Produção de açúcares a partir da palha de cana-de-açúcar para a produção de etanol

A crescente demanda por tecnologias que produzam biocombustíveis de maneira sustentável vem incentivando a utilização de diversos materiais lignocelulósicos para tal finalidade. O objetivo deste trabalho foi comparar o potencial de produção de açúcares (glicose e xilose) da palha e do bagaço de cana-de-açúcar. Inicialmente, as duas biomassas foram caracterizadas, mostrando percentuais muito similares de celulose e hemicelulose (42,1% e 22,6% para o bagaço e 39,2% e 22,7% para a palha, respectivamente). Isto evidencia potenciais similares de produção de açúcares. Posteriormente, foram realizados experimentos em laboratório para comparar os resultados de rendimento de xilose e produção de furfural após as reações de hidrólise ácida das duas biomassas, com o intuito de verificar se este processo, comumente utilizado para o bagaço, pode ser utilizado para a palha. As variáveis que foram avaliadas foram a concentração de ácido (0,5-3,0%m/m), o tempo reacional (15-60min) e a relação sólido-líquido (RSL - 0,1-0,2m/m). Concentrações de 42,72g/L e de 41,31g/L de xilose foram encontradas para a palha e para o bagaço, respectivamente, alcançando rendimentos de xilose superiores a 80%, em reações em laboratório. Também foram realizados ensaios de hidrólise ácida em planta piloto e de hidrólise enzimática em laboratório para avaliar os resultados de rendimento de glicose da palha. Os resultados de rendimento de xilose e produção de inibidores para estas reações foram avaliados e comparados com os dados obtidos em laboratório. Concentrações de 35,2g/Lde xilose e de 27,3g/L de glicose foram encontradas para a palha, alcançando rendimentos de xilose próximos a 100% e de glicose superiores a 64%, em reações de pré-tratamento em planta piloto e em reações de hidrólise enzimática em laboratório. Os resultados evidenciaram que as variáveis concentração de ácido e relação sólido:líquido são as mais influenciam na produção de xilose e glicose

Equilíbrio líquido-líquido entre ácido acético, água e fenólicos: experimental e modelagem

Com o passar do tempo, a população mundial vem se conscientizando mais sobre problemas ambientais. Isso fez surgir uma demanda por tecnologias novas que possam se encaixar no cenário de sustentabilidade. Instabilidades frequentes no cenário político-econômico global acabam por elevar o preço do barril do petróleo. Assim a indústria química começa a buscar por alternativas que tenham a mesma versatilidade do petróleo. Dentre as opções de combustíveis renováveis, destaca-se o bio-óleo de pirólise. Seu interesse em estudos científicos vem do fato de poder-se utilizar do rejeito de processos como matéria prima, não necessitando competir por espaço com a plantação de alimentos. Sua composição pode ser representada por ácidos e fenóis. Em especial destacamos o ácido acético e fenóis oxigenados como m-cresol, o-cresol, p-cresol e guaiacol por estarem presentes em grandes quantidades. Sua separação das frações menos polares do bio-óleo pode ser realizada por meio de extração com água que é um reagente abundante e de baixo custo. O conhecimento das propriedades desses componentes puros é amplamente disponível na literatura, porém dados de composições das fases corrosivas, como misturas ternárias de água-ácido acético-m-cresol/o-cresol/p-cresol/guaiacol nas temperaturas de (298,15, 310,65 e 323,15) K são escassos. Devido a isso, o uso de modelos termodinâmicos para simulação do comportamento desses sistemas torna-se interessante. Todavia, quando são testadas as capacidades dos modelos clássicos, como o UNIFAC e NRTL, percebe-se que os mesmos não conseguem reproduzir o comportamento da binodal dos componentes corrosivos. Sendo assim, essa dissertação investigou soluções para melhorar a descrição desses sistemas, assim como obteve dados experimentais para tais sistemas de misturas ternárias de água-ácido acético-m-cresol/o-cresol/p-cresol/guaiacol nas temperaturas de (298,15, 310,65 e 323,15) K; desenvolveu-se uma metodologia para estimar parâmetros do modelo NRTL a partir de dados de composição da binodal e verificou-se a possibilidade de utilizar o modelo UNIFAC para prever o comportamento de equilíbrio de fases. Como resultado foram obtidos 314 novos dados experimentais, obtiveram-se parâmetros para o modelo NRTL que conseguem reproduzir com acurácia a forma da binodal com a metodologia proposta e verificou-se a necessidade de aperfeiçoamento no estudo do modelo UNIFAC para otimizar sua utilização na previsão do comportamento dos sistemas estudados

Estudo do equilíbrio líquido-líquido e da estabilidade de sistemas envolvendo biodiesel, álcoois e água

O estudo da estabilidade de emulsões de biocombustíveis destaca-se, dentre outros aspectos, pela necessidade de identificação das características destas. Esta necessidade reforça-se pela dificuldade de detecção de biodiesel e suas misturas quando estão fora de especificação, além de se aplicar aos processos de separação e purificação do biodiesel após a transesterificação. O entendimento deste problema poderá ser alcançado a partir de estudos de estabilidade associados aos modelos termodinâmicos de equilíbrio líquido-líquido (modelo NRTL) em sistemas ternários, que serão a base da modelagem proposta neste trabalho. O levantamento de dados envolve técnicas de observação direta em titulação, e ensaios de estabilidade e tensiometria, com algumas alterações das técnicas clássicas. Desta forma, o objetivo principal do trabalho é propor uma maneira de identificar e caracterizar as interfaces das emulsões formadas e estudar a estabilidade das fases envolvidas. Além disso, estuda-se a introdução de alcoóis como agentes tensoativos para viabilizar a utilização de misturas de combustíveis, mesmo na região de mais de uma fase. Para o desenvolvimento do trabalho, emulsões envolvendo os constituintes básicos serão combinadas entre si em diferentes proporções. A etapa inicial constitui-se de um mapeamento das misturas e proporções que formam as emulsões, baseadas nas curvas de equilíbrio. Em seguida, faz-se o estudo de caracterização e estabilidade destes sistemas. Com estas informações é possível mapear o sentido de incremento de tensão na interface e instabilidade da separação de fases das emulsões em relação aos diagramas ternários correspondentes. Por fim, propõe-se uma estratégia para estimar os parâmetros termodinâmicos do NRTL para as espécies presentes nos sistemas estudados e prever o comportamento dos mesmos e de sistemas similares. Este modelo matemático proposto tem como objetivo complementar a técnica experimental adotada para construção das curvas de equilíbrio, sendo bem sucedido

Viscous state effect on the activity of Fe nanocatalysts.

Many applications of nanotubes and nanowires require controlled bottom-up engineering of these nanostructures. In catalytic chemical vapor deposition, the thermo-kinetic state of the nanocatalysts near the melting point is one of the factors ruling the morphology of the grown structures. We present theoretical and experimental evidence of a viscous state for nanoparticles near their melting point. The state exists over a temperature range scaling inversely with the catalyst size, resulting in enhanced self-diffusion and fluidity across the solid-liquid transformation. The overall effect of this phenomenon on the growth of nanotubes is that, for a given temperature, smaller nanoparticles have a larger reaction rate than larger catalysts.

Investigation on water quality in the Ashulia beel, Dhaka

The study was conducted to get an idea about the water quality of the Ashulia beel, and its temporal change over wet and dry seasons due to change of the physicochemical parameters. The water body has become a dumping ground of all kinds of solid, liquid and chemical wastes of bank side population and industries. Encroachment and illegal dredging has become a serious threat for the sound environment of the beel. The water parameters of pH 7.1-7.8 and alkalinity 30-63 mg/l in wet, and pH 7.1-8.4 and alkalinity 90-115 mg/l in dry season, respectively, which were within the standard range of DoE investigation. During wet season, EC 130-310 mg/l, TDS 80-132 mg/l, DO 1.1-2.1 mg/l and BOD -4.4-1.6 mg/l were measured. In dry season, EC 341-442 mg/l, TDS 207-276 mg/l, DO 0.5-2.0 mg/l and BOD 1.0-3.0 mg/l were measured. The comparative analysis showed that most of the water quality parameters of the Ashulia beel were suitable for aquatic organisms including fishes while the DO contents were much lower than the desirable level which may not be suitable for fishes.

First-principles energetics of water: a many-body analysis

Standard forms of density-functional theory (DFT) have good predictive power for many materials, but are not yet fully satisfactory for solid, liquid and cluster forms of water. We use a many-body separation of the total energy into its 1-body, 2-body (2B) and beyond-2-body (B2B) components to analyze the deficiencies of two popular DFT approximations. We show how machine-learning methods make this analysis possible for ice structures as well as for water clusters. We find that the crucial energy balance between compact and extended geometries can be distorted by 2B and B2B errors, and that both types of first-principles error are important.

Study on the perfection of in situ P-injection synthesis LEC-InP single crystals

Undoped, S-doped and Fe-doped InP crystals with diameter up to 4-inch have been pulled in drop 10 0 drop -direction under P-rich condition by a rapid P-injection in situ synthesis liquid encapsulated Czochralski (LEC) method. High speed photoluminescence mapping, etch-pit density (EPD) mapping and scanning electron microscopy have been used to characterize the samples of the single crystal ingots. Dislocations and electrical homogeneity of these samples are investigated and compared. By controlling the thermal field and the solid-liquid interface shape, 4-inch low-EPD InP single crystals have been successfully grown by the rapid P-injection synthesis LEC method. The EPD across the wafer of the ingots is less than 5 x 10(4) cm(-2). Cluster defects with a pore center are observed in the P-rich LEC grown InP ingots. These defects are distributed irregularly on a wafer and are surrounded by a high concentration of dislocations. The uniformity of the PL intensity across the wafer is influenced by these defects. (C) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

Experimental and numerical investigations on dissolution and recrystallization processes of GaSb/InSb/GaSb under microgravity and terrestrial conditions

The effects of gravity and crystal orientation on the dissolution of GaSb into InSb melt and the recrystallization of InGaSb were investigated under microgravity condition using a Chinese recoverable satellite and under normal gravity condition on earth. To investigate the effect of gravity on the solid/liquid interface and compositional profiles. a numerical simulation was carried out. The InSb crystal melted at 525 degrees C and then a part of GaSb dissolved into the InSb melt during heating to 706 degrees C and this process led to the formation of InGaSb solution. InGaSb solidified during the cooling process. The experimental and calculation results clearly show that the shape of the solid/liquid interface and compositional profiles in the solution were significantly affected by gravity. Under microgravity, as the Ga compositional profiles were uniform in the radial direction. the interfaces were almost parallel. On the contrary, for normal gravity condition, as large amounts of Ga moved up in the upper region due to buoyancy, the dissolved zone broadened towards gravitational direction. Also. during the cooling process, needle crystals of InGaSb started appearing and the value of x of InxGa1-xSb crystals increased with the decrease of temperature. The GaSb with the (111)B plane dissolved into the InSb melt much more than that of the (111)A plane. (C) 2000 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Experimental investigation on TBAB clathrate hydrate slurry flows in a horizontal tube: Forced convective heat transfer behaviors

Tetra-n-butyl-ammonium bromide (TBAB) clathrate hydrate slurry (CHS) is one kind of secondary refrigerants, which is promising to be applied into air-conditioning or latent-heat transportation systems as a thermal storage or cold carrying medium for energy saving. It is a solid-liquid two phase mixture which is easy to produce and has high latent heat and good fluidity. In this paper, the heat transfer characteristics of TBAB slurry were investigated in a horizontal stainless steel tube under different solid mass fractions and flow velocities with constant heat flux. One velocity region of weakened heat transfer was found. Moreover, TBAB CHS was treated as a kind of Bingham fluids, and the influences of the solid particles, flow velocity and types of flow on the forced convective heat transfer coefficients of TBAB CHS were investigated. At last, criterial correlations of Nusselt number for laminar and turbulent flows in the form of power function were summarized, and the error with experimental results was within 20%.

Investigation of Interfacial Tensions for Carbon Dioxide Aqueous Solutions by Perturbed-Chain Statistical Associating Fluid Theory Combined with Density-Gradient Theory

The perturbed-chain statistical associating fluid theory and density-gradient theory are used to construct an equation of state (EOS) applicable for the phase behaviors of carbon dioxide aqueous solutions. With the molecular parameters and influence parameters respectively regressed from bulk properties and surface tensions of pure fluids as input, both the bulk and interfacial properties of carbon dioxide aqueous solutions are satisfactorily correlated by adjusting the binary interaction parameter (k(ij)). Our results show that the constructed EOS is able to describe the interfacial properties of carbon dioxide aqueous solutions in a wide temperature range, and illustrate the influences of temperature, pressure, and densities in each phase on the interfacial properties.

Hydrate dissociation conditions for gas mixtures containing carbon dioxide, hydrogen, hydrogen sulfide, nitrogen, and hydrocarbons using SAFT

A new method, a molecular thermodynamic model based on statistical mechanics, is employed to predict the hydrate dissociation conditions for binary gas mixtures with carbon dioxide, hydrogen, hydrogen sulfide, nitrogen, and hydrocarbons in the presence of aqueous solutions. The statistical associating fluid theory (SAFT) equation of state is employed to characterize the vapor and liquid phases and the statistical model of van der Waals and Platteeuw for the hydrate phase. The predictions of the proposed model were found to be in satisfactory to excellent agreement with the experimental data.

中国几种典型农田土壤磷素固液相分配规律

土壤养分、污染物的生物有效性与其固液相分配规律密切相关。本研究通过室内模拟试验,设置不同的水、热、肥条件和培养时间序列,采用高速离心法对红壤、黑土、潮土、黑垆土、塿土5种典型土壤的磷素固液相分配规律及其影响因素进行了探讨。结果表明,质地不同土壤磷素固液相分配系数(Kd)值差别很大,整体变化趋势是红壤>黑垆土>塿土>黑土>潮土。不同培养条件下土壤磷素固液相分配系数(Kd)值变化特征表现出随着培养时间延长,土壤磷素Kd值增大,土壤磷素生物有效性逐渐降低。水吸力、浓度与之相反,随着水吸力的增加土壤磷素Kd值变小,随着施入磷素浓度的增加而Kd值降低。在整个温度梯度中,当温度处于20￣25℃左右时,土壤磷素Kd值达到最小值,液相磷素含量相对增多,养分有效性增强。

固液黏着功的Berthelot平均规则的推广及应用

以固液黏着功的Berthelot几何平均规则及其推广为基础的Zisman方程、Fowkes方程和Owens-Wendt方程是固体表面张力测定的基础.对Berthelot几何平均规则进行了进一步的推广,并以此为基础,对Zisman方程中的参数给出了推广的表示式,并对Fowkes方程和Owens-Wendt方程进行了进一步的推广.

Thermal analysis of microstructural evolution of Al2O3 surface modified layers

Solidification behavior and microstructural evolution of surface modified layers in plasma cladding technique are studied via numerical simulations. Both the coupling effect of temperature and solid volume fraction are considered in the proposed thermal analytical model, by which the transient temperature distributions are calculated and the shape of melting pool is determined. Furthermore, we perform microscopic thermal analysis on the nucleation and growth behaviors of ceramic hardening phases and dendrites, as well as the kinetics of related two-phase flow systems. By comparing with experimental observations, the evolution mechanisms of the morphology of Al2O3 ceramic hardening layer are explained. Based on the above results, a relationship among the scanning velocity of plasma stream, dendritic growth rate and the advancing speed of solid/liquid interface is found, and an energy criterion is proposed for predicting the pushing/engulfing transition of ceramic particles by grain growth fronts. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.