In the fermentation process for ethanol production, the yeast Saccharomyces cerevisiae are recovered and recycled to a new stage of fermentation. This separation process is a major challenge, because the yeasts are small and low density. For this purpose the hydrocyclone emerges as an interesting alternative, because it uses the same principle of centrifugal separation, requires low maintenance and can be readily sterilized. This study aimed to optimize the separation process of yeast fermentation using hydrocyclones. To this end, was evaluated through experimental studies the influence of geometric and operational variables on the performance of hydrocyclones. A factorial experimental design (34) was applied and the results were used for the determination of empirical mathematical models that describe the capacity, total efficiency of separation, the flow ratio and reduced separation efficiency as a function of different geometric variables (feed inlet diameter, overflow diameter and angle of the hydrocyclone cone) and pressure drop. The geometry "optimum" founded was used in another factorial experimental design which aimed at evaluating the effect of concentration and pressure drop on the performance of the hydrocyclone. The diameters of the feed and overflow pipes studied were 2, 3 and 4 mm, while the angles of the hydrocyclone cone ranged from 6, 8 and 10º. The tests were conducted with suspensions of yeast in water with yeast concentrations from 0.5% to 5.5% by mass. All tests were performed at three different pressure drops (15, 23 and 31 psi). For yeast concentration of 1% was obtained total efficiencies of separation between 36.54 to 92.02%, reduced separation efficiencies from 4.67 to 55.59%, capacities from 0.1183 to 0.4579 m3/h and flow ratios, ranging from 31.74 to 84.30%. It also investigated the centrifugal forces generated within these devices ranging from 291g to 4153g. Analysis and discussion of the results show that the reduction of geometric variables with the increase in pressure drop and use of less concentrated suspensions led, in general, to an increase in total efficiency of separation. For the largest pressure drop conditions, the reduction of viability was checked and presented values below 6.76%. CFD techniques have also been applied in order to simulate the internal flow of a hydrocyclone. / No processo de fermentação para produção de etanol, as leveduras de Saccharomyces cerevisiae são recuperadas e recicladas para uma nova etapa de fermentação. Este processo de separação representa um grande desafio, pois as leveduras são pequenas e com baixa densidade. Para tal finalidade, o hidrociclone surge como uma alternativa interessante pois, além de utilizar o mesmo princípio de separação das centrífugas, requer baixo custo de manutenção e pode ser prontamente esterilizado. O presente trabalho teve como objetivo otimizar o processo de separação de leveduras da fermentação alcoólica utilizando hidrociclones. Para tanto, avaliou-se, através de estudos experimentais, a influência de variáveis geométricas e operacionais sobre o desempenho de hidrociclones. Um planejamento experimental fatorial (34) foi empregado e os resultados foram usados para a determinação de modelos matemáticos empíricos que descrevem a capacidade, eficiência total, a razão de líquido e a eficiência total reduzida como função de diferentes variáveis geométricas (diâmetro da alimentação, diâmetro do overflow e ângulo de tronco de cone) e da queda de pressão. A geometria ótima encontrada foi utilizada em um outro planejamento 3 níveis que visava avaliar o efeito da concentração e da queda de pressão sobre o desempenho deste hidrociclone. Os diâmetros dos dutos de alimentação e overflow estudados foram de 2, 3 e 4 mm, enquanto que os ângulos de tronco de cone analisados foram de 6, 8 e 10º. Os ensaios foram conduzidos com suspensões de leveduras em água, com concentrações de leveduras de 0,5% a 5,5% em massa. Todos os testes foram realizados a três diferentes quedas de pressão (15, 23 e 31 psi). Para uma concentração de leveduras de 1%, foram obtidas eficiências totais de separação entre 36,54 a 92,02%, eficiências totais reduzidas de 4,67 a 55,59%, capacidades de 0,1183 a 0,4579 m3/h e razões de líquido com valores entre 31,74 a 84,30%. Investigaramse também as forças centrífugas geradas no interior destes equipamentos que variaram de 291g a 4153g. Da análise e discussão dos resultados, pôde-se identificar que a diminuição das variáveis geométricas junto ao aumento na queda de pressão e utilização de suspensões menos concentradas levou, de um modo geral, a um aumento na eficiência total de separação. Para as maiores condições de queda de pressão foram verificadas as quedas de viabilidade que se situaram abaixo de 6,76%. Técnicas de CFD também foram aplicadas no intuito de simular o escoamento interno de um hidrociclone. / Mestre em Engenharia Química

O processo galvanotécnico é responsável por gerar efluentes que contêm metais tóxicos e substâncias recalcitrantes. As restrições quanto à qualidade do lançamento de efluentes temse intensificado. Uma alternativa para essa problemática são os processos de separação por membranas, como a osmose inversa. O presente estudo teve por objetivo analisar duas estratégias para a melhoria do desempenho de uma central de tratamentos galvânicos, compostas por suas estapas atuais de tratamento como: Tratamento físco-químico, oxidação avançada, filtração simples e trocador iônico) e a possibilidade da inserção da osmose inversa no processo existente (estratégia 1) ou a substituição do trocador iônico pela membrana de osmose inversa (estratégia 2). Neste estudo foi utilizada uma membrana de poliamida com camada seletiva de polissulfona, poisdd foi observada a eficiência das estratégias propostas perante os parâmetros ambientais, em que foram observadas remoções superiores a 92% de níquel total, 90% de cobre total, 81% de zinco total, 93% de fósforo total, 87% de demanda química de oxigênio, 90% de nitrogênio amoniacal e 100% de sólidos suspensos totais para a estratégia 1. Neste trabalho, ainda foram analisados os modelos de bloqueio pela metodologia de Hermia e avaliadas as resistências da membrana, utilizando o efluente galvânico. Os resultados mostraram que a membrana apresentou 80% de resistência por concentração para a estratégia 1 e 40% de fouling para a estratégia 2. Em ambas estratégias, o modelo de Hermia apresentou maior índice para bloqueio irreversível e padrão. Para a estratégia 1, o processo ocorreu ao longo de 180 minutos, e foi observada uma redução do fluxo de permeado de 63%. Após a limpeza química, foi observada uma recuperação do fluxo superior a 93%, sendo que os 7% que não foi possível se recuperar correspondem ao fouling irreversível. Para a estratégia 2, o processo ocorreu ao longo de 90 minutos com uma redução de fluxo de 94%. Após a limpeza a química, foi observada uma recuperação de fluxo de 71%, também mostrando a presença de fouling irreversível. Com a utilização do software Rosa 9.1 DOW, foi detectada para uma demanda de 10m³/h, a necessidade de 3 módulos de osmose inversa com 24 membranas, com uma área de filtração de 891,84 m², com uma pressão de trabalho de 6 bar de pressão e uma potência de bomba de 3,48 kWh. O software mencionado detectou problemas de CaSO4, devido às características do efluente para aumentar a vida útil das membranas. Isso implicaria em um sistema de abrandamento antes de ser submetido à osmose inversa. A avaliação econômica simplificada em comparação ao modelo atual de tratamento e a inserção de uma nova tecnologia, implicaria na instalação de um movo equipamento que triplicaria os custos atuais da central de tratamento de efluentes. Tendo em vista que os padrões de lançamento estão com níveis no limite da legislação, o novo equipamento traria segurança no cumprimento da legislação sem ficar na eminência de autuações perante o órgão ambiental. Mesmo com a estratégia 2 atendendo os padrões de lançamento e possibilitando a substituição de um processo, a estratégia 1 mostou-se mais eficaz, por apresentar menores concentrações finais, consequentemente, resultando em maior tempo de operação e maior viada útil da membrana, com menores paradas para limpezas químicas e custos operacionais. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES. / The galvanotechnical industry is responsible for generating effluents containing heavy metals and recalcitrant substances. The restrictions on the quality of effluent discharge have intensified. An alternative to this problem are membrane separation processes, such as reverse osmosis. The present study had the objective of analyzing two strategies to improve the performance of a galvanic treatment center, composed of its current stages of treatment as: physico-chemical treatment, advanced oxidation, simple filtration and ion exchange. Then, it was studied the possibility of insertion of the reverse osmosis in the existing process (strategy 1) or the replacement of the ion exchanger by the reverse osmosis membrane (strategy 2). For this purpose, a polyamide membrane with a selective polysulfone layer was used, where the efficiency of the proposed strategies was observed for the environmental parameter. Using strategy 1, the results were observed above 92% of total nickel, 90% of total copper, 81% of zinc, 93% of total phosphorus, 87% of chemical oxygen demand (COD), 87% of ammonia nitrogen and 100% of total suspended s’olids. The Hermia methodology and the membrane resistance, using the galvanic effluent, were also analyzed by the blocking models. The results showed that the membrane presented 80% resistance per concentration for strategy 1 and 40% of fouling for strategy 2. In both strategies, the Hermia model presented a higher index for irreversible and standard block. For strategy 1, the process occurred over 180 minutes and a permeate flux reduction of 63% was observed. After the chemical cleaning, a recovery flow superior to 93% was observed, and 7% that could not be recovered correspond to irreversible fouling. For strategy 2, the process occurred over 90 minutes with a 94% of flow reduction. After cleaning, a flow recovery of 71% was observed, also showing the presence of irreversible fouling. The Rosa 9.1 DOW software showed that for a demand of 10m³ / h it would take 3 reverse osmosis modules with 24 membranes, filtration area of 891,84 m², working pressure of 6 bar pressure and a pump power of 3.48 kWh. The mentioned software detected problems of CaSO4, due to the effluent characteristics to increase the useful life of the membranes. This would imply a slowing system before being subjected to reverse osmosis. The simplified economic evaluation compared to the current treatment model and the insertion of a new technology, would entail the installation of a moving equipment that would triple the current costs of the effluent treatment plant. Considering that the release standards are at the limit of the legislation, the new equipment would treat security in compliance the legislation without being in the eminence of notices before the environmental agency. Even with strategy 2 meeting the launching standards and allowing the substitution of a process, strategy 1 has been shown to be more effective, since it presents lower final concentrations, resulting operating bigger life of the membrane, with lower stops for chemical clean-ups and operating costs.

Orientador: Maria Regina Wolf Maciel / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-05T04:48:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TorresAlvarez_MarioEusebio_D.pdf: 10381978 bytes, checksum: 6d92d3ef3288c11e5d00589fa7bff9e7 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Neste trabalho de tese, foi realizado um estudo do potencial do processo de pervaporação como um processo de separação de misturas azeotrópicas. Foram realizados o estudo, a avaliação e a comparação de dois modelos matemáticos selecionados da literatura par o processo de pervaporação, que têm como base o mecanismo solução-difusão. Forma desenvolvidos dois programas computacionais, o PERKAT e o PERBRUN, que pemitiram avaliar, segundo estes modelos, qualquer tipo de mistura binária, aqui exemplificados pelos sistemas etanol/água e acetato de metila/água. Foi proposto um modelo matemático a partir do mecanismo solução-difusão procurando minimizar a necessidade de dados experimentais e assim, possibilitar a avaliação rápida em estágios iniciais de projetos de processos. Foi , ainda, elaborado um algoritmo de calculo para o processo de pervaporação. Afim de obter um modelo mais robusto, minimizando a necessidade de dados experimentais, foram realizados e estudo da predição do coeficiente de difusão na membrana, a determinação do parâmetro de interação binário solvente/polímero, a validação do método de predição com dados experimentais e uma análise de sensibilidade paramétrica. Com isso, foi desenvolvido o simulador ¿PERVAP¿ a partir do modelo matemático proposto neste trabalho. A intenção foi possibilitar ao engenheiro de processos tomadas de decisão rápidas a respeito da possibilidade de usar o processo de pervaporação para a separação de uma mistura binária qualquer ...Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: In this work, a study of the potential of pervaporation process for the separation of azeotropic mixtures was carries out. Two mathematical models were chosen from the literature for pervaporation process based on solution diffusion mechanism and a study, an evaluation and a comparison between these models were made. Two computational programs were developed, PERKAT and PERBRUN, which allow the evaluation, according to these models, of any type of binary mixture, here exemplified by the system ethanol/water and methyl acetate/water. A mathematical model was proposed based on the solution-diffusion mechanism with the aim of minimizing the necessity of experimental data and, thus, to make possible the fast evaluation in early stages of process design.Furthermore, it was elaborated a calculation algorithm for the pervaporation process. In order to get a more robust model, minimizing the necessity of experimental data, the study of the prediction of the diffusion coefficient in the membrane, the determination of the binary interaction parameter of solvent/polymer, the validation of the prediction method with experimental data and a parametric sensitivity analysis were carried out. With this, the "PERVAP" simulator was developed from the mathematical model proposed in this work. The intention was to make possible for engineers to take rapid decisions regarding the possibility for using the pervaporation process for separating any binary mixture ...Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Maria Regina Wolf Maciel / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-08T23:42:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Perioto_FabianoRomero_D.pdf: 1193759 bytes, checksum: 59c15d9b760f3098c6e92c822d878e78 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Neste trabalho de tese, foram realizadas a modelagem e a simulação dos processos de separação pervaporação e osmose inversa aplicados a sistemas binários. A premissa empregada foi o desenvolvimento de metodologias de predição das variáveis de processo da pervaporação e osmose inversa independentes de dados experimentais destes processos; os dados necessários para a predição destas variáveis foram propriedades fundamentais dos componentes puros da alimentação. A partir de uma revisão bibliográfica dos modelos existentes para o processo de pervaporação, foi definida uma metodologia de predição das variáveis de processo baseado no modelo solução-difusão. A etapa inicial da metodologia foi o desenvolvimento de um programa de cálculo das composições de sorção na membrana, baseado no modelo UNIQUAC e no método de contribuição de grupos UNIFAC, adaptados ao uso de polímeros. O programa foi validado pela aplicação a sistemas ideais e não-ideais sob o ponto de vista termodinâmico. Os resultados empregando o modelo UNIQUAC apresentaram boaconcordância com os dados experimentais; no caso dos resultados obtidos via UNIFAC para solventes orgânicos obteve-se um bom ajuste dos dados experimentais, mas, no caso da água, os resultados obtidos pelo modelo não foram adequados. Na segunda etapa da metodologia, foram realizados o estudo da predição do coeficiente de difusão na membrana, a partir do modelo do volume livre, seguindo a abordagem de Fick e Maxwell-Stefan; a determinação dos parâmetros necessários ao respectivo modelo; a aplicação a casos estudos e uma análise paramétrica. Os resultados obtidos concordaram bem com os dados experimentais. Com isto, a partir dos valores de sorção e coeficientes de difusão, foi elaborado um programa para a predição do processo de pervaporação; o programa foi aplicado a casos estudos citados na literatura. Foi também estudada a aplicação da pervaporação ao sistema fenol-água, considerando uma membrana de poli (dimetil siloxano) como agente de separação. Os resultados concordaram bem com os dados experimentais disponíveis e mostraram que uma melhor seletividade e performance de separação foram obtidos em concentrações de fenol na alimentação inferiores a 0,2 % molar. A etapa final do trabalho foi a elaboração de um programa para simulação do processo de osmose inversa tendo como base um modelo derivado da mecânica-estatística. A partir dos parâmetros do modelo, foram preditos a rejeição e fluxo do permeado da mistura etanol-água em uma membrana de poliamida. O coeficiente de difusão de Maxwell-Stefan em alta pressão foi predito e empregado na simulação da osmose inversa / Abstract: In this work, the modelling and simulation of pervaporation and reverse osmosis processes for binary mixtures were carried out. The development of prediction methodologies for process variables of pervaporation and reverse osmosis without the necessity of experimental data was the general guideline followed; the experimental data used in these methodologies were the fundamental properties of pure components of feed. Based on the literature review for available models for pervaporation process, a prediction methodology according to the solution-difusion model was choosen and developed. The inicial step for the methodology elaboration was the development of a software for sorption composition determination in the membrane, based on the UNIQUAC model and UNIFAC group contribution method, both suitable for polymer applications. The software was validated applying it forideal and non-ideal systems on thermodynamic viewpoint. The results obtained according to the UNIQUAC model agreed well with experimental data; in the case of the results obtained by the UNIFAC method when applied for organic solvents, it was obtained a good agreement with experimental data, but, on the other hand, for the water, the results showed that the model must be improved. In the second step of methodology development, the study of the prediction of the diffusion coefficient in the membrane according Fick and Maxwell-Stefan approaches, the determination of models parameters, the validation of the prediction method with experimental data and a parametric sensitivity analysis were carried out. The results agreed well with experimental data. So, using the sorption compositions and diffusion coeficients calculated, it was developed a software for pervaporation prediction; the software was applied for some cases of literature. It was also studied the application of pervaporation to phenol-water system using poly(dimethylsiloxane) as selective barrier. The results agreed well with available experimental data and showed that a best selectivity and separation performance were achieved for phenol concentration lesser than 0.2% molar in the feed side. The final step of this work was the development of a software for simulation of reverse osmosis process based on a mecanical-statistical model. By using the model parameters, the rejection and permeate flux of ethanol-water mixture were predicted in a poliamide membrane. The diffusion coefficient of Maxwell-Stefan in high pressure was predicted and used in the reverse osmosis simulation / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Made available in DSpace on 2017-06-01T18:20:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_fernando_luiz.pdf: 33790100 bytes, checksum: c4cc04374bb2b0dcd638242804eebd1f (MD5) Previous issue date: 2009-03-24 / The recovery of by-products like glycerin and cake from oilseeds, resulting in the production of biodiesel, has been the main alternative to make this biofuel competitive compared to petroleum and diesel oil. This alternative can be associated with a beneficial integration of processes, such as use of glycerin as a solvent for separation of ethanol-water mixture in plants alcohol. Thus, the use of glycerin in place of ethylene glycol, a substance of fossil origin was tested. The glycerin eliminates the azeotrope formed by modification of the liquid-vapor equilibrium of ethanol-water mixture, increasing the difference in volatility between these components. To verify the operating conditions suitable for the process of extractive distillation for ethanol dehydration, experiments were performed in laboratory scale, using a central composite rotational design (CCRD). The independent variables were the molar fraction glycerol / water and the degree of vacuum, the latter as a way to avoid thermal decomposition of glycerol into acrolein. The analysis of the response surfaces showed that the molar fraction glycerin / ethanol becomes appropriate than 0.4 and the absolute pressure of the system is adequate around 380 mm Hg. In this way it was possible to obtain a statistical model for simulation and prediction of appropriate conditions to the process for developing a technology that prior actions to preserve the environment. / A valorização dos subprodutos como a glicerina e a torta de oleaginosas, originados no processo de produção de biodiesel, tem sido a principal alternativa para tornar esse biocombustível competitivo em relação ao diesel de petróleo. Essa alternativa pode estar associada a uma vantajosa integração de processos, como é o caso de utilização da glicerina como solvente para separação da mistura etanol-água em usinas de álcool. Para isso, estudou-se a utilização da glicerina em substituição ao etilenoglicol, esta última substância de origem fóssil. A glicerina elimina o azeótropo formado pela modificação do equilíbrio líquido-vapor da mistura etanol-água, aumentando a diferença de volatilidade entre esses componentes. Para verificação das condições operacionais adequadas ao processo de destilação extrativa de desidratação do etanol, foram realizados experimentos em escala de laboratório, com auxílio de um Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR). As variáveis independentes foram a fração molar glicerina/água e o grau de vácuo, este último como forma de se evitar a decomposição térmica da glicerina em acroleína. A análise das superfícies de resposta mostrou que a fração molar glicerina/etanol torna-se adequada acima de 0,4 e que a pressão absoluta do sistema torna-se adequada em torno de 380 mm Hg. Com isto, obteve-se um modelo estatístico de simulação e a previsão de condições adequadas ao processo, para o desenvolvimento de uma tecnologia que privilegie as ações de preservação ao meio ambiente.

Made available in DSpace on 2017-06-01T18:20:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 rosangela_cristine_silva_henauth.pdf: 1940790 bytes, checksum: d6b3e77d22db3b3d90db6a87efbd359a (MD5) Previous issue date: 2015-12-01 / The continuous expansion of the hydrocarbon processing industry and the extensive use of petroleum-related products has increased the threat of pollution by this type of product in the environment. In the industries, in general, there is a great demand for good quality water and much of the volume of water will be eliminated for receiving bodies with a high load of organic matter and solids. Thus the wastewater generated in all industrial processes needs to have a specific treatment. Some physical-chemical processes are widely requested, including the dissolved air flotation (DAF), where the production of microbubbles is essential for an effective treatment of the contaminated effluent. In this research an innovative technique was proposed for producing microbubbles for the treatment of oily water. The new technique induces a flow of air in the suction of a centrifugal pump, depending on the negative pressure existing at this point in the installation line. A central composite rotational design was used to determine the efficiency of the method. Within the working conditions, independent variables were identified by the ratio between the air flow and water (X1) and the pressure in the pump discharge (X2) line. When tested in a dissolved air flotation prototype (DAF), the technique provided a separation efficiency of 97 % water/oil. According to the results obtained, the above method proved to be advantageous compared to to the conventional process of saturation of the effluent treated with compressed air, by reducing the number of equipment and the energy costs. / A contínua expansão da indústria de processamento de hidrocarbonetos e a extensa utilização de produtos relacionados com o petróleo aumentou a ameaça da poluição por esse tipo de produto no meio ambiente. Na indústria, em geral, há uma demanda muito grande por água de boa qualidade e grande parte do referido volume será eliminado para corpos receptores com uma alta carga de matéria orgânica e sólidos, motivo pelo qual águas residuárias geradas em todos os processos industriais devem passar por um tratamento específico. Com isso, alguns processos físico-químicos são largamente solicitados e entre eles a flotação por ar dissolvido (FAD), onde a produção de microbolhas é essencial para um eficiente tratamento do efluente contaminado. Nesta pesquisa foi proposta uma técnica inovadora para produção de microbolhas. A nova técnica induz um fluxo de ar na linha de aspiração de uma bomba centrífuga, em função da pressão negativa existente neste ponto da instalação. Como metodologia de identificação de condições de produção otimizada de microbolhas, foi aplicado um planejamento experimental do tipo delineamento composto central rotacional (DCCR). Dentro das condições de trabalho foram identificadas por variáveis independentes a razão entre as vazões de ar e água (X1) e a pressão na linha de descarga da bomba (X2). Quando testado em um protótipo piloto de flotação por ar dissolvido (FAD), a técnica possibilitou uma eficiência de separação água/óleo da ordem de 97 %. De acordo com os resultados obtidos, a referida metodologia mostrou-se vantajosa em comparação aos processos convencionais de saturação da água a ser tratada com ar comprimido, pela redução de equipamentos e custos com energia.

Submitted by Biblioteca Central (biblioteca@unicap.br) on 2018-11-20T18:51:24Z No. of bitstreams: 2 renata_kelly_lima_santana.pdf: 1101025 bytes, checksum: a6b7adb81731f8710c249fee6ad58062 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-20T18:51:24Z (GMT). No. of bitstreams: 2 renata_kelly_lima_santana.pdf: 1101025 bytes, checksum: a6b7adb81731f8710c249fee6ad58062 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-11-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / A methodology was developed for the treatment of an effluent from the metalworking industry composed of water, cutting fluid and graphite. The recovery of components from an effluent from the machining process becomes complex due to the coexistence of solids such as graphite, mixed with a water-oil emulsion. Due to the use of graphite in very small particles and emulsified in water with the aid of an emulsifier, distributing in both phases (aqueous and organic), making the treatment process difficult. In general, treating such an effluent requires, in the preliminary step, the breaking of the emulsion so that the graphite dispersed in the liquid medium is recovered. The treatment was initially performed in a prototype phase separation in laboratory scale, counting on recirculation tanks, pumps, hydrocyclones and continuous decanter. In an initial stage the effluent was acidified by the addition of sulfuric acid PA as a way of breaking the solid-liquid emulsion. Subsequently, the solid phase was reered with the aid of a hydrocyclone, resulting in an overflow of the equipment of a mixture of water and residual oil. The mixture of part of the water and the water-cutting fluid, after acid destabilization of the emulsion, was separated into the continuous decanter, giving rise to a stream of cutting fluid and an aqueous phase containing residual oil, contaminated by about 130 ppm Of organic phase. The aqueous phase was then subjected to a dissolved air flotation (FAD) process, aided by a demulsifying biosurfactant in a FAD prototype, also on a laboratory scale. In order to define adequate conditions to obtain an aqueous phase with contamination level that allowed its return to the process, the operational conditions of application of the FAD technique were determined with the aid of an experimental design of the type rotational central compost (CDCR). At the end of the aqueous phase recovery process, a residual oil content of 12% was obtained, below that required by the Brazilian environmental regulatory agency (CONAMA) for discharge in water bodies, which is 20 ppm. The recoveries of graphite and cutting fluid are suggested studies for the next works. / Foi desenvolvida uma metodologia para tratamento de um efluente da indústria metalmecânica composto de água, fluido de corte e grafite. A recuperação de componentes de um efluente do processo de usinagem torna-se complexa devido à coexistência de sólidos como o grafite, misturado a uma emulsão do tipo água-óleo. Devido ao uso do grafite em partículas muito pequenas e emulsionado em água com auxílio de um emulsificante, distribuindo-se em ambas as fases (aquosa e orgânica), dificultando o processo de tratamento. De modo geral o tratamento de um efluente desse tipo exige, na etapa preliminar, a quebra da emulsão para que seja recuperado o grafite disperso no meio líquido. O tratamento foi inicialmente realizado em um protótipo de separação de fases em escala de laboratório, contando com tanques de recirculação, bombas, hidrociclones e decantador contínuo. Numa etapa inicial o efluente foi acidificado através da adição de ácido sulfúrico PA como forma de quebrar a emulsão sólido-líquido. Posteriormente, foi recuperada a fase sólida com auxílio de um hidrociclone, dando origem a uma descarga pelo overflow do equipamento de uma mistura de água e óleo de corte residual. A mistura de parte da água e do água-fluido de corte, após a desestabilização ácida da emulsão, foi separada no decantador contínuo, dando origem a uma corrente de fluido de corte e uma fase aquosa contendo óleo residual, contaminada por cerca de 130 ppm de fase orgânica. A fase aquosa foi então submetida a um processo de flotação por ar dissolvido (FAD), auxiliada por biossurfactante desemulsificante em um protótipo FAD, também em escala de laboratório. Para definir condições adequadas à obtenção de uma fase aquosa com nível de contaminação que permitisse seu retorno ao processo, as condições operacionais de aplicação da técnica de FAD foram determinadas com auxílio de um planejamento experimental do tipo Delineamento Compost Central Rotacional (DCCR). Ao final do processo de recuperação da fase aquosa foi obtido um teor óleo residual de 12 %, abaixo do exigido pelo órgão brasileiro de regulamentação ambiental (CONAMA) para descarte em corpos hídricos, que é de 20 ppm. As recuperações do grafite e do fluido de corte são estudos sugeridos para os próximos trabalhos.

Submitted by Cássio da Cruz Nogueira (cassionogueirakk@gmail.com) on 2017-02-13T15:03:59Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_EstudoComparativoProcessos.pdf: 2752998 bytes, checksum: 18c21297fd7063b268571717c452c550 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-02-15T16:03:01Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_EstudoComparativoProcessos.pdf: 2752998 bytes, checksum: 18c21297fd7063b268571717c452c550 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-15T16:03:01Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_EstudoComparativoProcessos.pdf: 2752998 bytes, checksum: 18c21297fd7063b268571717c452c550 (MD5) Previous issue date: 2014-05-05 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Neste trabalho investigou-se a influência dos processos de separação sobre o rendimento e as propriedades relativas à qualidade do biodiesel de óleo de palma bruto (Elaeis guineensis, Jacq) obtido em escala laboratorial, tais como decantação, centrifugação, evaporação, lavagem e desidratação, onde se utilizou as seguintes condições operacionais: tempo de decantação (borra/óleo neutro) – 120 minutos a 50 °C; tempos de decantação utilizados na lavagem do óleo neutro 60, 90 e 120 minutos a 50 °C; percentagens de H2O utilizadas na lavagem do óleo neutro 10%, 20% e 30% (m/m); temperaturas de centrifugação para separação do óleo neutro/borra e lavagens do óleo neutro 40, 50 e 60 °C; temperatura e faixa de pressão de desidratação do óleo neutro e do biodiesel 80 °C e 480,0 a 80,0 mbar respectivamente; temperatura e pressões de evaporação do etanol em excesso 75 °C e 213,3 e 146,6 mar respectivamente; tempos de decantação do sistema biodiesel/glicerina e de lavagens 60, 90 e 180 minutos a 50 °C; temperatura de operação utilizada na centrifugação na separação do sistema biodiesel/glicerina 50 °C; porcentagem de H2O utilizada na lavagem do biodiesel por centrifugação 20% em relação à fase éster. Os resultados constataram que a neutralização, em geral, foi satisfatória, pois gerou cerca de 10% de borra, ressaltando o Experimento 1 que gerou cerca de 84,6% em massa de óleo neutro. As lavagens em 90 minutos (Exp. 1) e com 20% em água (Exp.2) apresentaram os melhores desempenhos para a separação por decantação, enquanto que para o processo de centrifugação a melhor separação e lavagem ocorreram a 40 e 50 °C respectivamente. Em relação à evaporação do etanol, o melhor percentual em álcool foi obtido a 80 ºC e 146,6 mbar. Em relação à separação das fases ricas em ésteres e glicerol, o processo de centrifugação a 50 ºC gerou um biodiesel de melhor qualidade, entretanto, os melhores rendimentos se observaram no biodiesel proveniente do processo de decantação. A avaliação final do biodiesel produzido neste trabalho mostrou-se positiva, pois a maioria dos parâmetros analisados encontra-se de acordo com as especificações oficiais. / This work investigated the influence of the separation processes on the yield and properties relating to the quality of biodiesel from crude palm oil ( Elaeis guineensis, Jacq ) obtained in laboratory scale , such as decantation , centrifugation , evaporation , washing and dehydration, where the following operating conditions are used : the settling time ( sludge/neutral oil ) - 120 minutes at 50 ° C; settling time used for washing the neutral oil 60, 90 and 120 minutes at 50 °C; H2O percentages used in washing the neutral oil 10%, 20% and 30% ( m./m.); temperatures centrifugation for separating the neutral/oil sludge and washings neutral oil 40, 50 and 60 °C; temperature and pressure range of dehydration of neutral oil and biodiesel and 80 °C from 480,0 to 80,0 mbar respectively; temperature and pressure in the evaporation of excess ethanol 75 °C and 213,3 and 146,6 respectively March; the settling time of biodiesel/glycerol system and washes 60, 90 and 180 minutes at 50 °C; operating temperature used in the centrifuge separation system biodiesel/glycerin 50 °C; H2O percentage of biodiesel used for washing by centrifugation 20% relative to the ester phase. The results found that neutralization in general was satisfactory as generated about 10% of blurs, highlighting the Experiment 1 that generated about 84,6% by weight of neutral oil. Washes in 90 minutes (Exp. 1) and 20% water (exp.2) showed the best performance for the separation by settling, while in the process of centrifugation and washing better separation occurred at 40 and 50 ° C respectively. In relation to the evaporation of ethanol, the best percentage in alcohol was obtained at 80 °C and 1466 mbar. Regarding the separation of phases rich in glycerol esters and the process of centrifugation at 50 °C led to a better quality biodiesel, however, the best yields were observed in the biodiesel from the settling process. The final evaluation of the biodiesel produced in this study was positive, because most of the analyzed parameters is according to the official specifications.

Submitted by Cássio da Cruz Nogueira (cassionogueirakk@gmail.com) on 2017-02-13T15:06:20Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ModelagemSimulacaoSistemas.pdf: 2116849 bytes, checksum: 2305ead25bf9999f87a76aaf1c512f78 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-02-15T16:45:06Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ModelagemSimulacaoSistemas.pdf: 2116849 bytes, checksum: 2305ead25bf9999f87a76aaf1c512f78 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-15T16:45:06Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ModelagemSimulacaoSistemas.pdf: 2116849 bytes, checksum: 2305ead25bf9999f87a76aaf1c512f78 (MD5) Previous issue date: 2014-04-30 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Grandes aplicações utilizando fluidos supercríticos relacionados ao fracionamento de produtos naturais têm sido estudadas nas últimas décadas. Este trabalho teve como objetivo a modelagem termodinâmica do equilíbrio de fases de sistemas binários e multicomponentes de constituintes relacionados a indústria de óleos vegetais (ácidos graxos, triglicerídeos, esqualeno, α-tocoferol e ésteres etílicos e metílicos de ácidos graxos) com dióxido de carbono supercrítico, utilizando as equações de estado cúbicas de Soave-Redich-Kwong (SRK) e Peng-Robinson (PR) com as regras de mistura Quadrática e de Mathias-Klotz-Prausnitz, para construir uma base de dados de parâmetros de interação binária entre estes constituintes e entre estes constituintes com o dióxido de carbono, com destaque para as interações relacionadas aos compostos bioativos. As equações de PR e SRK mostraram eficiência na correlação dos dados de equilíbrio dos sistemas binários. Para a maioria dos sistemas binários o ajuste dos dados experimentais com as regras de mistura com dois parâmetros de interação binária obtiveram bons resultados e equivalentes quando comparados com as regras de mistura com três parâmetros. Para sistemas multicomponentes, quando a correlação dos dados experimentais com o programa PE, empregando ambas as equações com a regra de mistura quadrática obteve convergência, foram obtidos melhores resultados para descrição do equilíbrio de fases e para a representatividade da análise termodinâmica da separação através dos coeficientes de distribuição. Para o sistema CO2 (1)/Ácido Oleico (2)/Ácido Linoleico (3) a predição do equilíbrio com a utilização de uma matriz de parâmetros de interação de sistemas binários se mostrou equivalente em relação ao uso de parâmetros de interação de sistemas multicomponentes. Em relação ao sistema CO2 (1)/ Metil Miristato (2)/ Metil Palmitato (3) os resultados obtidos a partir do cálculo do equilíbrio utilizando a matriz de parâmetros de interação de sistemas binários, quanto com os parâmetros de interação do sistema multicomponente, apresentaram desvios médios semelhantes para a temperatura de 323,15K. Para o sistema CO2 (1)/ Esqualeno (2)/ Trioleína (3)/ Ácido Oleico (4), os melhores resultados foram obtidos pela regra de mistura Quadrática com os parâmetros de interação do sistema multicomponentes. Em relação ao sistema PFAD0 (CO2 (1)/ Ácido Oleico (2)/ Ácido Palmítico (3)/ Esqualeno (4), os resultados obtidos utilizando a matriz de parâmetros de interação de sistemas binários mostraram desvios médios abaixo de 8%. O cálculo do ELV para o sistema CO2 (1)/ Metil Miristato(2)/ Metil Palmitato (3)/ Metil Oleato (4)/ Metil Estearato(5) ,com os programas PE2000 e EDEflash utilizando a EDE SRK com a regra de mistura Quadrática, utilizando a matriz de parâmetros de interação obtidos de sistemas binários mostraram resultados similares. Em relação ao sistemas multicomponente CO2 (1)/ Etil Palmitato (2)/ Etil Estearato (3)/ Etil Oleato (4)/ Etil Linoleato (5) (ésteres etílicos do óleo de dendê), a predição do ELV, utilizando a matriz de parâmetros de interação dos sistemas binários, ajustados com a EDE SRK combinada com a regra de mistura Quadrática, apresentaram resultados com desvios abaixo de 4%, em ambas as fases, para a isoterma de 333,15 K. / Large applications using supercritical fluids related to the fractionation of natural products have been studied in recent decades. This work had as objective the thermodynamic modeling of phase equilibrium of binary and multicomponent systems of vegetable oils related compounds (fatty acids, triglycerides, squalene, α-tocopherol and methyl and ethyl esters of fatty acids) with supercritical carbon dioxide, using the cubic equations of state of Soave-Redich-Kwong (SRK) and Peng-Robinson (PR), with the Quadratic and Mathias-Klotz-Prausnitz mixing rules, to build a database of binary interaction parameters between these constituents and between these constituents with carbon dioxide, with an emphasis on the interactions related to bioactive compounds. The equations of PR and SRK showed efficiency in correlation of binary systems equilibrium data. For most binary systems experimental data fit, with the mixing rules with two binary interaction parameters, obtained good results and cash equivalents when compared with the mixing rules with three parameters. For multicomponent systems, when the experimental data were correlated with the PE program, employing both equations with quadratic mixing rule, shown convergence, best results for phase equilibrium description and the representativeness of the thermodynamic analysis of separation through the distribution coefficients were obtained. For the CO2 (1)/(2) oleic acid/linoleic acid (3) system, the prediction of equilibrium with an interaction parameters matrix of binary systems proved equivalent in relation to the use of multicomponent systems interaction parameters. In relation to the CO2 (1)/Methyl Myristate (2)/Methyl Palmitate (3) system the results obtained from the calculation using the interaction parameters matrix of binary systems, as with the parameters of interaction of multicomponent system, showed average deviation similar to the temperature of 323.15 K. For the CO2 (1)/Squalene (2)/(3)/Triolein oleic acid (4) system, the best results were obtained by the Quadratic mixing rule with the multi-component system interaction parameters. In relation to the CO2 (1)/(2) oleic acid/Palmitic acid (3)/Squalene (4) system, the results obtained using the interaction parameters matrix of binary systems showed average deviations below 8%. The calculation of the ELV for the CO2 (1)/Methyl Myristate (2)/Methyl Palmitate (3)/Methyl Oleate (4)/Methyl Stearate (5) system, with the EDEflash and PE program with Quadratic mixture rule, using the interaction parameters matrix from binary systems showed similar results. For the CO2 (1)/Ethyl Palmitate (2)/ Ethyl Stearate(3)/ Ethyl Oleate (4)/ Ethyl Linoleate (5) (palm oil ethyl esters) system, the prediction of the ELV with the SRK combined with Quadratic mixing rule, using the interaction parameters matrix from binary systems, presented results with deviations below 4% in both phases at 333.15 K.

Cianobactérias são microrganismos capazes de produzir substâncias com potencial biológico e biotecnológico. Tais substâncias podem acarretar em malefícios, causados pelas toxinas, ou ter em sua composição substâncias benéficas como carotenoides, lipídeos e enzimas, de interesse biotecnológico. Assim, esse trabalho teve como objetivo avaliar a toxicidade e prospectar componentes presentes na biomassa global da cianobactéria Microcystis aeruginosa BB005. A toxicidade foi avaliada através de bioensaios com Daphnia magna, e a biomassa seca foi caracterizada por análises dos ésteres metílicos de ácidos graxos (EMAGs), determinação de carotenoides, obtenção do perfil proteico por eletroforese e hidrólise ácida de carboidratos. Também foi empregada uma metodologia de separação adsortiva por bolhas a fim de separar o pigmento ficocianina e enzimas de interesse biotecnológico (e.g. fosfatase alcalina e lipase) utilizando o sobrenadante de um cultivo. Apesar de ter sido possível quantificar a produção de toxinas pela cepa BB005, os ensaios ecotoxicológicos não permitiram estabelecer uma correlação entre a concentração de toxina e a imobilidade dos organismos. O perfil de EMAGs apresentou preponderância de PUFAs (ω-ácidos graxos) sendo que os linolenatos corresponderam a 25% do total. O teor de carotenoides encontrado durante a purificação dos lipídeos transesterificados e expresso como β-caroteno foi de 6,66 mg/g de biomassa seca. A eletroforese mostrou pelo menos 15 bandas distintas de proteínas e o perfil cromatográfico dos hidrolisados de carboidratos mostrou maior concentração do monossacarídeo glucose e de um dissacarídeo de glucose, possivelmente maltose. A separação de proteínas por espumação apresentou uma correlação direta entre fluxo de nitrogênio e a fração de espuma coletada. O fator de enriquecimento para a ficocianina foi de 41,69 utilizando fluxo de 20 mL/min de N2. Para a enzima fosfatase alcalina, os melhores resultados foram obtidos para o fluxo de 120 mL/min de N2, que apresentou fator de enriquecimento e de purificação de 5,25 e 2,85, respectivamente. Portanto, este trabalho demonstrou a importância de investigações sobre os componentes oriundos de M. aeruginosa, sobretudo dos EMAGs incomuns, a quantidade expressiva de carotenos e ainda da separação da ficobilina e de enzimas chave nos processos bioquímicos utilizando o processo por espumação. / Cyanobacteria are microorganisms able to produce substances with high biological and biotechnological potential. These substances may cause disorders because of the toxins or may be composed by beneficial substances such as carotenoids, lipids and enzymes of technological interest. Hence, the scope of the current research was centered in the toxicity evaluation or prospect the substances from the Microcystis aeruginosa cyanobacterium biomass – BB 005. Daphnia magna was used in the toxicity bioassays and the cyanobacterium dry biomass was characterized by the transesterified lipids analysis, carotenoid determination, electrophoretic profile for proteins and acid hydrolysis of polysaccharides. The foam fractionation methodology was performed to separate the phycocyanin pigment and enzymes (e.g. alkaline phosphatase and lipase), using the supernatant from a liquid culture of the cyanobacterium. Although it was possible to quantify the production of toxins by BB005 strain, the ecotoxicological tests have no establish a correlation between toxin concentration and the immobility of organism bodies.The methyl esters profile in which there was a large amount of PUFAs (ω-fatty acids) with 25% of linolenates. The carotenoid content found during the lipids transesterificaction, expressed as β – carotene, was 6.6 mg/g of dry mass. The electrophoresis indicated at least 15 distinct bands of proteins and the chromatographic profile from the native polymeric carbohydrates indicated higher concentration of monosaccharide glucose and a glucose disaccharide, possible maltose. Proteins separation through foaming showed a direct correlation between the nitrogen flow and the collected foam. The phycocianin enrichment factor was high, 41.69, at a 20 mL/min N 2 flow. While in the case of alkaline phosphatase the best result was attained in the 120 mL/min of N2 flow which lead to enrichment and purification factors equal to 5.25 and 2.85 respectively. Therefore, this research has demonstrated the importance of the investigation on compounds from the M. aeruginosa entire biomass, especially the methyl esters from less common and highly insaturated fatty acids, an expressive content of carotenoids and, furthermore, the separation of phycobillin and key- enzymes for biochemical processes, that were feasibly and primarily demonstrated in this experiment by the use of foaming procedure. / 5000