Projeto, construção de equipamento para obtenção de compósitos de matriz metálica particulados, utilizando o processo de fundição com agitação mecânica

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Tratamento de água residuária parcialmente solúvel em reator anaeróbio em batelada seqüencial contendo biomassa imobilizada e agitação mecânica: análise da influência da intensidade de agitação e do tamanho de biopartícula

Neste trabalho de doutorado utilizou-se um reator anaeróbio em batelada seqüencial contendo biomassa imobilizada em matrizes cúbicas de espuma de poliuretano e agitação mecânica, com volume total de 5.5 L e volume útil de 4.5 L. A agitação do meio líquido foi realizada com quatro tipos de impelidores (turbina tipo hélice, lâminas planas, lâminas planas inclinadas e lâminas curvas, testados individualmente, sempre em número de 3), com 6 cm de diâmetro. A pesquisa foi realizada em quatro etapas experimentais. A etapa 1 objetivou determinar o tempo de mistura no reator para cada tipo de impelidor, ou seja, o tempo necessário para que o meio líquido ficasse totalmente homogêneo. A etapa 2 objetivou selecionar o tipo de impelidor e a respectiva intensidade de agitação que garantisse a minimização da resistência à transferência de massa externa no sistema. As intensidades de agitação testadas variaram de 200 a 1100 rpm, dependendo do tipo de impelidor. A etapa 3 foi realizada com tipo de impelidor e intensidade de agitação definidos na etapa 2, mas variando-se o tamanho da biopartícula (0,5, 1,0, 2,0 e 3,0 cm de aresta). O objetivo desta etapa foi selecionar o tamanho de biopartícula que minimizasse a resistência à transferência de massa interna. De posse das condições operacionais otimizadas (tipo de impelidor, intensidade de agitação e tamanho de partícula de suporte), a etapa 4 constituiu na aplicação das mesmas para o tratamento de um resíduo real, sendo escolhida água residuária de suinocultura. Na etapa 1, os resultados mostraram que os tempos de mistura para todos os tipos de impelidores foram desprezíveis em relação ao tempo total de ciclo. A etapa 2 revelou tempos de partida muito curtos (cerca de 20 dias), em todas as condições testadas, sendo atingidas remoções de DQO próximas de 70%. Além disso, o tipo de impelidor exerceu grande influência na qualidade final do efluente, fato este claramente constatado quando as frações de DQO foram consideradas separadamente (filtrada e suspensa). De acordo com os resultados obtidos na etapa 3, o tamanho da biopartícula teve influência decisiva no desempenho do sistema, nas condições testadas. As velocidades de dissolução foram aparentemente influenciadas pelo empacotamento do leito de espuma, enquanto que o consumo da fração de DQO correspondente às amostras filtradas foi provavelmente influenciado por fatores mais complexos. Finalmente, o teste realizado com resíduo diluído de suinocultura demonstrou que a operação do reator em estudo para o tratamento deste tipo de água residuária é possível. Os dados operacionais mostraram que o reator permaneceu estável durante o período testado. A agitação mecânica provou ser eficiente para melhorar a degradação da DQO suspensa, um dos maiores problemas no tratamento deste tipo de água residuária. Sendo assim, de acordo com os dados experimentais obtidos ao longo do trabalho, pode-se afirmar que a agitação em reatores em batelada mostrou-se importante não somente para proporcionar boas condições de mistura ou melhorar a transferência de massa na fase líquida, mas também para melhorar a solubilização da matéria orgânica particulada, melhorando as velocidades de consumo de matéria orgânica.

Processamento semissólido de liga hipoeutética AlSi reforçada com Al203

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Obtenção e caracterização de estruturas reofundidas e tixofundidas da liga de alumínio AA7075

A obtenção de ligas metálicas em forma de pasta, com propriedades tixotrópicas apropriadas para serem utilizadas em processos de tixoconformação, pode ser realizada através de vários processos metalúrgicos. Destacam-se os processos de reofundidos obtidos a partir do líquido com a agitação mecânica do banho, ao longo da solidificação. Esses processos utilizam-se de rotores e propulsores, agitação mecânica usando o processo de duplo-parafuso e a agitação magneto hidrodinâmica. Outros procedimentos para a obtenção de pastas reofundidas a partir do líquido são o processo SCR (Shearing Cooling Roll), refino químico, ultra-som, processo spray, a nova reofundição NCR (New Rheocasting) e a reofundição elementar. As estruturas tixofundidas são obtidas a partir do metal sólido no qual, utiliza-se a refusão parcial de estruturas dendríticas, a fusão parcial de estruturas dendríticas deformadas (SIMA) e a fusão parcial sob pressão de estruturas dendríticas. No Trabalho em questão foram estudados os dois métodos para a obtenção de estruturas com propriedades tixotrópicas (Reofundição e Tixofundição). O primeiro processo explorado foi a agitação mecânica da liga AA7075 em seu estado semi-sólido, através de uma haste propulsora com pás recobertas por carbeto de cromo e contida em um cadinho especial de grafite. O segundo, foi a aplicação de tratamento isotérmico usando diversos patamares de tempos de aplicação e temperaturas. Este processo foi realizado por aquecimento indutivo na mesma liga AA7075, deformada anteriormente por extrusão direta. As microestruturas foram caracterizadas através dos diâmetros e formas dos glóbulos, utilizando o fator de forma específico em um programa de análise de imagens.

Preparação e caracterização de microesferas poliméricas à base de metacrilato de glicidila e divinilbenzeno com propriedades magnéticas

Nesta Dissertação, foram sintetizadas microesferas poliméricas com propriedades magnéticas à base de metacrilato de glicidila e divinilbenzeno pela técnica de polimerização em suspensão. O material utilizado para conferir as propriedades magnéticas ao copolímero foi magnetita sintetizada no laboratório. Foram estudados os efeitos da modificação da magnetita com ácido oleico, da velocidade de agitação, do teor de agente reticulante, do teor de material magnético adicionado e do teor de agente de suspensão sobre as características das partículas poliméricas obtidas. As microesferas foram caracterizadas quanto ao seu aspecto morfológico, à estabilidade térmica, à incorporação de material magnético e quanto às suas propriedades magnéticas. A quantidade de partículas de ferro incorporadas foi afetada pela velocidade de agitação durante a síntese, pelo teor de material magnético adicionado, pela fase de dispersão do material magnético e pelo teor de monômeros no copolímero. A estabilidade térmica dos copolímeros foi afetada, principalmente, pelo teor de material magnético incorporado e pelo teor de monômeros, levando em consideração resinas com a mesma quantidade de material magnético adicionado. A magnetização de saturação para as microesferas foi afetada pelo teor de material magnético incorporado. A modificação da superfície da magnetita com ácido oleico foi considerada importante para a incorporação do material magnético na matriz do copolímero.Partículas poliméricas magnéticas com comportamento superparamagnéticos foram obtidas com morfologia esférica e magnetização de saturação de 7,11 (emu/g), utilizando razão molar de monômeros de 50/50 %, 1 % de PVA, 20 % de magnetita modificada com ácido oleico adicionada à fase orgânica e velocidade de agitação mecânica de 500 rpm

The use of mechanical aeration and its effects on water mass

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Desgaste corrosivo-cavitativo-erosivo de um aço-carbono em meio aquoso com frações de sal (NaCl), CO2 e particulados sólidos (SiO2)

A batch of eighty-four coupons of low carbon steel were investigated at laboratory conditions under a corrosive, cavitative-corrosive (CO2) and corrosive-erosive (SiO2 + CO2) in an aqueous salt solution and two levels of temperature. The following measurements were made on Vickers (HV0,05, HV0,10, HV0,20) Microhardness tests at three levels of subsurface layer. A turbulent flow collided on the cylindrical sample, with and without mechanical stirring and gas bubbling, with and without fluid contamination by solid particles of SiO2, at two temperatures. Surface Roughness and Waviness, under two conditions "as received, after machining" and "after worn out", as well as gravimetric and electrochemical parameter were measured on the two opposite generatrices of each cylindrical sample, on the flow upstream (0°) and downstream (180°) by Profilometry, Mass Variation and Linear Polarization Resistance (LPR). The results of the Microhardness and Surface Texture of all coupons were subjected to statistical comparison, using the software Statgraphics® Centurion XVI, 95% statistical certainty, and significant differences were observed in some arrays of measurements. The corrosive wear rate measured by LPR and mass variation shown to be sensitive to the presence of bubbles and hydrodynamic fluctuations inside the cell, considering the temperature and contamination of corrosive fluid by solid particles. The main results of visual inspection relative to some topologies of the surface damages involving different mechanisms that were seen to give explanation for some fluctuations in wear rates of the steel experimentally investigated

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.

Extração e análise da fração lipídica da microalga monoraphidium sp., síntese e caracterização do seu biodiesel

The cultivation of microalgae biomass in order to produce biodiesel arises as an extremely promising aspect, in that the microalgae culture includes short cycle of reproduction, smaller areas for planting and residual biomass rich in protein content. The present dissertation evaluates the performance and features, through spectrometry in the region of infrared with transformed Fourier (FTIR) and spectrometry in the region of UVvisible (UV-Vis), of the extracted lipid material (LM) using different techniques of cell wall disruption (mechanical agitation at low and at high spin and agitation associated with cavitation). The technique of gas chromatography (GC) brought to light the success of alkaline transesterification in the conversion of oil into methyl monoesters (MME), which was also analyzed by spectroscopic techniques (FTIR, proton magnetic resonance (1H NMR) and carbon (13C NMR). Through thermogravimetric analysis (TGA) were analyzed the lipid material (LM), biodiesel and the microalgae biomass. The method which provided the best results concerning the efficiency in extraction of the LP of Monoraphidium sp. (12,51%) was by mechanical agitation at high spin (14 000 rpm), for 2 hours being the ideal time, as shown by the t test. The spectroscopic techniques (1H NMR, 13C NMR and FTIR) confirmed that the structure of methyl monoesters and the chromatographic data (CG) revealed a high content of saturated fatty acid esters (about 70%) being the major constituent eicosanoic acid (33,7%), which justifies the high thermal stability of microalgae biodiesel. The TGA also ratified the conversion rate (96%) of LM into MME, pointing out the quantitative results compatible with the values obtained through GC (about 98%) and confirmed the efficiency of the extraction methods used, showing that may be a good technique to confirm the extraction of these materials. The content of LM microalgae obtained (12,51%) indicates good potential for using such material as a raw material for biodiesel production, when compared to oil content which can be obtained from traditional oil for this use, since the productivity of microalgae per hectare is much larger and requires an extremely reduced period to renew its cultivation

Usos potenciais de moringa oleifera lam., uma matriz para produção de biodiesel e tratamento de água no semiárido nordestino

The current environmental crisis demands transformations in the relations among society, nature and development, considering sustainability. In this context, an important theme is replacing fossil fuels with biofuels, such as biodiesel. Moringa oleifera Lam. is a species that can be used as a raw material to produce biodiesel. Besides, it is a multiple purposes plant, which can be used also in water treatment. Thus, the aims of this work were to analyze the anatomical adaptations found in the stem and in the leaf and the seed s oil stores of M. oleifera., to investigate chemical characteristics of M. oleifera s seed oil, considering biodiesel production, and to evaluate the coagulation activity of these seeds in water treatment. Semipermanent histological laminas were made and it follows that the stem has thick cuticle, stomata whose cells guard are below the epidermis line, hollow medulla, druses and tector trichomes as adaptations to climate and soil conditions in which the species is found and the leaf is dorsiventral and it has thick cuticle, tector trichomes and druses. The seed has great reserves of oil. These features favor the use of Moringa oleifera Lam. as a raw material to produce biodiesel in Brazil s Northeast semiarid region. Chemical analysis were made through oil solvent extraction using mechanic stirrer. The oil was analyzed in UV spectrophotometer. A transesterification was made and biodiesel was analyzed in gas chromatography. Oil yield was high and good quality biodiesel was obtained. To evaluate seeds coagulantion activity, coagulation and flocculation essays in jartest were made, using seed extract to treat raw water. Seeds were efficient in cogulation process to treat water. So, they can be used in rudimentary systems or as a raw material to coagulant proteins extraction, as an alternative to traditional coagulants. M. oleifera has characteristics that favor its use to biodiesel production and water treatment

Redução de crômio hexavalente por substâncias húmicas aquáticas imobilizadas em aminopropil sílica

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Performance of a reciprocal shaker in mechanical dispersion of soil samples for particle-size analysis

A dispersão da amostra de solo é uma etapa fundamental da análise granulométrica, sendo realizada mediante o uso de dispersantes químicos e agitação mecânica. O objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência de mesa agitadora reciprocante de baixa rotação na dispersão mecânica de amostras de solos de diferentes classes texturais. Foram realizadas análises granulométricas em 61 amostras com quatro repetições, empregando o método da pipeta para determinação da fração argila e tamisagem para determinação das frações areia grossa, areia fina e areia total, sendo o silte determinado por diferença. Na avaliação de desempenho, os resultados obtidos com uso da mesa agitadora reciprocante (MAR) foram comparados com dados disponíveis para as mesmas amostras oriundos de relatórios do Ensaio de Proficiência IAC para Laboratórios de Análises de Solos - Prolab/IAC. Análises de acurácia foram realizadas com base nos valores dos intervalos de confiança definidos para cada fração granulométrica componente de cada amostra ensaiada. Indicadores gráficos também foram utilizados na comparação de dados, por meio de dispersão e ajuste linear. A estatística descritiva indicou preponderância de baixa variabilidade em mais de 90 % dos resultados obtidos para as amostras de texturas arenosa, média e argilosa e em 68 % dos obtidos para as amostras de textura muito argilosa, indicando boa repetibilidade dos resultados obtidos com a MAR. Média variabilidade foi mais frequentemente associada à fração silte, seguida da fração areia fina. Os resultados das análises de sensibilidade indicam acurácia de 100 % nas três frações granulométricas - areia total, silte e argila - para todas as amostras analisadas pertencentes às classes texturais muito argilosa, argilosa e média. Para as nove amostras de textura arenosa, a acurácia média foi de 85,2 %, e os maiores desvios ocorreram em relação à fração silte. Nas aproximações lineares, coeficientes de correlação igual (silte) ou superiores (areia total e argila) a 0,93, bem como diferenças menores do que 0,16 entre os coeficientes angulares das retas e o valor unitário, indicam alta correlação entre os resultados de referência (Prolab/IAC) e os obtidos nos ensaios com a MAR. Conclui-se pelo desempenho satisfatório da mesa agitadora reciprocante de baixa rotação para dispersão mecânica de amostras de solo de diferentes classes texturais para fins de análise granulométrica, permitindo recomendar o uso alternativo do equipamento quando se emprega agitação lenta. As vantagens do uso do equipamento nacional incluem o baixo custo, a possibilidade de análise simultânea de grande número de amostras e o uso de frascos comuns, de vidro ou de plástico, baratos e de fácil reposição.

Clarificação por flotação com ar dissolvido (FAD) da calda de açúcar cristal para produção de açúcar refinado

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Avaliação do cádmio (Cd), chumbo (Pb), níquel (Ni) e zinco (Zn) em solos e plantas às margens de uma rodovia de tráfego intenso de veículos

Pós-graduação em Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA

Craqueamento termocatalítico da borra de neutralização do óleo de palma (Elaeis guineensis) em escala piloto

Os subprodutos das indústrias de refino de óleo e de biodiesel, como a borra de neutralização, são bastante extensivos e devido a sua baixa pureza e valor econômico constituem uma problemática para essas indústrias no descarte e destinação, sendo de fundamental interesse pesquisas para a utilização desse rejeito. Portanto, este trabalho visa investigar uma alternativa viável, econômica e ambiental para o destino deste subproduto usando o Processo de Craqueamento Termocatalítico da Borra de Neutralização do Óleo de Palma (Elaeis guineensis, Jaqc) em escala piloto utilizando-se 5, 10 e 15% de Carbonato de Sódio (Na²CO³) como catalisador e temperaturas finais de 440ºC e 420ºC. A borra foi obtida pelo processo de neutralização e submetida a uma desidratação e caracterizada assim como o catalisador foi desidratado em estufa e caracterizado em relação à Difração de Raio-X, Análise Térmica Gravimétrica (ATG) e à Análise Térmica Diferencial (TDA). Foram realizados cinco testes de craqueamento termocatalítico na Usina Piloto de Craqueamento (THERMTEK/FEQ/UFPA) o qual é constituído em um reator com agitação mecânica e capacidade de 125 litros, além da dinâmica do processo e destilação dos produtos do craqueamento. O produto líquido orgânico (PLO), amostras da dinâmica do processo e frações da destilação foram caracterizados de acordo com cada norma exigida pela ANP N°65 e analisadas por IV e RMN. Após as análises dos resultados verificou-se que a eficiência do processo aumenta com catalisador e temperatura e que a matéria-prima fornece produtos de baixa acidez e com boas características para uso como combustível. Pela análise da termodinâmica do processo percebeu que alguns parâmetros como viscosidade, densidade e ponto de fulgor diminuem com o tempo e aumento da temperatura, formando hidrocarbonetos mais leves. Com relação à destilação, as frações nas faixas mais pesadas se assemelham ao óleo diesel do petróleo na maioria dos parâmetros exigidos pela ANP N°65.