. Baseado nesses estudos, os parâmetros de sorção e das curvas de ruptura foram determinados. Os estudos de equilíbrio e cinética de sorção também foram realizados. O resíduo de galvanoplastia era composto pelos metais: Cu2+, Fe3+, Al3+, Ni2+ e Cr3+. A capacidade de sorção qe das resinas Lewatit VPOC 1800 variou entre 0,1-1,9 mg g-1 para Cu2+, 0,01-0,6 mg g-1 para Fe3+ e 0,2-0,4 mg g-1 para Al3+. Enquanto que para a resina Lewatit VPOC 1960, os valores de qe variou entre 0,01-0,4 mg g-1 para Cu2+ e 0,01 0,2 mg g-1 para Fe3+ dependendo da concentração do metal e do tempo de contato. A capacidade de sorção para a resina Lewatit VPOC 1960 foi restrita para íons Cu2+ e Fe3+ os quais formam complexos aniônicos com íons Cl-. O modelo de Freundlich foi o mais adequado para descrever o equilíbrio de troca iônica de ambas as resinas. Já em relação ao mecanismo de sorção, o modelo pseudo-segunda ordem tipo 1 foi o mais aplicável. O ponto de ruptura das resinas Lewatit VPOC 1800 e Lewatit VPOC 1960 em relação aos íons Cu2+ocorreu quando passou através da coluna, 1860 cm3 e 2220 cm3 de solução de resíduo sólido respectivamente (20 g de resina, 100 mg L-1 de íons Cu2+, vazão de 60 cm3 min-1). Os íons metálicos Cu2+, Fe3+, Al3+, foram dessorvidos em alta proporção da resina Lewatit VPOC 1800 passando pela coluna solução aquosa de H2SO4 2,4 mol L-1. Já os metais Cu2+ e Fe3+ foram eluídos da resina Lewatit VPOC 1960 com solução aquosa de HCl 2,0 mol L-1. A recuperação seletiva de Cu2+ não foi alcançada porque Cu2+ e Fe3+ precipitam na mesma faixa de pH / In the present study, the sorption and recovery of metal ions from industrial solid residues proceeding from galvanoplasty industry (Rio de Janeiro, Brazil) was investigated by using two commercial ion exchange resins Lewatit VPOC 1800 (strong acid, gel type) and Lewatit VPOC 1960 (strong basic, gel type) produced by Lanxess - Bayer Chemicals. The physical-chemical characteristics of the resins and galvanic sludge were determined. The studies of sorption of the resins were conduced under batch and column conditions. Based on these studies the sorption parameters and the breakthrough curves for both resins were determined. Studies of equilibrium and kinetic of the sorption were also performed. The electroplating residue were composed of the metals Cu2+, Fe3+, Al3+, Ni2+ and Cr3+. The sorption capacity qe of the resin Lewatit VPOC1800 varied between 0.1-1.9 mg g-1 to Cu2+, 0.01-0.6 mg g-1 to Fe3+ and 0.2-0.4 mg g-1 to Al3+. While for the resin Lewatit VPOC1960 the values of qe varied between 0.01-0.4 mg g-1 to Cu2+ and 0.01-0.2 mg g-1 to Fe3+ depending of the metal concentration and contact time. The sorption capacity for Lewatit VPOC1960 was restricted to ions Cu2+ and Fe3+ that to form anionic complexes with chloride. The Freudlich model was more adequate to describe the ion exchange equilibrium for both resins and the sorption mechanism was compliant to the kinetic model of pseudo second order type 1. The breakpoint to Cu2+ occurred after passing 1860 cm3 and 2220 cm3 of residue solution through the resins Lewatit VPOC1800 and Lewatit VPOC1960, respectively (20 g of the resin, 100 ppm of Cu2+, flow rate of 60 cm3 min-1). The metals Cu2+, Fe3+ and Al3+ were desorbed on high proportion of the Lewatit VPOC1800 through passing a aqueous solution H2SO4 2.4 mol L-1. Already the metals Cu2+ and Fe3+ were eluted to Lewatit VPOC1960 with HCl aqueous solution 2.0 mol L-1. The selective recuperation of the Cu2+ was not reach because the Cu2+ and Fe3+ precipitated on similar pH

Neste estudo, a sorção e recuperação de íons metálicos de resíduos sólidos industriais provenientes de uma indústria de galvanoplastia situada no Rio de Janeiro (Brasil) foram investigadas através da utilização de duas resinas comerciais de troca iônica: Lewatit VPOC 1800 (fortemente ácida, tipo gel) e Lewatit VPOC 1960 (fortemente básica, tipo gel), produzidas pela Lanxess-Bayer Chemicals. As características físico-quimicas das resinas e do lodo galvânico foram determinadas. Os estudos de sorção das resinas foram conduzidos em batelada e em coluna. Baseado nesses estudos, os parâmetros de sorção e das curvas de ruptura foram determinados. Os estudos de equilíbrio e cinética de sorção também foram realizados. O resíduo de galvanoplastia era composto pelos metais: Cu2+, Fe3+, Al3+, Ni2+ e Cr3+. A capacidade de sorção qe das resinas Lewatit VPOC 1800 variou entre 0,1-1,9 mg g-1 para Cu2+, 0,01-0,6 mg g-1 para Fe3+ e 0,2-0,4 mg g-1 para Al3+. Enquanto que para a resina Lewatit VPOC 1960, os valores de qe variou entre 0,01-0,4 mg g-1 para Cu2+ e 0,01 0,2 mg g-1 para Fe3+ dependendo da concentração do metal e do tempo de contato. A capacidade de sorção para a resina Lewatit VPOC 1960 foi restrita para íons Cu2+ e Fe3+ os quais formam complexos aniônicos com íons Cl-. O modelo de Freundlich foi o mais adequado para descrever o equilíbrio de troca iônica de ambas as resinas. Já em relação ao mecanismo de sorção, o modelo pseudo-segunda ordem tipo 1 foi o mais aplicável. O ponto de ruptura das resinas Lewatit VPOC 1800 e Lewatit VPOC 1960 em relação aos íons Cu2+ocorreu quando passou através da coluna, 1860 cm3 e 2220 cm3 de solução de resíduo sólido respectivamente (20 g de resina, 100 mg L-1 de íons Cu2+, vazão de 60 cm3 min-1). Os íons metálicos Cu2+, Fe3+, Al3+, foram dessorvidos em alta proporção da resina Lewatit VPOC 1800 passando pela coluna solução aquosa de H2SO4 2,4 mol L-1. Já os metais Cu2+ e Fe3+ foram eluídos da resina Lewatit VPOC 1960 com solução aquosa de HCl 2,0 mol L-1. A recuperação seletiva de Cu2+ não foi alcançada porque Cu2+ e Fe3+ precipitam na mesma faixa de pH / In the present study, the sorption and recovery of metal ions from industrial solid residues proceeding from galvanoplasty industry (Rio de Janeiro, Brazil) was investigated by using two commercial ion exchange resins Lewatit VPOC 1800 (strong acid, gel type) and Lewatit VPOC 1960 (strong basic, gel type) produced by Lanxess - Bayer Chemicals. The physical-chemical characteristics of the resins and galvanic sludge were determined. The studies of sorption of the resins were conduced under batch and column conditions. Based on these studies the sorption parameters and the breakthrough curves for both resins were determined. Studies of equilibrium and kinetic of the sorption were also performed. The electroplating residue were composed of the metals Cu2+, Fe3+, Al3+, Ni2+ and Cr3+. The sorption capacity qe of the resin Lewatit VPOC1800 varied between 0.1-1.9 mg g-1 to Cu2+, 0.01-0.6 mg g-1 to Fe3+ and 0.2-0.4 mg g-1 to Al3+. While for the resin Lewatit VPOC1960 the values of qe varied between 0.01-0.4 mg g-1 to Cu2+ and 0.01-0.2 mg g-1 to Fe3+ depending of the metal concentration and contact time. The sorption capacity for Lewatit VPOC1960 was restricted to ions Cu2+ and Fe3+ that to form anionic complexes with chloride. The Freudlich model was more adequate to describe the ion exchange equilibrium for both resins and the sorption mechanism was compliant to the kinetic model of pseudo second order type 1. The breakpoint to Cu2+ occurred after passing 1860 cm3 and 2220 cm3 of residue solution through the resins Lewatit VPOC1800 and Lewatit VPOC1960, respectively (20 g of the resin, 100 ppm of Cu2+, flow rate of 60 cm3 min-1). The metals Cu2+, Fe3+ and Al3+ were desorbed on high proportion of the Lewatit VPOC1800 through passing a aqueous solution H2SO4 2.4 mol L-1. Already the metals Cu2+ and Fe3+ were eluted to Lewatit VPOC1960 with HCl aqueous solution 2.0 mol L-1. The selective recuperation of the Cu2+ was not reach because the Cu2+ and Fe3+ precipitated on similar pH

Submitted by Nathália Faria da Silva (nathaliafsilva.ufv@gmail.com) on 2017-07-12T14:48:33Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 420337 bytes, checksum: b716997ea739661f6b442ce3e6352641 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-12T14:48:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 420337 bytes, checksum: b716997ea739661f6b442ce3e6352641 (MD5) Previous issue date: 2001-06-08 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / No presente trabalho avaliou-se o emprego de resinas de troca iônica quanto a sua capacidade em adsorver ácido acético, furfural e hidróximetil furfural presentes no hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-áçúcar obtido por hidrólise ácida. A metodologia empregada consistiu em determinar, inicialmente, as curvas cinéticas de adsorção para cada um destes compostos. Em seguida foram construídas as isotermas de adsorção, também para estes compostos. O mesmo procedimento foi utilizado para três diferentes tipos de resinas (A-500, A-103S e C-155S – PUROLITE®). Nos experimentos de cinética de adsorção encontrou-se que dez minutos de contato, entre a resina e o hidrolisado hemicelulósico, foram suficientes para que o equilíbrio do processo de sorção fosse atingido. Observou-se também, nos testes referentes à determinação das isotermas, que a resina que apresentou uma melhor capacidade em adsorver os compostos foi a resina aniônica A-500, visto que esta apresentou um maior valor de q - quantidade de composto adsorvido (mg) por quantidade de resina (g), para ácido acético e para hidróximetil furfural. Estes valores foram, aproximadamente: 5,7 mg· g^-1 para o ácido acético, 0,2 mg· g^-1 para o furfural e 0,57 mg· g^-1 para o hidróximetil furfural. Foi possível observar, nas condições estudadas, que a resina aniônica A-103S também adsorve ácido acético 3,9 mg· g^-1 , furfural 0,31 mg· g^-1 e hidróximetil furfural 0,3 mg· g^-1 , porém em menor quantidade que a resina A-500. No entanto, a resina catiônica C-155S, não apresentou bom desempenho para adsorver esses compostos. Os valores de q para esta resina foram, aproximadamente, 2,5mg· g^-1 para o ácido acético, 0,11 mg· g^-1 para o furfural e 0,05 mg· g^-1 para o hidróximetil furfural. / In this work, it was evaluated the use of ionic exchange resins in relation to its capacity to adsorb acetic acid, furfural and hydroxymethyl furfural present in sugar cane bagasse hemicellulose hydrolysate obtained through acidic hydrolysis. The methodology employed consisted in determining, initially, the kinetic curves of adsorption for each one of these compounds as well as the adsorption isothermals. The same procedure was equally done for three different resins. (A- 500, A-103S, and C-155S - PUROLITE®). In the experiments of kinetics of adsorption, it was found that ten minutes of contact between the resin and the hemicellulose hydrolysate, were enough to attain balance in the adsorption process. It was also observed, in the experiments of the determination of the isotherms, that the resin wich presented a better capacity in adsorbing the compounds was the anionic resin A-500, because this one presented a higher q value- amount of adsorbed compound (mg) per quantity of resin (g), for acetic acid and for hydroxymethyl furfural. These values were approximately 5,7 mg· g^-1 for the acetic acid, 0,2 mg· g^-1 for the furfural and 0,57 mg· g^-1 for the hydroxymethyl furfural. It was possible to observe, under the studied conditions, that the anionic resin A-103S, also adsorbs acetic acid 3,9 mg· g^-1, furfural 0,31 mg· g^-1 and hydroxymethyl furfural 0,3 mg· g^-1, but in smaller quantity than the resin A-500. Nevertheless, the cationic resin C-155S did not present a good performance in adsorbing these compounds. The q values were, approximately, 2,5mg· g^-1 for the acetic acid, 0,11 mg· g^-1 for the furfural, and 0,05 mg· g^-1 for the hydroxymethyl furfural.

A presença de compostos inibidores ao metabolismo de microrganismos é a principal dificuldade encontrada para utilização dos hidrolisados hemicelulósicos para produção de etanol e xilitol. Compostos derivados das degradações da lignina, da celulose e hemicelulose são liberados durante a hidrólise ácida da biomassa. O presente trabalho teve como objetivo avaliar a utilização de diferentes tratamentos de destoxificação de forma combinada, visando a purificação do hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar para obtenção de etanol e xilitol. Os tratamentos utilizados foram: coagulação/floculação de impurezas coloidais, separação por membranas de microfiltração e ultrafiltração e resinas de troca iônica, sendo o material de partida foi um hidrolisado de bagaço recém-obtido. O tratamento de coagulação/floculação foi otimizado utilizando planejamento de experimentos do tipo fatorial e na melhor condição promoveu reduções de 53,3% em compostos fenólicos, 34,8% de furfural, 3,7% de HMF, 4,2% de ácido acético e 67,6% da área espectral. Na sequência, o hidrolisado tratado na etapa anterior foi submetido a testes de microfiltração e ultrafiltração. Para esta etapa os melhores resultados foram obtidos utilizando membranas de 100 kDa em polietersulfona. Com este tratamento foi possível reduzir em 11,9% os compostos fenólicos, 23,8% de furfural, 21,5% de HMF e 21,4% de área espectral. Após o tratamento com membranas o hidrolisado foi percolado em resinas de caráter catiônico e aniônico utilizadas em série possibilitando a eliminação de 34,8% de compostos fenólicos, 38,5% de furfural, 74,7% de HMF, 55% de ácido acético e 10,3% da área espectral. Ao final, a combinação de todas as tecnologias de separação estudadas possibilitou remoções maiores que 97% para compostos fenólicos, furfural e HMF o que resultou numa redução da área espectral em 99,3%. O hidrolisado purificado foi concentrado e submetido a testes fermentativos preliminares para produção de etanol e xilitol. Estas bioconversões apresentaram rendimentos de 0,58 g/g em xilitol e 0,29 g/g em etanol por D-xilose consumida, que equivalem a 86% e 83% dos rendimentos obtidos a partir dos meios sintéticos, respectivamente. Estes resultados indicaram que a purificação obtida através do uso combinado da coagulação/floculação, separação por membranas e resinas de troca iônica foram bastante satisfatórios principalmente considerando a fermentabilidade obtida a partir deste substrato em comparação ao meio sintético. / The presence of inhibitory compounds in the metabolism of microorganisms is the main difficulty for the use of hemicellulosic hydrolyzate for ethanol and xylitol production. Compounds derived from lignin, cellulose and hemicellulose degradation are released during the biomass acid hydrolysis. This study aimed to evaluate the use of different detoxification treatments in combination, aimed at purifying the hydrolyzed hemicellulosic sugarcane bagasse. The treatments were: coagulation / flocculation of colloidal impurities, separation by microfiltration and ultrafiltration membrane and ion exchange resins, and the starting material was a newly obtained hydrolyzed bagasse. The treatment of coagulation / flocculation was optimized using factorial experiments design of the kind that in the best condition promoted reductions of 53.3%, 34.8%, 3.7%, 4.2% and 67.6% in phenolic compounds, furfural, hydroxymethylfurfural, acid acetic acid and spectral area, respectively. Next, the hydrolyzate treated in the previous step was tested for microfiltration and ultrafiltration. For this step the best results were obtained using a 100 kDa membrane in polyethersulfone. With this treatment were obtaneid reduction of 11.9%, 23.8%, 21.5%, 21.4% in phenolic compunds, furfural, hydroxymethylfurfural and spectral area, respectively. After membrane treatment the hydrolyzate was percolated through resins with anionic and cationic character used in series enabling the elimination of 34.8%, 38.5%, 74.7%, 55% and 10.3% of phenolic compounds, furfural, hydroxymethylfurfural, acetic acid and spectral area, respectively. At the end, the combination of all separation technologies studied was able to remove greater than 97% of phenolic compounds, furfural and hydroxymethylfurfural which resulted in a reduction of 99.3% in spectral area. The purified hydrolyzate was concentrated and subjected to preliminary fermentative testing for the ethanol and xylitol production. These bioconversions had income of 0.58 g/g in xylitol and 0.29 g/g in ethanol by D-xylose consumed, equivalent to 86% and 83% of ethanol and xylitol yield obtained from the synthetic medium, respectively. These results indicated that the purification achieved through the combined use of coagulation/flocculation, membrane separation and íon exchange resins were very satisfactory, especially considering the fermentability obtained from this substrate compared to the synthetic medium.

A presença de compostos inibidores ao metabolismo de microrganismos é a principal dificuldade encontrada para utilização dos hidrolisados hemicelulósicos para produção de etanol e xilitol. Compostos derivados das degradações da lignina, da celulose e hemicelulose são liberados durante a hidrólise ácida da biomassa. O presente trabalho teve como objetivo avaliar a utilização de diferentes tratamentos de destoxificação de forma combinada, visando a purificação do hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar para obtenção de etanol e xilitol. Os tratamentos utilizados foram: coagulação/floculação de impurezas coloidais, separação por membranas de microfiltração e ultrafiltração e resinas de troca iônica, sendo o material de partida foi um hidrolisado de bagaço recém-obtido. O tratamento de coagulação/floculação foi otimizado utilizando planejamento de experimentos do tipo fatorial e na melhor condição promoveu reduções de 53,3% em compostos fenólicos, 34,8% de furfural, 3,7% de HMF, 4,2% de ácido acético e 67,6% da área espectral. Na sequência, o hidrolisado tratado na etapa anterior foi submetido a testes de microfiltração e ultrafiltração. Para esta etapa os melhores resultados foram obtidos utilizando membranas de 100 kDa em polietersulfona. Com este tratamento foi possível reduzir em 11,9% os compostos fenólicos, 23,8% de furfural, 21,5% de HMF e 21,4% de área espectral. Após o tratamento com membranas o hidrolisado foi percolado em resinas de caráter catiônico e aniônico utilizadas em série possibilitando a eliminação de 34,8% de compostos fenólicos, 38,5% de furfural, 74,7% de HMF, 55% de ácido acético e 10,3% da área espectral. Ao final, a combinação de todas as tecnologias de separação estudadas possibilitou remoções maiores que 97% para compostos fenólicos, furfural e HMF o que resultou numa redução da área espectral em 99,3%. O hidrolisado purificado foi concentrado e submetido a testes fermentativos preliminares para produção de etanol e xilitol. Estas bioconversões apresentaram rendimentos de 0,58 g/g em xilitol e 0,29 g/g em etanol por D-xilose consumida, que equivalem a 86% e 83% dos rendimentos obtidos a partir dos meios sintéticos, respectivamente. Estes resultados indicaram que a purificação obtida através do uso combinado da coagulação/floculação, separação por membranas e resinas de troca iônica foram bastante satisfatórios principalmente considerando a fermentabilidade obtida a partir deste substrato em comparação ao meio sintético. / The presence of inhibitory compounds in the metabolism of microorganisms is the main difficulty for the use of hemicellulosic hydrolyzate for ethanol and xylitol production. Compounds derived from lignin, cellulose and hemicellulose degradation are released during the biomass acid hydrolysis. This study aimed to evaluate the use of different detoxification treatments in combination, aimed at purifying the hydrolyzed hemicellulosic sugarcane bagasse. The treatments were: coagulation / flocculation of colloidal impurities, separation by microfiltration and ultrafiltration membrane and ion exchange resins, and the starting material was a newly obtained hydrolyzed bagasse. The treatment of coagulation / flocculation was optimized using factorial experiments design of the kind that in the best condition promoted reductions of 53.3%, 34.8%, 3.7%, 4.2% and 67.6% in phenolic compounds, furfural, hydroxymethylfurfural, acid acetic acid and spectral area, respectively. Next, the hydrolyzate treated in the previous step was tested for microfiltration and ultrafiltration. For this step the best results were obtained using a 100 kDa membrane in polyethersulfone. With this treatment were obtaneid reduction of 11.9%, 23.8%, 21.5%, 21.4% in phenolic compunds, furfural, hydroxymethylfurfural and spectral area, respectively. After membrane treatment the hydrolyzate was percolated through resins with anionic and cationic character used in series enabling the elimination of 34.8%, 38.5%, 74.7%, 55% and 10.3% of phenolic compounds, furfural, hydroxymethylfurfural, acetic acid and spectral area, respectively. At the end, the combination of all separation technologies studied was able to remove greater than 97% of phenolic compounds, furfural and hydroxymethylfurfural which resulted in a reduction of 99.3% in spectral area. The purified hydrolyzate was concentrated and subjected to preliminary fermentative testing for the ethanol and xylitol production. These bioconversions had income of 0.58 g/g in xylitol and 0.29 g/g in ethanol by D-xylose consumed, equivalent to 86% and 83% of ethanol and xylitol yield obtained from the synthetic medium, respectively. These results indicated that the purification achieved through the combined use of coagulation/flocculation, membrane separation and íon exchange resins were very satisfactory, especially considering the fermentability obtained from this substrate compared to the synthetic medium.