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Dissertations / Theses on the topic 'Membrana Cerâmica'
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SOUSA, Raissa Menezes de. "Aplicação de membrana cerâmica no tratamento de água produzida: modelagem e simulação." Universidade Federal de Campina Grande, 2016. http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/259.
Full textAbstract:
Submitted by Gustavo Nascimento (gustavo.diniz@ufcg.edu.br) on 2018-02-07T12:18:32Z
No. of bitstreams: 1
RAISSA MENEZES DE SOUSA - DISSERTAÇÃO PPGEQ 2016.pdf: 3574277 bytes, checksum: fc3f9b72fefbf347de741a28f9bed6b6 (MD5)Made available in DSpace on 2018-02-07T12:18:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RAISSA MENEZES DE SOUSA - DISSERTAÇÃO PPGEQ 2016.pdf: 3574277 bytes, checksum: fc3f9b72fefbf347de741a28f9bed6b6 (MD5) Previous issue date: 2016
Capes
Diversas tecnologias tem sido utilizadas para tratamento da água produzida (mistura água/óleo). Os processos de separação por membranas (PSM) apresentam vantagens sobre outros métodos tradicionais de separação, contudo alguns problemas operacionais atrelados aos PSM, como polarização por concentração, fouling e formação da camada gel, causam o decréscimo do fluxo permeado com o tempo. Sob condições onde os efeitos da polarização por concentração são mínimas, o escoamento será afetado pela pressão transmembrana. Assim, foi realizado um estudo da fluidodinâmica de uma mistura água/óleo utilizando membrana cerâmica, com auxílio do software ANSYS CFX® Release 15.0. Foi desenvolvido um modelo matemático com um fluido incompressível escoando em regime turbulento. As equações de momento linear, conservação e transporte de massa foram resolvidas com o auxílio de uma malha estruturada. Os resultados da simulação apresentaram os seguintes resultados: a modelagem matemática previu numericamente o processo de filtração tangencial via membrana cerâmica no tratamento de água produzida; observou-se que em vazões muito baixas há uma maior concentração de óleo próximo a membrana enquanto em vazões elevadas, o óleo fica disperso na mistura, onde há a quebra da camada limite; os efeitos viscosos não apresentam diferenças significativas nos perfis de concentração e velocidade.
Several technologies have been used to treat the water produced (water / oil mixture). Membrane separation processes (PSM) have advantages over other traditional methods of separation, however, some operational problems related to PSM, such as polarization by concentration, fouling and formation of the gel layer, cause a decrease in permeate flow over time. Under conditions where the effects of concentration polarization are minimal, the flow will be affected by transmembrane pressure. Thus, a study of the fluid dynamics of a water / oil mixture using ceramic membrane was carried out with the help of ANSYS CFX® Release 15.0 software. A mathematical model was developed with an incompressible fluid flowing in a turbulent regime. The equations of linear momentum, conservation and mass transport were solved with the aid of a structured mesh. The results of the simulation presented the following results: mathematical modeling numerically predicted the process of tangential filtration via the ceramic membrane in the treatment of produced water; it was observed that in very low flows there is a higher concentration of oil near the membrane while at high flow rates the oil is dispersed in the mixture, where the boundary layer is broken; the viscous effects do not present significant differences in the concentration and velocity profiles.
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Trevisoli, Antonio Marcos dos Santos. "Estudo experimental da microfiltração tangencial com membrana cerâmica aplicada na clarificação da vinhaça." Universidade de São Paulo, 2010. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18147/tde-17122010-080637/.
Full textAbstract:
O presente trabalho teve como objetivo estudar o processo de microfiltração tangencial com membranas tubulares cerâmicas, aplicado à clarificação da vinhaça originária do processamento de cana de açúcar, analisando as características fluidodinâmicas do processo e os tipos de bloqueios de poro por modelos matemáticos. Neste estudo foram utilizadas membranas cerâmicas de \'alfa\'-alumina (\'alfa\'-\'AL IND.2\'O IND.3\') com tamanho nominal de poros de 1,2 \'mü\'m e 0,8 \'mü\'m, respectivamente denominadas no texto como M12 e M08. Amostras do permeado (fluxo transmembrana) e retentado foram analisadas com medidas de propriedades tais como: densidade, pH, condutividade elétrica, viscosidade, tensão superficial, cor e turbidez. As características da permeação das membranas cerâmicas foram primeiramente analisadas com água potável em diferentes condições fluidodinâmicas e o fluxo transmembrana foi medido em função do tempo para quantificar as propriedades da membrana antes que houvesse impregnações diversas em sua superfície. Vinhaça diluída na proporção volumétrica de 50% vol. foi microfiltrada em condições fluidodinâmicas variadas utilizando pressões transmembrana de 200 kPa, 300 kPa, 400 kPa e 500 kPa em escoamento turbulento com número de Reynolds de 11.500, 22.500 e 33.500. Os resultados experimentais foram analisados através de gráficos do fluxo transmembrana em função do tempo e das resistências (resistência total, resistência da membrana, resistência de polarização e resistência de fouling) em função da pressão, e da análise do pH, condutividade elétrica, viscosidade, densidade, tensão superficial, quantidade de sólido solúveis totais (ºBrix), cor e turbidez. A influência da interação da vinhaça na superfície da membrana microporosa foi investigada a partir dos valores das resistências e aplicação de modelos matemáticos para bloqueio de poros. Os melhores resultados de fluxo transmembrana foi de 31,48 L/h.\'M POT.2\' para a M12 em condição fluidodinâmica de 500 kPa para a pressão transmembrana e 11.500 para o número de Reynolds e de 39,47 L/h.\'M POT.2\' para a membrana M08 com 500 kPa de pressão e 33.500 para o número de Reynolds. O estudo do modelo de bloqueio dos poros revelou que o fluxo de permeado diminui principalmente por fenômenos relacionados à formação da camada de polarização e do bloqueio parcial dos poros. As análises físico-químicas revelaram que o pH e a viscosidade do permeado foi afetado pelo número de Reynolds e que o processo tem potencial para remover partículas em suspensão, reduzir a turbidez e a cor do permeado.This present work studied the process of cross flow microfiltration using tubular ceramic applied in the vinasse clarification from sugar cane, analyzing fluid dynamic features of process and the types of pore blocking applied to math models. In this research was used \'alfa\'-alumina (\'alfa\'-\'AL IND.2\'O IND. 3) ceramic membrane with pore size of 1.2 \'mü\'m and 0.8 \'mü\'m, respectively called M12 and M08. Permeate samples (transmembrane flux) and retentate were analyzed measuring their specific mass, pH, electrical conductivity, viscosity, surface tension, total soluble solid (ºBrix), color and turbidity. The virgin membranes were analyzed first with tap water in different fluid dynamics conditions and transmembrane flux was measured in function of the time to quantify its proprieties before to have impregnation in its surface. Vinasse was deluded in water in the proportion of 50% vol and it was microfiltered in varied fluid dynamics using transmembrane pressure of 200 kPa, 300 kPa, 400 kPa and 500 kPa in turbulent flow with Reynolds number 11,500; 22,500 and 33,500. The experimental data obtained were analyzed through to graphics of transmembrane flux versus time and resistances (membrane resistance, total resistance, polarization resistance and fouling resistance) versus pressure, and produced tables with physical-chemical proprieties values. The influence of interaction between vinasse and membrane surface was investigated using math models to pore blockage. The high performance was obtained with M12 membrane with permeate of 31.48 L/h.\'M POT.2\' in transmembrane pressure of 500 kPa (Re = 13,500). For M08 membrane permeate flux (39.47 L/h.\'M POT.2\') was higher for the situation of greater tangential velocity (Re = 33,500) and higher pressure (\'delta\'P = 500 kPa). The analysis for the pore blockage showed that the permeate flux decreases primarily by phenomena related to the cake formation of polarization and partial blockage of pores. Analyses of pH and viscosity of permeate flux showed that Reynolds number influences on values. The study showed that the clarification of vinasse by ceramic membranes of microfiltration has the potential to remove suspension particles and to reduce turbidity and color.
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Costa, Isis Santos. "Modelagem do escoamento em reator catalítico de membrana cerâmica para hidrogenação parcial trifásica." Universidade de São Paulo, 2011. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-20032012-160003/.
Full textAbstract:
No presente trabalho, foi desenvolvido um modelo para o escoamento em reator de membrana do tipo contator ativo, através da abordagem de dinâmica dos fluidos computacional (CFD), utilizando o código comercial ANSYS FLUENT. O modelo incluiu todo o módulo de membrana constituído por uma membrana tubular e um casco metálico. A reação modelo estudada foi a hidrogenação parcial de 1,5-ciclooctadieno, realizada pelo bombeamento da mistura reacional, dissolvida em n-heptano, através da membrana, a partir das extremidades do tubo. Como catalisador, considerou-se a presença de nanopartículas de Pd impregnadas na membrana. O meio poroso foi aproximado por leito granular representado pela equação de Ergun, tendo como parâmetros a porosidade e o tamanho de grão da membrana de alfa-Al2O3 . O valor para o tamanho de grão foi adotado como equivalente ao diâmetro de partícula determinado com uso do código aberto de estereologia ImageJ, do instituto Nacional de Saúde dos Estados Unidos. O modelo de turbulência adotado foi o RNG k-epsilon. Um estudo de sensibilidade incluiu simulações comparando escoamento desprezando reações como escoamento reativo, variação da velocidade, alteração da saída do fluxo e ativação de modelo de turbulência no meio poroso. Foram realizadas simulações de defeitos estruturais na membrana, correspondendo a regiões de porosidade alterada, com e sem perda de sua uniformidade azimutal. Conclui-se que a presença de defeitos estruturais que afetem a uniformidade azimutal da membrana pode resultar em sensível alteração do escoamento em CMRs.This study focused on the development of a model for the flow in a reactor membrane of the type active contactor, approached through computational fluid dynamics (CFD), using the commercial code ANSYS FLUENT. The model included the entire membrane module, consisted of a tubular membrane and a metal shell. The model reaction studied was the partial hydrogenation of 1,5-cyclooctadiene initiated by the pumping of the reaction mixture, dissolved in n-heptane, through the membrane, from the ends of the tube. As a catalyst, the study considered the presence of impregnated Pd nanoparticles in the membrane. The porous medium was approximated by a granular bed as represented by the Ergun equation, having as parameters the porosity and the grain size of the alfa-Al2O3 membrane. The value for the grain size was adopted as equivalent to particle diameter determined through the open source stereology software ImageJ, of the National Institute of Health USA. The turbulence model used was the RNG k-epsilon. A sensitivity study included simulations of flow neglecting and including reactions, speed variation, change the flow outlet and activation of turbulence model in the porous media. Simulations of structural defects in the membrane were performed, defining regions of porosity changes with and without loss of azimuthal uniformity. The conclusion was that the presence of structural defects that affect the azimuthal uniformity of the membrane can result in marked alteration of the flow regime in CMRs.
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Lira, Hércules de Lucena. "Microfiltração do soro de leite de búfala utilizando membrana cerâmica como alternativa ao processo de pasteurização." Universidade Federal de Alagoas, 2007. http://repositorio.ufal.br/handle/riufal/616.
Full textAbstract:
The aim of this work was to obtain buffalo whey from a standard cheese curd
production, with the evaluation of their efficiency in relation to the cow milk. The
buffalo whey was characterized by nutritional information and microbial
aspects. It was compare the efficiency of the microfiltration process of whey
with the traditional pasteurization process. To carry out the microfiltration
process of buffalo whey, it was used a tubular ceramic alumina membrane
(0.8μm of pore size), made in laboratory in Materials Engineering Department,
at Federal University of Campina Grande. It was done seven tests and the
samples of whey were analyzed after production (SA), after microfiltration
process (SF) and after pasteurization process (SP). It was studied the followed
physical-chemistry: pH, density, acidity, humidity, total dry extract, fat, lactose
and protein content, according to recommended methodology from Instituto
Adolfo Lutz, 2005, and the microbiological parameter: aerobic mesophilic
bacteria measurement was done by Petri film plates, according to AOAC, 2000.
The results showed that the performance of the cheese curd from buffalo milk
was 27.51% and the one from cow milk was 13.06%. The characterization of
the whey showed the followed results: 89.94% of humidity, 10.06% of total dry
extract, 6.29 of pH, 1.029 of density, 10.07oD of acidity, 1.37% of fat, 1.19% of
protein and 5.84% of lactose. After microfiltration and pasteurization process
the samples of whey showed a reduction of bacterial count to 4.04 log UFC/mL
to SA, 1.5 log UFC/mL to SP and 0.70 log UFC/mL to SF. In relation to the
physical-chemistry parameters, it was showed great loss of nutritional content
of the whey sample after microfiltration process when compared with the
pasteurization process. So, despite the microfiltration by ceramic membrane is
more efficiency then the pasteurization process to remove the microbial
content, there is a need to improve the process to avoid fouling on the
membrane surface that is responsible by the nutrients reduction.O objetivo deste trabalho foi, a partir da padronização da produção de queijo coalho de búfala em laboratório, avaliar seu rendimento em relação ao leite de vaca, obter o soro de leite e caracterizá-lo quanto ao seu valor nutricional e de carga microbiana, antes e após o tratamento por microfiltração ou pasteurização. Para realizar o processo de microfiltração do soro de leite de búfala, utilizou-se uma membrana cerâmica tubular de alumina (0,8 μm de porosidade), confeccionada em laboratório do departamento de materiais (DEMA) da UFCG. Foram realizados sete ensaios e analisadas físico-químicas e microbiologicamente amostras de soro in natura (SA), do soro filtrado (SF) e do soro pasteurizado (SP). Os parâmetros físico-químicos avaliados foram: pH, densidade, acidez, umidade, extrato seco total, teor de gordura, lactose e proteínas totais segundo metodologia recomendada pelo Instituto Adolfo Lutz (2005). Também foram realizadas contagens de bactérias aeróbias mesófilas utilizando placas Petrifilm, de acordo com metodologia da AOAC (2000). Os resultados obtidos indicaram que o rendimento médio de produção de queijo coalho a partir de leite búfala foi de 27,51%, enquanto com a utilização de leite de vaca pasteurizado, este rendimento foi de 13,06%. Quanto à caracterização do soro de leite de búfala os valores médios apresentaram umidade (89,94%), extrato seco total (10,06%), pH (6,29), densidade (1,029), acidez (10,070D), gordura (1,37%), proteínas (1,19%) e lactose (5,84%). Após a aplicação dos processos de microfiltração e pasteurização, observou-se uma redução da carga microbiana de 4,04 log UFC/mL do SA para 1,50 log UFC/mL no SP e para 0,70 log UFC/mL no SF. Quanto aos parâmetros físico-químicos avaliados foi constatado maiores perdas nutricionais nas amostras de SF quando comparado com o SP. Portanto, apesar do processo de microfiltração por membrana cerâmica ter sido mais eficiente que o processo de pasteurização em relação à redução de carga microbiana, ainda há necessidade de aperfeiçoamento, visando minimizar o processo de incrustação da mesma, o qual provocou retenção de nutrientes.
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FURTADO, Cristiano Quintino. "Utilização de membranas cerâmicas no tratamento de vinhos tintos." Universidade Federal de Campina Grande, 2016. http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/1592.
Full textAbstract:
Submitted by Marcos Wanderley (marcos.wanderley@ufcg.edu.br) on 2018-08-29T19:00:21Z
No. of bitstreams: 1
CRISTIANO QUINTINO FURTADO - DISSERTAÇÃO(PPGEQ) 2016.pdf: 1561473 bytes, checksum: b612a8255accdc109666e549bdfaf367 (MD5)Made available in DSpace on 2018-08-29T19:00:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CRISTIANO QUINTINO FURTADO - DISSERTAÇÃO(PPGEQ) 2016.pdf: 1561473 bytes, checksum: b612a8255accdc109666e549bdfaf367 (MD5) Previous issue date: 2016-04-14
Capes
No presente trabalho, estudou-se a utilização de membranas cerâmicas em um processo de microfiltração de vinho tinto. A membrana MR1-20, composta por uma mistura de argila e alumina, com configuração cilíndrica de um canal, tamanho aproximado de 22-23 cm e poros variando entre 0,5 e 0,9 μm foi utilizada em um sistema de microfiltração do tipo dead-end. O fluxo do permeado bem como a qualidade do vinho filtrado foram investigados sob diferentes pressões transmembranares (0,5, 1,0 e 1,5 bar). Observou-se um aumento do fluxo com o aumento da pressão, sendo que o maior aumento foi obtido com a pressão de 1,5 bar. Todos os ensaios revelaram comportamentos similares, sendo notada uma diminuição exponencial do fluxo de permeado durante o processo. Uma etapa para a caracterização da membrana com vinho experimental foi realizada a fim de identificar a pressão operacional ótima. A pressão de 0,5 bar foi a que apresentou melhores resultados operacionais, e portanto foi selecionada para o desenvolvimento dos experimentos subsequentes. Após a determinação da pressão ótima de operação (0,5 bar), 3 amostras comerciais de vinho tinto foram filtradas e análises físico-químicas bem como microbiológicas foram realizadas antes e após o procedimento da microfiltração para determinação da eficiência da membrana cerâmica no tratamento de vinho tinto. Em seguida, os resultados foram comparados com valores estipulados pela legislação brasileira. Os resultados dessa pesquisa mostraram que a membrana cerâmica MR1-20 foi eficiente no tratamento de vinhos tintos, obtendo uma diminuição de 97% na turbidez e redução de aproximadamente 65% das bactérias mesófilas e leveduras. Além disso, o índice de cor foi minimamente reduzido (6%). Porém, a dificuldade de manutenção do fluxo de operação bem como a não esterilização do vinho foram considerados fatores que devem ser melhor compreendidos e elucidados em estudos futuros.
In this research, the use of ceramic membranes in a process of microfiltration of red wine was studied. The MR1-20 membrane, made of a mixture of clay and alumina, presenting a cylindrical configuration with one channel, length of approximately 22-23 cm and pores size varying between 0,5 and 0,9 μm was used in a dead-end type of microfiltration system. The permeate flow as well as the quality of the filtered wine were investigated under different trans-membrane pressures (0,5, 1,0 e 1,5 bar). It was observed an increase in the flow with an increased pressure, and the greater increment was achieved with a pressure of 1,5 bar. All tests showed similar behavior and an exponential decrease in the permeate flow during the process was observed. A step for membrane characterization with experimental wine was carried out with the objective of identifying the best operational. The pressure of 0,5 bar presented the best operational outcomes, and therefore was selected for the development of further experiments. Following the determination of the best operational pressure (0,5 bar), 3 samples of commercial red wine were filtered and physic-chemical analyses as well as microbiological analyses were performed before and after the microfiltration process to determine the efficiency of ceramic membranes for treating red wine. Following that, the results were compared with the standards presented in the Brazilian legislation. The outcomes of this research have shown that the ceramic membrane MR1-20 was efficient to treat red wines, decreasing 97% of turbidity and reducing approximately 65% of mesophilic bacteria and yeast. Moreover, the color index was slightly reduced (6%). However, the difficulty of maintaining the operational flow as well as the non-sterilization of the wine was the identified factors that must be better understood and clarified in future studies.
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PESSOA, Julyanna Damasceno. "Avaliação de um sistema híbrido de tratamento de águas: membrana cerâmica de microfiltração com resina trocadora iônica." Universidade Federal de Campina Grande, 2014. http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/318.
Full textAbstract:
Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-03-23T20:01:22Z
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JULYANNA DAMASCENO PESSOA - DISSERTAÇÃO PPGEQ 2015..pdf: 3056060 bytes, checksum: f1c90789fd3af9574cb10fbc1d69a075 (MD5)Made available in DSpace on 2018-03-23T20:01:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JULYANNA DAMASCENO PESSOA - DISSERTAÇÃO PPGEQ 2015..pdf: 3056060 bytes, checksum: f1c90789fd3af9574cb10fbc1d69a075 (MD5) Previous issue date: 2014-12-15
Em decorrência da degradação dos recursos hídricos e da crescente preocupação com microrganismos específicos na água, a utilização de membranas cerâmicas para separação de materiais contaminantes, passa a ser uma opção de tratamento para a produção de água potável, devido a motivos como, por exemplo, sua resistência ao ataque de produtos químicos, requerer uma menor área de construção do equipamento, maior economia de energia, dentre outros. O presente trabalho objetivou estudar o desempenho de um sistema híbrido, composto por membrana cerâmica tubular de microfiltração, recheadas por resinas trocadoras iônicas, para tratamento de água de qualidade inferior. As membranas utilizadas nesse trabalho são do tipo α-alumina (α-Al2O3), tamanho nominal de poro de aproximadamente 0,8 µm, produzidas pelo Laboratório de Membranas Cerâmicas (LABCEM) do Laboratório de Referência em Dessalinização (LABDES) na Universidade Federal de Campina Grande (UFCG). O sistema foi avaliado em função do fluxo e vazão do permeado, nas pressões de operação 0,5; 1,0; 2,0 e 3,0 bar; teste de presença / ausência e contagem bacteriológicas na água da alimentação e permeado para o sistema: membrana cerâmica; análises físicoquímicas realizadas para o sistema: membrana cerâmica/ RTI; e tempo de residência hidráulica ( ), nas pressões de operação 1,0; 2,0 e 3,0 bar. A membrana cerâmica removeu completamente os Coliformes totais e fecais (Escherichia coli) da água. O comportamento do fluxo do permeado variou com a pressão de operação. No sistema híbrido: membrana cerâmica/ RTI, o tempo de residência foi de 15,55 segundos na pressão de operação 1,0 bar, removendo 71,9% dos íons da água de alimentação, para 66% na pressão 2,0 bar ( =11,73 segundos) e 61% na de 3,0 bar ( = 10,11 segundos). O sistema híbrido mostrou-se eficiente na remoção dos parâmetros físico-químicos e produziu água tratada de boa qualidade quanto aos parâmetros bacteriológicos nas águas de qualidade inferior, com baixo consumo energético.
Due to the degradation of water resources and the increasing concern about specific microorganisms in water, the use of ceramic membranes for separation of contaminating materials, becomes a treatment option for the production of drinking water, due to reasons such as its resistance to chemicals, requires a smaller area of equipment construction, greater energy savings, among others. This study investigated the performance of a hybrid system consisting of a tubular microfiltration ceramic membrane, filled with ion exchange resins for substandard water treatment. The membranes used in this work are the α-alumina type (α-Al2O3), with pores which have a nominal diameter of about 0.8 microns produced by Laboratório de Membranas Cerâmicas (LABCEM), at Desalination in Reference Laboratory (LABDES) at the Federal University of Campina Grande (UFCG). The system was evaluated by the flow and permeate flow, the operating pressure 0.5; 1.0; 2.0 and 3.0 bar; presence / absence and bacteriological count tests in the feed and permeate water for the system: ceramic membrane; Physical and chemical analysis for the system: ceramic membrane / RTI; and hydraulic residence time (τ), at the operating pressures of 1.0; 2.0 and 3.0 bar. The ceramic membrane completely removed the Total and fecal (Escherichia coli) Coliform of the water. The permeate flux behavior varied with the operating pressure. In the hybrid system: ceramic membrane / RTI residence time was 15.55 seconds at the operating pressure of 1.0 bar by removing 71.9% of the feed water ions, to 66% at 2.0 bar pressure ( = 11.73 seconds), and 61% for the 3.0 bar ( = 10.11 seconds). The hybrid system was efficient in the removal of physical and chemical parameters and produced good quality treated water as for the bacteriological parameters in lower quality water with low power consumption.
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SOUZA, Josedite Saraiva de. "Estudo teórico do processo de microfiltração em membranas cerâmicas." Universidade Federal de Campina Grande, 2014. http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/1709.
Full textAbstract:
Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-09-13T15:23:53Z
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JOSEDITE SARAIVA DE SOUZA - TESE (PPGEP) 2014.pdf: 5001055 bytes, checksum: b013c909ca0b39d1d6548d97afc484ce (MD5)Made available in DSpace on 2018-09-13T15:23:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JOSEDITE SARAIVA DE SOUZA - TESE (PPGEP) 2014.pdf: 5001055 bytes, checksum: b013c909ca0b39d1d6548d97afc484ce (MD5) Previous issue date: 2014-02-24
Tecnologias inovadoras são necessárias para atender as normas de tratamento de águas produzidas cada vez mais rígidas, visto que a maioria dos processos de separação é limitada a partículas superiores a 10 m. Os processos de separação utilizando membranas cerâmicas veem despertando grande interesse da comunidade acadêmica e industrial. Mesmo assim, têm sido reportados poucos estudos, especialmente numéricos, referentes à aplicação de membranas inorgânicas na separação água/óleo. Nesse sentido, realizou-se um estudo da fluidodinâmica do escoamento de fluidos em tubos permeáveis (membrana cerâmica porosa tubular), em regime laminar. As equações de conservação de massa, momento linear e transporte de massa foram resolvidas com auxilio de uma malha estruturada usando o pacote comercial ANSYS CFX 12. A velocidade de permeação local foi determinada usando o modelo das resistências em série. A resistência específica da camada polarizada foi obtida pela equação de Carman-Kozeny. Os resultados numéricos foram comparados e avaliados utilizando-se de resultados analíticos e numéricos disponíveis na literatura apresentando boa concordância entre si. Os resultados numéricos indicam que, ao se utilizar o módulo de separação casco/membrana tubular proposto, há um favorecimento da transferência de massa e uma redução da espessura da camada limite polarizada.
Innovative technologies are needed to attend the requirements increasingly strict for produced waters treatment, whereas the most separation processes are limited to particles larger than 10 μm. Separation processes using ceramic membranes is attracting great interest from academic and industrial community. Nevertheless, it has been reported few studies, especially numerical, regarding the inorganic membranes application in the separation water/petroleum. Accordingly, a study of fluid-flow dynamics in porous tubes (tubular porous ceramic membrane) was performed, in a laminar regime. The mass, momentum and mass transport conservation equations were solved with the aid of a structured mesh using ANSYS commercial package CFX 12. The permeation velocity local was determined by using the resistance in series model. The specific resistance of the polarized layer was obtained by Carman-Kozeny equation. The numerical results were compared and evaluated using analytical and numerical results available in the literature presenting good agreement with each other. The numerical results indicate that, using the proposed separation module (shell / tube membrane), there is a mass transfer favoring and a reduction in the thickness boundary layer polarized.
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MAGALHÃES, Hortência Luma Fernandes. "Estudo da termofluidodinâmica do tratamento de efluentes usando membranas cerâmicas: modelagem e simulação." Universidade Federal de Campina Grande, 2017. http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/331.
Full textAbstract:
Submitted by Lucienne Costa (lucienneferreira@ufcg.edu.br) on 2018-04-04T19:21:47Z
No. of bitstreams: 1
HORTÊNCIA LUMA FERNANDES MAGALHÂES - DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2017.pdf: 3450368 bytes, checksum: f5d98ccec242bacb7a52e66286aa05ee (MD5)Made available in DSpace on 2018-04-04T19:21:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 HORTÊNCIA LUMA FERNANDES MAGALHÂES - DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2017.pdf: 3450368 bytes, checksum: f5d98ccec242bacb7a52e66286aa05ee (MD5) Previous issue date: 2017-04-27
Capes
A crescente preocupação com o meio ambiente, em especial ao descarte adequado de efluentes industriais, vem despertando a atenção de pesquisadores e engenheiros que visam minimizar essa problemática e atender as exigências dos órgãos de controle ambiental. Os processos de separação utilizando membranas cerâmicas têm se destacado neste cenário como uma importante ferramenta de tratamento de aguas contaminadas, devido ao seu custo-benefício, longa vida útil e baixo consumo de energia. Neste sentido, avaliou-se empregando a fluidodinâmica computacional (CFD), o efeito térmico no processo de separação água/óleo via membrana cerâmica. Adotou-se o modelo de resistências em série em conjunto com as equações de conservação de massa, momento linear e energia, que foram resolvidas usando o ANSYS CFX® 15. Os resultados numéricos mostram que o modelo matemático utilizado é capaz de prever a formação e crescimento da camada limite de concentração ao longo da membrana tubular, como também a permeação do soluto (óleo) na membrana.
The growing concern with the environment, especially the adequate disposal of industrial effluents, has been attracting the attention of researchers and engineers that aim to minimize this problem and meet the requirements of environmental control agencies. The separation processes using ceramic membranes have stood out in this scenario as an important tool of treatment of contaminated water, due to their cost-benefit, long life and low energy consumption. In this sense, it was evaluated using the computational fluid dynamics (CFD), the thermal effect in the water / oil separation process via ceramic membrane. The series resistance model was adopted in conjunction with the conservation equations of mass, linear momentum and energy, which were solved using ANSYS CFX® 15. The numerical results show that the mathematical model used is able to predict the formation and growth of the boundary layer of concentration along the tubular membrane, as well as the permeation of the solute (oil) in the membrane.
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SILVA, Mirele Costa da. "Membranas anisotrópicas de alumina sintetizada pelo método pechini para aplicações em processos de separação." Universidade Federal de Campina Grande, 2015. http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/1040.
Full textAbstract:
Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2018-06-25T21:56:30Z
No. of bitstreams: 1
MIRELE COSTA DA SILVA – TESE (UAEMa) 2015.pdf: 9764394 bytes, checksum: a51abce77e60acf4e1faa93511e08be8 (MD5)Made available in DSpace on 2018-06-25T21:56:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MIRELE COSTA DA SILVA – TESE (UAEMa) 2015.pdf: 9764394 bytes, checksum: a51abce77e60acf4e1faa93511e08be8 (MD5) Previous issue date: 2015-08-28
Capes
As membranas cerâmicas anisotrópicas obtidas a partir de pós sintéticos estão ampliando suas aplicações industriais, devido principalmente as vantagens que apresentam em termos de permeabilidade e resistência (química, térmica e mecânica). Este trabalho tem como objetivo obter membranas anisotrópicas com a camada filtrante de alumina sintetizada pelo método Pechini para aplicações em processos de separação. Foram preparadas membranas com geometria na forma de discos e posteriormente membranas tubulares com os melhores parâmetros avaliados na geometria de discos. O suporte foi preparado com uma massa composta por alumina comercial e bentonita, a camada intermediária foi obtida com uma argila caulinítica e a camada filtrante com a alumina sintetizada. As massas utilizadas para obtenção das membranas foram caracterizadas por análise química e térmica, difração de raios X (DRX), distribuição granulométrica e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A alumina foi sintetizada pelo método Pechini nas relações 2:1, 3:1 e 4:1 de ácido cítrico:cátion metálico, calcinadas em diferentes temperaturas e caracterizadas por análise térmica, DRX, distribuição granulométrica, MEV e análise textural por BET. Cada camada que compôs a membrana foi caracterizada por MEV, microscopia ótica, porosimetria por intrusão ao mercúrio e análises de fluxo com água dessalinizada. A camada intermediária e a filtrante foram obtidas através da deposição de dispersões por dip-coating. Os resultados apresentaram membranas confeccionadas com sucesso, atingindo permeabilidade de 317,53 L/h.m2 Bar. As membranas foram eficientes para aplicação no tratamento de água oleosa, reduzindo a concentração de 70 mg/L de óleo em água em 100%; para aplicação na separação de índigo blue a membrana atingiu 100% de rejeição das partículas sólidas de uma solução com concentração de 0,25 g/L de índigo blue em água; no tratamento de águas utilizando o efluente bruto de um rio a membrana reduziu entre outros a cor, turbidez, íons, amônia, sílica e ferro e para aplicação na separação da proteína caseína atingiu 97,4% de rejeição em uma solução com concentração de 3,08 mg/L da caseína em água.
The anisotropic ceramic membranes obtained from synthetic powders are expanding their industrial applications, mainly because the advantages that present in terms of permeability and resistance (chemical, thermal and mechanical). The aim of this work is to obtain anisotropic membranes with the filtering layer of alumina synthesized by Pechini method for applications in separation processes. Membranes were prepared in the form of discs and later with tubular geometry with the best parameters evaluated on disk geometry. The support has been prepared with a ceramic mass consisted by a commercial alumina and bentonite. The intermediate layer was obtained with kaolinite clay and the filtering layer with synthesized alumina. The ceramic masses used for obtaining the membranes were characterized by chemical and thermal analysis, X-ray diffraction, particle size distribution and scanning electron microscopy (SEM). Alumina was synthesized by Pechini method in ratios of 2:1, 3:1 and 4:1 of citric acid:metallic cation. It were calcined at different temperatures and characterized by thermal analysis, X-ray diffraction, particle size distribution, and textural analysis by BET. Each layer that composed the membrane was characterized by SEM and optical microscopy, by intrusion mercury porosimetry and flow analysis with desalinated water. The intermediate and filter layer were obtained through the deposition of dispersions by dip -coating. The results showed membranes made with success, free from defects, with permeability of 317.53 L/h m 2 Bar. The membranes were efficient for the application in the treatment of oily water, reducing the concentration of 70 mg/L of oil in water at 100%; for application in separation of indigo blue the membrane reached 100% of rejectio n of solid particles of a solution with concentration of 0.25 g/L of indigo blue; water treatment using the raw sewage of a river the membrane reduced color, turbidity, ions present, ammonia, silica and iron and for application in separation of casein has been reached 97.4% of rejection in a solution with concentration 3.08 mg/mL.
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Centurião, Ana Paula Soares de Lima. "Ozonização catalítica de um efluente simulado de refinaria de petróleo utilizando Mn2O3, FeOOH ou CeO2 em suspensão aquosa ou imobilizado em membrana cerâmica." reponame:Repositório Institucional da UFSC, 2017. https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/181581.
Full textAbstract:
Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2017.Made available in DSpace on 2017-12-05T03:11:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 348929.pdf: 2608513 bytes, checksum: 3bc6f375c172c5a28e81fbcfdcd246d0 (MD5) Previous issue date: 2017
A atividade catalítica de nanopartículas de Mn2O3, CeO2 e FeOOH para tratar efluente simulado de refinaria de petróleo (ESRP) usando O3 em um reator descontínuo foi avaliada em 25 °C e pH 5,5. Os catalisadores foram caracterizados através de fisissorção de N2, difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e transmissão (TEM), espectroscopia de fotoelétrons de raios-X e análise termogravométrica (ATG). Os resultados mostraram que a ozonização catalítica do ESRP na presença de nanopartículas de Mn2O3, CeO2 e FeOOH, apresentou maior remoção tanto do carbono orgânico total (COT) quanto da demanda química de oxigênio (DQO) quando comparada com a ozonização não catalítica. Entre os três catalisadores, o Mn2O3 foi o que apresentou a maior atividade catalítica e, por isso, foi feito um estudo detalhado do processo catalítico quando este foi empregado como catalisador. Nesse estudo detalhado para o Mn2O3, foram avaliados parâmetros como a influência da dosagem do catalisador e o efeito do pH inicial do ESRP na ozonização catalítica do efluente. Observou-se que a fração orgânica mineralizada (COT) aumentou progressivamente no processo catalítico, enquanto que no processo não-catalítico observou-se uma constância na taxa de mineralização. A relação entre a taxa de mineralização e a taxa de oxidação (DQO) mostrou que a taxa de mineralização é menor que a taxa de oxidação devido à formação de subprodutos parcialmente oxidados e depende da dosagem de catalisador e do pH inicial do efluente. Foi proposto um possível mecanismo de ozonização catalítica de ESRP sobre o catalisador de Mn2O3. O processo de oxidação catalítica também foi avaliado no processo híbrido ozonização- ultrafiltração em membranas cerâmicas como suporte para os catalisadores de óxidos metálicos (Mn2O3 e FeOOH). Testes de permeação na membrana não catalítica indicaram que a retenção física é desprezível e não contribui para a redução da concentração de COT e DQO. A deposição layer-by-layer das nanopartículas de Mn2O3 e FeOOH resultou na produção de membranas estáveis à permeação do soluto. Na presença de O3, observou-se que o fluxo de permeado permanece inalterado por um tempo maior de operação do que com o uso da membrana não catalítica, indicando que as reações superficiais com O3 contribuem para a diminuição do fouling e aumento do tempo de vida útil da membrana.
Abstract : The catalytic activity of Mn2O3, CeO2 and FeOOH nanoparticles to treat Simulated Petroleum Refinery Wastewater (SPRW) using O3 in a batch reactor was evaluated at 25 °C and pH 5,5. The catalysts were characterized by N2 adsorption/desorption isotherm, X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and transmission (TEM), X-ray photoelectron spectroscopy and thermogravimetric analysis (TGA). The results showed that SPRW catalytic ozonation in the presence of Mn2O3, CeO2 and FeOOH nanoparticles showed higher removal of total organic carbon (TOC) and chemical oxygen demand (COD) when compared to non-catalytic ozonation. Among the three catalysts, Mn2O3 was the one that presented the highest catalytic activity and, therefore, a detailed study of the catalytic process was done when Mn2O3 was used as catalyst. In this detailed study for Mn2O3, parameters such as the influence of the catalyst dosage and the effect of the initial pH of the SPRW on the catalytic ozonation of the wastewater were evaluated. It was observed that the mineralized fraction (TOC) increased progressively in the catalytic process, whereas in the non- catalytic process a constancy in the mineralization rate was observed. The relationship between the mineralization and the oxidation rate (COD) has shown that the mineralization rate is less than the oxidation rate due to the formation of partially oxidized byproducts and depends on the wastewater catalyst dosage and the initial pH. A possible mechanism of SPRWcatalytic ozonation over the Mn2O3 catalyst has been proposed. The catalytic oxidation process was also evaluated in the hybrid ozonation-ultrafiltration process in ceramic membranes as a support for the metal oxide catalysts (Mn2O3 and FeOOH). Permeation tests on the non-catalytic membrane indicated that the physical retention is negligible, and does not contribute to the reduction of the concentration of TOC and COD. The layer-by-layer deposition of Mn2O3 and FeOOH nanoparticles, resulted in the production of stable membranes to solute permeation. In the presence of O3, it was observed that the permeate flux remains unchanged for a longer time of operation than with the use of the non-catalytic membrane, indicating that the superficial reactions with O3 contribute to the fouling decrease and membrane life time increase.
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Caminoto, Karime Bárbara Santo. "Estudo do declínio do fluxo transmembrana via microfiltração tangencial de misturas bifásicas de óleos vegetais e água." Universidade de São Paulo, 2013. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18147/tde-29082013-170447/.
Full textAbstract:
O fluido multifásico complexo (suco de açaí) tem uma forte interação com membranas poliméricas ou cerâmicas de microfiltração e a formação de incrustação depende da composição e das condições de dinâmica de fluidos. Neste estudo experimental foi investigada a influência dos dois principais ácidos graxos presentes no açaí, ácido oleico e ácido palmítico, em misturas com água e no processo de microfiltração tangencial com membranas cerâmicas de alumina com um tamanho de poro nominal de 0,2 \'mü\'m. Mediu-se o fluxo de permeado em função do tempo, nas pressões transmembranas de 300 kPa, 400 kPa e 500 kPa. Para o fluxo da corrente de alimentação foram encontrados valores de Reynolds numa faixa de 9500 a 31000. Cada amostra de misturas de água/ácido oleico, água/ácido palmítico e água/ácidos oleico e palmítico, foi estudada em três séries de ensaios realizados durante 180 minutos e 72 minutos para a mistura água/ácido palmítico, a temperatura em 25 ºC. Analisou-se as incrustações resultantes e as fortes interações fluido/membrana utilizando o modelo de resistência em série e imagens tomadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os melhores resultados de permeado encontrados para a mistura de água/ácido oleico foram para Re = 33000, no entanto, resultados satisfatórios foram encontrados para Re = 20000. Agora para a água/ácido palmítico foram encontrados para Re = 20000. Os melhores resultados de permeado para a mistura água/ácidos oleico e palmítico foram para Re = 31000. De acordo com os resultados das resistências, a mistura água/ácido causa um bloqueio dos poros da membrana, resultando em uma maior diminuição do fluxo transmembrana. A limpeza foi eficiente para reduzir a resistência associada com a polarização.The complex fluid multiphase (açaí juice) has a strong interaction with polymeric or ceramic membranes for microfiltration fouling and its formation depends on the fluid composition and fluid dynamics conditions. In this experimental study was investigated the influence of two major fatty acids present in açaí, oleic acid and palmitic acid in mixtures with water and in the process of crossflow microfiltration with ceramic membranes. In the separation process is used alumina ceramic membrane with a nominal pore size of 0.2 micrometers. The permeate flux was measured in function of time using the 300 kPa, 400 kPa and 500 kPa for the transmembrane pressure. The flow of feed stream and its respective value of Reynolds were in range of: 8900-3300. For each sample of mixtures oleic acid/water and palmitic acid/water and palmitic acid, oleic acid/ water, three series of experiments were conducted for 180 minutes and 72 minutes for mixture palmitic acid/water at temperature in 25 Celcius. For analyze of fouling resulting from strong interactions fluid/membrane was used the model of resistance in series and images taken via scanning electron microscopy (SEM). The best results for mixing oleic acid/water were to Re = 33000, however, satisfactory results were found for Re = 20000. Now for the palmitic acid/water were found to Re = 20000. For mixture palmitic acid, oleic acid/ water were found to Re = 31000. According to the results of the resistances, the mixture oleic acid/water cause a blockage of the pores of the membrane resulting in a greater decrease of the transmembrane flow. The cleaning is efficient for reducing the resistance associated with the polarization.
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Haneda, Renata Natsumi. "Estudo do desempenho do processo de microfiltração tangencial com membranas cerâmicas aplicado à retenção de bactérias e redução de sólidos suspensos de uma bebida à base de açaí." Universidade de São Paulo, 2010. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18147/tde-27122010-102018/.
Full textAbstract:
Nesta pesquisa de doutorado, o processo de microfiltração tangencial com membranas cerâmicas é investigado visando à retenção de bactérias (Escherichia coli CCT 0549) e redução de sólidos suspensos de uma bebida à base de açaí (Euterpe oleracea Mart.). As membranas comerciais selecionadas foram manufaturadas com \'alfa\'-alumina (\'AL IND.2\'O IND.3\') e possuem tamanho nominal de poro, fornecido pelo fabricante no valor de 0,8\'mü\'m e 1,2\'mü\'m. O valor nominal da membrana de 1,2\'mü\'m é maior que a largura da Escherichia coli (0,8\'mü\'m). Como, a princípio, o microrganismo está fisicamente sujeito a passagem pela membrana de 1,2\'mü\'m, esta estrutura micro-porosa foi submetida à impregnação de prata. Este procedimento visou verificar a influência da prata como material bactericida para auxiliar na redução/eliminação das bactérias inoculadas na bebida à base de açaí. Para tanto, a estrutura cerâmica micro-porosa foi tratada quimicamente com solução de citrato de prata e submetida à queima até a temperatura de 600 graus Celsius para eliminação dos compostos orgânicos e conseqüente impregnação de nanopartículas de prata metálica nos poros da membrana. Este processo de impregnação proporcionou um discreto aumento no índice de retenção microbiana em regime de escoamento turbulento (Re=20000). A caracterização morfológica, a composição e a impregnação de prata nas membranas foram realizadas com o auxílio da Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e do Detector de Energia Dispersiva de Raio-X (EDX). Estas mesmas técnicas foram utilizadas para caracterizar o fenômeno físico-químico de formação da camada polarizada sobre a superfície da membrana. A análise da retenção de bactérias foi realizada através da contagem de unidades formadoras de colônia (UFC/mL) em placas Petrifilm \'EC POT.TM\'. O desempenho das membranas na retenção de material particulado suspenso foi analisado pela técnica de espectroscopia de ultra-som e por comparação qualitativa, entre concentrado e permeado, via microscopia ótica. A redução de antocianina (cianidina-3-glicosídeo) e o conteúdo de polifenóis totais foram investigados via espectrofotometria, apresentando relação direta com o tamanho dos poros da membrana e com o regime de escoamento. Desta forma, parâmetros fluido-dinâmicos do processo, tais como: número de Reynolds, pressão transmembrana e fluxo transmembrana foram caracterizados para uma ampla faixa do escoamento turbulento e analisados com o modelo de resistência em série. Os resultados experimentais obtidos neste trabalho indicaram que o processo de microfiltração tangencial é uma boa alternativa à retenção de microrganismos e simultânea redução de sólidos suspensos da bebida à base de açaí.In this doctoral research, the crossflow microfiltration process utilizing ceramic membranes was investigated aiming at the bacteria retention (Escherichia coli) and reduction of suspended solids of beverage based on açai (Euterpe oleracea Mart.). The selected commercial membranes of \'alfa\'-alumina (\'AL IND.2\'O IND.3\') had nominal pore sizes of 0.8 and 1.2 \'mü\'m and were manufactured by Andritz Group from Austria. The membrane nominal value of 1.2\'mü\'m is larger than the width of the Escherichia coli (0.8\'mü\'m). Therefore, as the microrganisms are subjected to pass through the pores of this membrane, it was submitted to silver impregnation. This procedure aimed to verify the silver influence as a bactericide material to assist in retention or elimination of bacteria during the microfiltration process. In this way, the microporous structure was chemically treated with a silver citrate solution and then, subjected to burning until 600 Celsius degrees to eliminate organic compounds and consequent impregnation of nanoparticles of metallic silver in the membrane pores. The morphology characterization, composition, and impregnation of silver in membranes were analyzed by Scanning Electron Microscopy (SEM) and Energy Dispersive X-ray fluorescence (EDX) spectrometer. The same techniques were utilized to characterize the physicochemical phenomenon of polarization layer formation on the membrane surface. The analysis of bacteria retention was performed by the counting of colony forming units (CFU/mL) in Petrifilm Plates \'EC POT.TM\'. The performance of the membranes in the retention of solids in suspension was analyzed by Ultrasound Spectroscopy - APS100 and Optical Microscopy. The variations of the anthocyanin concentration and the total polyphenol content were investigated by spectrophotometry, showing direct relationship with the membrane pore size and flow regime. Therefore, fluid-dynamical parameters, such as Reynolds number, transmembrane pressure, and permeate flux were characterized for a large range of turbulent flow and analyzed with the resistance-in-series model. The experimental results of this research indicated that the microfiltration process is a suitable alternative to retain microrganisms and simultaneously decrease suspended solids of the beverage based on açai.
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Delcolle, Roberta. "Projeto e manufatura de membranas cerâmicas via prensagem isostática para separação de emulsões óleo vegetal/água por microfiltração tangencial." Universidade de São Paulo, 2010. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18147/tde-17072010-102511/.
Full textAbstract:
Esta tese descreve o projeto e manufatura de membranas cerâmicas para separação de emulsões óleo/água. A escolha correta do material para a fabricação de membranas é importante para processos cujo desempenho depende da afinidade entre o meio poroso e o fluido. As condições de manufatura são também importantes, pois determinam a morfologia da membrana, que influencia fortemente as propriedades de transporte e conseqüentemente, a eficiência da membrana. Tendo isso em vista, este trabalho teve como objetivo desenvolver membranas cerâmicas tubulares (porosas e densas) por prensagem isostática, aplicáveis em processos de microfiltração para a separação de emulsões óleo-água. Para tanto, foi realizado um controle rigoroso do tamanho e distribuição dos poros através do uso da sacarose como agente porogênico. Suspensões de alumina e zircônia com sacarose de diferentes dimensões foram preparadas. Após esse processo a barbotina foi seca e granulada para obtenção do pó usado na conformação das membranas porosas ou como suporte das membranas densas. Para a manufatura das membranas densas, uma fina camada da suspensão foi depositada no núcleo do molde que foi preenchido com o pó (de alumina ou zircônia) e então submetido à co-prensagem (isostática) para obter simultaneamente o suporte e o filme de zircônia. Posteriormente, as membranas (porosas e densas) sofreram um tratamento térmico (para queima parcial da sacarose) e foram sinterizadas (a 1500°C). As membranas foram caracterizadas por MEV, porosimetria por intrusão de mercúrio, medidas de peso por imersão (para obtenção da porosidade e densidade aparente), ensaios de permeabilidade ao ar e à água. A caracterização morfológica das membranas constatou a formação de membranas porosas de alumina e de zircônia e de membranas densas: uma integral (\'ZR\'\'O IND.2\'/\'ZR\'\'O IND.2\') e outra composta (\'ZR\'\'O IND.2\'/\'AL IND.2\'\'O IND.3\'). A análise de porosimetria por intrusão de mercúrio apresentou tamanho médio de poros de 1,8 \'mü\'m para as membranas porosas e de 0,01-0,03 \'mü\'m e 1,8 \'mü\'m para as membranas densas, respectivamente para camada seletiva e suporte. Todas as membranas obtiveram porosidade total de aproximadamente 50%, que é considerada uma porosidade satisfatória. Os ensaios de permeabilidade ao ar demonstraram que as membranas de zircônia obtiveram maior permeabilidade do que as membranas de alumina. Já os ensaios de permeação de água, na condição de fluxo tangencial, mostraram que as membranas porosas apresentaram maior fluxo transmembrana do que as membranas densas, na mesma velocidade de escoamento. As membranas densas e porosas foram testadas na separação óleo-água e a maioria apresentou bom desempenho no processo de microfiltração e alta rejeição da fase óleo (entre 98 e 99%). Dentre essas membranas, a membrana densa composta (sinterizada a 1400°C) foi a que obteve melhor desempenho, pois apresentou fluxo permeado de aproximadamente 230 L/h.\'M POT.2\' e coeficiente de rejeição médio de 99,77%, os quais são valores desejáveis para a aplicação de membranas em processos industriais.This thesis describes the project and manufacture of ceramic membranes for separation of oil/water emulsions. The selection of raw material for the manufacture of membranes is fundamental in processes whose performance depends on the affinity between the porous medium and the fluid. The manufacturing conditions are also important as they determine the membrane\'s morphology. Such morphology strongly influences the transport properties hence the membrane\'s performance. In this context, this work aims to develop tubular ceramic membranes (porous and asymmetric) by isostatic pressing which will be applicable to microfiltration processes for the oil-water emulsions separation. For such a purpose, a rigorous control was realized on the distribution and size of pores by use of the sucrose as porogenic agent. Suspensions of zirconia and alumina with sucrose of different dimensions were prepared. After that process, the slurry was dried and granulated to obtain the dust used in the manufacture of the membranes. For the manufacture of the supported zirconia membranes, a thin layer of suspension was deposited onto the nucleus of the mould, which was filled with the dust (of alumina or zirconia) and then, it was subjected to co-pressing (isostatic) to obtain the support and the zirconia top-layer, simultaneously. Next, the porous and supported membranes underwent a thermal treatment (for a partial burning of sucrose) and were sintered (until 1500°C). They were characterized by SEM, porosimetry by mercury intrusion, measurements of weight by immersion (for the determination of the apparent porosity and density) and water and air permeability tests. The morphologic characterization of membranes identified the formation of zirconia and alumina porous membranes, an asymmetric \'ZR\'\'O IND.2\' membrane (zirconia top-layer on the porous zirconia support) and a supported \'ZR\'\'O IND.2\'/\'AL IND.2\'\'O IND.3\' composite membrane. The results of porosimetry analysis by mercury intrusion presented a mean pore size of 1,8 \'mü\'m for the porous membranes and for the other membranes, 0,01-0,03 \'mü\'m and 1,8 \'mü\'m, respectively, for the top-layer and support. All membranes achieved a total porosity of about 50%, which is considered a satisfactory porosity. The air permeability tests showed that the zirconia membranes achieved higher permeability than the alumina membranes. Otherwise, the water permeation tests in cross-flow condition showed that the porous membranes (of alumina and zirconia) presented higher transmembrane flow than the asymmetric \'ZR\'\'O IND.2\' and supported \'ZR\'\'O IND.2\'/\'AL IND.2\'\'O IND.3\' composite membranes in the same flow average velocity. Such membranes were applied to oil-water emulsions separation and the most they presented good performance in the microfiltration process and high rejection of oil phase (between 98 and 99%). Among those membranes, the zirconia supported membrane (sintered until 1400°C) obtained the most performance because it showed transmembrana flow of about 230 L/h.\'M POT.2\' e rejection coefficient of 99,77%, which are appreciable values for the application of membranes in industrial processes.
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SILVA, Fernando Almeida da. "Desenvolvimento de membranas cerâmicas tubulares a partir de matérias-primas regionais para processo de microfiltração." Universidade Federal de Campina Grande, 2009. http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/1891.
Full textAbstract:
Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-10-04T12:26:19Z
No. of bitstreams: 1
FERNANDO ALMEIDA DA SILVA - TESE (PPGEP) 2009.pdf: 5875918 bytes, checksum: 93c5b10ae310f33943ce3b71854ef0bf (MD5)Made available in DSpace on 2018-10-04T12:26:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FERNANDO ALMEIDA DA SILVA - TESE (PPGEP) 2009.pdf: 5875918 bytes, checksum: 93c5b10ae310f33943ce3b71854ef0bf (MD5) Previous issue date: 2009-11
Atualmente os processos de separação por membranas estão em pleno desenvolvimento. As membranas de cerâmica encontram larga aplicação, principalmente em processos cujas temperaturas de trabalho são superiores à 250 ºC, como também, na separação de soluções em que o pH seja extremamente ácido, ou até mesmo quando houver presença de solventes orgânicos no sistema. Este trabalho consiste na preparação de membranas tubulares, obtidas a partir de duas composições contendo argila, caulim e óxido de alumínio, conformadas pelo processo de extrusão, utilizando diferentes temperaturas na etapa de sinterização para uso em microfiltração. Foi feita caracterização nas massas cerâmicas antes da sinterização, através dos ensaios de análise granulométrica, análise termogravimétrica, análise química e difração de raios X. As análises químicas mostraram altos teores de SiO2 e de Al2O3 e os ensaios de difração de raios X mostraram a presença de caulinita, quartzo e óxido de alumínio em ambas as composições. Foram feitos ensaios de difração de raios X nas massas após as sinterizações e os resultados mostraram a presença de mulita, óxido de alumínio e quartzo em todas as sinterizações efetuadas. Com relação ao tamanho e a distribuição destes poros nas membranas, os resultados das micrografias e de porosimetria por intrusão de mercúrio mostraram a presença de poros em todas as temperaturas de sinterização, com dimensões na faixa de microfiltração. Os ensaios de fluxo com escoamento tangencial utilizando água dessalinizada mostraram na composição 1 que as membranas sinterizadas a 1300 ºC obtiveram maior valor. Quanto a composição 2, o maior fluxo foi obtido pela membrana sinterizada a 1150 ºC. Os valores médios dos fluxos utilizando tanto a água dessalinizada quanto a água do açude Epitácio Pessoa, encontrados nas membranas sinterizadas nas temperaturas de 1150, 1200, 1250 e 1300 ºC da composição 1 foram bem maiores que os observados nas membranas da composição 2. Com relação à aplicação das membranas no tratamento da água do açude Epitácio Pessoa, verificou-se que a turbidez da água foi reduzida de 7,1 UTN para valores próximos de zero para todas as membranas estudadas.
Membrane separation processes has experienced a great development recently. Ceramic membranes are applied in several processes, mainly in application in which temperatures are above 250 oC, as well in separation of solutions with extremely acid pH and even in systems with organic solvents. The aim of this work is to prepare tubular ceramic membranes by extrusion using two different compositions containing ball clays, kaolin and alumina and to fire in different sintering temperatures to be applied in microfiltration process. It was done the characterization of the ceramic compositions before sintering, particles size, thermogravimetrics analysis, chemicals analysis and X-ray diffraction. The chemicals analysis showed great amount of SiO2 and Al2O3 and the X-ray results showed the presence of kaolinite, quartz and alumina in the both compositions. The results from X-ray diffraction of the ceramic body after sintering showed the presence of mullite, alumina and quartz. The SEM images and the results from mercury porosimetry showed the presence of pores in all sintering temperatures and pore size in the range of microfiltration. The results from pure water flux, at steady state, showed that the membranes prepared with composition 1 and sintering at temperature of 1300 oC presented the highest value. To the membranes prepared with composition 2 and sintering temperature of 1150 oC presented the highest value. The pure water flux value of the membranes prepared with composition 1 was bigger than the membranes prepared with composition 2. In relation to the use of these membranes to water treatment from Epitácio Pessoa Dam, the results showed that the water turbidity decrease from 7.1 NTU to values close to zero for the all studied membranes.
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Diel, Jefferson Luís. "Caracterização funcional de membranas cerâmicas de micro e ultrafiltração." reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS, 2010. http://hdl.handle.net/10183/25892.
Full textAbstract:
A caracterização de membranas consiste na determinação de duas naturezas de parâmetros: a natureza morfológica (tamanho de poro, distribuição de tamanho de poro, espessura efetiva da pele e porosidade superficial) e a natureza funcional (fluxo permeado e capacidade seletiva). Essa caracterização é importante, pois permite a previsão da utilização ideal da membrana no processo de separação e possibilita a determinação prévia do comportamento e interação da membrana com a solução da alimentação, visto que no processo de fabricação de membranas não existem procedimentos padronizados e cada fabricante tem um modo de caracterização diferente para a classificação nominal de suas membranas fornecidas. O objetivo principal desse trabalho está em comprovar experimentalmente as características funcionais de três membranas de ultrafiltração (UF), com massas molares de corte (MMC) de 5 kDa (UF5), 20 kDa (UF20) e 50 kDa (UF50) e duas de microfiltração (MF), com tamanhos nominais de poros de 0,1 μm (MF1) e 0,4 μm (MF4). Para tanto, características relativas ao fluxo permeado, permeabilidade hidráulica, retenção da membrana, compactação e fouling foram avaliadas. O presente trabalho foi executado em três etapas distintas: (1) verificação experimental da compactação das membranas; (2) determinação do fluxo permeado e permeabilidade hidráulica (Lp) das membranas; e (3), avaliação da retenção e da tendência ao fouling das membranas. Os resultados de avaliação do fluxo permeado e consequente obtenção da Lp das membranas foram similares aos resultados encontrados em trabalhos anteriores com membranas de UF. Porém, a Lp não pode ser comparada com experimentos de outros autores, uma vez que cada membrana apresenta características diferentes entre si, tais como porosidade, tortuosidade, tamanho de poro, espessura da membrana. O fouling foi percebido durante os experimentos de retenção, à medida que as diferentes soluções de PEG eram recirculadas no sistema de filtração. Duas membranas de ultrafiltração (UF) foram caracterizadas quanto à capacidade seletiva. As membranas UF5 e UF20 apresentam MMC nominal de 5 kDa e 20 kDa, respectivamente. Os valores experimentais estimados par a MMC destas membranas foram de 10 kDa para UF5 e de 25 kDa para UF20. Este trabalho evidencia a importância de se caracterizar membranas no sentido de se determinar as melhores condições de operação e, desta forma, tornar os processos mais eficientes.Membrane characterization leads to the determination of structural and morphological parameters (pore size, pore size distribution, effective film thickness and surface porosity) and, also the functional parameters (permeate flux and selectivity). The characterization of commercial membranes in membrane separation applications is important in order to understand better the transport through the membranes and have a more efficient process. Although membrane manufacturers give some information about the membranes, these information could not be very accurate because there is no standard characterization procedures and each manufacturer applies different techniques to characterize their membranes. The aim of this study is to determine experimentally the functional parameters of three different ultrafiltration (UF) membranes with molar weight cutoffs (MWCO) of 5 kDa (UF5), 20 kDa (UF20) and 50 kDa (UF50) and two microfiltration (MF) membranes, nominal pore size 0.1 μm (MF1) and 0.4 μm (MF4). The characteristics related to permeate flux, retention, hydraulic permeability, compaction and fouling phenomena were evaluated. The results of membrane hydraulic permeability obtained from permeate flux measurements in different transmembrane pressures were similar to previous work with the same UF membranes. However, the hydraulic permeability cannot be compared with experiments of other authors, since each study involves different membranes, with different characteristics, such as porosity, tortuosity, pore radius, membrane thickness. The fouling tendency of the membranes was observed during the experiments, when different PEG solutions were used. Two UF membranes were evaluated for the selective capacity experiment. The membranes UF5 and UF20 have a MWCO rated at 5 kDa and 20 kDa, respectively, informed by the manufacturer. The experimental values found, however, were 10 and 25 kDa for UF5 and UF20, respectively. This work shows the importance of membrane characterization in order to determine the best application and achieve a more efficient process.
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MAIA, Divanira Ferreira. "Desenvolvimento de membranas cerâmicas para separação de óleo/água." Universidade Federal de Campina Grande, 2006. http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/2005.
Full textAbstract:
Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-10-17T20:04:39Z
No. of bitstreams: 1
DIVANIRA FERREIRA MAIA - TESE PPGEP 2006..pdf: 9063307 bytes, checksum: 4a8a7f017dc5bdd4ff2e4624de86ba98 (MD5)Made available in DSpace on 2018-10-17T20:04:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DIVANIRA FERREIRA MAIA - TESE PPGEP 2006..pdf: 9063307 bytes, checksum: 4a8a7f017dc5bdd4ff2e4624de86ba98 (MD5) Previous issue date: 2006-04-20
A presença de óleo na água produzida durante a extração de petróleo, causa sérios problemas tanto ao ser descartada no meio ambiente como ao ser reinjetada nos poços produtores de petróleo. Os métodos convencionais utilizados na separação óleo/água não conseguem limpar toda a água com eficiência e baixo custo. Assim sendo, a busca por novas alternativas para solucionar este problema foi a motivação principal deste trabalho, sendo este parte integrante de uma série de pesquisas, financiadas pela Agência Nacional de Petróleo (ANP), que visa otimizar todas as etapas de produção de petróleo. Assim o objetivo deste trabalho foi produzir membranas cerâmicas visando a sua aplicação na separação óleo/água. Inicialmente foram obtidos dois tipos de membranas tubulares de alumina, denominadas tipo 1 e tipo 2, com diferentes tamanhos de poros de aproximadamente 0,9\im e 15,5nm e com eficiências mínimas de aproximadamente 97,5% e 93,8%, respectivamente. Porém a membrana tipo 2 apresentou um fluxo 40 vezes maior que a membrana tipo 1. Assim, visando melhorar mais ainda o desempenho da membrana tipo 2 depositou-se sobre a mesma uma camada fina de zircônia, de forma que pudesse melhorar sua eficiência sem alterar significativamente seu fluxo. O pó de zircônia foi obtido com sucesso pelo método Pechini. Com este método foi possível a obtenção da zircônia cristalina cujos tamanhos de aglomerados indicaram que este material pode ser usado na obtenção de membranas de ultrafiltração. Para obtenção da camada de zircônia foi preparada uma suspensão com a zircônia obtida e esta foi depositada na parte interna da membrana de alumina tipo 2 usando a técnica de deposição "dip coating". A camada de zircônia formada apresentou uma espessura de 23,9 ^im, um fluxo superior a membrana de alumina tipo 1 e uma eficiência mínima de 97,8%. Para todas as membranas obtidas, a concentração de óleo no permeado foi abaixo de 7 ppm, usando concentração máxima de 1000 ppm na alimentação. A água permeada através das membranas estudadas se enquadraram nas especificações para uso na reinjeção e no descarte.
The presence of oil in water produced during the petrol extraction can cause serious problems during the discharge in the environment as well as in the re-injection in the oil well. The conventional methods used to remove oil from water can not clean with efficiency and low cost. So, the search for new alternatives to solve this problem is the motivation of this work. This study is part of a series of researches supported by Agência Nacional de Petróleo (ANP), with the aim to optimize ali the steps in the oil production. The aim of this work is to make ceramic membrane to be applied in the oil/water separation. Firstly, it was prepared two types of tubular alumina membranes, called type I and type 2, with different pore size of approximately 0.9nm and 15, 48nm, respectively. The minimal efficiency of these membranes was approximately 97.5% and 93.8% for membrane type I and type 2, respectively. However, the membrane type 2 shown a flux 40 times greater than the membrane type 1. To improve the use of the membrane type 2 it was coating the internai surface with a thin layer of zircônia to get better efficiency without to decrease the flux. The zircônia powder was prepared with success by Pechini method and it was obtained a crystalline zircônia with agglomerates that indicate the use to make ultrafiltration membranes. To obtain the zircônia layer it was prepared dispersion and deposited in the internai surface of the membrane type 2 by dip coating technique. The zircônia layer presented a thickness of 23.88}im, a flux grater than the alumina type 1 and a minimal efficiency of 97.8%. Ali studied membrane presented oil content in permeate below 7ppm, using a maximum concentration of lOOOppm in the feed tank. The permeate water through the studied membranes is in agreement with the norms to be discharge in the environment or to be re-injected in the oil well.
PRH 25.
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Cristofoli, Kélen. "Clarificação de vinho branco por microfiltração utilizando diferentes membranas cerâmicas e compósitas." reponame:Repositório Institucional da UCS, 2016. https://repositorio.ucs.br/handle/11338/1880.
Full textAbstract:
A microfiltração tangencial aplicada à clarificação de vinho branco tem se tornado uma importante alternativa aos processos convencionais de filtração na indústria vinícola, como a filtração por terras diatomáceas, trasfega e centrifugação. O uso de membranas cerâmicas tem despertado interesse para esta finalidade. Neste trabalho, diferentes membranas cerâmicas e compósitas tubulares, mono e multicanal, de diferentes tamanhos de poro, foram avaliadas quanto à sua morfologia e testes de permeabilidade hidráulica e do vinho branco, a fim de verificar a influência da estrutura destas no fluxo de vinho branco permeado, bem como, avaliar a presença de resíduos sólidos suspensos no vinho permeado decorrente de seu processo de clarificação. As membranas foram caracterizadas por difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo (FESEM), espectroscopia de dispersão de energia (EDS), porosimetria por intrusão de mercúrio, testes de permeabilidade e retenção de proteínas. O tamanho médio de poro apresentado pelas membranas variou de 0,0056 a 5,0 µm. As membranas compósitas apresentaram ótima retenção proteica, 99%, para solutos com massa molar acima de 45 kDa. Membranas de α-alumina tratadas termicamente a 1450ºC e membranas compósitas de α-alumina/poliamida 66 demonstraram, em média, redução de 99,9% da turbidez inicial do vinho, sendo possível reduzir de 720 NTU para, em média, 0,30 NTU, com possibilidade de estabilização tartárica em sete dias e fluxos de permeado que variaram de 60,8 a 8,8 L.m-2.h-1, respectivamente, a 1,0 bar de pressão. Por outro lado, membranas de mulita e titânia não demonstraram eficiência para a clarificação, sendo que o vinho permeado pela membrana de mulita apresentou turbidez de 20 NTU e aumento do índice de polifenóis totais (IPT). Membranas compósitas permitiram a redução de 37% no valor de IPT do vinho branco. O baixo valor de turbidez obtido nos vinhos permeados pelas membranas de alumina e compósitas demonstra forte perspectiva da utilização destas membranas na clarificação do vinho branco.Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2017-03-24T18:24:14Z No. of bitstreams: 1 Tese Kélen Cristofoli.pdf: 5048002 bytes, checksum: 8a229e6f22e8e9bddc2c19f7a5060a08 (MD5)
Made available in DSpace on 2017-03-24T18:24:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese Kélen Cristofoli.pdf: 5048002 bytes, checksum: 8a229e6f22e8e9bddc2c19f7a5060a08 (MD5) Previous issue date: 2017-03-24
The tangential microfiltration applied to the clarification of white wine has become an important alternative to conventional filtration processes in the wine industry, for example, the filtration diatomaceous earth, land transfer and centrifugation. The use of ceramic membranes has awakened interest for this purpose. In this work, different and tubular composite ceramic membranes, mono and multi-channel, of different sizes of pore, were evaluated for their morphology and hydraulic permeability tests and white wine, in order to verify the influence of the structure of these in white wine flow permeated as well, evaluate the presence of suspended solids in the waste wine due to its process of clarification. The membranes were characterized by x-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy by field emission (FESEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), porosimetria by mercury intrusion tests, permeability and protein retention. The average pore size presented by membranes ranged from 0.0056 to 5.0 µm. Composite membranes showed great protein retention, 99%, for solutes with molecular weight up to 45 kDa. α-alumina membranes treated thermally to 1450ºC and composite membranes of α-alumina/polyamide 66 showed, on average, 99.9% reduction of wine’s turbidity, being possible to reduce from 720 NTU to average 0.30 NTU, with possibility of tartaric stabilization in seven days and permeate fluxes that ranged from 60.8 to 8.8 L. m-2h-1, respectively, the 1.0 bar pressure. On the other hand, mullite and titania membranes have not shown effectiveness for clarification, the wine permeated by the membrane of mullite presented turbidity of 20 NTU and increase the rate of total polyphenols (IPT). Composite membranes have enabled the reduction of 37% in the value of IPT of the white wine. The low turbidity value obtained in wine permeated by composite and alumina membranes, strong perspective of use demonstrates of these membranes in the clarification of white wine.
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Cruz, Ricardo Thomé da. "Produção e caracterização de membranas tubulares finas de Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ (BSCF) em função do tipo de ligante polimérico empregado." reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS, 2010. http://hdl.handle.net/10183/25878.
Full textAbstract:
Membranas cerâmicas formadas por óxidos com estrutura perovskita (condutividade mista iônica-eletrônica) podem seletivamente separar o oxigênio do ar ou de outras misturas gasosas contendo oxigênio. Estas membranas são promissoras para uso em muitos processos industriais que requerem contínuo fornecimento de oxigênio puro. As aplicações previstas variam desde bombas de oxigênio para aplicações médicas a uso em larga escala em processos de combustão (gaseificação de carvão). Outra aplicação é encontrada na área de processos químicos, que requerem oxigênio puro para obter gás de síntese (CO+H2). Para tais aplicações, a taxa de fluxo é principalmente influenciada pelo material, condições ambientes (pressão parcial do gás e temperatura) e pelo fator geométrico (área da membrana e espessura). Neste trabalho, o objetivo principal foi o desenvolvimento de membranas tubulares finas de perovskita (Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3−δ) com espessura de parede menor que 300μm. A influência na qualidade dos tubos extrudados foi avaliada em função de ligantes poliméricos (PS, PEBD e PEG). Foram investigados a degradação do polímero durante o processo de mistura, assim como, fatores geométricos antes e depois da remoção do ligante. Os resultados da formulação contendo 20% de PEG e 80% de PS na composição do ligante são muito promissores. Mesmo após a remoção dos ligantes poliméricos estes tubos apresentaram bom alinhamento e cilindricidade e, sobretudo ausência de defeitos superficiais.Ceramic membranes made from mixed ionic-electronic conductor (MIEC) perovskite oxides can selectively separate oxygen from air or other gas mixtures containing oxygen. These membranes are promising for use in many industrial processes that require a continuous supply of pure oxygen. The applications envisioned range from small-scale oxygen pumps for medical applications to large-scale usage in combustion processes, e.g. coal gasification. Another application of mixed-conducting oxide membranes can be found in the field of chemical processes, which require pure oxygen such as the oxidation of methane or other hydrocarbons to obtain synthesis gas (CO+H2), the so-called syngas. For these application, the flux rate is mainly influenced by the material, environmental conditions (partial pressure of the gas and temperature), and the geometrical factor (membrane area and thickness). In this work, the main aim was the development of thin tubular Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3−δ perovskite membranes with a wall thickness of less then 300 μm. The influence on the quality of thermoplastic extruded tubes with different polymeric binder, e.g. polystyrene, polyethylene and polyethylene glycol was discussed in detail. Degradation of the polymer during compounding, as well as the roundness, straightness and deformation before and after debinding step were investigated for the different binder systems. The results of the formulation containing 20% of PEG and 80% of PS in the composition of the binder are very promising. Even after the removal of polymeric binders these tubes showed good straightness and roundness and especially the absence of defects.
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Garcia, Giulliani Sachinelli. "Produção e caracterização de membranas cerâmicas mistas para separação de oxigênio." reponame:Repositório Institucional da UFSC, 2013. https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/107155.
Full textAbstract:
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2013.Made available in DSpace on 2013-12-05T23:22:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 318329.pdf: 2434172 bytes, checksum: 5470c04877dffb4507b5595fd3ee8d4e (MD5) Previous issue date: 2013
Nesta dissertação foram produzidas membranas de condução mista iônica-eletrônica (MIEC) com estrutura perovskita. Esse tipo de membrana cerâmica possui a capacidade de separar seletivamente o oxigênio do ar ou de outras misturas gasosas contendo oxigênio através de processos iônicos e eletrônicos, onde o oxigênio do ar é permeado pela membrana de forma iônica, enquanto que elétrons caminham no sentido contrário para manter a neutralidade elétrica da membrana. Membranas com a composição do tipo BSCF 5582 com três diferentes espessuras foram produzidas pelo método Pechini modificado (sol-gel com rota de complexação EDTA-citrato) e submetidas à análise de caracterização para confirmar sua estrutura, propriedades e condução. Fatores que alteram a permeação de oxigênio, como gradiente de pressão parcial de oxigênio, espessura, temperatura e composição do material, foram estudados para melhor compreensão do funcionamento das membranas. Outros fatores que aumentam o desempenho das membranas, como deposição das membranas sobre substratos porosos, deposição de camadas catalíticas e substituição parcial da composição original por outros elementos, também foram estudados. Padrões de difração de raios-X mostraram a formação de uma estrutura cristalina do tipo cúbica. As micrografias de amostras sinterizadas mostraram baixa porosidade e diâmetro médio de grãos de 10 ?m. Fluxos de permeação de oxigênio foram medidos entre 700 e 900°C, atingindo um valor máximo de 2,38 ml?min-1?cm-2 a 900°C para uma membrana MIEC com 1,02 mm de espessura e fluxo de gás de arraste (Ar) de 100 ml?min-1. Análises termogravimétrica e iodométrica possibilitaram o cálculo do teor de vacâncias de oxigênio a temperatura ambiente, chegando à composição final de Ba0,5Sr0,5Co0,8Fe0,2O2,6.
Abstract: In this thesis mixed ionic-electronic conducting membranes (MIEC) with perovskite structure were produced. This kind of ceramic membrane has the ability to separate selectively oxygen from air or other gas mixtures containing oxygen through electronic and ionic processes, where oxygen from the air is permeated by ionic transport, while electrons move in the opposite direction to maintain the electrical neutrality of the membrane. Thus, these membranes are useful in industrial processes that require oxygen supply. BSCF 5582 membranes with three different thicknesses were produced by modified Pechini method (sol-gel route complexation with citrate-EDTA) and analyzed for characterization to confirm their structure, properties and conduction. Factors that affect the oxygen permeation, such as partial pressure gradient, thickness, material composition and temperature were studied to better understand the functioning of the membranes. Other factors that increase the performance of the membranes, such as deposition of membranes on porous substrates, deposition of catalyst layers and partial substitution of the original composition by other elements were also studied and will serve as a basis for future studies. X-ray diffraction patterns showed the formation of a cubic crystalline structure. The micrographs of sintered samples showed low porosity and average grain diameter of 10 µm. Oxygen permeation fluxes were measured between 700 and 900°C, reaching a maximum of 2.38 ml ·min-1·cm-2 at 900 ° C for a MIEC membrane with 1.02 mm thickness and sweep gas flow (Argon) of 100 ml·min-1. Thermogravimetric and iodometric analysis allowed the calculation of the oxygen vacancy content at room temperature, reaching the final composition Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O2.6.
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Bertotto, Raphael. "Avaliação de membranas compósitas de Alumina-Pd na separação de gases." reponame:Repositório Institucional da UCS, 2016. https://repositorio.ucs.br/handle/11338/1866.
Full textAbstract:
Este trabalho tem como objetivo preparar e avaliar membranas de Paládio em suporte cerâmico poroso de α-alumina, sinterizado a 1600ºC, utilizando os métodos sol-gel e de deposição química, electroless plating. Foram preparadas membranas, α-alumina/Pd, com uma e duas camadas de paládio na superfície externa do suporte cerâmico. O suporte cerâmico e as membranas foram caracterizados por análise morfológica através de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia por Dispersão de Energia (EDS), Porosimetria por Intrusão de Mercúrio e, a permeabilidade e seletividade dos gases H2, CH4 e CO2 a partir de um sistema de bancada. As imagens de MEV mostram uma superfície mais uniforme para a membrana com uma camada de paládio do que com duas camadas. Os testes de permeação de gases indicam que as membranas são seletivas, apresentando seletividade de ≈60% para H2/CO2 e ≈ 45% para H2/CH4 independente da espessura da camada de paládio depositada no suporte cerâmico.Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2017-03-20T14:16:45Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Raphael Bertotto.pdf: 1994310 bytes, checksum: 98090c50bd52b4dbf621dfd7308517d3 (MD5)
Made available in DSpace on 2017-03-20T14:16:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Raphael Bertotto.pdf: 1994310 bytes, checksum: 98090c50bd52b4dbf621dfd7308517d3 (MD5) Previous issue date: 2017-03-20
This work aims to prepare and evaluate Palladium membranes on porous ceramic support of α-alumina, sintered at 1600ºC, using sol-gel and electroless plating technique. It were prepared membranes Pd/α-alumina, with one e two depositions of Pd in the external surface of ceramic support. The ceramic support and the membranes were characterized by morphological analysis through Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersion Spectroscopy (EDS), mercury porosimetry and, the permeability and selectivity to H2, CH4 e CO2 from a bench system. The SEM images show that surface membrane is more uniform with one layer than two Pd layers. Gas permeability test suggest that the composite membranes possessed gas selectivity, and selectivity was of ≈60% for H2/CO2 gas and ≈45% for H2/CH4 gas, regardless of thickness of Pd layer.
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Prado, Giovana Gabriel. "Projeto e caracterização de membranas cerâmicas utilizando microfibras como precursoras de porosidade." Universidade de São Paulo, 2014. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18146/tde-25052015-091114/.
Full textAbstract:
Este trabalho trata do estudo da introdução de fibras poliméricas como agente porogênico na manufatura de membranas cerâmicas de alta resistência mecânica. Membranas cerâmicas são utilizadas para a separação de substâncias onde a estabilidade química e a resistência à alta temperatura são requeridas; na engenharia mecânica é também aplicada como mancais aerostáticos. A escolha do processo de manufatura destas membranas e o projeto da porosidade da estrutura cerâmica é de grande importância. Quando se utiliza da adição de elementos porogênicos, que são substâncias que se decompõem durante a queima deixando poros (abertos e fechados), altera não somente a porosidade como também a seletividade e permeabilidade da membrana, bem como diminui suas propriedades mecânicas. Este trabalho objetiva membranas com poros micrométricos e submicrométricos para aplicações em microfiltração ou em mancais aerostáticos, porém que tenham a maximização da sua resistência mecânica. Para isso foi idealizada a obtenção de membranas permeáveis com a menor porosidade possível. Então, propôs-se a adição de fibras poliméricas (fibras de polipropileno, fibras de carbono e fibras de álcool polivinílico) como agentes porogênicos em uma massa cerâmica de alumina que após granulada foi prensada na forma de pastilhas e sinterizadas. As membranas foram caracterizadas por ensaios de permeabilidade ao ar, resistência mecânica por flexão a 3 pontos, volume de poros pelo Princípio de Arquimedes e morfologicamente por MEV. A caracterização morfológica das membranas e os resultados de porosidade indicaram que a percolação foi melhorada pela adição de fibras em relação a trabalhos equivalentes que se utilizaram de particulados. As melhores condições de permeação, integridade da matriz e resistência mecânica foram encontradas para as membranas com 1 vol. % de fibras de álcool polivinílico, seguida das membranas com 2 vol. % de fibras de carbono. Com base nos resultados obtidos, foi comprovado que a morfologia alongada das fibras aumenta a probabilidade de contato entre os poros, pois com apenas 2 vol. % de fibras de PVAl, obteve-se uma porosidade total de 33,3%, porosidade aparente de 17,4% e permeabilidade específica de 6,32x10-12 m², apresentando resistência à flexão de 134,3 MPa, valor este o dobro de quando utilizado 50 vol. % de sacarose como agente precursor com equivalente permeabilidade. As propriedades físicas do agente porogênico como: expansão térmica, dimensões, relação comprimento versus diâmetro afetam enormemente a porosidade, percolação dos poros e integridade da matriz.This work deals with the study of the introduction of polymeric fibers as porogenic agent in the manufacture of ceramic membranes with high mechanical strength. Ceramic membranes are used for separation of substances where chemical stability and high temperature resistance are required, in mechanical engineering is also applied as an aerostatic bearings. The choice of these membranes manufacturing process and design the porosity of the ceramic structure is of great importance. When using addition of porogenic components, which are substances that decompose during the burning leaving pores (open and closed), not only alters the porosity and also the permeability and the selectivity of the membrane, as well as decreases their mechanical properties. This work aims membranes with micrometric pores and submicrometrics for microfiltration applications or aerostatic bearings, however they having the maximization their mechanic strength. To this was designed to obtain porous membranes with the lowest porosity possible. Then proposed the addition of polymeric fibers (polypropylene fiber, carbon fiber and polyvinyl alcohol fiber) as porogenic agents on a ceramic alumina mass that was granular and pressed the form of discs and sintered. The membranes were characterized by testing the air permeability, mechanical strength by three points flexural, pore volume by Archimedes principle and morphologically by SEM. Morphological characterization of membrane and the results of porosity indicated that the percolation has been improved by adding fibers in relation to the corresponding work where particulates were used. The best conditions of permeation, matrix integrity and mechanical strength were found for the membranes with 2 vol. % of polyvinyl alcohol fibers and membranes with 2 vol. % carbon fibers. Based on these results, it was proven that the elongated morphology of the fibers increases the probability of contact between the pores, because with only 2 vol. % of PVAl fibers, we obtained a total porosity of 33.3%, apparent porosity of 17.4% and the specific permeability of 6.32x10-12 m², flexural strength of 134.3 MPa, this value is twice than when it is used 50 vol. % sucrose as a precursor agent with equivalent permeability. The physical properties of porogenic agent such as thermal expansion, dimensions and relation length versus diameter affect greatly the porosity, pore percolation and integrity of the matrix.
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GUIMARÃES, Iliana de Oliveira. "Desenvolvimento de membrana nas cerâmicas tubulares obtidas a partir de um resíduo da produção de alumina." Universidade Federal de Campina Grande, 2014. http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/344.
Full textAbstract:
Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-04-06T20:35:55Z
No. of bitstreams: 1
ILIANA DE OLIVEIRA GUIMARÃES - TESE PPG-CEMat 2014..pdf: 50160837 bytes, checksum: 767ec5c57ef7319ccbd6b2d10571ff53 (MD5)Made available in DSpace on 2018-04-06T20:35:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ILIANA DE OLIVEIRA GUIMARÃES - TESE PPG-CEMat 2014..pdf: 50160837 bytes, checksum: 767ec5c57ef7319ccbd6b2d10571ff53 (MD5) Previous issue date: 2014-08-29
Capes
O processo Bayer, utilizado para a obtenção de alumina, usa bauxita como matériaprima. Este processo abrange quatro estágios: digestão, clarificação, precipitação e calcinação. O resíduo gerado na etapa de calcinação é um produto com pequeno tamanho de partícula, conhecido como ESP dust. Esta pesquisa teve como objetivo desenvolver membranas cerâmicas tubulares utilizando em sua composição o ESP dust, um pó de alumina do precipitador eletrostático, e uma argila bentonítica. Inicialmente, foi realizada a caracterização dos precursores. Foram analisadas duas amostras do resíduo, uma do resíduo bruto e outra do resíduo calcinado a 1200°C. Essas amostras apresentaram um alto teor de alumina nas suas composições químicas. As fases gibbsita e α-alumina foram identificadas no resíduo bruto e, após sua calcinação, a gibbsita foi totalmente transformada em α-alumina. Observou-se que não houve alterações significativas no tamanho e morfologia das partículas após a calcinação, mas durante este processo, as partículas tornaram-se porosas, provavelmente devido às mudanças de fase cristalina da alumina e a saída de água dos cristais. Dentre vinte formulações diferentes testadas para produzir membranas cerâmicas, quatro composições apresentaram os melhores resultados com relação ao processamento por extrusão: duas composições com o resíduo bruto e duas com o resíduo calcinado. Neste trabalho, as membranas tubulares compostas pelo resíduo de alumina e pela argila bentonítica foram produzidas por extrusão e foram sinterizadas a 900, 1000 e 1100°C. Foi observado que as membranas produzidas apresentaram superfícies com poros distribuídos. A porosidade aparente variou entre 47,70% (composição com 60% de resíduo calcinado e 40% de argila bentonítica sinterizada a 1000°C) e 58,40% (composição com 70% de resíduo bruto e 30% de argila bentonítica sinterizada a 1000°C). Foram realizados ensaios de fluxo tangencial com água deionizada em pressões de 1,0; 1,5 e 2,0 Bar. O maior fluxo permeado (909,24L/h.m2) foi observado para as membranas feitas da composição contendo 70% de resíduo bruto e 30% de argila bentonítica sinterizadas a 1100°C, aplicando pressão de 1 Bar.
The Bayer process uses bauxite as raw material to obtain alumina. This process includes four stages: digestion, clarification, precipitation and calcination. The waste generated during the calcination step is a product with small particle size, known as ESP dust. This research aimed to develop tubular ceramic membranes using in its composition the ESP dust, an alumina powder from electrostatic precipitator, and a bentonite clay. Initially, the characterization of the precursors was performed. Two samples were studied, one from crude residue and other from calcined residue at 1200°C. These samples showed a high content of alumina in chemical compositions. The gibbsite and α-alumina phases were identified in crude residue and after calcination gibbsite was completely transformed into α-alumina. Were observed no significant changes in particles size and morphology after calcination, but during this process, the particles become porous, probable due changes in crystalline phase of alumina and the water outlet of crystals. Among twenty different formulations tested to produce ceramic membranes, four compositions showed better results with regard to the extrusion processing: two compositions with crude residue and two with calcined residue. In this paper, tubular membranes produced from alumina residue and bentonite clay were sintered at 900, 1000 and 1100°C. It was observed that the produced membranes had surfaces with distributed pores. The apparent porosity was between 47.70% (composition with 60% of calcined residue and 40% of bentonite clay sintered at 1000°C) and 58.40% (composition with 70% of crude residue and 30% of bentonite clay sintered at 1000°C). Tangential flow tests were performed with deionized water at pressures of 1.0; 1.5 and 2.0 Bar. Higher permeate flow rate (909,24L/h.m2) was observed for membranes made of a composition containing crude residue (70%) and bentonite clay (30%) sintered at 1100°C, applying pressure of 1 bar.
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Bisoto, Tatiana. "Preparação e caracterização de membranas cerâmicas compostas tubulares para aplicação na separação de gases." reponame:Repositório Institucional da UCS, 2014. https://repositorio.ucs.br/handle/11338/899.
Full textAbstract:
Este trabalho tem como objetivo preparar membranas compostas de α-alumina recobertas com paládio usando a técnica de deposição química electroless plating associada ao método sol-gel. Foram realizados tratamentos térmicos a 1450°C nos suportes cerâmicos em 6, 12, 18, 24 e 30 h visando verificar a influência do tempo na porosidade do mesmo. Foram preparadas membranas compostas, alumina-Pd com uma, duas e três camadas de paládio na superfície externa do suporte cerâmico, em que o suporte e as membranas foram caracterizados por: análise morfológica realizada por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Microscopia Eletrônica de Varredura de Emissão de Campo (FESEM), porosidade avaliada pelo Método de Brunauer, Emmet e Teller (BET), Método de Barret-Joyner-Halenda (BJH) e porosimetria de mercúrio, quantificação de paládio em solução por Espectrometria de Massa com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS) e a permeabilidade e seletividade dos gases mensurada a partir de um equipamento em escala de bancada. O aumento do tempo durante a sinterização não promoveu mudanças significativas na porosidade do suporte, mostrando que o tempo de 6 h de tratamento térmico é suficiente para atingir a menor distribuição de tamanho de poro do material. A formação da camada de paládio foi realizada sem e com a associação do método sol-gel, apresentando uma camada mais homogênea com o uso do método, no entanto a análise de ICP-MS indicou maior quantidade de metal paládio na deposição electroless plating. A análise morfológica indicou espaços vazios menores de acordo com o número de camadas formadas. O suporte cerâmico sem e com camada de paládio apresenta variação na permeabilidade aos gases N2, CH4 e CO2 nas pressões de 100 a 400 kPa e quanto mais espessa a camada de paládio formada, menor é a permeabilidade dos gases.Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2015-02-23T18:54:16Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Tatiana Bisoto.pdf: 546380 bytes, checksum: b684b58eaa3e2af8b355719394be7208 (MD5)
Made available in DSpace on 2015-02-23T18:54:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Tatiana Bisoto.pdf: 546380 bytes, checksum: b684b58eaa3e2af8b355719394be7208 (MD5)
Within this context, this work aims to prepare membranes composed of α-alumina coated with palladium using the electroless plating technique associated with the sol-gel method. To achieve the objectives of the paper, analyzes of porosity of the ceramic support with and without heat treatment of 1450°C for 6; 12; 18; 24 and 30 h, the formation of one, two and three layers of palladium on the external surface of the ceramic support, the effect of the sol-gel method, the chemical and physical properties, permeability and selectivity of the gases were performed. Morphological analysis were performed by Scanning Electron Microscopy (SEM) and Field Emission Scanning Electron Microscope (FESEM), the membrane porosity was evaluated by the Brunauer, Emmet and Teller (BET) theory, Barret-Joyner-Halenda (BJH) method and by mercury porosimetry, the palladium quantification in solution was given by mass spectrometry with inductively coupled plasma (ICP-MS) analysis and gas permeability and selectivity were measured by a bench scale equipment. The time increase during the sinterization did not promote representing changes in the support porosity, which shows that the 6 h time of heat treatment is sufficient to achieve the lowest porosity of the material. The palladium layer formation was realized without and with the combination of the sol-gel method, presenting a more homogeneous layer with the use of the method. However, the ICP-MS analysis indicated a greater amount of palladium deposition without sol-gel method. The morphological analysis showed smaller empty spaces according to the number of layers formed. The ceramic support without and with palladium layer showed variation in permeability to N2, CH4 and CO2 gases at pressures of 100 to 400 kPa and the higher the palladium layer formed, the smaller the gas permeability
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CUNHA, Acto de Lima. "Tratamento de efluentes da indústria de petróleo via membranas cerâmicas - modelagem e simulação." Universidade Federal de Campina Grande, 2014. http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/474.
Full textAbstract:
Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-04-24T16:20:01Z
No. of bitstreams: 1
ACTO DE LIMA CUNHA - TESE PPGEP 2014..pdf: 13133358 bytes, checksum: 662ccf308cc930cbcbc2dd5fe13cc5d6 (MD5)Made available in DSpace on 2018-04-24T16:20:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ACTO DE LIMA CUNHA - TESE PPGEP 2014..pdf: 13133358 bytes, checksum: 662ccf308cc930cbcbc2dd5fe13cc5d6 (MD5) Previous issue date: 2014-08-28
Um dos principais problemas associados aos processos de separação por membranas é a queda de fluxo de permeado, o que limita a aplicação do processo nos setores alimentícios, farmacêuticos, biotecnológicos, tratamento de águas industriais e abastecimento, devido ao aumento da concentração de componentes na membrana, denominado polarização por concentração. Uma quantificação da polarização por concentração em função das condições do processo e a quantidade de água de alimentação do sistema é necessário para estimar o desempenho do sistema de forma satisfatória. A busca por novas alternativas visando manter o fluxo de permeado constante foi à principal motivação deste trabalho, sendo avaliada a forma geométrica do módulo de separação, a distribuição das membranas no interior do módulo e parâmetros operacionais como a vazão de alimentação, viscosidade dinâmica da mistura e permeabilidade do meio poroso. Neste sentido, o estudo numérico do processo de separação água/óleo via membranas porosas foi realizado com auxílio do software comercial ANSYS CFX® Release 12.0. Um modelo matemático em regime permanente, aplicado a um fluido incompressível, escoando em regime laminar e/ou turbulento no interior de módulos de filtração foi proposto. Os resultados numéricos mostraram que o modelo matemático utilizado foi capaz de prevê a formação e crescimento da camada limite de concentração (polarização por concentração) ao longo do comprimento das membranas cerâmicas tubulares. A formação da polarização por concentração mostrou-se influenciada pelo comportamento hidrodinâmico do escoamento, forma geométrica do módulo de separação e propriedades da mistura e do meio poroso, como a viscosidade e permeabilidade, respectivamente. O modelo verificou em regime de escoamento turbulento um favorecimento da transferência de massa e uma dispersão da camada limite de concentração.
One of the main problems associated with membrane separation process is the permeate flux decline, which limits the application of the process in the food sector, pharmaceuticals, biotechnology, industrial water treatment and supply due to the increase in the concentration of components in the membrane thus calling for a polarization concentration. A quantification of the concentration polarization as a function of the process conditions and the amount of feed water system is required to estimate the performance of the system satisfactorily. The search for new alternatives to maintain of constant permeate flow was the main motivation of this work will be evaluated the geometric shape of the separation module, the distribution of membranes inside the module and operating parameters such as feed flow rate, viscosity dynamic mixing and permeability of the porous medium. In this sense, the numerical study of the process of separating oil/water through porous membranes was performed with the aid of the commercial software ANSYS CFX® Release 12.0. A mathematical model in steady state, applied to an incompressible fluid flowing in laminar and/or turbulent inside filtration modules scheme is proposed. Numerical results show that the mathematical model used was capable of providing for the formation and growth of the boundary layer concentration (concentration polarization) along the length of tubular ceramic membranes. The formation of concentration polarization was influenced by the hydrodynamic behavior of flow, geometry of the separation and mixing and porous properties, such as viscosity and permeability, respectively module. The model found in turbulent flow regime of a favoring mass transfer and dispersion of the boundary layer concentration.
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Zanatta, Vanessa. "Uso de membranas cerâmicas microporosas na produção de emulsões óleo de girassol em água." reponame:Repositório Institucional da UFSC, 2014. https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/129421.
Full textAbstract:
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos, Florianópolis, 2014.Made available in DSpace on 2015-02-05T21:04:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 328991.pdf: 2538577 bytes, checksum: 80edbe16388bec7bb1a0580122593307 (MD5) Previous issue date: 2014
Emulsificação com membrana é um método simples quando comparado aos métodos convencionais, que tem recebido atenção crescente ao longo dos últimos anos, com aplicações potenciais em muitas áreas. Este trabalho teve como objetivo avaliar o preparo e a estabilidade de emulsões do tipo O/A (óleo em água) utilizando o processo de emulsificação com membranas cerâmicas. Membranas cerâmicas microporosas de tamanho médio de poros 0,2 µm e 0,8 µm foram utilizadas com sucesso para a produção de emulsões de óleo de girassol em água com tamanho médios de gotas variando de 2,9 µm a 11,6 µm, para a membrana de 0,2 µm; e de 4,8 a 16,2 µm para a membrana de 0,8 µm. O presente estudo demonstrou que o tamanho das gotas é largamente dependente do tamanho dos poros da membrana, da pressão, da concentração de óleo, do surfactante e da velocidade tangencial. Quanto à estabilidade das emulsões, pode-se dizer que as emulsões obtidas com a membrana de 0,2 µm são mais estáveis que aquelas obtidas com a membrana de 0,8 µm. Por um planejamento experimental do tipo Plackett & Burman, foram variadas a concentração de óleo (10% a 20%), concentração de surfactante (1% a 4%), velocidade tangencial (0,12 m·s-1 a 0,24 m·s-1) e pressão (1 bar a 3 bar), mostrou-se que todos estes parâmetros apresentaram influências significativas no processo de emulsificação. Foram realizadas análises do tamanho da distribuição (span) e do tamanho das gotas (D3,2). Os tamanhos médios das gotas variaram entre 10 e 36 vezes o diâmetro nominal dos poros, enquanto a largura da distribuição (span) mostrou que algumas emulsões são monodispersas e outras polidispersas. A membrana de 0,2 µm mostrou ser mais eficiente quando comparada com a membrana de 0,8 µm, pois resultou em um estreito tamanho de distribuição e menores tamanhos de gotas. Desta forma, as emulsões produzidas com essa membrana mantiveram-se estáveis por até 100 dias. A estabilidade possibilita garantir a segurança e qualidade do produto, que pode ser determinada pela sua microestrutura. As emulsões obtidas pelo processo com membrana foram comparáveis às obtidas com um método convencional, baseado em sistema de homogeneização (Ultra-Turrax®). A aplicação de campo magnético no processo de emulsificação com membrana resultou em emulsão mais estável que as emulsões obtidas na ausência do campo.
Abstract : Membrane emulsification is a simple method, which has been received growing attention recently, due to the possibility of different applications. This study aimed to assess the preparation and stability of O/W (oil in water) emulsions by membrane emulsification. Microporous ceramic membranes with mean pore size 0.2 µm and 0.8 µm were successfully used for producing sunflower oil in water emulsions, with mean droplet size between 2.9 and 11.6 µm, for 0.2 µm membrane; and from 4.8 to 16.2 µm, for the 0.8 µm membrane. The results showed that the droplet size is largely dependent on the membrane pore size, pressure, oil and surfactant concentration, and tangential velocity of water stream. The emulsions obtained with the 0.2 µm membrane were more stable than those obtained with the 0.8 µm membrane. The effect of oil concentration (10% to 20%), surfactant concentration (1% to 4%), tangential velocity (0.12 m·s-1 to 0,24 m·s-1) and pressure (1 bar to 3 bar) on the process performance was tested using a Plackett & Burman experimental design. All the parameters significantly influenced mean droplet size, span and stability. Mean droplet size varyied from 10 to 36-fold the membrane mean pore size, and monodisperse and polydisperse emulsions were obtained. Membrane with 0.2 µm mean pore size yielded better results than 0.8 µm membrane, since they yielded smaller droplet size and span. The emulsions prepared by this membrane were stable up to 100 days. The stability is an important issue for product quality and safety. The membrane emulsions were comparable to those obtained by common homogenization process (Ultra-Turrax®). The use of a magnetic field in the emulsification process resulted in a more stable emulsion than those obtained in the process without application of the field.
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BARBOSA, Tellys Lins Almeida. "Desempenho e validação de um sistema com automação para processos de separação água/óleo com membranas cerâmicas." Universidade Federal de Campina Grande, 2014. http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/531.
Full textAbstract:
Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-04-30T17:51:31Z
No. of bitstreams: 1
TELLYS LINS DE ALMEIDA BARBOSA - DISSERTAÇÃO PPGEQ 2014..pdf: 2340446 bytes, checksum: 3a2ea16e16c4359a82b431379410d16c (MD5)Made available in DSpace on 2018-04-30T17:51:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TELLYS LINS DE ALMEIDA BARBOSA - DISSERTAÇÃO PPGEQ 2014..pdf: 2340446 bytes, checksum: 3a2ea16e16c4359a82b431379410d16c (MD5) Previous issue date: 2014-09-26
O presente trabalho visa estudar o desempenho e validação de um sistema com automação para processos de separação de águas oleosas com membranas cerâmicas. O trabalho foi dividido em duas partes: testes em escala de bancada e no sistema com automação. Nos ensaios em escala de bancada foram realizados experimentos de caracterização da membrana cerâmica com água deionizada e com efluente sintético, com intuito de estimar o comportamento das membranas para auxiliar no desenvolvimento do sistema com automação. Para avaliar o desempenho dos sistemas de separação água/óleo com membranas cerâmicas os seguintes parâmetros foram analisados: fluxo do permeado (J, em L/h.m2) e taxa de rejeição de óleo. Nos experimentos no sistema com automação foi avaliado o desempenho no processo de separação água/óleo com membranas cerâmicas, o efluente sintético utilizado obedeceu às mesmas condições do sistema de bancada. Os experimentos com efluente sintético foram simulados com concentração de óleo fixada em 20 mg/L. Observou-se que a redução do fluxo de permeado com o tempo de operação é fortemente dependente da pressão e do teor de óleo emulsionado, podendo ser relacionada aos fenômenos de polarização por concentração, inerentes aos PSM. Contudo, a redução do fluxo no permeado foi atenuada no sistema com automação que possui processos de limpeza backpulse e backwash. Quanto à taxa de rejeição da fase dispersa, para todas as condições analisadas, apresentou-se maior que 97%. A utilização do backwash tendo como agente de limpeza uma solução de hidróxido de sódio não foi eficaz na recuperação do fluxo do permeado, porém o comportamento do processo de limpeza foi extremamente satisfatório o que indica com a mudança do agente de limpeza no processo terá uma melhor recuperação do fluxo do permeado. A partir dos experimentos realizados no sistema com automação os resultados obtidos demostram potencial para separação com membranas cerâmica, para o tratamento de águas oleosas.
This work aims to study the performance and validation of system with automation to oily water separation processes with ceramic membranes. It was divided into two phases: laboratory-scale tests and tests with the system with automation. In the laboratory-scale tests, experiments to characterize the ceramic membrane were carried out with deionized water and synthetic effluent, aiming to estimate the behavior of membranes to assist the developing of the system with automation. To evaluate the performance of the water-oil separation systems with ceramic membranes the following parameters were analyzed: permeate flow (J, L/h.m2) and oil rejection rate. In the experiments with the automatic system the performance was evaluated in oil-water separating process with ceramic membrane, the synthetic effluent used followed the same conditions as the benchtop system. The experiments with synthetic effluent were simulated with oil concentration set at 20 mg/L. It was observed that the reduction of the permeate flux with the operation time is strongly dependent of the pressure and emulsified oil content, may be related to concentration polarization, inherent to membrane separation processes. However, the reduction of permeate flow was attenuated in the system with automation where backpulse and blackwash cleaning processes were used. The dispersed phase rejection rate, for all conditions analyzed, was greater than 97%. The backwash cleaning system having sodium hydroxide as cleaning agent was not effective to increase the permeate flow, but the cleaning agent performance was extremely satisfactory which indicates that the change of the cleaning agent in the process will increase the flow in the permeate stream. From the experiments carried out with the system with automation results demonstrate the potential for separation with ceramic membranes, for oily water treatment.
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Siciliano, Umberto Cassará de Castellammare Scott, and Instituto de Engenharia Nuclear. "Obtenção de suportes cerâmicos de dióxido de titânio rutilo utilizados em membranas que visam ao tratamento de efluentes radioativos da indústria nuclear." Instituto de Engenharia Nuclear, 2017. http://carpedien.ien.gov.br:8080/handle/ien/1823.
Full textAbstract:
Submitted by Almir Azevedo (barbio1313@gmail.com) on 2017-03-27T17:27:33Z
No. of bitstreams: 1
dissertação mestrado ien 2017 Umberto Cassará de Castellammare Scott Siciliano.pdf: 11198464 bytes, checksum: 441ee8c1e00226d3b6c9f3bead8a666c (MD5)Made available in DSpace on 2017-03-27T17:27:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertação mestrado ien 2017 Umberto Cassará de Castellammare Scott Siciliano.pdf: 11198464 bytes, checksum: 441ee8c1e00226d3b6c9f3bead8a666c (MD5) Previous issue date: 2017-02
Os processos de separação por membranas (PSM) têm sido largamente utilizados para fracionar, concentrar e purificar soluções em: tratamento de resíduos industriais, indústria alimentícia, farmacêutica, dessalinização de água e energia nuclear, em razão dos PSM serem mais econômicos que métodos tradicionais de separação. O aumento da utilização de membranas conduziu à expansão da base de conhecimento de tecnologia de fabricação, resultando em membranas com alta taxa de transferência, melhoria na seletividade e a estabilidade de longo prazo. A nanofiltração é uma técnica recente, sendo um processo capaz de separar partículas na faixa de 5 a 10 Å. A demanda por altas temperaturas de operação e resistência química têm estimulado o desenvolvimento de estruturas inorgânicas, principalmente cerâmicas porosas. Estes materiais podem ser revestidos por polímeros, entretanto, a estabilidade química do componente orgânico irá limitar as aplicações. Os materiais cerâmicos possuem diversas vantagens: estabilidade química, refratariedade e estabilidade física. Apesar destas características favoráveis, estes materiais não têm sido utilizados extensivamente em aplicações de PSM devido à dificuldade em produzir estruturas porosas livre de trincas e com tamanho de poros adequado. Este trabalho visou a produção de suportes de membranas de dióxido de titânio (TiOβ), necessários para compensar a fragilidade das cerâmicas. Para esta finalidade, TiOβ de alta pureza foi utilizado como material inicial, com tamanho médio de partícula igual a 0,1γ μm. A suspensão foi preparada e a secagem foi feita em spray dryer, pois origina material seco com umidade e morfologia controladas. Os suportes foram obtidos por meio de prensagem uniaxial (1,5 kgf.cm-²) seguido de sinterização em temperaturas distintas (1050, 1100 e 1150 ºC). Os suportes foram caracterizados quanto sua porosidade, a partir de métodos como: densidade geométrica, método de Arquimedes e transmissão de raios gama. A permeação foi avaliada em um sistema de célula com deslocamento de fluxo frontal em pressões de até 5 bar. A microscopia eletrônica de varredura permitiu a investigação de modo simples e rápido da morfologia dos suportes. Os resultados mostraram que foi obtida porosidade de aproximadamente 50%, adequada para aplicações como suporte de membrana.
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Henriques, Julcelly Dayara de Oliveira. "Avaliação da separação de microalgas Acutodesmus obliquus a partir de membranas cerâmicas incorporadas com agentes porogênicos." reponame:Repositório Institucional da UFPR, 2017. http://hdl.handle.net/1884/47931.
Full textAbstract:
Orientador : Prof. Dr. Rafael Bruno VieiraCoorientador : Prof. Dr. Andre Bellin Mariano
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. Defesa: Curitiba, 23/02/2017
Inclui referências : f.91-102
Resumo: Os processos de separação por membranas vem sendo amplamente empregados pelas indústrias em substituição às técnicas convencionais de clarificação, concentração e separação de soluções. As membranas produzidas a partir de materiais cerâmicos apresentam certas características que viabiliza a sua utilização, como durabilidade a altas temperaturas, resistência mecânica, inércia química, possibilidade de reuso, além de alta seletividade e permeabilidade. Entretanto, a maioria das membranas existentes são produzidas a partir de matérias-primas sintéticas que possuem um alto valor agregado. O presente trabalho tem como objetivo produzir membranas cerâmicas tubulares empregadas na filtração tangencial capazes de reter micro partículas. Estas membranas foram confeccionadas a partir da incorporação de agentes porogênicos que se decompõem durante a queima (neste caso amido e a farinha de mandioca) e utilizando uma composição comercial de argila de baixo custo na forma natural e pré-tratada. As membranas foram conformadas por extrusão e sinterizadas na faixa de 872 a 1278 °C, com rampa de aquecimento de 5 °C/min e permanência de 30 ou 120 minutos na temperatura de sinterização. As membranas foram testadas com soluções de microalga Acutodesmus obliquus e o equipamento foi operado mantendo-se a velocidade de escoamento do fluido constante (257 L/h) e variando-se apenas a queda de pressão aplicada (0 a 1,0 bar). As matérias-primas e as membranas foram caracterizadas através de análise granulométrica, FRX, DRX, MEV, EDS, TGA, resistência mecânica, porosidade aparente e diâmetro do poro. A eficiência das membranas utilizadas na separação das microalgas foi avaliada em termos do fluxo permeado, permeabilidade hidráulica, remoção de turbidez e resistência mecânica. Para a membrana de melhor condição foram obtidos os fluxos médios de água, de microalga, permeabilidade hidráulica, assim como de resistência mecânica de 522,47 Kg/m2.h, 120,45 Kg/m2.h, 568,02 Kg/m2.h.bar e 15,16 MPa, respectivamente. A referida membrana apresentou porosidade de 58,89%, tamanho de poro de 0,19 ?m e remoção da turbidez de 99,74%. Palavras chaves: Separação, membrana, cerâmica, microalga, agentes porogênicos.
Abstract: Membrane separation processes have been widely used by industries in place of conventional techniques for clarifying, concentrating and separating solutions. The membranes produced from ceramic materials have certain characteristics that enable their use, such as high temperature durability, mechanical resistance, chemical inertia, reuse possibility, as well as high selectivity and permeability. However, most existing membranes are produced from synthetic raw materials that have a high added value. The present work aims to produce tubular ceramic membranes used in tangential filtration capable of retaining micro particles. These membranes were made with the incorporation of porogenic agents that decompose when burned (in this case starch and cassava flour) and using a commercial composition of low cost clay in natrual and pretreated form. The membranes were formed by extrusion and sintered from a range of 872 to 1278 ° C, with a 5 °C/min heating ramp and 30 or 120 minutes at the sintering temperature. The membranes were tested with Acutodesmus obliquus microalgae solutions and the equipment was operated maintaining the fluid flow rate constant (257 L/h), varying only the applied pressure drop (0 to 1,0 bar). The raw materials and membranes were characterized by particle size analysis, XRF, XRD, SEM, EDS, TGA, mechanical strength, apparent porosity and pore diameter. The efficiency of the membranes in microalgae filtration was evaluated in terms of permeate flow, permeability, turbidity removal and mechanical strength. Water flow, microalgae flow, permeability, as well as of mechanical resistance of 522.47 Kg/m2.h, 120.45 Kg/m2.h, 568.02 Kg/m2.h.bar and 15.16 MPa, respectively, were obtained from the best condition membrane. Said membrane had apparent porosity of 58.89%, pore size of 0.19 ?m and removal of turbidity of 99.74%. Keywords: Separation, membrane, ceramics, microalgae, porogenic agents.
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Soares, Cátia Margarida da Conceição. "Compósitos céria/sais alcalinos para membranas de separação de CO2." Master's thesis, Universidade de Aveiro, 2012. http://hdl.handle.net/10773/9805.
Full textAbstract:
Mestrado em Engenharia de MateriaisO trabalho apresentado nesta dissertação consiste no desenvolvimento de uma nova geração de compósitos para membranas de separação de CO2 a alta temperatura (500-600°C), a partir de um fase cerâmica (Ce0,9Gd0,1O2-δ - CGO) e uma segunda fase constituída por mistura de carbonatos alcalinos (Li2CO3 e Na2CO3). O papel da fase cerâmica é assegurar o transporte de iões óxido enquanto o papel dos carbonatos fundidos é assegurar o transporte dos iões carbonato. Quando estes iões se movem em sentidos opostos, o resultado é um fluxo seletivo de CO2. Para este fim preparou-se um conjunto de eletrólitos compósitos por moagem, prensagem e sinterização, variando a fração volúmica, a granulometria da fase cerâmica e também modificando a composição da própria fase cerâmica (compósitos baseados em LiAlO2). Os vários eletrólitos compósitos foram posteriormente estudados por espetroscopia de impedância em ar e microscopia eletrónica para avaliar o efeito da fração cerâmica e da sua microestrutura na condução mista. De modo a quantificar a importância relativa do transporte iónico nos compósitos por iões óxido e/ou carbonato utilizou-se o método de eficiência faradaica. Os principais resultados obtidos mostram que o compósito com 85% em volume de CGO apresenta uma condutividade total próxima da do óxido puro, aproximando-se ainda dos valores obtidos para o compósito equivalente com base no LiAlO2, validando a escolha desta composição como próxima da necessária para assegurar comparabilidade nos processos de transporte iónico por CO3 2- e O2-. A manipulação microestrutural da fase cerâmica permitiu verificar que o aumento do tamanho de grão resulta numa ligeira diminuição da condutividade a elevadas temperaturas, porventura devido a uma alteração na percolação da fase carbonatos. Foi ainda possível confirmar a influência dos carbonatos na condutividade elétrica, que aumenta de forma significativa com o aumento do seu teor nos compósitos. Os ensaios de eficiência faradaica permitiram explorar o comportamento de diferentes compósitos em condições de condução iónica singular ou mista (por iões carbonato e óxido ou somente por óxido), confirmando qualitativamente a dualidade de condução iónica, mas não permitindo obter informação quantitativa atendendo à reduzida gama de condições estudadas e às limitações de equipamento.
This study reports the development of a new generation of composite membranes for separation of CO2 at high temperature (500-600°C) consisting of a ceramic phase (Ce 0,9Gd0,1O2-ä - CGO) and a mixture of alkali metal carbonates (Na2CO3 and Li2CO3). In these membranes, the ceramic phase ensures the transport of oxide ions, whereas the molten alkali carbonates ensure the transport of carbonate ions. When these ions move in opposite directions, the result is a selective flow of CO2. This work consisted in the preparation of a series of composite electrolytes with variable volume fraction of the components and particle size of the ceramic phase, also by changing the ceramic phase to LiAlO2. The materials were processed by a conventional ceramic route including grinding, pressing and sintering. The various composite electrolytes were studied by impedance spectroscopy and electron microscopy to assess the effect of the fraction of ceramics and microstructure on the dual conductivity. Faradaic efficiency was used in order to quantify the relative importance of oxide and/or carbonate ions in the overall transport in the composite. The main results show that the composite with 85 vol% CGO has a total conductivity approaching that of the pure oxide phase, and also the values obtained for the equivalent composite based on LiAlO2. These results validated the choice of this composition for the subsequent work, since it ensures the comparability of ion transport by both CO3 2- and O2-. The microstructural manipulation of the ceramic phase has shown that increasing the grain size slightly decreases the conductivity at high temperatures, due to a change in the percolation of the carbonate phase. The volume fraction of the components has a major effect on the total conductivity of the composites, which is primarily influenced by the carbonates. The faradaic efficiency tests allowed to explore the different behavior of composites under conditions of single or mixed ionic conduction (carbonate and oxide ions or oxide ions only), but failed to obtain quantitative information given the limited range of conditions and experimental setups available.