Mestrado em Engenharia Química (Dissertações)
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Resultados da Pesquisa
- ItemAdsorção de Pb+ e Cd+ usando carvão ativado proveniente de caroço de pêssego(2023) Cameu, Guilherme Medina; Junior, Tito Roberto Sant'Anna CadavalCarvão ativado foi produzido a partir do caroço de pêssego por ativação química, para a separação dos metais pesados, Pb+ e Cd+, de meio aquoso. Os carvões ativados produzidos a partir de resíduos agrícolas são uma alternativa interessante para seu uso como adsorventes e suportes de catalisadores no campo do tratamento de águas residuais, e representam um importante benefício ecológico. As caracterizações texturais, morfológicas e químicas do material foram realizadas, revelando um sólido mesoporoso. Os efeitos de diferentes condições experimentais sobre a capacidade de adsorção, concentração inicial dos metais, e temperatura foram investigados. As isotermas de adsorção foram conduzidas, obtendo-se o maior valor de capacidade de adsorção de chumbo e cadmio, 159 mg g-1 e 78,54 mg g1 respectivamente, ambas à temperatura mais alta de 45C.
- ItemRecobrimento de partículas com quitosana em leito de jorro : parametrização do processo e emprego das partículas recobertas na adsorção de antocianinas de repolho roxo(2017) Ávila, Mariana Ferreira; Felipe, Carlos Alberto SeveroO recobrimento de partículas é uma operação presente em vários setores industriais e consiste na aspersão de uma suspensão sobre as partículas que se encontram suspensas em um leito móvel (leito fluidizado/jorro) o que possibilita uma movimentação cíclica e intensa troca de energia e de massa entre as fases. A formulação de uma suspensão de recobrimento de natureza polimérica é definida de acordo com a finalidade do recobrimento e uma proposta interessante é a utilização de um biopolímero. A quitosana é um aminopolissacarídeo biodegradável, hidrofílico, não tóxico e biocompatível, obtida a partir da desacetilação alcalina da quitina, a qual é encontrada em carapaças de crustáceos, resíduos abundantes e rejeitados pela indústria pesqueira. Partículas inertes recobertas com quitosana conferem ao sistema de adsorção características desejáveis, pois diminuem as limitações hidrodinâmicas causadas pela utilização de quitosana em flocos ou em pó. Assim, a obtenção de partículas recobertas com quitosana em leito de jorro, e a sua utilização como adsorvente de corantes é uma alternativa para a aplicação deste biopolímero. Atualmente pesquisas por corantes oriundos de fontes naturais vêm sendo impulsionadas, devido à toxidade dos corantes sintéticos. O objetivo deste trabalho foi o estudo do recobrimento de partículas de vidro com quitosana em leito de jorro, e sua posterior aplicação na adsorção em batelada de corantes antocianinas em solução aquosa. Os sólidos empregados foram esferas de vidro com granulometria de 3 mm e os parâmetros envolvidos no processo de recobrimento no leito de jorro foram determinados a partir de um planejamento experimental 2³ tendo como fatores: temperatura de ar de jorro, vazão relativa de ar de jorro (WAR/WJM) e vazão de suspensão, para resposta eficiência do processo. Observou-se que o efeito de interação entre a vazão de ar de jorro e a vazão da solução de recobrimento foi o mais pronunciado, e que os efeitos lineares da temperatura e da vazão da solução de recobrimento também apresentaram significância. A eficiência do processo se comportou inversamente à vazão de solução de recobrimento, e o mesmo ocorreu com a temperatura, na qual se constatou que o aumento desta provocou uma menor eficiência do processo. Determinou-se a faixa ótima de operação em temperatura de ar de jorro de 70ºC, associada uma vazão relativa de ar de jorro de 1,7 e 4 mL/min de vazão de suspensão de recobrimento, para tempo de operação de 40 min, pressão de atomização de 0,1 MPa e carga de partículas de 0,5 kg, chegando a eficiências próximas a 90%. As esferas recobertas nas melhores condições de rendimento e qualidade de recobrimento, após análise por microscopia eletrônica de varredura, foram utilizadas na adsorção de antocianinas extraídas do repolho roxo. A partir de ensaios preliminares e planejamento experimental, conclui-se que valores próximos a pH 11,0 mostraram-se mais adequados para a adsorção de antocianinas por partículas recobertas com quitosana, sendo os valores percentuais de adsorção de aproximadamente 45% e capacidade de adsorção de 85 mg g1. Os resultados apresentados mostram o grande potencial do uso de partículas recobertas com quitosana em leito de jorro, no processo de purificação parcial de antocianinas.
- ItemAdsorção de antocianinas extraídas do repolho roxo utilizando filmes de quitosana(2018) Lima, Valéria Vieira Carvalho de; Lopes, Toni Jefferson; Pinto, Luiz A. A.; Silva, Adriano daCorantes alimentícios são amplamente utilizados com o intuito de aprimorar o aspecto visual dos produtos e com isso melhorar sua aceitação. Usualmente se utilizam corantes de origem sintética, porém a substituição destes por corantes de origem natural vem ganhando força devido à demanda por produtos mais saudáveis. Este trabalho teve como objetivo extrair a antocianina do repolho roxo e separá-la da solução através da técnica de adsorção utilizando filmes de quitosana. A extração da antocianina do repolho roxo foi feita em solução aquosa com sistema de refluxo a uma temperatura de 100ºC por aproximadamente 30 minutos. A quitosana produzida de resíduos de camarão apresentou grau de desacetilação de 85%. Os filmes de quitosana foram obtidos pela técnica casting, e foram caracterizados de acordo com as propriedades mecânicas, apresentando alongamento de aproximadamente 11%, tensão de ruptura de 25 MPa e espessura com aproximadamente 103 µm. O efeito do pH foi verificado para adsorção de antocianina por filmes de quitosana. Curvas de equilíbrio foram obtidas em diferentes temperaturas e os modelos de Henry, Langmuir e Freundlich foram ajustados aos dados experimentais. Também foram determinados parâmetros termodinâmicos. O comportamento cinético foi avaliado através dos modelos de pseudoprimeira ordem, pseudossegunda ordem e Elovich. O pH que apresentou maior capacidade de adsorção e percentual de remoção foi o de 8,0. Todos os modelos de isotermas apresentaram bons ajustes aos dados experimentais. Os parâmetros termodinâmicos revelaramm uma adsorção endotérmica e um processo espontâneo. O modelo de pseudoprimeira ordem foi o que melhor se ajustou aos dados cinéticos de adsorção. Através da modelagem dos dados experimentais em batelada determinou-se os parâmetros kF e Def, com o intuito da melhor compreensão da transferência de massa de antocianina para o filme de quitosana e o número de Bi > 100 indicou que existe uma resistência a transferência de massa interna. Os resultados apresentados nesta pesquisa mostram que a quitosana é um adsorvente promissor para separação de antocianina.
- ItemRecobrimento de partículas com quitosana em leito de jorro : parametrização do processo e emprego das partículas recobertas na adsorção de antocianinas de repolho roxo(2017) Ávila, Mariana Ferreira; Felipe, Carlos Alberto Severo; Lopes, Toni JeffersonO recobrimento de partículas é uma operação presente em vários setores industriais e consiste na aspersão de uma suspensão sobre as partículas que se encontram suspensas em um leito móvel (leito fluidizado/jorro) o que possibilita uma movimentação cíclica e intensa troca de energia e de massa entre as fases. A formulação de uma suspensão de recobrimento de natureza polimérica é definida de acordo com a finalidade do recobrimento e uma proposta interessante é a utilização de um biopolímero. A quitosana é um aminopolissacarídeo biodegradável, hidrofílico, não tóxico e biocompatível, obtida a partir da desacetilação alcalina da quitina, a qual é encontrada em carapaças de crustáceos, resíduos abundantes e rejeitados pela indústria pesqueira. Partículas inertes recobertas com quitosana conferem ao sistema de adsorção características desejáveis, pois diminuem as limitações hidrodinâmicas causadas pela utilização de quitosana em flocos ou em pó. Assim, a obtenção de partículas recobertas com quitosana em leito de jorro, e a sua utilização como adsorvente de corantes é uma alternativa para a aplicação deste biopolímero. Atualmente pesquisas por corantes oriundos de fontes naturais vêm sendo impulsionadas, devido à toxidade dos corantes sintéticos. O objetivo deste trabalho foi o estudo do recobrimento de partículas de vidro com quitosana em leito de jorro, e sua posterior aplicação na adsorção em batelada de corantes antocianinas em solução aquosa. Os sólidos empregados foram esferas de vidro com granulometria de 3 mm e os parâmetros envolvidos no processo de recobrimento no leito de jorro foram determinados a partir de um planejamento experimental 2³ tendo como fatores: temperatura de ar de jorro, vazão relativa de ar de jorro (WAR/WJM) e vazão de suspensão, para resposta eficiência do processo. Observou-se que o efeito de interação entre a vazão de ar de jorro e a vazão da solução de recobrimento foi o mais pronunciado, e que os efeitos lineares da temperatura e da vazão da solução de recobrimento também apresentaram significância. A eficiência do processo se comportou inversamente à vazão de solução de recobrimento, e o mesmo ocorreu com a temperatura, na qual se constatou que o aumento desta provocou uma menor eficiência do processo. Determinou-se a faixa ótima de operação em temperatura de ar de jorro de 70ºC, associada uma vazão relativa de ar de jorro de 1,7 e 4 mL/min de vazão de suspensão de recobrimento, para tempo de operação de 40 min, pressão de atomização de 0,1 MPa e carga de partículas de 0,5 kg, chegando a eficiências próximas a 90%. As esferas recobertas nas melhores condições de rendimento e qualidade de recobrimento, após análise por microscopia eletrônica de varredura, foram utilizadas na adsorção de antocianinas extraídas do repolho roxo. A partir de ensaios preliminares e planejamento experimental, conclui-se que valores próximos a pH 11,0 mostraram-se mais adequados para a adsorção de antocianinas por partículas recobertas com quitosana, sendo os valores percentuais de adsorção de aproximadamente 45% e capacidade de adsorção de 85 mg g1. Os resultados apresentados mostram o grande potencial do uso de partículas recobertas com quitosana em leito de jorro, no processo de purificação parcial de antocianinas.
- ItemEstudo do recobrimento de partículas de vidro com quitosana em leito fluidizado e sua aplicação na adsorção de corante sintético(2018) Silva, Daniele Costa da; Felipe, Carlos Alberto Severo; Lopes, Toni JeffersonAs indústrias têxteis são caracterizadas pelo alto consumo de água em suas etapas de processamento, e também pela elevada geração de efluentes líquidos contendo corantes, acarretando grandes transtornos ao meio ambiente. O biopolímero quitosana, por sua vez, apresenta alta capacidade de adsorção, podendo ser imobilizado em matrizes sólidas e aplicado à remoção de corantes em leito fixo. O recobrimento de partículas com uma suspensão à base de quitosana em leito fluidizado se torna interessante, visto que esse proporciona altas transferências de calor e massa, garantindo qualidade e eficiência no processo de recobrimento. Neste cenário, o objetivo deste trabalho foi o estudar o recobrimento de esferas de vidro com quitosana em leito fluidizado, e sua posterior aplicação na adsorção em leito fixo do corante reativo preto 5 em solução aquosa. Os ensaios de recobrimento foram realizados com esferas de vidro de diâmetro médio de 1 mm. No estudo da eficiência do processo avaliaram-se os efeitos da temperatura do ar de entrada e a formulação da suspensão de recobrimento. Inicialmente, os parâmetros envolvidos no processo de recobrimento no leito fluidizado, como a vazão de suspensão, velocidade relativa e temperatura do ar de entrada, foram determinados em ensaios prévios, a fim de detectar a melhor condição de operação do equipamento. As esferas revestidas foram aplicadas em ensaios de adsorção dinâmicos. Foram analisados os efeitos do pH, e o comportamento cinético da adsorção pela construção de curvas de ruptura e ajuste de modelos dinâmicos. Os resultados mostraram que os maiores percentuais de recobrimento foram obtidos para a temperatura de 80ºC e suspensão composta apenas por quitosana. Determinou-se a faixa ótima de operação em uma vazão de solução de 6 mL min-1, velocidade relativa do ar de 1,6 e temperatura de ar de fluidização de 80ºC, para um tempo de processo de 25 min, pressão de atomização de 0,1 MPa e carga de partículas de 1,3 kg. Nestas condições o percentual de recobrimento foi de 94,3%. A coluna de adsorção apresentou o melhor desempenho para as esferas revestidas pela suspensão composta apenas por quitosana na temperatura de 80ºC e solução de corante em pH 3, a qual obteve-se tempo de ruptura de 12,9 h, máxima capacidade de adsorção de 631,4 mg g-1 e ZTM de 4,1 cm. Os modelos BDST (bed-depth-service-time), Thomas e Yoon-Nelson foram adequados para representar os dados experimentais. Diante disso, o recobrimento de esferas de vidro com quitosana em leito fluidizado para aplicação como adsorvente de corante em leito fixo mostrou-se promissor no processo de purificação de soluções aquosas contendo corante.
- ItemUtilização de casca de mandarina (Citrus reticulata) em processo de adsorção de corantes sintéticos(2017) Besegatto, Stefane Vieira; Silva, Adriano daA indústria têxtil gera grandes quantidades de águas residuais, de composição complexa e variada. O tratamento destes efluentes, principalmente no que se refere à remoção de cor, representa ainda um problema, devido a métodos pouco eficazes e economicamente viáveis. O emprego de adsorventes oriundos de resíduos de processos industriais tem sido avaliado por diversas pesquisas, no intuito de aperfeiçoar o processo de adsorção e como conceito de sustentabilidade da indústria química. Neste trabalho, foi verificado o potencial de aplicação de casca de mandarina (Citrus reticulata) para remoção de corantes utilizados na indústria têxtil pelo processo de adsorção. Para eliminação de interferência espectral precedente da casca de mandarina foi utilizada a técnica de calibração multivariada (Partial Least Squares Regression - PLS regression) na determinação da concentração dos corantes: Azul de Metileno (AM), Violeta Cristal (VC), Verde Brilhante (VB) e Alaranjado de Metila (AL). Este método se mostrou eficiente na quantificação das concentrações dos respectivos corantes. A cinética e a isoterma da adsorção foram estudadas para sistemas mono e bicomponentes; e a aplicabilidade dos modelos cinéticos de pseudoprimeira e de pseudosegunda ordem; Determinou-se o equilíbrio de adsorção competitiva das misturas binárias (Azul de metileno/ Violeta Cristal) e (Verde Brilhante/ Alaranjado de Metila) conduzidas em concentração inicial de 5 mg L1 para 1 g e 2 g de adsorvente. Para avaliar os parâmetros isotérmicos de adsorção multicomponente, também foram realizados estudos de equilíbrio de adsorção individual. Os modelos de isotermas de equilíbrio de Langmuir, Freundlich e Redlich-Peterson foram utilizados para modelagem de dados de adsorção de equilíbrio de um único composto; os três modelos demonstraram um bom ajuste aos dados de equilíbrio monocomponente. Osdados de adsorção de equilíbrio binário e os parâmetros avaliados a partir de dadosde adsorção monocomponente foram ajustados a vários modelos isotérmicos multicomponentes através da minimização da soma do quadrado dos desvios. Os modelos de Langmuir estendido, modificado e Redlich-Peterson modificado apresentaram bons ajustes aos dados experimentais de adsorção dos corantes de sistemas binários sobre casca de mandarina.