Problemas direto e inverso de processos de separação em leito móvel simulado mediante mecanismos cinéticos de adsorção

Diversas aplicações industriais relevantes envolvem os processos de adsorção, citando como exemplos a purificação de produtos, separação de substâncias, controle de poluição e umidade entre outros. O interesse crescente pelos processos de purificação de biomoléculas deve-se principalmente ao desenvolvimento da biotecnologia e à demanda das indústrias farmacêutica e química por produtos com alto grau de pureza. O leito móvel simulado (LMS) é um processo cromatográfico contínuo que tem sido aplicado para simular o movimento do leito de adsorvente, de forma contracorrente ao movimento do líquido, através da troca periódica das posições das correntes de entrada e saída, sendo operado de forma contínua, sem prejuízo da pureza das correntes de saída. Esta consiste no extrato, rico no componente mais fortemente adsorvido, e no rafinado, rico no componente mais fracamente adsorvido, sendo o processo particularmente adequado a separações binárias. O objetivo desta tese é estudar e avaliar diferentes abordagens utilizando métodos estocásticos de otimização para o problema inverso dos fenômenos envolvidos no processo de separação em LMS. Foram utilizados modelos discretos com diferentes abordagens de transferência de massa, com a vantagem da utilização de um grande número de pratos teóricos em uma coluna de comprimento moderado, neste processo a separação cresce à medida que os solutos fluem através do leito, isto é, ao maior número de vezes que as moléculas interagem entre a fase móvel e a fase estacionária alcançando assim o equilíbrio. A modelagem e a simulação verificadas nestas abordagens permitiram a avaliação e a identificação das principais características de uma unidade de separação do LMS. A aplicação em estudo refere-se à simulação de processos de separação do Baclofen e da Cetamina. Estes compostos foram escolhidos por estarem bem caracterizados na literatura, estando disponíveis em estudos de cinética e de equilíbrio de adsorção nos resultados experimentais. De posse de resultados experimentais avaliou-se o comportamento do problema direto e inverso de uma unidade de separação LMS visando comparar os resultados obtidos com os experimentais, sempre se baseando em critérios de eficiência de separação entre as fases móvel e estacionária. Os métodos estudados foram o GA (Genetic Algorithm) e o PCA (Particle Collision Algorithm) e também foi feita uma hibridização entre o GA e o PCA. Como resultado desta tese analisouse e comparou-se os métodos de otimização em diferentes aspectos relacionados com o mecanismo cinético de transferência de massa por adsorção e dessorção entre as fases sólidas do adsorvente.

Efeito da concentração de sólidos e de variáveis operacionais no desempenho de um hidrociclone concentrador

The hydrocycloning operation has a goal to separate solid-liquid suspensions and liquid-liquid emulsions through the centrifugal force action. Hydrocyclones are equipment with reduced size and used in both clarification and thickening. This device is used in many areas, like petrochemical and minerals process, and accumulate advantages like versatility and low cost of maintenance. However, the demand to improve the process and to reduce the costs has motivated several studies of equipment optimization. The filtering hydrocyclone is a non-conventional equipment developed at FEQUI/UFU with objective to improve the hydrocycloning separation efficiency. The purpose of this study is to evaluate the operating conditions of feed concentration and underflow diameter on the performance of a filtering geometry optimized to minimization of energy costs. The filtration effect was investigated through the comparison between the performance of the Optimized Filtering Hydrocyclone (HCOF) and the Optimized Concentrator Hydrocyclone (HCO). Because of the resemblance of hydrocyclones performance, the filtration did not represent significant effect on the performance of the HCOF. It was found that in this geometry the decrease of the variable underflow diameter was very favorable to thickening operation. The suspension concentration of quartzite at 1.0% of solids in volume was increased about 42 times when the 3 mm underflow diameter was used. The increase on the feed solid percentage was good for decreasing the energy spent, so that a minimum number of Euler of 730 was achieved at CVA = 10.0%v. However, a greater amount of solids in suspension leads to a lower efficiency of the equipment. Therefore, to minimize the underflow-to-throughput ratio and keep a high efficiency level, it is indicated to work with dilute suspension (CVA = 1.0%) and 3 mm underflow diameter (η = 67%). But if it is necessary to work with high feed concentration, the use of 5 mm underflow diameter provides a rise in the efficiency. The HCO hydrocyclone was compared to the traditional family of hydrocyclones Rietema and presented advantages like higher efficiency (34% higher in average) and lower energy costs (20% lower in average). Finally, the efficiency curves and project equation have been raised for the HCO hydrocyclone each with satisfactory adjust.

Characterization of water-soluble organic compounds in bioaerosols by liquid chromatography and fluorescence spectroscopy

In the last decades, the effects of the air pollution have been increasing, especially in the case of the human health diseases. In order to overcome this problem, scientists have been studying the components of the air. As a part of water-soluble organic compounds, amino acids are present in the atmospheric environment as components of diverse living organisms which can be responsible for spreading diseases through the air. Liquid chromatography is one technique capable of distinguish the different amino acids from each other. In this work, aiming at separating the amino acids found in the aerosols samples collected in Aveiro, the ability of four columns (Mixed-Mode WAX-1, Mixed-Mode HILIC-1, Luna HILIC and Luna C18) to separate four amino acids (aspartic acid, lysine, glycine and tryptophan) and the way the interaction of the stationary phases of the columns with the analytes is influenced by organic solvent concentration and presence/concentration of the buffer, are being assessed. In the Mixed-Mode WAX-1 column, the chromatograms of the distinct amino acids revealed the separation was not efficient, since the retention times were very similar. In the case of lysine, in the elution with 80% (V/V) MeOH, the peaks appeared during the volume void. In the Mixed-Mode HILIC-1 column, the variation of the organic solvent concentration did not affect the elution of the four studied amino acids. Considering the Luna HILIC column, the retention times of the amino acids were too close to each other to ensure a separation among each other. Lastly, the Luna C18 column revealed to be useful to separate amino acids in a gradient mode, being the variation of the mobile phase composition in the organic solvent concentration (ACN). Luna C18 was the column used to separate the amino acids in the real samples and the mobile phase had acidified water and ACN. The gradient consisted in the following program: 0 – 2 min: 5% (V/V) ACN, 2 – 8 min: 5 – 2 % (V/V) ACN, 8 – 16 min: 2% (V/V) ACN, 16 – 20 min: 2 – 20 % (V/V) ACN, 20 – 35 min: 20 – 35 % (V/V) ACN. The aerosols samples were collected by using three passive samplers placed in two different locations in Aveiro and each sampler had two filters - one faced up and the other faced down. After the sampling, the water-soluble organic compounds was extracted by dissolution in ultra-pure water, sonication bath and filtration. The resulting filtered solutions were diluted in acidified water for the chromatographic separation. The results from liquid chromatography revealed the presence of the amino acids, although it was not possible to identify each one of them individually. The chromatograms and the fluorescence spectra showed the existence of some patterns: the samples that correspond to the up filters had more intense peaks and signals, revealing that the up filters collected more organic matter.

Avaliação ergonômica do processo de separação de materiais recicláveis utilizando um sistema modular estudo de caso em uma cooperativa de catadores do Estado do Rio de Janeiro.

O setor de separação (triagem) de materiais recicláveis de uma cooperativa localizada no estado do Rio de Janeiro foi o objeto deste estudo que teve como objetivo realizar uma avaliação ergonômica do processo de separação de resíduos recicláveis, executado por catadoras, utilizando um sistema modular. Os procedimentos metodológicos consistiram em pesquisa bibliográfica com levantamento do estado da arte, observações de campo utilizando a Análise Ergonômica do Trabalho (AET) e modelos esquemáticos da engenharia de métodos, e a realização de dois experimentos (posto-rampa e posto-bancada), utilizando a estratégia para montagem de ciclogramas proposta na Análise por Decomposição em Etapas (ADE). As análises obtidas através dos resultados de duas situações permitiram constatar que o processo atual de separação na rampa é deficitário, demorado e cansativo, deixa os catadores com dores nas costas e na coluna, além de existirem muitas perdas de tempo por transporte de materiais não agregando valor aos produtos, por conta da distância em que ficam os recipientes para o acondicionamento do material separado. O módulo bancada indicou ser a melhor alternativa para o arranjo físico da separação, encurtando as distâncias percorridas, suprimindo algumas movimentações do corpo (rotações e flexões de tronco), reduzindo os riscos de lesão na coluna vertebral. Diferente do arranjo físico atualmente adotado, o posto-bancada possibilita reduzir a duração média do ciclo e a frequência das Atividades Extra Ciclo (AECs). As recomendações para a melhoria da atividade na organização estudada visam preservar a saúde e elevar a produtividade. Elas foram elaboradas, considerando o arranjo físico, método de trabalho e qualificação dos trabalhadores.

Contribuição para o estudo dos aspectos da separação sólido-líquido em processos

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia do Ambiente, perfil de Engenharia Sanitária

Optimização da produção biológica de polihidroxialcanoatos por aplicação de processos de separação com membranas

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Química e Bioquímica

Calibração cega de receptores cinco-portas baseada em separação cega de fontes

The exponential growth in the applications of radio frequency (RF) is accompanied by great challenges as more efficient use of spectrum as in the design of new architectures for multi-standard receivers or software defined radio (SDR) . The key challenge in designing architecture of the software defined radio is the implementation of a wide-band receiver, reconfigurable, low cost, low power consumption, higher level of integration and flexibility. As a new solution of SDR design, a direct demodulator architecture, based on fiveport technology, or multi-port demodulator, has been proposed. However, the use of the five-port as a direct-conversion receiver requires an I/Q calibration (or regeneration) procedure in order to generate the in-phase (I) and quadrature (Q) components of the transmitted baseband signal. In this work, we propose to evaluate the performance of a blind calibration technique without additional knowledge about training or pilot sequences of the transmitted signal based on independent component analysis for the regeneration of I/Q five-port downconversion, by exploiting the information on the statistical properties of the three output signals

Projeto e Operação em Escala Semi-Industrial de um Equipamento para Tratamento de Águas Produzidas na Indústria do Petróleo Utilizando Nova Tecnologia: misturador-decantador à inversão de fases - MDIF

The aim of this work is to use a new technology in the treatment of produced wastewaters from oil industry. An unit for treat produced waters called UTMDIF, was designed, installed and operated in an industrial plant for treatment of effluents from oil industry. This unit operates by means of the method of separation of phase inversion and can become a promising alternative to solve the problem of oil/water separation. This method constitutes the basis of the working of a new design of mixersettler of vertical configuration which occupies small surface area. The last characteristic becomes specially important when there is limitation on the lay-out of the plant, for example, over maritime platforms to explore oil. This equipment in a semi-industrial scale treats produced wastewaters contaminated with oil at low concentrations (ranging from 30 to 150 mg/L) and throughputs of 320 m3/d (47,4 m3 m-2 h-1). Good results were obtained in oil/water separation which leads to the necessary specification to discharge those wastewaters. Besides, the non dependence of the efficiency of separation in spite of the salinity of the medium becomes the equipment an attractive new technology to treat wastewaters containing oil at low concentrations

Utilização de membranas de borracha natural com nanopartículas de prata como métodos de separação de parasitas de Leishmania braziliensis

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Biossorção de terras-raras por Sargassum sp: estudos preliminares sobre as interações metal-biomassa e a potencial aplicação do processo para a concentração , recuperação e separação de metais de alto valor agregado em colunas empacotadas

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Modelagem e simulação do processo de separação por membrana difusa polimérica para a extração de metais

O processo de extração de metais em membrana polimérica é analisado empregando o método das Linhas-Gear nas equações diferenciais resultantes da modelagem matemática do problema físico. O estudo tem a finalidade de averiguar o comportamento das curvas de extração de metal extraído e a influência dos parâmetros físicos da membrana no processo de extração por membrana, e também analisar, a partir de um estudo paramétrico, a influência dos parâmetros mais importantes do processo, verificando-se assim se o processo de extração se encontra sob controle cinético ou difusivo. A modelagem do problema é realizada assumindo-se a extração dos metais cádmio, Cd (II), ouro, Au (lII), e Paládio, Pd (11) sobre a membrana difusiva polimérica Aliquat 336/PVC. Os resultados são então comparados com dados obtidos em trabalhos previamente reportados na literatura, concluindo-se que os mesmos são satisfatórios.

A pedagogia da alternância na integração de saberes no PROEJA Quilombola no Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Pará (IFPA) - campus Castanhal

O texto analisa se e como a Pedagogia da Alternância colabora para a integração de saberes no PROEJA Quilombola no Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Pará (IFPA) - Campus Castanhal. Trata-se de uma pesquisa de caráter qualitativo, baseada no materialismo histórico-dialético. Problematiza como a Pedagogia da Alternância está se materializando enquanto orientação metodológica de integração dos saberes científicos com os saberes tradicionais na experiência de formação, do Proeja quilombola? A partir dos referenciais do materialismo histórico, recorre inicialmente à revisão bibliográfica e, posteriormente, faz uso de observações e entrevistas para a realização da pesquisa de campo. Destaca positivamente como resultados mais significativos da pesquisa as considerações de que na realidade pesquisada verificou-se a valorização dos saberes dos alunos, a participação destes nos processos de ensino e aprendizagem, a tentativa de articulação dos saberes com a realidade dos alunos e a referência assumida de formar para a agricultura familiar. Destaca negativamente a separação entre teoria e prática nos processos de ensino, a pouca formação dos professores em relação à Pedagogia da Alternância, a desvalorização da leitura como atividade formativa e as dificuldades de compreensão e de trabalho com o tempo-comunidade. Conclui afirmando haver uma tentativa de integração entre os saberes envolvidos no processo de formação dos alunos quilombolas, mesmo com a existência de vários problemas na sua realização.

Estudo das variáveis operacionais dos processos de separação na produção de biodiesel, a partir do óleo de palma bruto (Elaeis guineensis, Jacq) em escala de laboratório

Neste trabalho investigaram-se de forma sistemática as variáveis operacionais de processo envolvidas nas operações de separação aplicadas no pré-tratamento do óleo de palma bruto (Elaeis guineensis, jacq) e na purificação do biodiesel produzido via transesterificação etanólica utilizando NaOH como catalisador, em escala de laboratório. Na etapa de pré-tratamento foram investigados os processos de Filtração e Decantação, sendo a filtração do produto da neutralização realizada a 40ºC, 50ºC e 60ºC, enquanto que na Decantação, avaliaram-se as temperaturas de 40ºC e 60ºC em 120 minutos. Em seguida, investigou-se a influência do tempo de decantação de 60, 90 e 120 minutos no processo de lavagem do óleo neutralizado a 40ºC e 60ºC, seguida de Desidratação sob vácuo a 80ºC, tendo sido investigado nesta etapa a influência da pressão. Após a reação de transesterificação, avaliou-se o processo de Evaporação do etanol em excesso, onde em um primeiro momento investigou-se as temperaturas de 70 e 80ºC, mantendo-se o tempo de evaporação constante em 20 minutos, no intervalo de 613,30 a 80,00 mbar, e em um segundo momento analisou-se as pressões de operação de 480,00 e 346,66 mbar. Em seguida, investigou-se a influência do tempo no processo de decantação da fase rica em glicerol a 70ºC, para tempos de 60, 120 e 180 minutos. Sendo realizada a lavagem da fase rica em ésteres a 70ºC, para os tempos de 60, 90 e 120 minutos de decantação da água residual. Avaliou-se ainda a eficiência do processo de centrifugação da mistura biodiesel e glicerol a 60 e 70ºC a 2000 rpm, para um tempo de 15 minutos. Em seguida, procedeu-se a lavagem da fase rica em ésteres com água a 60 e 70ºC, sendo a separação realizada via centrifugação a 60 e 70ºC. As fases ricas em ésteres, obtidas via decantação e centrifugação, foram submetidas à Desidratação sob vácuo, e caracterizadas em conformidade com as especificações da ANP. De acordo com os resultados experimentais, com base na qualidade do óleo neutro e rendimento do processo, observou-se que a Filtração a 50ºC gerou os melhores resultados para o pré-tratamento do óleo. Em relação à Evaporação do etanol, o melhor percentual de recuperação foi obtido a 80ºC e 346,6 mbar. Com relação à separação da fase ricas em ésteres e glicerol, o processo de Centrifugação a 60ºC gerou um biodiesel de melhor qualidade e maior rendimento. Observou-se ainda, a necessidade de uma segunda etapa de centrifugação de forma a minimizar a perdas de biodiesel na fase rica em glicerol.

Investigação dos métodos de separação, uso e aplicação da Lignina proveniente da biomassa lignocelulósica

This study investigated the main methods of separation of components of lignocellulosic biomass, with an emphasis on obtaining lignin and its application. The work was developed based on the concept of Biorefinery proposing full use of renewable raw materials and / or the use of lignocellulosic agricultural residues by biochemical or biotechnological conversion in obtaining high value added products with minimal environmental impact. From this premise, a literature review was performed in refereed journal articles and theses in order to gather enough material for critical analysis of usual and alternative methods in the literature. When researching methods that add value to lignin, it was found that with the technology found today, the cost required to have a degree of competitiveness is still too high, preventing much of the process. However, the isolated lignin can be used as raw material in the production of numerous types of biocomposites and polymers and other products such as phenols, benzene, dispersants, vanillin, emulsifying agents, antioxidants, pesticides, fertilizers, charcoal, concrete additives, among others. As an industrial production level is necessary, because the consumption of biomass will only grow over the years, it is necessary that new methods or technologies to be created in order to facilitate the extensive use of lignocellulosic biomass

Investigação dos métodos de separação, uso e aplicação da Lignina proveniente da biomassa lignocelulósica

This study investigated the main methods of separation of components of lignocellulosic biomass, with an emphasis on obtaining lignin and its application. The work was developed based on the concept of Biorefinery proposing full use of renewable raw materials and / or the use of lignocellulosic agricultural residues by biochemical or biotechnological conversion in obtaining high value added products with minimal environmental impact. From this premise, a literature review was performed in refereed journal articles and theses in order to gather enough material for critical analysis of usual and alternative methods in the literature. When researching methods that add value to lignin, it was found that with the technology found today, the cost required to have a degree of competitiveness is still too high, preventing much of the process. However, the isolated lignin can be used as raw material in the production of numerous types of biocomposites and polymers and other products such as phenols, benzene, dispersants, vanillin, emulsifying agents, antioxidants, pesticides, fertilizers, charcoal, concrete additives, among others. As an industrial production level is necessary, because the consumption of biomass will only grow over the years, it is necessary that new methods or technologies to be created in order to facilitate the extensive use of lignocellulosic biomass