Application of Petrov-Galerkin methods to transient boundary value problems in chemical engineering: adsorption with steep gradients in bidisperse solids

Petrov-Galerkin methods are known to be versatile techniques for the solution of a wide variety of convection-dispersion transport problems, including those involving steep gradients. but have hitherto received little attention by chemical engineers. We illustrate the technique by means of the well-known problem of simultaneous diffusion and adsorption in a spherical sorbent pellet comprised of spherical, non-overlapping microparticles of uniform size and investigate the uptake dynamics. Solutions to adsorption problems exhibit steep gradients when macropore diffusion controls or micropore diffusion controls, and the application of classical numerical methods to such problems can present difficulties. In this paper, a semi-discrete Petrov-Galerkin finite element method for numerically solving adsorption problems with steep gradients in bidisperse solids is presented. The numerical solution was found to match the analytical solution when the adsorption isotherm is linear and the diffusivities are constant. Computed results for the Langmuir isotherm and non-constant diffusivity in microparticle are numerically evaluated for comparison with results of a fitted-mesh collocation method, which was proposed by Liu and Bhatia (Comput. Chem. Engng. 23 (1999) 933-943). The new method is simple, highly efficient, and well-suited to a variety of adsorption and desorption problems involving steep gradients. (C) 2001 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Application of heterogeneous vacancy solution theory to characterization of microporous solids

The vacancy solution theory of adsorption is re-formulated here through the mass-action law, and placed in a convenient framework permitting the development of thermodynamic ally consistent isotherms. It is shown that both the multisite Langmuir model and the classical vacancy solution theory expression are special cases of the more general approach when the Flory-Huggins activity coefficient model is used, with the former being the thermodynamically consistent result. The improved vacancy solution theory approach is further extended here to heterogeneous adsorbents by considering the pore-width dependent potential along with a pore size distribution. However, application of the model to numerous hydrocarbons as well as other adsorptives on microporous activated carbons shows that the multisite model has difficulty in the presence of a pore size distribution, because pores of different sizes can have different numbers of adsorbed layers and therefore different site occupancies. On the other hand, use of the classical vacancy solution theory expression for the local isotherm leads to good simultaneous fit of the data, while yielding a site diameter of about 0.257 nm, consistent with that expected for the potential well in aromatic rings on carbon pore surfaces. It is argued that the classical approach is successful because the Flory-Huggins term effectively represents adsorbate interactions in disguise. When used together with the ideal adsorbed solution theory the heterogeneous vacancy solution theory successfully predicts binary adsorption equilibria, and is found to perform better than the multisite Langmuir as well as the heterogeneous Langmuir model. (C) 2001 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Adsorption kinetics for the removal of chromium(VI) from aqueous solution by adsorbents derived from used tyres and sawdust

The batch removal of hexavalent chromium (Cr(Vl)) from wastewater under different experimental conditions using economic adsorbents was investigated in this study. These adsorbents were produced from the pyrolysis and activation of the waste tyres (TAC) and from the pyrolysis of sawdust (SPC). The performance of these adsorbents against commercial activated carbon F400 (CAC) has also been carried out. The removal was favoured at low pH, with maximum removal at pH = 2 for all types of carbon. The effects of concentration, temperature and particle size have been reported. All sorbents were found to efficiently remove Cr(VI) from solution. The batch sorption kinetics have been tested for a first-order reversible reaction, a first-order and second-order reaction. The rate constants of adsorption for all these kinetic models have been calculated. The applicability of the Langmuir isotherm for the present system has been tested at different temperatures. The thermodynamic parameters (AGO, K,) obtained indicate the endothermic nature of Cr(Vl) adsorption on TAC, SPC and CAC. (C) 2001 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Conformational changes in monolayers of a cationic amphiphilic porphyrin on saline subphases

Langmuir monolayer films of the tetracationic porphyrin tetrakis(octadecyl-4-pyridin ium)porphyrinatozinc(II) bromide on various salt containing subphases were analyzed using surface pressure-area isotherms and X-ray reflectivity. The use of these complementary techniques showed that the porphyrin molecules undergo changes in conformation upon compression. Two main phases were identified, one in which the porphyrin moiety is parallel to the subphase and one in which the porphyrin moiety is tilted out of the plane. The addition of different salts into the subphase brought about changes in film behaviour, which are explained in terms of a lyotropic series. Copyright (C) 2002 Society of Porphyrins,& Phthalocyanines.

Effects of the solute ionization on the adsorption of aromatic compounds from dilute aqueous solutions by activated carbon

Adsorption of four dissociating aromatic compounds and one nondissociating compound on a commercial activated carbon is investigated systematically. All adsorption experiments were carried out in pH-controlled aqueous solutions. The adsorption isotherms are fitted to the binary homogeneous Langmuir model, where the concentrations of the molecular and the ionic species in the liquid phase are expressed in terms of the sum of the two and the degree of solute ionization. Examination of the relationships between the solution pH, the degree of ionization of the solutes, and the model parameters is found to give new insights into the adsorption process. Furthermore, this is used to correlate the variation of the monolayer capacity with the solution pH.

Comparison of adsorption capacity of p-Cresol & p-Nitrophenol by activated carbon in single and double solute

Adsorption of p-Cresol and p-Nitrophenol by untreated activated carbon in single and multisolute solutions was carried out at 301 K and at controlled pH conditions. In acidic conditions, well below the pK(a) of both solutes, it was observed that the adsorbate solubility and the electron density of aromatic rings influenced the extent of adsorption by affecting the extent of London dispersion forces. The fitted parameters obtained from single-solute Langmuir equation show that Q(max) and the adsorption affinity of carbon for the compound with low pK(a) decrease more significantly. In higher solution pH conditions, on the other hand, it was found that electrostatic forces played a significant role on the extent of adsorption. The presence of another compound decreases Q(max) and the adsorption affinity of carbon for the principal compound. The effect of pH, on the carbon surface and on the solute molecules, must be considered. Adsorption of the solute at higher pH values was found to be dependent on the concentration of anionic form of the solute. The isotherm data were fitted to the Langmuir isotherm equation for both single and double solute solutions.

Effects of surface chemistry on aromatic compound adsorption from dilute aqueous solutions by activated carbon

Adsorption of one nondissociating and four dissociating aromatic compounds onto three untreated activated carbons from dilute aqueous solutions were investigated. All adsorption experiments were preformed in pH-controlled solutions. The experimental isotherms were analyzed using the homogeneous Langmuir model. The surface chemical properties of the activated carbons were characterized using a combination of water adsorption, X-ray photoemission spectroscopy, and mass titration. These data give rise to a new insight into the adsorption mechanism of aromatic solutes, in their molecular and ionic forms, onto untreated activated carbons. It was found that, for the hydrophilic activated carbons, the dominant adsorption forces were observed to be dipolar interactions when the solutes were in their molecular form whereas dispersive forces, such as pi-pi interactions, were most likely dominant in the case of the basic hydrophobic carbons. However, when the solutes were in their ionic form adsorption occurs in all cases through dispersive forces.

Thin films of a tetracationic porphyrin

Langmuir-Blodgett films of the tetracationic porphyrin tetrakis( octadecyl-4-pyridinium) porphinatozinc(ii) bromide transferred from subphases containing different salts were studied using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and X-ray reflectometry. In contrast to previous results at the air/water interface, we found that the porphyrin adopted a fixed conformation at the air/solid interface regardless of composition of the subphase or whether the films were transferred above or below the primary phase transition. This conformation was assigned to the formation of an interdigitated bilayer structure.

Caminhos da sustentabilidade para o cinema brasileiro

O artigo pretende mostrar as dificuldades de sustentabilidade da atividade cinematogr??fica brasileira. Com base na an??lise da cadeia produtiva, na estrutura tribut??ria e nas falhas da legisla????o de incentivo fiscal, prop??e-se a exist??ncia de um ciclo vicioso de depend??ncia aos incentivos fiscais. Tendo em vista as dificuldades de acesso a salas de cinema, devido, entre outros fatores, ao baixo poder aquisitivo da popula????o e ?? concentra????o geogr??fica de cinemas nas grandes cidades, prop??e-se uma parceria efetiva entre cinema e televis??o, facilitada pela tecnologia digital. Isso implicar?? altera????es na legisla????o atual, bem como a cria????o de regras regulat??rias, como forma de ampliar o acesso de filmes nacionais ?? grade de programa????o televisiva e tamb??m de viabilizar, em termos industriais, essa atividade econ??mica.

Somos quase felizes : movimentos do desejo em tempos de ansiolítico

O presente trabalho versa sobre modos de vida no contemporâneo referente às práticas em torno de medicamentos ansiolíticos. Propomos um modo de pesquisa que não visa a descoberta de verdades, mas a escuta e a escrita das sensibilidades em processo na atualidade. Apropriamo-nos do cinema e da entrevista, intercessores deste trabalho, para dar vazão às vozes que se proferem em torno dessa temática. Os filmes: A pele que habito, Medianeras e O palhaço, somado a duas entrevistas com usuários de ansiolíticos, compõe o corpo desta pesquisa. As análises e a escuta deste campo nos levaram a uma discussão paradoxal entre modos de vida os quais, ao mesmo tempo em que nos lança em ritmos cada vez mais velozes e adoecedores - resultado das forças capitalísticas, tecnológica e midiática – também produzem desejo de anestesiamento do corpo, para suportar a saturação a qual nos encontramos. Corpos que não têm agüentado mais os novos ritmos de vida e, por isso, pedem uma nova ética, uma política de recusa aos ritmos estafantes. Uma discussão com base nos autores Deleuze, Guattari, Nietzsche, Spinoza e Foucault.

Estudo da corrosão dos aços AISI 1010 e AISI 316L em soluções com elevado teor de cloreto e em ácido naftênico

A mudança no mercado global do petróleo nos últimos anos, com o declínio das reservas de óleo leve, têm forçado a busca por novos campos petrolíferos em ambientes mais remotos, como nos campos localizados na camada pré-sal, e a exploração de óleos pesados que possuem elevado teor de ácidos naftênicos. Isso acarreta em grandes desafios para a previsão do desempenho de materiais frente às novas condições ambientais em que estão inseridos. No presente trabalho, o comportamento da corrosão do aço carbono AISI 1010 e do aço inoxidável AISI 316L foi estudado em soluções aquosas com elevado teor de cloreto e em solução de ácido naftênico ciclopentanóico a fim de ter melhor entendimento da ação dessas espécies no processo de corrosão e simular a corrosão pela água de produção na indústria petrolífera. Foram aplicadas as técnicas de potencial de circuito aberto, polarização potenciodinâmica, voltametria cíclica, espectroscopia de impedância eletroquímica, espectroscopia Raman, microscopia eletrônica de varredura e microscopia de força atômica, usadas, em cada caso, de acordo com a conveniência. O aumento da [Cl-] na faixa de 1,2–2,8 mol.L-1 não altera os processos catódicos e anódicos perto do Ecorr para os aços AISI 1010 e AISI 316L. Em condições de sobrepotenciais afastados do Ecorr, o aumento de [Cl-] aumenta os processos oxidativos de corrosão, o que é expresso pelas maiores densidades de corrente e carga anódica e aumento da perda de massa sofrida pelos eletrodos de ambos os aços. Portanto, os danos da corrosão são mais intensos quando se aumenta a [Cl-]. O aço AISI 1010 é ativo nas soluções de NaCl e a corrosão se propaga livremente de forma uniforme. Para o aço AISI 316L, uma ampla faixa de passividade pode ser vista nas soluções de NaCl; no Epit ocorre a ruptura do filme passivo e o crescimento de pites estáveis. Após 24 h de imersão em soluções de sulfato de sódio (branco) e de ácido naftênico ciclopentanóico ocorre crescimento de filme de óxido e as fases α-Fe2O3, Fe3O4 e δ-FeO(OH) foram identificadas nos espécimes de aço AISI 1010 e Fe3O4 foi identificado nos defeitos do filme prévio presente na superfície do aço AISI 316L. Os filmes formados em solução de ácido ciclopentanóico possuem menor resistência à polarização, maior rugosidade e maior taxa de corrosão quando comparado aos filmes crescidos na solução branco, para ambos os aços. A presença do ácido naftênico muda a forma como a reação de corrosão se procede e contribui para o aumento da corrosão. A corrosão naftênica foi mais pronunciada no aço carbono porque a presença dos elementos de liga no aço inox reduzem o número de sítios ativos ricos em Fe e tornam menos oportuna a ligação do Fe com o naftenato.

Memória e experiência no cinema de Wim Wenders - evidências de um diálogo com a filosofia de Walter Benjamin : cenas para uma educação dos sentidos

Esta dissertação apresenta o resultado de uma pesquisa, de cunho teórico, cujo escopo é apreender, na obra fílmica de Wim Wenders, o percurso estético narrativo que esse cineasta faz, tendo como eixo central de discussão o conceito de memória e experiência. As perguntas que norteiam a pesquisa são: de que forma a estética fílmica dos filmes de Wenders elabora a memória e como esta está vinculada à ideia de experiência? De que forma o fazer fílmico desse cineasta pode ser uma referência e estímulo para o âmbito da educação, em especial para a formação dos sentidos? A pesquisa propõe uma tríade dialógica entre cinema, filosofia e educação. Para tanto, traça um panorama sobre a estética de alguns filmes de Wenders em diálogo com a filosofia ensaística de Walter Benjamin. O principal objeto de análise é o filme Alice nas cidades (WENDERS, 1973). Com isso, pretende-se estabelecer um diálogo e traçar um paralelo (relação) entre os conceitos de experiência e memória, presentes na estética fílmica de Wenders, e o conceito de memória e experiência tal como apresentada em alguns ensaios benjaminianos. A hipótese principal considera que a memória coletiva e a experiência fazem par e caminham com a história da educação, e são elementos fundamentais para a formação dos sentidos. A compreensão desses dois conceitos, a partir de uma perspectiva crítica, pode ensejar uma experiência e formação estética que produzem as condições de possibilidade para a contraposição à barbárie que conduz à pobreza da experiência, também entendida como regressão dos sentidos. A segunda hipótese é de que o conceito de memória e experiência no cinema de Wim Wenders expressa uma estética comprometida na construção de uma expressão artística que dirige a atenção à ressurgência do passado no presente, isto é, evidências da experiência e da memória na linguagem cinematográfica. O esforço da pesquisa pode ser resumido na tentativa de um exercício de análise e discussão teórica em torno da relação entre educação e cinema. Para tanto, apontam-se, por meio da obra cinematográfica de Wenders, evidências de aproximação com o pensamento de Benjamin, em especial com relação aos conceitos de memória e experiência, tal como se apresenta no percurso criativo do cineasta. Tais conceitos contribuem, por meio da obra de Wenders, em diálogo com a filosofia de Benjamin, para produzirem um contraponto à educação estética na formação do professor.

Avaliação da adsorção do herbicida 2,4-D em carvão ativado em pó utilizando água com diferentes qualidades

O 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D) é um dos herbicidas mais consumidos no Brasil e é preferencialmente usado devido a sua boa seletividade e baixo custo. Possui alta toxidade e baixa biodegradabilidade, oferecendo risco à saúde humana e ao meio ambiente, podendo ser encontrado em solos, águas superficiais e subterrâneas. Estudos mostram que o tratamento convencional da água possui baixa eficácia na remoção de microcontaminantes, com isso várias técnicas têm sido utilizadas na remoção de compostos em água, como a adsorção por carvão ativado. Apresenta-se a adsorção em carvão ativado tem se demonstrado como tecnologia eficiente na remoção de diversos contaminantes, dentre eles os agrotóxicos. Assim, o presente trabalho objetivou avaliar a adsorção do 2,4-D por três carvões ativados em pó (CAP) em água ultrapura e em água bruta do Rio Santa Maria da Vitória. A quantificação do herbicida foi analisada por cromatografia líquida de alta eficiência, após concentração da amostra pelo método de extração em fase sólida. Os ensaios de adsorção foram realizados com carvões ativados derivados da casca de coco (CAP-01), pinus (CAP-02) e palha de café (CAP-03), que foram caracterizados e avaliados na sua capacidade de remoção do 2,4-D nas duas matrizes de água. Dois modelos de isoterma de adsorção, Langmuir e Freundlich, foram aplicados para descrever os dados de adsorção, que indicaram o CAP-02 como o carvão que apresentou a melhor capacidade de adsorção do 2,4-D entre os carvões estudados, tanto em água ultrapura quanto em água bruta. Nos ensaios realizados em água bruta, houve redução da adsorção do 2,4-D para as três amostras de CAP, quando comparado com os ensaios realizados em água ultrapura, indicando interferência de compostos, como a matéria orgânica, no processo de adsorção.

Avaliação de filme incorporado com óleo essencial de orégano para conservação de pizza pronta

O consumo de pizzas prontas aumentou nos últimos anos dado à praticidade do produto e ao baixo custo, sabor agradável e valor nutritivo. Porém, esse produto sofre intensa manipulação durante o seu processamento, contribuindo para sua contaminação, diminuindo a qualidade e aumentando os riscos de doenças veiculadas por esse alimento. Aliado à necessidade de produtos práticos e convenientes, o consumidor demanda alimentos cada vez mais seguros, despertando o interesse pelo uso de conservantes naturais. Dentre eles, o óleo essencial de orégano apresenta ação antimicrobiana, sendo essa especiaria utilizada na culinária de vários países. O objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de filme de base celulósica, incorporado com óleo essencial de orégano para conservação de pizza pronta refrigerada. Esse óleo incorporado ao filme nas concentrações de 25 e 50% p/p apresentou efeito inibitório in vitro para Penicillium spp. e Staphylococcus aureus. Quando aplicado em pizza observou-se diminuição dos compostos ρ-cimeno e γ-terpineno e consequente aumento da concentração de timol e carvacrol, mas provavelmente em quantidade insuficiente para o efeito inibitório dos microrganismos. Com relação à resistência mecânica, os filmes incorporados com 25 e 50% de óleo tiveram sua resistência diminuída, tendo a tenacidade do filme de 50% aumentada com relação ao controle (0%). O uso de filme incorporado com o óleo de orégano desperta grande interesse na aplicação em pizzas, uma vez que o orégano já é um ingrediente do produto, portanto não compromete o sabor e odor da pizza.

Efeito de absorvedor de etileno na conservação de mamão "Golden", armazenado à temperatura ambiente

O objetivo foi determinar a dose de permanganato de potássio (KMnO4), associada à embalagem plástica, mais eficiente em retardar o amadurecimento do mamão 'Golden', armazenado sob temperatura ambiente. Conjuntos de três frutos com massa média unitária de 278,8±18,9 g foram embalados em filmes de polietileno de baixa densidade, nos quais foram incluídos sachês, contendo vermiculita impregnada com o KMnO4, nas doses de 0,0; 1,0; 2,0; 3,0 e 4,0 g/ embalagem. Os frutos embalados foram armazenados durante 15 dias, a 20,0 ± 0,5 °C e 90 ± 5% de UR. Após esse período, foram mantidos na mesma temperatura, porém, fora das embalagens. As avaliações foram feitas no dia da retirada das embalagens e nos cinco dias consecutivos. Foram avaliados a concentração de CO2 no interior das embalagens, a produção de CO2, a cor da casca, a perda de massa da matéria fresca do fruto e a firmeza da polpa, o extravasamento de solutos, o teor de sólidos solúveis e a concentração de etanol da polpa. Após 15 dias de permanência nas embalagens, os frutos tratados com KMnO4 apresentaram menores produção de CO2, índice de cor da casca, perda de eletrólitos celulares e teor de etanol, porém, maior firmeza da polpa, quando comparados com frutos sem aplicação de KMnO4, indicando que os frutos não tratados tiveram amadurecimento antecipado. Após a retirada das embalagens, os frutos tratados com KMnO4 permaneceram firmes durante dois dias de avaliação. A dose de 1,0 g de KMnO4/embalagem foi a mais indicada para as condições do experimento.