Aplicação da técnica de eletrofloculação utilizando corrente alternada de frequência variável no tratamento de água de produção da indústria do petróleo

O principal objetivo da tese está relacionado ao tratamento de águas oleosas através da eletrofloculação utilizando corrente alternada de frequência variável, o qual procurou explorar as potencialidades desta técnica. Com a crescente demanda por petróleo e seus derivados, é cada vez maior a produção dessas águas residuárias que, antes de serem descartadas, precisam ser submetidas a tratamento que satisfaçam aos requisitos legais. O trabalho apresentado descreve o levantamento bibliográfico e os resultados dos ensaios realizados, empregando o tratamento de eletrofloculação com a finalidade de remover as substâncias consideradas poluentes presentes nestes efluentes. O processo de eletrofloculação foi testado tanto para o tratamento em corrente continua quanto em corrente alternada de frequência variável em efluentes sintéticos e reais de alta salinidade, contendo teores elevados de óleos e graxas, turbidez e cor. Eficiências de redução de 99% para óleos e graxas, cor e turbidez foram obtidos utilizando eletrodos de alumínio. O processo de eletrofloculação demonstrou-se bastante vantajoso em função da alta condutividade que permite o tratamento com menor consumo energético. A tecnologia de eletrofloculação com corrente alternada quando comparada com a tecnologia de corrente contínua se mostrou muito eficiente em relação a economia no desgaste de massa de eletrodos, o que, dependendo do tempo de aplicação da corrente elétrica nas mesmas condições de estudo, houve redução de mais da metade do consumo.

Emprego dos processos de eletrofloculação e osmose inversa no tratamento de águas oleosas

A descarga desenfreada de águas residuais no meio ambiente, ao longo dos últimos anos, vem acelerando o processo de contaminação e degradação dos corpos hídricos no mundo. Tais rejeitos apresentam elevada carga de contaminantes e de concentração de matéria orgânica o que leva a mortandade das espécies pela concorrência ao oxigênio e, em casos extremos, a aceleração dos processos de eutrofização. Pensando nisso, o presente trabalho estudou um sistema híbrido, em batelada, de tratamento de águas oleosas simuladas em laboratório pela adição de um determinado óleo lubrificante em uma solução aquosa de agentes emulsificantes e eletrólito suporte. O sistema de tratamento foi composto de duas etapas, onde na primeira avaliou-se o uso da técnica da eletrofloculação, responsável por quebrar a estabilidade das emulsões óleo/água e de uma segunda que avaliou o uso de processos de separação com membranas visando à remoção do metal adicionado ao efluente na etapa anterior. O sistema de eletrofloculação foi avaliado em relação ao uso de eletrodos de alumínio e ferro com correntes elétricas de 1A, 2A e 3A, nos modos contínuo e alternado. Os resultados apontaram um maior consumo evidente de massa de eletrodos quando do uso da corrente contínua, 4,0337g 0,0132 para o alumínio e 3,8260g 0,0181 para o ferro ao passo que o consumo foi de 2,1400g 0,0099 para o alumínio e 2,4121g 0,0127 para o ferro quando do o uso da corrente alternada. Foram alcançadas remoções máximas de 98 % 0 da DQO, 99,77 % 0,27 de remoção da cor e 100 % 0 de remoção da turbidez para o uso de corrente alternada e eletrodos de alumínio enquanto se alcançaram remoções máximas 96 % 1 da DQO, 99,46 % 0,82 de remoção da cor e também 100 % 0 de remoção da turbidez no uso de eletrodos de ferro. Na segunda etapa do estudo, a osmose inversa, o sistema utilizado atingiu rejeições de 99,53 % 0,12; 99,56 % 0,13 e de 98,87 % 0,36, para pressões respectivas de 10, 20 e 30 bar. Além disso, foram obtidos fluxos crescentes de permeado 10,87 L/h.m2 0,25; 15,67 L/h.m2 0,53; 18,49 L/h.m2 0,74 com o também aumento da pressão. Ao final do estudo alcançou-se um efluente final com baixa carga orgânica e de metais, estando o mesmo apto ao lançamento nos corpos receptores. Entretanto, mecanismos de controle, sobretudo de pH devem ser incluídos no projeto desses sistemas uma vez que esse parâmetro sofre alterações ao longo do processo

Influência de fármacos lipofílicos na estabilidade de emulsões de uso terapêutico

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico

Tratamento de águas oleosas oriundas do processo de produção de óleo de dendê utilizando a flotação por ar dissolvido

This study was developed to evaluate the performance of different coagulant and pH dosages by applying the use of Dissolved Air Flotation (FAD) to enable its use in effluent treatment of the extraction process of palm oil. The study was developed in the laboratory, where studies about emulsions stability were made for the production of a synthetic effluent which best suit the characteristics of raw effluent. The synthetic water that would be used in the tests of FAD was produced, once the stability and characterization which best approached the raw wastewater was obtained. Trials tested three coagulant doses, combined with various pH ranges and five upward velocities (Va), finding an optimal range of this combination. Some operating parameters such as time and gradient of rapid mixing (20 s / 1000 s-1), time and gradient flotation (15 min / 60 s-1), chamber pressure saturation (450 kPa) and recirculation rate (20%) were set. In this way, samples were collected for analysis of the removal of turbidity parameters, suspended solids and oils and greases. This one is obtained by a correlation turbidity x oils and greases, referring to the previous analysis. The degree of removal obtained were 73,97% for turbidity, 51,4% for total suspended solids and 86,2% for oils and greases. Removal rates may be increased in later studies, by ranging the velocity gradient and flocculation parameters and the recirculation ratio, and by using lower flotation speeds to these effluent characteristics.

Avaliação do reúso agrícola de águas oleosas da indústria de petróleo tratadas por eletrofloculação e osmose inversa: efeitos na germinação, no desenvolvimento de plântulas de girassol e em atributos do solo

A presente tese de doutorado teve como objetivo estabelecer parâmetros para avaliar a viabilidade do reúso agrícola de águas oleosas da indústria de petróleo, como as águas de produção (AP) de campos de exploração onshore do semiárido nordestino, na irrigação de culturas de girassol destinadas à produção de biodiesel. A AP foi produzida sinteticamente e tratada utilizando-se as técnicas de eletrofloculação (EF) e de osmose inversa (OI). Foram analisados os efeitos da AP não tratada, tratada por EF e por EF combinada com osmose inversa (EF+OI) na germinação, desenvolvimento e produção de biomassa de plântulas de girassol e também nos atributos de um solo característico do semiárido nordestino. Na melhor condição operacional do tratamento da AP por EF (28,6 A m-2 durante 4 min.) foram obtidas eficiências de remoção de óleos e graxas (O&G), demanda química de oxigênio (DQO), cor e turbidez superiores a 95%. O tratamento EF+OI promoveu a remoção do excesso de salinidade e de ferro oriundo da etapa de EF, enquadrando-se esses parâmetros dentro de níveis de referência recomendados para água de irrigação. Níveis de O&G e DQO superiores, respectivamente, a 337 mg L-1 e 1.321 mg O2 L-1 na AP bruta produziram efeitos tóxicos, reduzindo-se o índice de velocidade de germinação (IVG) e o percentual de plântulas normais do girassol. Por outro lado, os efluentes tratados por EF e EF+OI produziram efeitos similares no percentual de sementes germinadas, no IVG, no percentual de plântulas normais e na produção de biomassa do girassol. O uso da AP tratada por EF, com ou sem diluição, contribuiu significativamente para o aumento da salinidade e dos teores de sódio do solo, diferentemente da tratada por EF+OI, que produziu efeitos similares ao do controle (água destilada)

Ante-projecto de uma unidade de tratamento de águas residuais oleosas, no porto de Cádis

Dissertação de mest., Engenharia do Ambiente, Faculdade de Ciências do Mar e do Ambiente, Universidade do Algarve, 2008

Influência de substâncias bioativas na estabilidade fisico-química e funcional de emulsões fotoprotetoras

Autilização de filtros ultravioletas isolados em formulações fotoprotetoras, origina produtos com proteção limitada contra as radiações solares, o que evidencia a necessidade de associar compostos bioativos. Estudos anteriores demonstraram que a rutina, um composto bioativo, interage sinergicamente com filtros solares incorporados em preparações fotoprotetoras. Portanto, este trabalho teve como objetivo avaliar a influência da rutina sobre a estabilidade físico-química e funcional de emulsões fotoprotetoras. 16 formulações foram desenvolvidas, submetidas ao teste de estabilidade preliminar e caracterizadas de acordo com o pH, perfil reológico e eficácia fotoprotetora in vitro . A formulação com o melhor desempenho e a formulação correspondente, sem rutina, foram submetidos ao teste de estabilidade normal. Todas as formulações apresentaram valores de pH compatível com a pele e comportamento reológico semelhante. A formulação F16 e a mesma formulação, sem rutina, foram submetidas ao teste de estabilidade normal e apresentaram valores de pH semelhantes e perfis reológicos que foram mantidos ao longo dos dias de análise. Aatividade antirradicalar foi estável apenas para formulações armazenadas a 5,0 ± 0,5°C. A eficácia fotoprotetora demonstrou resultados semelhantes entre ambas as formulações, que também foi observado em todos os dias de análise. Em conclusão, rutina não influenciou a fotoestabilidade da formulação sob as condições adotadas.

Tratamento de efluentes oleosos por floculação pneumática em linha e separação por flotação : processo FF

A separação/remoção de óleos emulsificados em água foi estudada, utilizando um novo processo baseado nas técnicas de floculação pneumática em linha, seguida de separação por flotação (denominado de processo de Floculação-Flotação ou processo FF). A primeira etapa do estudo foi o projeto, construção e montagem de um sistema piloto de geração de emulsões, floculação pneumática em linha e de separação por flotação, instalado no Laboratório de Águas Oleosas, na Refinaria Alberto Pasqualini (REFAP S.A.), Canoas-RS. Após esta etapa, foram realizados estudos utilizando água oleosa sintética, visando caracterizar e otimizar os principais parâmetros da floculação pneumática, fase determinante no processo FF. Os resultados mostraram que a melhor eficiência, 93 %, foi obtida quando da utilização de um floculador tipo serpentina de 20 elementos de mistura (MS-20), uma concentração de 2 mg/L de floculante (PVA) e uma vazão de ar de 40 L/min. Esta eficiência correspondeu a uma concentração residual de óleo na água tratada de 10 mg/L. Foi demonstrado ainda que, independentemente do tipo de floculador e da vazão de água oleosa, a remoção de óleo é determinada pela perda de carga resultante da injeção de ar antes do floculador. No estudo do tratamento do efluente oleoso proveniente da saída do separador PPI (REFAP S.A.), os melhores resultados foram obtidos utilizando-se o Mafloc-489 (floculante catiônico de alto peso molecular), em uma concentração de 6 mg/L, proporcionando uma concentração residual de óleo no efluente tratado de 8 mg/L (91 % de remoção) O processo de Floculação-Flotação estudado, demonstrou ser também eficiente na remoção de outros poluentes do efluente, além do óleo. Nas melhores condições operacionais, foram removidos 87 % da turbidez, 90 % dos sólidos suspensos, 91 % do óleo e 56 % da demanda química de oxigênio (DQO), proporcionando, em apenas uma etapa de tratamento, um efluente tratado com níveis de poluentes analisados abaixo do padrão exigido pelo órgão ambiental Estadual (FEPAM). Os principais mecanismos envolvidos no processo FF estão relacionados com a irreversibilidade na adsorção do polímero sob turbulência e a conformação deste na interface óleo/água/ar. O alto grau de cisalhamento, resultado dos fluxos volumétricos de ar e água, e a maior “insolubilidade” (precipitação) do polímero na interface ar/água, facilitam a geração de grandes flocos aerados de estrutura fibrosa. Esses resultados e outros obtidos com diferentes efluentes reais e suspensões sólidas mostraram que o processo FF possui um elevado potencial como nova operação unitária de separação líquido1/líquido2, sólido/líquido ou sólido/líquido1/líquido2. As principais vantagens do FF são os baixos custos envolvidos (investimento e operacional), a simplicidade dos elementos construtivos (compactos), a confiabilidade nos resultados e sua elevada capacidade de tratamento (> 60 m3/m2/h).

Predição da viscosidade de emulsões para petróleos leves brasileiros

A formação de emulsão de água-em-óleo gera um significativo incremento na viscosidade, o que afeta diretamente a produção do poço, pois aumenta a perda de carga ao longo da linha de produção, dificultando o escoamento e diminuindo a produção de óleo. A presença e natureza da emulsão, e seu impacto na reologia do petróleo, podem determinar a viabilidade econômica e técnica dos processos envolvidos. A medida que a fração de água aumenta e a temperatura é reduzida, o comportamento das emulsões se torna cada vez mais não-Newtoniano. A decorrência disso, é que a temperatura e a taxa de cisalhamento passam a ter maior impacto na variação da viscosidade das emulsões. Nesse estudo são propostos novos métodos que levam em conta essas variáveis. Os dados reológicos experimentais de 15 petróleos leves foram utilizados para avaliar o desempenho dos modelos existentes na literatura e compará-los com os novos métodos propostos nesse estudo.

Pirólise de borras oleosas de petroleo utilizando nanomateriais

The oily sludge is a complex mix of hydrocarbons, organic impurities, inorganic and water. One of the major problems currently found in petroleum industry is management (packaging, storage, transport and fate) of waste. The nanomaterials (catalysts) mesoporous and microporous are considered promising for refining and adsorbents process for environment protection. The aim of this work was to study the oily sludge from primary processing (raw and treated) and vacuum residue, with application of thermal analyses technique (pyrolysis), thermal and catalytic pyrolysis with nanomaterials, aiming at production petroleum derived. The sludge and vacuum residue were analyzed using a soxhlet extraction system, elemental analysis, thin layer chromatography, thermogravimetry and pyrolysis coupled in gas chromatography/mass spectrometry (Py GC MS). The catalysts AlMCM-41, AlSBA-15.1 e AlSBA-15.2 were synthesized with molar ratio silicon aluminum of 50 (Si/Al = 50), using tetraethylorthosilicante as source of silicon and pseudobuhemita (AlOOH) as source of aluminum. The analyzes of the catalysts indicate that materials showed hexagonal structure and surface area (783,6 m2/g for AlMCM-41, 600 m2/g for AlSBA-15.1, 377 m2/g for AlSBA-15.2). The extracted oily sludge showed a range 65 to 95% for organic components (oil), 5 to 35% for inorganic components (salts and oxides) and compositions different of derivatives. The AlSBA-15 catalysts showed better performance in analyzes for production petroleum derived, 20% increase in production of kerosene and light gas oil. The energy potential of sludge was high and it can be used as fuel in other cargo processed in refinery

Emulsões de óleo de copaíba: determinação do equilíbrio hidrófilo-lipófilo crítico (EHLC), propriedades e estabilidade físico-químicas

Durante as últimas décadas, as indústrias farmacêuticas têm despertado grande interesse em óleos vegetais e vários extratos de planta por causa da sua baixa toxicidade e alta biodegrabilidade. O óleo de copaíba (Cop) é usado in natura na medicina popular como anti-inflamatório e antimicrobiano para tratar várias doenças, tais como inflamação da garganta, úlceras e infecções urinárias e pulmonares. Emulsões são sistemas dispersos termodinamicamente instáveis que consistem em dispersões de gotículas microscópicas em outro líquido imiscível. O objetivo deste trabalho foi preparar diferentes emulsões de Cop, determinar o EHL crítico deste óleo e avaliar a sua estabilidade, além de realizar estudos comparativos entre diferentes métodos de construção de diagramas de fases. As emulsões foram preparadas pelo método de inversão de fases variando as proporções de EHL de 4,7 a 16,7. A estabilidade foi determinada por vários métodos e os diagramas de fases foram produzidos pelo método de titulação usando diferentes procedimentos de agitação. As emulsões a base de Cop com EHL entre 12,7 e 15,7 foram as mais estáveis. As emulsões apresentaram boa estabilidade em curto e longo prazo, aspecto leitoso e baixos valores de índice de cremagem. Diferentes sistemas coloidais foram produzidos a partir dos diagramas de fases dependendo do processo de agitação. Baseado nesses métodos, o valor determinado de EHL do Cop foi 14,8, as emulsões permaneceram estáveis por mais de um ano e estes resultados indicam que o estudo das emulsões de Cop pode ser um promissor veículo de liberação tópica de fármacos e ativos cosméticos

Desenvolvimento de emulsões contendo óleos vegetais para uso cosmético

The fat acid esters and tocopherolic derivatives are of great economic interest in many industries. The sunflower oil, which had its rich constitution in these composites, is a very interesting raw material source for the job in some sectors as bio-carburants, bio-lubrificants, bio-surfactants, dispersing agents, food industries, medicines and cosmetics. A system emulsified steady from this oil can wide be used in the therapeutical one, therefore it is of easy acceptance for the patient, for being pharmaceutical forms that allow a better medicine administration. The chemical composition characteristics, rich in unsaturad fat acid and tocopherolic derivatives, the sunflower oil, make of the emulsified systems contend this oil a proposal promising for formularizations of pharmaceutical and cosmetic use with antirust and photoprotection. The general objective of this work was to apply the HLB beddings to determine the sunflower oil critical HLB and, from this, to be able to evaluate the ideal mixture of the constituent of this system through the study of the ternary diagrams for the determination of the ratio of constituent that will generate the emulsion most steady

Remoção de óleo da água de produção por flotação em coluna utilizando tensoativos de origem vegetal

In the petroleum industry, water is always present in the reservoir formation together with petroleum and natural gas and this fact provokes the production of water with petroleum, resulting in a great environmental impact. Several methods can be applied for treatment of oily waters, such as: gravitational vases, granulated media filtration systems, flotation process, centrifugation process and the use of hydrocyclones, which can also be used in a combined way. However, the flotation process has showed a great efficiency as compared with other methods, because these methods do not remove great part of the emulsified oil. In this work was investigated the use of surfactants derived from vegetable oils, OSS and OGS, as collectors, using the flotation process in a glass column with a porous plate filter in its base for the input of the gaseous steam. For this purpose, oil/water emulsions were prepared using mechanical stirring, with concentrations around 300 ppm. The air flow rate was set at 700 cm3/min and the porous plate filter used for the generation of the air bubbles has pore size varying from 16 to 40 Pm. The column operated at constant volume (1500mL). A new methodology has been developed to collect the samples, where, instead of collecting the water phase, it was collected the oil phase removed by the process in the top of the flotation column. It has been observed that it is necessary to find an optimum surfactant concentration to achieve enhanced removal efficiency. Being for OSS 1.275 mmol/L and for OGS 0.840 mmol/L, with removal efficiencies of 93% and 99%, respectively, using synthetic solutions. For the produced water, the removal in these concentrations was 75% for OSS and 65% for OGS. It is possible to remove oil from water in a flotation process using surfactants of high HLB, fact that is against the own definition of HLB (Hydrophile-Lipophile Balance). The interfacial tension is an important factor in the oil removal process using a flotation process, because it has direct interference in the coalescence of the oil drops. The spreading of the oil of the air bubble should be considered in the process, and for the optimum surfactant concentrations it reached a maximum value. The removal kinetics for the flotation process using surfactants in the optimum concentration has been adjusted according to a first order model, for synthetic water as for the produced water.

Nano emulsões aplicadas a recuperação avançada de petróleo

A exploração de petróleo está a cada dia em circunstâncias mais adversas, no que diz respeito à profundidade dos poços como também, em relação à fluidez do óleo. Os reservatórios de descobertas recentes não possuem energia própria para produzir ou os métodos convencionais não são eficientes para fazer com que esses reservatórios tenham uma vida útil elevada, devido a alterações das propriedades físico-químicas, como por exemplo a viscosidade, que torna o deslocamento do óleo pelos poros do reservatório até a superfície cada vez mais complexo. O presente trabalho tem como objetivo estudar a preparação, caracterização e a utilização de nanoemulsões obtidas a partir de sistemas microemulsionados, com e sem a presença de polímero. Esses sistemas foram aplicados como método químico de recuperação de petróleo, com o intuito de obter maior eficiência de volume de óleo deslocado. O interesse por esse tipo de sistema existe devido a sua baixa tensão superficial, o pequeno tamanho de gotícula e, principalmente, pelo baixo percentual de matéria ativa presente em sua composição. Os ensaios realizados para caracterizar esses sistemas foram: aspecto físico, medidas de tamanho de gotícula, índice de polidispersão, tensão superficial, pH e condutividade. Ensaios de reologia e de adsorção dos sistemas foram realizados com o objetivo de avaliar sua influencia na recuperação de petróleo. Os ensaios de recuperação foram realizados em um equipamento que simula as condições de um reservatório de petróleo, utilizando plugs de rocha arenito Botucatu. Esses plugs foram saturados com salmoura (KCl 2%) e com petróleo proveniente da Bacia Potiguar do campo de Ubarana. Após essas etapas foi realizada a recuperação convencional utilizando a salmoura e, por último, foi injetada, a nanoemulsão, como método de recuperação avançada. Os sistemas obtidos variaram de 0% à 0,4% de polímero. Os ensaios de tamanhos de partícula obtiveram como resultado uma variação de 9,22 a 14,8 nm, caracterizando que as nanoemulsões estão dentro da faixa de tamanho inerente a esse tipo de sistema. Para ensaios de tensão superficial os valores foram na faixa de 33,6 a 39,7 dynas/cm, valores semelhantes à microemulsões e bem abaixo da tensão superficial da água. Os resultados obtidos para os valores de pH e condutividade se mantiveram estáveis ao longo do tempo de armazenamento, essa avaliação indica estabilidade das nanoemulsões estudadas. O teste de recuperação avançada utilizando nanoemulsão com baixo percentual de matéria ativa obteve como resultado de eficiência de deslocamento 39,4%. Porém esse valor foi crescente, de acordo com o aumento do percentual de polímero na nanomeulsão. Os resultados de eficiência de deslocamento de petróleo estão diretamente relacionados com o aumento da viscosidade das nanoemulsões. A nanoemulsão V (0,4% polímero) é o sistema mais viscoso dentre os analisados, e obteve o maior percentual de óleo deslocado (76,7%), resultando na maior eficiência de deslocamento total (90%). Esse estudo mostrou o potencial de sistemas nanoemulsionados, com e sem polímeros, na recuperação avançada de petróleo. Eles apresentam algumas vantagens com relação a outros métodos de recuperação avançada, como: o baixo percentual de matéria ativa, baixo índice de adsorção do polímero, dissolvido em nanoemulsão, na rocha e alta eficiência de recuperação

Obtenção de emulsões asfálticas convencionais e modificadas com argilas e nanoargilas

The increasing demand for asphalt leads to the development of techniques that can improve the quality of products and increase the useful working life of pavements. Consequently, there is a growing application of asphalt emulsions, which are produced from a mixture of petroleum asphalt cement (CAP) with an aqueous phase. The main advantage of asphalt emulsions is its cold application, reducing energy costs. Conventional emulsions are obtained using asphalt, water, solvent, and additives. The modified asphalt emulsion is developed by adding a modifying agent to conventional emulsions. These modifiers can be natural fibers, waste polymers, nanomaterials. In this work modified asphalt emulsion were obtained using organoclays. First, it was prepared a conventional asphalt emulsion with the following mass proportion: 50% of 50/70 penetration grade CAP, 0.6% of additives and 3% of emulsifier, 20% of solvent and 26.4% of water. It was used bentonite and vermiculite (1% and 4%) to obtain the modified asphalt emulsion. Bentonite and vermiculite were added in its raw state and as an organoclay form and as an organoclay-acid form, resulting in 26 experimental runs. The methodology described by Qian et al. (2011), with modifications, was used to obtain the organoclay and the organoclay-acid form. infrared spectroscopy (IR)) were used to characterize the clays and nanoclays. The emulsions were prepared in a colloidal mill, using 30 minutes and 1 hour as mixing time. After, the emulsions were characterized. The following tests were performed, in accordance with the Brazilian specifications (DNER- 369/97): sieve analysis, Saybolt Furol viscosity, pH determination, density, settlement and storage stability, residue by evaporation, and penetration of residue. Finally, it can be concluded that the use of nanoclays as asphalt modifiers represent a viable alternative to the road paving industry