Orientador : Prof. Dr. Rafael Bruno Vieira / Coorientador : Prof. Dr. Andre Bellin Mariano / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. Defesa: Curitiba, 23/02/2017 / Inclui referências : f.91-102 / Resumo: Os processos de separação por membranas vem sendo amplamente empregados pelas indústrias em substituição às técnicas convencionais de clarificação, concentração e separação de soluções. As membranas produzidas a partir de materiais cerâmicos apresentam certas características que viabiliza a sua utilização, como durabilidade a altas temperaturas, resistência mecânica, inércia química, possibilidade de reuso, além de alta seletividade e permeabilidade. Entretanto, a maioria das membranas existentes são produzidas a partir de matérias-primas sintéticas que possuem um alto valor agregado. O presente trabalho tem como objetivo produzir membranas cerâmicas tubulares empregadas na filtração tangencial capazes de reter micro partículas. Estas membranas foram confeccionadas a partir da incorporação de agentes porogênicos que se decompõem durante a queima (neste caso amido e a farinha de mandioca) e utilizando uma composição comercial de argila de baixo custo na forma natural e pré-tratada. As membranas foram conformadas por extrusão e sinterizadas na faixa de 872 a 1278 °C, com rampa de aquecimento de 5 °C/min e permanência de 30 ou 120 minutos na temperatura de sinterização. As membranas foram testadas com soluções de microalga Acutodesmus obliquus e o equipamento foi operado mantendo-se a velocidade de escoamento do fluido constante (257 L/h) e variando-se apenas a queda de pressão aplicada (0 a 1,0 bar). As matérias-primas e as membranas foram caracterizadas através de análise granulométrica, FRX, DRX, MEV, EDS, TGA, resistência mecânica, porosidade aparente e diâmetro do poro. A eficiência das membranas utilizadas na separação das microalgas foi avaliada em termos do fluxo permeado, permeabilidade hidráulica, remoção de turbidez e resistência mecânica. Para a membrana de melhor condição foram obtidos os fluxos médios de água, de microalga, permeabilidade hidráulica, assim como de resistência mecânica de 522,47 Kg/m2.h, 120,45 Kg/m2.h, 568,02 Kg/m2.h.bar e 15,16 MPa, respectivamente. A referida membrana apresentou porosidade de 58,89%, tamanho de poro de 0,19 ?m e remoção da turbidez de 99,74%. Palavras chaves: Separação, membrana, cerâmica, microalga, agentes porogênicos. / Abstract: Membrane separation processes have been widely used by industries in place of conventional techniques for clarifying, concentrating and separating solutions. The membranes produced from ceramic materials have certain characteristics that enable their use, such as high temperature durability, mechanical resistance, chemical inertia, reuse possibility, as well as high selectivity and permeability. However, most existing membranes are produced from synthetic raw materials that have a high added value. The present work aims to produce tubular ceramic membranes used in tangential filtration capable of retaining micro particles. These membranes were made with the incorporation of porogenic agents that decompose when burned (in this case starch and cassava flour) and using a commercial composition of low cost clay in natrual and pretreated form. The membranes were formed by extrusion and sintered from a range of 872 to 1278 ° C, with a 5 °C/min heating ramp and 30 or 120 minutes at the sintering temperature. The membranes were tested with Acutodesmus obliquus microalgae solutions and the equipment was operated maintaining the fluid flow rate constant (257 L/h), varying only the applied pressure drop (0 to 1,0 bar). The raw materials and membranes were characterized by particle size analysis, XRF, XRD, SEM, EDS, TGA, mechanical strength, apparent porosity and pore diameter. The efficiency of the membranes in microalgae filtration was evaluated in terms of permeate flow, permeability, turbidity removal and mechanical strength. Water flow, microalgae flow, permeability, as well as of mechanical resistance of 522.47 Kg/m2.h, 120.45 Kg/m2.h, 568.02 Kg/m2.h.bar and 15.16 MPa, respectively, were obtained from the best condition membrane. Said membrane had apparent porosity of 58.89%, pore size of 0.19 ?m and removal of turbidity of 99.74%. Keywords: Separation, membrane, ceramics, microalgae, porogenic agents.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:dspace.c3sl.ufpr.br:1884/47931 |
| Date | January 2017 |
| Creators | Henriques, Julcelly Dayara de Oliveira |
| Contributors | Mariano, André Bellin, Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Vieira, Rafael Bruno, 1981- |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | 117 f. : il. algumas color., grafs., tabs., application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFPR, instname:Universidade Federal do Paraná, instacron:UFPR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | Disponível em formato digital |
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