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LUAN BRUNO PINHO FLORES
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Avaliação do potencial de adsorção de água nas redes metalorgânicas NH2-MIL-125(Ti) e MIL-160(Al)
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Orientador : ANDRE LUIS DANTAS RAMOS
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Data: 29/10/2018
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Dissertação
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A presença de água na composição gasosa do gás natural tem sido um dos principais pontos de estudo devido às problemáticas ligadas ao transporte e armazenamento do mesmo. Então, a fim de se evitar estes problemas, o processo de desidratação, por adsorção, é aplicado em unidades de processamento com a finalidade de reduzir a concentração de vapor de água da composição do gás. Entretanto, é observado que os adsorventes utilizados apresentam saturação em um intervalo de tempo muito curto, por outro lado, as redes metalorgânicas (Metal-organic framework, MOF) tem se apresentado como potenciais materiais adsorventes de determinados compostos gasosos através das suas características de elevada área superficial e estabilidade térmica. As MOFs NH2-MIL-125 e MIL-160 apresentam-se estáveis e com alta afinidade em relação à água. Portanto, este trabalho teve como objetivo a avaliação das redes metalorgânicas supracitadas em processos de adsorção estáticas e dinâmicas com multicomponentes. As MOFs foram sintetizadas e caracterizadas através das técnicas de difração de raios-X, espectroscopia de infravermelho, análise termogravimétrica e adsorção/dessorção de nitrogênio, e os resultados dessas análises apontaram sucesso no processo de síntese dos materiais com elevadas características de materiais adsorventes. Também foram realizados experimentos de cinética de adsorção de água e adsorção em leito fixo multicomponente (N2/H2O) com as MOFs sintetizadas e um adsorvente tradicional ao processo de desidratação do gás natural, uma peneira molecular (Zeólita 3A, PM). Através dos ensaios da cinética de adsorção, a PM, a NH2-MIL-125 e MIL-160 se comportaram de acordo com o modelo de pseudo-segunda ordem e apresentaram capacidade máxima de adsorção de 240,5 mg g-1, 516 mg g-1 e 347,2 mg g-1, respectivamente. Em relação aos ensaios de adsorção de água em leito fixo, os adsorventes supracitados apresentaram capacidade máxima de remoção de água na faixa de 35 – 36,3 mg g-1(PM), 90 – 122,3 mg g-1 (NH2-MIL-125) e 84 – 146 mg g-1 (MIL-160). Sendo assim, as MOFs estudadas obtiveram resultados de adsorção de água superiores em condições estáticas e dinâmicas em relação à peneira molecular, podendo ser considerada um potencial adsorvente para o processo de remoção de vapor de água de gases.
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TIAGO MAGNAGO
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Síntese de carvão ativado a partir do fruto da amendoeira (Terminalia Catappa L.) e aplicação no tratamento avançado de águas
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Orientador : JOSE JAILTON MARQUES
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Data: 26/10/2018
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Dissertação
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No presente estudo, o carvão ativado (CA-H3PO4) preparado a partir do fruto da amendoeira Terminalia Catappa L., foi utilizado para remover cromo hexavalente Cr(VI) de soluções aquosas. As caracterizações do adsorvente foram realizadas utilizando-se o método de Brunauer-Emmett-Teller (BET), microscopia eletrônica de varredura (MEV), ponto de carga zero (PCZ) e composição química (CHN e EDX). A análise BET mostrou que o material CA-H3PO4 possui uma elevada área mesoporosa (54%), com área superficial BET de 1489,72 m2 g-1. O pH em que houve a neutralização de cargas entre a superfície do adsorvente e a solução foi igual a 2. Nesse valor de pH, a remoção de Cr(VI) foi superior a 80%, partindo-se de uma solução a 50 mg L-1 e 0,05 g de adsorvente. O comportamento de adsorção segue a cinética de pseudo-segunda ordem e a isoterma de Freundlich. O processo de adsorção foi instantâneo e endotérmico com ΔG (-0,156 e -0,474 KJ mol-1) e ΔH (13,250 KJ mol-1). O estudo de dessorção demonstrou que o H3PO4 pode ser regenerado utilizando NaOH 0,5 mol L-1, mantendo a capacidade de adsorção de Cr(VI) em 83,623 mg g-1, com 55% da capacidade inicial após o quarto ciclo de regeneração. Portanto, o H3PO4 produzido possui potencial para ser um adsorvente econômico e eficiente no tratamento de águas contaminadas com cromo hexavalente.
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FERNANDA MASLOVA SOARES ALVES
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EXTRAÇÃO DE ÓLEO DA PIMENTA ROSA (Schinus terebinthifolius Raddi): COMPOSTOS BIOATIVOS, CINÉTICA E ATIVIDADE ANTIOXIDANTE
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Orientador : EDILSON DE JESUS SANTOS
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Data: 26/09/2018
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Dissertação
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A pimenta rosa (Schinus terenbithifolius Raddi) vem chamando atenção de produtores e consumidores do nordeste do Brasil por oferecer benefícios à saúde devido a seus compostos. Assim sendo, a atividade antioxidante e cinética de extração do óleo de pimenta rosa (Schinus terenbithifolius Raddi) foram avaliadas neste trabalho. Foram realizadas extrações com CO2 supercrítico puro (SFE/CO2), CO2 supercrítico com isopropanol (SFE/CO2 + ISOC3) e por Soxhlet (ES) utilizando os solventes metanol, etanol e hexano. No processo de extração com fluido supercrítico foi utilizado planejamento experimental fatorial 23 com tréplica no ponto central, sob condições do processo, temperaturas de 20, 40 e 60ºC, pressões de 15, 20 e 25 MPa e vazão de solvente de 2, 3 e 4 mL min-1 para a SFE/CO2, concentração de isopropanol de 2, 4 e 6% e vazão de solvente fixada em 4 mL min-1 para a SFE/CO2 + ISOC3. A cinética de extração foi avaliada nas condições de 20 MPa/40ºC/3 mL min-1 para SFE/CO2 e 20 MPa/40ºC/4% para SFE/CO2 + ISOC3. Foram usados os modelos de Tan e Liou, de Esquível e de Martínez para ajuste da curva cinética. O modelo de Martínez foi o que melhor se ajustou à curva cinética, que resultou em menor erro médio relativo (Em). Dentre as formas de extração, a que obteve maior rendimento global do óleo (28,62%) foi por Soxhlet. Os melhores resultados da atividade antioxidante foram pelo método DPPH (125,82, 452,30 e 408,68 μg mL-1), ABTS (68,25, 35,53 e 28,82 μMTEAC g-1 de óleo), compostos fenólicos (1424,85, 143,26 e 268,67 mgGAE 100g-1 de óleo) que foram obtidas nas amostras de óleo na extração por Soxhlet utilizando o solvente metanol, CO2 supercrítico puro e SFE/CO2 + ISOC3. A composição do óleo foi avaliada por cromatografia sendo encontrados os compostos fenólicos tocoferol, ácido gálico, ácido p-cumarico, ácido trans-cinamico e quercentina e os voláteis mais expressivos identificados foram limoneno e elemol.
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JULIANA CABRAL PEREIRA
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TRATAMENTO TERCIÁRIO DE EFLUENTE SANITÁRIO UTILIZANDO BIORREATORES COM MICROALGAS Chlorella vulgaris
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Orientador : ROGERIO LUZ PAGANO
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Data: 31/08/2018
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Dissertação
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As microalgas representam uma alternativa auspiciosa na busca por tecnologias sustentáveis para o tratamento de esgoto, dada a assimilação eficaz de nutrientes do meio e ainda agregação de valor ao processo pela produção de biomassa algal. O objetivo principal do presente estudo é avaliar a capacidade da microalga Chlorella vulgaris na remoção de nutrientes (P e N) presentes no esgoto sanitário coletado na Estação de Tratamento de Efluentes - ETE da Universidade Federal de Sergipe. Objetiva-se ainda a aplicação dos dados experimentais em um modelo matemático que simule o sistema estudado e a alusão de possíveis usos da biomassa obtida. O experimento foi realizado utilizando efluente real em reator de 28 L operando em sistema de batelada, continuamente agitado por aeração, em meio externo. As alíquotas foram coletadas diariamente e analisadas quanto ao fosfato, nitrito, nitrato, N amoniacal, biomassa e pH. Os dados experimentais obtidos foram aplicados em um modelo matemático já existente, implementado em Fortran, resolvidos aplicando a sub-rotina DASSL, e estimação dos parâmetros cinéticos através do programa ESTIMA. Durante o experimento, os valores de pH variaram entre 7 e 11, a concentração máxima de biomassa seca produzida foi de 10,5 mg L-1, a remoção média de P foi 64% e N de 87%. A caracterização da biomassa mostrou um teor de proteína de 68,5%, de lipídios de 17,5% e de carboidratos de 4,1%, que devido ao alto teor proteico, favorece o uso deste subproduto na composição de rações para animais. Para descrever o comportamento de produção de biomassa e consumo de nutrientes apresentado pela microalga for utilizado um modelo já proposto que se baseia na cinética de Monod, modificado pela inserção de um termo sobre a influência da concentração do nutriente. O modelo foi implementado em FORTRAN, resolvido aplicando a sub-rotina DASSL, para a estimação de parâmetros foi utilizado programa ESTIMA. O modelo apresentou um ajuste realista aos dados experimentais, os valores estimados dos parâmetros foram estatisticamente significativos e fisicamente realistas, descrevendo com boa precisão os dados experimentais.
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LIVIA CAROLINE COSTA CORREIA
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Condicionamento do efluente da produção de biodiesel para o tratamento biológico utilizando argila como coadjuvante de separação
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Orientador : JOSE JAILTON MARQUES
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Data: 30/08/2018
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Dissertação
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Diante da crescente demanda de energia, do esgotamento das fontes fósseis e da preocupação com questões ambientais, os biocombustíveis são considerados opções promissoras. Em particular, o biodiesel é um biocombustível renovável, não tóxico e sustentável, portanto é considerado a principal alternativa para substituir os combustíveis fósseis em muitos países. O processo de fabricação de biodiesel resulta em cerca de 0,2 a 3 L de efluente por litro de biodiesel produzido. O descarte inadequado deste efluente, contrariando a legislação ambiental vigente pode resultar em efeitos nocivos ao meio ambiente. São aplicados processos físicos, químicos, físico-químicos, eletroquímicos, biológicos e processos integrados ao tratamento do efluente da produção de biodiesel. O processo de coagulação/floculação é considerado um dos mais importantes para o tratamento desses efluentes, assim como a flotação por ar dissolvido (FAD) é um método eficaz para remover partículas de baixa densidade em suspensão e reduzir a turbidez. Nesse contexto, esse trabalho está embasado em uma combinação das técnicas de coagulação/floculação, seguida de flotação por ar dissolvido, para remoção parcial da carga orgânica e aumento da tratabilidade do efluente da produção de biodiesel. No processo de coagulação/floculação foi utilizado sulfato de alumínio como agente coagulante e a argila como aditivo, com o objetivo da mesma adsorver parte das moléculas orgânicas solúveis. Inicialmente trabalhou-se com efluente sintético, obtido através da mistura emulsionada de água, sabão, álcool etílico, glicerina e biodiesel, porém os resultados obtidos foram inconclusivos quanto à eficiência na utilização da argila. Então optou-se por utilizar o efluente real e ampliar a faixa operacional das concentrações de agente coagulante e argila. As amostras de efluentes foram caracterizadas com relação aos seguintes parâmetros: turbidez, teor de óleos e graxas (TOG) e demanda química de oxigênio (DQO). A maior eficiência na remoção de turbidez, 92,03%, foi obtida utilizando-se a concentração máxima de argila (1200 mg/L). O mesmo acontece para a remoção do TOG, com eficiência máxima de 74,43%, porém utilizando a quantidade mínima de coagulante (200 mg/L). Já para a DQO, a maior eficiência obtida foi de 92,58%, utilizando a menor concentração de argila (100 mg/L) e uma concentração de coagulante de 800 mg/L. O ensaio que conciliou os melhores desempenhos em todos os aspectos avaliados foi o que utilizou 925 mg/L de argila e 1000 mg/L de coagulante.
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ARIÁDINE BITENCOURT BARROSO
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APLICAÇÃO DO PSO PARA A ESTIMAÇÃO DE PARÂMETROS DE UMA ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE EFLUENTES
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Orientador : ROGERIO LUZ PAGANO
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Data: 29/08/2018
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Dissertação
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Os índices de matéria orgânica e nutrientes presente nos efluentes biológicos precisam ser reduzidos, pois estes contribuem diretamente para a eutrofização entre outros danos nos corpos d’água. Numa Estação de Tratamento de Efluentes (ETE), o sistema de lodo ativado é o processo biológico mais aplicado ao redor do mundo. Neste trabalho, foi realizado o estudo de um modelo matemático utilizado em ETE, conhecido como ASM – Activated Sludge Model, com o objetivo de realizar a estimação dos principais parâmetros deste modelo. O modelo utilizado para este estudo foi o de Bournazou, o qual foi implementado em FOTRAN, resolvido com a aplicação da sub-rotina DASSL e os parâmetros cinéticos foram estimados por meio do programa ESTIMA associado ao algoritmo do Enxame de Partículas (PSO). Os dados utilizados para a estimação foram concentrações de algumas espécies obtidas da literatura, mais precisamente as concentrações de NH4, NO2, NO3, Ss, XH e O2. O oxigênio foi ajustado para ser inserido no processo a cada 3h durante o tempo de processo de tratamento, que foi de 10h. Apesar da grande quantidade de parâmetros a serem estimados, os resultados encontrados foram satisfatórios para o modelo matemático estudado, ajustando com uma boa precisão os dados da literatura.
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LUCAS SOARES CARDOSO
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SIMULAÇÃO E CONTROLE DE UM REATOR DE LEITO FIXO PARA SÍNTESE DE ANIDRIDO FTÁLICO
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Orientador : PEDRO LEITE DE SANTANA
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Data: 28/08/2018
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Dissertação
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Este trabalho apresenta um estudo sobre modelagem matemática e controle de um reator de leito fixo no qual ocorrem reações altamente exotérmicas. Como estudo de caso, foi simulada a reação de síntese de anidrido ftálico, que apresenta um conjunto de problemas típicos relacionados à execução de reações exotérmicas em um reator de leito fixo. O reator foi modelado considerando um sistema bitubular, por um modelo heterogêneo, que leva em consideração as resistências à troca térmica e mássica entre as fases e a dispersão axial de calor. Tal modelo foi solucionado numericamente utilizando-se o método das linhas, discretizando a coordenada espacial por fórmulas de diferenças finitas e fazendo a integração do sistema de equações diferenciais ordinárias na variável tempo. O estudo de sensibilidade paramétrica do reator revelou que o processo é muito sensível a pequenas alterações das variáveis de entrada: Temperatura do gás, temperatura do refrigerante e concentração dos reagentes, as quais podem levar o reator ao “runaway” de temperatura, um aumento exagerado da temperatura do leito catalítico. Para evitar tais picos de temperatura, foram implementadas duas estratégias de controle PI convencionais, as quais utilizam três sensores de temperatura distribuídos ao longo do reator. Em uma das estratégias, o sistema de controle era seletivo, e utilizava apenas o sensor com maior erro para o cálculo da saída; na outra estratégia implementada, a média dos erros entre os sensores era considerada. Ambas as estratégias apresentaram desempenhos similares e conseguem evitar o runaway e manter picos de temperatura e concentração na saída do reator em níveis desejados.
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SCHILIENE DE OLIVEIRA MORENO
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MODIFICAÇÃO DA CELULOSE DE SISAL (Agave sisalana) COM POLI (ÁLCOOL VINÍLICO) (PVA) E AVALIAÇÃO DE SEU POTENCIAL NO COMPORTAMENTO REOLÓGICO DE ÓLEO PESADO
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Orientador : GISELIA CARDOSO
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Data: 31/07/2018
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Dissertação
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A celulose é um polímero natural, renovável, atóxica, biodegradável, mais abundante no planeta e que pode ter a sua estrutura modificada para adquirir propriedades distintas da celulose pura. A injeção de fluidos contendo aditivos para correção do perfil de escoamento de óleo pesado representa uma das diversas técnicas que permitem a melhoria do ambiente de escoamento de hidrocarboneto na indústria de petróleo, da rocha reservatório ao tanque de armazenamento. Este estudo teve como objetivo modificar a celulose de sisal (Agave sisalana), a partir do xantato de celulose, com o poli (álcool vinílico) (PVA) e avaliar o seu desempenho no comportamento da viscosidade de óleo pesado, na forma de emulsão água óleo (A/O), em bancada de laboratório. A caracterização físico-química da celulose de sisal, antes e após a modificação, foi realizada por espectroscopia de absorção na região do infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR). Assim como, avaliação do comportamento da viscosidade intrínseca (potencial viscosificante). A viscosidade aparente cisalhante e a energia de ativação de fluxo viscoso foram realizadas por meio de medidas reológicas. Os espectros de FTIR confirmaram a modificação da celulose de sisal pelos aparecimentos das bandas de absorção nos números de onda 1154 cm-1 e 965 cm-1, que evidenciaram a presença do grupo –O-C(=S)-S, advindo da xantação da celulose, comprovada pelo aparecimento de uma nova banda de número de onda 880 cm-1, que indicou a ocorrência da reação de substituição em grupos –OH do C-6 da celulose. A adição da CSM em água evidenciou por meio do aumento do aumento da sua viscosidade aparente, o poder viscosificante do CSM crescente com o aumento da sua concentração e ligeira alteração do caráter de fluido Newtoniano para não-Newtoniano. O comportamento reológico do petróleo pesado, em estudo, na presença da CSM foi igual ao do óleo pesado puro, isto é, de um fluido não-Newtoniano, do tipo pseudoplástico, mesmo em condições de meio salino. A adição do CSM nas amostras de petróleo em estudo, sem e com sais, não alterou de forma significante a sua energia de ativação de fluxo, permanecendo esta na faixa de 64,866 a 66,509 kJ/mol, donde se concluiu que a CSM apresentou potencial de uso para a garantia de escoamento de petróleo pesado em campos maduros.
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ANA CRISTINA LIMA PEREIRA
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SELEÇÃO E ESTUDO DA PRODUÇÃO DE ANTIOXIDANTES POR MICROALGAS
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Orientador : CRISTINA FERRAZ SILVA
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Data: 31/07/2018
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Dissertação
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As microalgas têm demostrado ser uma solução para a obtenção de compostos antioxidantes. Os antioxidantes são compostos que retardam a ação dos radicais livres presentes no organismo. Dentre os compostos de interesse, os carotenoides são os mais promissores neste combate e possui um alto valor comercial. O presente trabalho teve como objetivo a seleção de microalgas com capacidade de produção de antioxidantes, extração e quantificação dos mesmos. As cepas isoladas foram selecionadas a partir dos meios para a produção de compostos antioxidantes, onde a cepa da Chlorella vulgaris obteve o melhor resultado em relação à obtenção desses compostos. O cultivo da cepa de microalga Chlorella vulgaris foi realizado em meios de produção com diferentes composições. Após o cultivo da cepa foi realizado um Planejamento Experimental para determinar as melhores condições de produção para a C. vulgaris. A análise dos compostos extraídos foi realizada por espectrofotometria UV. Para a extração das amostras foi utilizada como solventes a água e o DMSO e isto ocorreu em conjunto com a quantificação das mesmas de acordo com método do DPPH. Os resultados obtidos foram que a microalga C. vulgaris foi a que apresentou um melhor potencial para a produção de carotenoides. Os valores de Massa de Carotenoides (MC) encontrados compreenderam de 3,5 a 120,92 µg. Já os valores de Fração de Carotenoides (FC) existentes variaram de 0,58 a 37,17 µg. g-1 na biomassa de C. vulgaris obtida. Em relação ao maior valor MC de 120,92 µg encontrado no caso no ensaio 2 ocorreu para os valores mínimos das variáveis X2 e X3 e o valor máximo para variável X1. O segundo maior valor de MC encontrado foi no ensaio 4 quando as variáveis X1 e X2 tiveram os valores máximos e a variável X3 teve o valor mínimo do Planejamento Experimental. O maior valor de FC encontrado foi no ensaio 3 de 37,17 µg.g-1 quando X1 e X3 foram valores mínimos e a variável X2 foi o valor máximo do Planejamento. A quantificação da biomassa foi realizada em relação ao IPH2O e o IPDMSO que variam de 15,69 a 60,22% e 13,75 a 24,96%, respectivamente. O maior valor encontrado para o IPDMSO foi ao ensaio 3 de 24,96% em um dos pontos centrais do Planejamento. Com relação ao IPH2O nos ensaios 1 onde as variáveis X1 e X2 tinham menores valores reais do Planejamento os valores obtidos do IPH2O foi encontrado o maior valor no caso 60,22%. Conclui-se que o valor encontrado na quantificação de atividade antioxidante do Índice de inibição da água foi o mais eficiente do que com o solvente DMSO.
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RENATA EVANGELISTA STRAPPA
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COMPORTAMENTO DO FENÔMENO DE PARAFINAÇÃO EM ÓLEO PESADO NA PRESENÇA DE LÍQUIDO DE CASTANHA DE CAJU (Anacardium occidentale)
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Orientador : GISELIA CARDOSO
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Data: 30/07/2018
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Dissertação
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A deposição de parafina é um problema desafiador para a indústria de extração de petróleo. Nas condições de temperatura e pressão do reservatório, a parafina está presente no óleo na forma dissolvida, no entanto, no estágio de extração, exploração e produção de petróleo, esta perde a condição de equilíbrio termodinâmico e começa a cristalizar-se, formando aglomerados ao longo do fluxo de óleo. Alguns estudos foram e estão sendo desenvolvidos para testar métodos úteis para evitar a formação de cera em oleodutos e, para isso, é necessário conhecer o comportamento termodinâmico da cristalização da parafina, que permite, através do uso de modelos cinéticos, conhecer os mecanismos de nucleação e taxa de crescimento dos cristais, assim como a temperatura inicial de precipitação de parafina (TIAC). O presente trabalho analisou a cinética de cristalização de parafina e a TIAC em óleo pesado na presença do líquido da castanha de caju (Cashew Nut Shell Liquid), denominado neste estudo de LCC, pelo modelo termodinâmico de cinética de cristalização Ozawa e a TIAC e a energia de ativação de nucleação da parafina, presente na amostra de óleo pesado em estudo, por medida reológica, por meio da equação de Arrhenius. Os resultados obtidos mostraram que o modelo de Ozawa foi eficiente na avaliação da cinética de cristalização não isotérmica da parafina em óleo pesado, e o valor da TIAC obtido concordou com o valor obtido por medidas reológicas, 41 1ºC. A adição do LCC não promoveu redução no valor da TIAC, contudo reduziu a energia de ativação de 679,03 J/mol para 494,07 J/mol, na presença de 60 ppm do LCC, que pode ser atribuída a uma maior dispersão dos precipitados, por solvatação, o que contribui para melhorar as condições de escoamento do óleo, o que favorece a garantia de escoamento do óleo pesado.
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FELIPE ABREU DE JESUS
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AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DO AGENTE COAGULANTE OBTIDO A PARTIR DA Moringa Oleifera LAM PARA TRATAMENTO DE ÁGUA PRODUZIDA
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Orientador : GABRIEL FRANCISCO DA SILVA
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Data: 30/07/2018
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Dissertação
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Em algum momento da atividade petrolífera o poço de petróleo irá começar a produzir água, isso ocorre devido às condições do reservatório, idade dos poços produtores ou a necessidade de utilizar poços injetores de água para aumentar a produtividade dos hidrocarbonetos. A água produzida junto com o petróleo é deslocada até a superfície com diversos contaminantes, essa antes de ser condicionada ao descarte ou reijeção, necessita passar por uma série de tratamentos, dentre esses a coagulação, etapa importante para a remoção de material orgânico e inorgânico. O uso de coagulantes naturais apresenta-se como uma alternativa promissora para o tratamento de água e tem mostrado vantagens em relação aos coagulantes inorgânicos, especificamente em relação à biodegradabilidade, baixa toxicidade e baixo índice de produção de lodos residuais. A Moringa oleifera Lam possui em suas sementes proteínas catiônicas com atividade coagulante, podendo substituir coagulantes químicos, tal como o sulfato de alumínio. Sendo assim, este trabalho tem como objetivo avaliar o desempenho do agente coagulante para tratamento de água produzida de petróleo a partir do extrato das sementes de Moringa oleifera Lam. Nos ensaios, a água utilizada foi a água produzida sintética juntamente com o petróleo proveniente do campo Carmópolis/SE. Primeiramente, foram determinados o BSW, massa específica, ºAPI e viscosidade do petróleo usado no preparo da água produzida sintética (APS). Depois de caracterizado o petróleo, foram realizadas as determinações centesimais da semente: umidade, cinzas, lipídeos por extração com Soxhlet e proteínas, pelo método Kjeldahl. Após, foram realizados os ensaios de coagulação/floculação a fim de avaliar diferentes métodos de preparo do agente coagulante moringa na redução de teor de óleos e graxas (TOG), esses experimentos foram conduzidos em jar test variando a concentração de Moringa oleifera Lam entre 50 ppm e 300 ppm. Por fim, foi avaliado o tempo de armazenamento na redução do efeito coagulante da semente de moringa. Os dados obtidos pelos 7 métodos de preparo foram submetidos a análise de variância (ANOVA) e teste Tukey, com 95% de probabilidade para verificar se há diferença significativa ou não entre as concentrações e métodos. Através da caracterização do petróleo os valores encontrados foram: 0,07 % de BSW, 0,899 g/cm3 de massa específica, 25,85 de ºAPI e 699, 228, 173 e 127 cP de viscosidade nas temperaturas: 20, 40, 50 e 60 ºC, nessa ordem. Os resultados obtidos para a composição centesimal da semente de moringa mostraram um alto teor de lipídeos (26%) e proteínas (45%) e baixo teor de umidade (6,82%), cinzas (3,47%) e carboidratos (7,31%). Os resultados obtidos na avaliação do agente coagulante moringa mostraram-se eficientes, alcançando uma remoção máxima de TOG de 96%, na concentração de 150 ppm, para o coagulante preparado com granulometria mesh-14. Na etapa de avaliação do armazenamento do coagulante, verificou-se que até a 2ª semana, a eficiência de remoção do TOG ficou acima de 90% e o pH da APS permaneceu dentro dos padrões descrito pela Conama nº 430/2011, ou seja, entre 5 e 9. Conclui-se, então, que a semente de moringa como agente coagulante natural tem um potencial na remoção de TOG, podendo ser considerada como uma alternativa para o tratamento de água produzida de petróleo.
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JOSÉ VALDO DA SILVA
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CONTROLE DE PERDA DE CIRCULAÇÃO EM PERFURAÇÃO DE POÇOS DE PETRÓLEO UTILIZANDO MATERIAL FIBROSO DERIVADO DA Moringa Oleífera LAM
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Orientador : GABRIEL FRANCISCO DA SILVA
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Data: 30/07/2018
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Dissertação
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A indústria de petróleo e gás vem apresentando esforços para desenvolver tecnologias e técnicas na perfuração de poços. Diversos desafios são enfrentados pelas empresas de perfuração no Brasil, dentre estes o combater a perda de circulação em formações rochosas permeáveis, que é um cenário comum na perfuração dos poços do pré-sal brasileiro. Diante desse contexto, este artigo tem como objetivo descrever um novo aditivo para fluido base água, projetado para formar uma barreira efetiva e de baixa permeabilidade em formações permeáveis assim como caracterizar e avaliar a efetividade de materiais fibrosos derivados da Moringa Oleífera lam (MoLAM), no combate a perda de circulação em zonas permeáveis e produtoras. Inicialmente foi realizado a caracterização dos materiais estudados, tais como Análise termogravimétrica (TG), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) e teoria de multicamadas (BET). Em seguida avaliou-se a invasão do fluido a base água contendo os LCMs derivados da MoLAM e sua capacidade de formação de reboco submetidos a diferentes condições operacionais, em uma coluna de acrílico a pressão de 100 psi, utilizando areia 20/40 como meio filtrante e os materiais fibrosos derivados da MoLAM, torta, caule e vagem, como meio obturante. O desempenho de cada amostra de LCM foi determinado com base na quantidade de filtrado no meio filtrante de acordo com o padrão do American Petroleum Institute (API). Os resultados obtidos mostraram que a quantidade de perda de fluido depende do LCM, concentração e distribuição de tamanho de partículas. A partir dos dados obtidos foi possível identificar que entre os três LCMs, a torta e a vagem obtiveram melhores resultados, especificamente quando utilizado a partícula de tamanho classificado como intermediário (44 µm - 194 µm), apresentando uma invasão de infiltração na rocha entre 4 e 5 cm e apresentaram os melhores resultados no controle de perda no valor de 17ppb para ambas, já o caule não obteve um desempenho positivo com esta concentração. Os testes de laboratórios mostraram que a invasão de fluido é bastante reduzida. Isso traz vários benefícios importantes, tais como, o bloqueio diferencial reduzido e os resultados de permeabilidade de retorno e, portanto, boas indicações de desempenho. Além serem uma das soluções técnicas eficazes, eles possuem as propriedades ambientais que permitem seu uso em áreas de exploração de petróleo.
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MARIANA GOMES BRITTO ARAGÃO
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ADSORVENTES PRODUZIDOS A PARTIR DA BIOMASSA MORINGA OLEÍFERA LAM UTILIZADO NO TRATAMENTO DE ÁGUA PRODUZIDA DE PETRÓLEO
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Orientador : GABRIEL FRANCISCO DA SILVA
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Data: 27/07/2018
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Dissertação
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A água é um recurso fundamental para a sobrevivência humana e o seu uso abundante, nas últimas décadas, tem forçado à utilização racional deste insumo. Durante as suas atividades de exploração e produção, a indústria de petróleo gera efluente com alto efeito de contaminação, denominado de água produzida, e as alternativas usualmente adotadas para o seu destino são o descarte, a reinjeção ou reuso. O descarte ou reuso inadequado deste efluente pode ser bastante prejudicial, causando diversos problemas ao meio ambiente ou linhas de produção, sendo necessária que a legislação ambiental se torne cada vez mais severa para coibir esses atos. Com isso, é necessário tratamento específico desta água a fim de atender as demandas ambientais, operacionais e da atividade produtiva que a utilizará como insumo. Este estudo visa o desenvolvimento de adsorventes a partir da Moringa oleífera Lam para a remoção de óleos e graxas por adsorção em regime batelada, objetivando adequar aos limites estabelecido pelas Resoluções do CONAMA nº 430 para o descarte desta água. Os adsorventes em estudo foram caracterizados por teor de cinzas, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) de cada um dos adsorventes. Foram realizados ensaios em batelada, variando a massa de adsorvente, e realizada a determinação de alguns parâmetros, como TOG, pH e turbidez. Este estudo revela que os experimentos de adsorção de óleos e graxas presentes na água produzida foram realizados com sucesso tanto para a utilização da vagem “in natura” da Moringa oleífera Lam e o carvão ativado produzido através desta biomassa, tendo um percentual de remoção de óleo na água produzida sintética de 91,19% com a vagem e de 99,92% com o carvão ativado e com água produzida sintética om base na real obteve um percentual de remoção de óleo de 97,91% com a vagem e de 99,10% com o carvão ativado. A capacidade máxima de adsorção encontrada para a vagem foi de 672,45 mg g-1 e para o carvão ativado foi de 704,30 mg g-1. Foram ajustados os modelos de pseudo-primeira e pseudo-segunda ordem aos dados cinéticos, sendo que o modelo que melhor se ajustou aos dados para os dois adsorventes foi o de pseudo-segunda ordem. As isotermas de adsorção foram analisadas utilizando os modelos de Langmuir e Freundlich. Os resultados indicaram que a vagem bem representada tanto pelo modelo de isoterma de Langmuir quanto para o de Freundlich, caracterizando-se como uma isoterma de característica favorável, com o fator de separação variando entre 0,62 e 0,71 e “n” igual 1,0377, e o carvão ativado se ajustou melhor ao modelo da isoterma de Freundlich e caracterizou uma isoterma favorável, com fator de separação variando entre 0,05 e 0,15 e “n” igual a 1,65. Conclui-se, então, que os adsorventes utilizados neste trabalho possuem excelente capacidade de adsorção para remoção de óleos e graxas na água produzida, sendo materiais bioadsorventes promissores para a remoção de óleo e graxas na água produzida.
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JOÉLINGTON DO CARMO CONCEIÇÃO
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UTILIZAÇÃO DE TÉCNICAS DE ESTIMAÇÃO DE PARÂMETROS PARA DETERMINAÇÃO SIMULTÂNEA DA CINÉTICA E ISOTERMA DE ADSORÇÃO
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Orientador : JOSE DA PAIXAO LOPES DOS SANTOS
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Data: 30/05/2018
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Dissertação
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Estudos em adsorção demandam a determinação da cinética e isoterma, as quais são obtidas a partir de procedimentos experimentais, em que uma massa de adsorvente (m) é adicionada em um determinado volume (V) de uma série de soluções com concentrações iniciais (C0) diferentes e conhecidas. O decaimento da concentração (Ct) é medido em diferentes instantes de tempo até a concentração de equilíbrio (Ce). Vários modelos de cinética e isoterma estão disponíveis para a modelagem do sistema e prever o comportamento do mesmo em uma gama de condições operacionais, porém todos dependem de parâmetros que devem ser inferidos a partir de dados experimentais previamente determinados. Um procedimento muito comum além de transformar os valores de Ct e Ce, medidos experimentalmente, para as variáveis qt e qe, conhecidas como capacidade de adsorção, é estimar para cada curva cinética e de equilíbrio os parâmetros dos modelos. Embora todos os fenômenos de um mesmo processo de adsorção de uma mesma batelada de experimentos ocorrem da mesma forma, o mesmo modelo atribuirá fenomenologia diferente para cada perfil de concentração, uma vez que cada grupo de parâmetros agrupam fenômenos e processos físicos específicos. Assim, surge a necessidade de existir um único modelo que forneça os parâmetros necessários para representar o sistema como um todo em qualquer condição de m, V, C0 ao longo do tempo (t) até o equilíbrio. Dessa forma, este trabalho tem como objetivo principal estimar de forma simultânea os parâmetros de cinética e equilíbrio em um único modelo, levando em conta as reais variáveis de entrada e saída de um processo de adsorção, utilizando dados experimentais da literatura. Para isso foram elaborados procedimentos, combinando modelos de cinética e isoterma (definidos pela nomenclatura “Cin_iso”), considerando a influência de flutuações experimentais (Cin_iso_err) e do tipo de variável de saída (Cin_err_C e Cin_err_q). Além disso, foi mostrado que os coeficientes, k1 e k2, dos modelos cinéticos de pseudo primeira ordem (P1O) e pseudo segunda ordem (P2O), respectivamente, não são constantes intrínsecas, mas funções dependentes de C0 e das constantes de adsorção (ka) e dessorção (kd), que foram implementadas nos procedimentos de estimação (Cin_iso_k, Cin_iso_k_err). A avaliação dos resultados foi feita por meio de análises estatísticas das estimações para medir a qualidade dos ajustes e dos parâmetros estimados, com base nas distribuições de probabilidade chi quadrado (χ2) e t-Student, com 95% de confiança. Os resultados obtidos indicam que o melhor procedimento de estimação é aquele que se baseia na determinação simultânea dos parâmetros cinéticos e de equilíbrio, assumindo que o coeficiente da taxa é função da constantes ka e kd.
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LAÍS FREIRE CORREIA
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ESTUDO DA REMOÇÃO DE METAIS TÓXICOS EM ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA EMPREGANDO MICROALGA Chlorella vulgaris
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Orientador : CRISTINA FERRAZ SILVA
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Data: 30/05/2018
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Dissertação
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Considerada como essencial a vida, a água ao longo dos anos vem sofrendo drásticas mudanças, seja por ação natural quanto por ação humana. Essas mudanças influenciam diretamente tanto em seus consumidores quanto nas espécies aquáticas que nela sobrevivem, seja ela vegetal ou animal. A contaminação dos recursos hídricos aumenta a passos largos proporcionalmente ao desenvolvimento industrial e a urbanização. Dentre os principais contaminantes têm-se o alto índice de metais pesados, que na maioria das vezes são considerados como parâmetros de poluição. Diversas pesquisas têm sido realizadas visando a diminuição desse residual tóxico. Dentre elas destaca-se o uso de microalgas devido a facilidade de adaptação desses microrganismos e por compreenderem um recurso natural, reduzindo custos e apresentando grande percentual de redução desses metais. Contudo, a microalga Chlorella vulgaris apresenta uma gama de aplicação, apresenta excelente desenvolvimento e resistência a contaminações, e possui composição bioquímica riquíssima. Estudos apontam a sua forte interação com metais através de processos de biossorção em que é possível reduzir altos teores desses metais tóxicos de maneira simples e eficaz. Com o intuito de reduzir o consumo de produtos químicos e os impactos que podem ser prejudiciais à saúde, além dos gastos dispendiosos, o estudo em questão visa aplicar a biomassa da microalga Chlorella vulgaris como agente redutor de metais tóxicos na Estação de Tratamento de Água (ETA) Poxim pertencente a Companhia de Saneamento de Sergipe (DESO). A ETA-Poxim foi escolhida para a realização do presente estudo pela água bruta do Rio Poxim possuir caracteristicamente alto teor de alumínio, ferro e manganês.
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ANDRÉ LUIS ANDRADE DOS SANTOS
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Caracterização e recuperação de óleo de borras oleosas da indústria de petróleo por extração e decantação
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Orientador : ANDRE LUIS DANTAS RAMOS
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Data: 30/05/2018
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Dissertação
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Atualmente, os resíduos oleosos gerados na indústria do petróleo, oriundo de diversas unidades, como separadores de produção, caixa API, flotadores de água produzida, tratadores de óleo, tanques de armazenamento ou derramamentos acidentais, são descartados em diques, valas ou armazenados para posterior aterro. As borras são materiais com aspecto pastoso, na forma de emulsões, constituídas por areia, óleo, água e produtos químicos diversos utilizados no processo de produção. Em geral, não há recuperação do óleo presente no resíduo, o que gera um grande passivo ambiental e prejuízo financeiro. A literatura mostra diversas técnicas para tratamento/disposição final desta borra oleosa, são elas: centrifugação, extração por solvente, incineração ou combustão controlada, co-processamento em fábricas de cimento, incorporação em materiais cerâmicos, encapsulamento para inertização dos resíduos, degradação biológica em landfarming, biorremediação, entre outros. O presente trabalho aborda a caracterização da borra oleosa e desenvolvimento de uma técnica para recuperar o óleo, baseado em uma etapa de extração (com condensado de gás natural – C5+), seguido de uma separação por força de campo, capaz de agregar valor ao resíduo. As amostras de borras oleosas foram previamente caracterizadas: teor de água livre e sedimentos - BSW, sólidos totais, salinidade, distribuição tamanho de gotas, teor de asfaltenos e resinas e teor de óleo e graxas. Em seguida, tratadas com um agente surfactante (Dissolvan) e misturadas com C5+. Após a mistura dos constituintes, fez-se a separação por duas rotas: centrífuga ou gravitacional. Foram encontrados BSW médio da borra de 60%, salinidade de 31734 mg/L, densidade de 0,9794 g/cm³ e °API de 7,23. As eficiências de separação foram mensuradas em termos da recuperação de óleo, tendo sido alcançados valores médios de 86,4 e 52,5% para os processos centrífugos e gravitacionais, respectivamente.
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DAYENE NUNES RIBEIRO
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EXTRAÇÃO DO ÓLEO DE SEMENTES DE MARACUJÁ DO MATO (Passiflora cincinnata): AVALIAÇÃO CINÉTICA E ATIVIDADE ANTIOXIDANTE
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Orientador : EDILSON DE JESUS SANTOS
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Data: 23/05/2018
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Dissertação
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O maracujá do mato (Passiflora cincinnata) vem chamando atenção de produtores e consumidores do nordeste do Brasil por oferecer benefícios à saúde devido a seus compostos. Assim sendo, a atividade antioxidante e cinética de extração do óleo de sementes do maracujá do mato (Passiflora cincinnata) foram avaliadas neste trabalho. Foram realizadas extrações com CO2 supercrítico puro (SFE/CO2), CO2 supercrítico com isopropanol (SFE/CO2 + ISOC3), por Soxhlet (ES) e por ultrassom (EU) com metanol, etanol e hexano. No processo de extração com fluido supercrítico foi utilizado planejamento experimental fatorial 23 com tréplica no ponto central, sob condições do processo, temperaturas de 20, 40 e 60ºC, pressões de 15, 20 e 24 MPa e vazão de solvente de 2, 3 e 4 mL min-1 para a SFE/CO2, concentração de isopropanol de 2, 4 e 6% e vazão de solvente fixada em 2 mL min-1 para a SFE/CO2 + ISOC3. A cinética de extração foi avaliada nas condições de 24 MPa/20ºC/4 mL min-1 para SFE/CO2 e 24 MPa/60ºC/6% para SFE/CO2 + ISOC3. Foram usados os modelos de Tan e Liou, de Esquível e de Martínez para ajuste da curva cinética. O modelo de Martínez foi o que melhor se ajustou à curva cinética, que resultou em menor erro médio relativo (Em). Dentre as formas de extração, a que obteve maior rendimento global do óleo (25,77%) foi a por ultrassom. Os melhores resultados da atividade antioxidante foram: pelo método DPPH (51,17, 295,45 e 219,86 μg mL-1), ABTS (53,96, 69,17 e 50,30 μMTEAC g-1 de óleo), compostos fenólicos (699,39, 764,82 e 604,96 mgGAE 100g-1 de óleo) e atividade quelante (53,96, 69,17 e 50,30%) que foram obtidas nas amostras de óleo com CO2 supercrítico puro e nas extrações por ultrassom e Soxhlet utilizando o solvente metanol, respectivamente. A composição físico-química da semente apresentou 32,18% de lipídeos. Enquanto que a composição do óleo foi avaliada por espectrometria e foram encontrados alguns compostos fenólicos como: tocoferol, ácido gálico, ácido clorogênico, biochanina e naringenina. Também foi observada a composição volátil do óleo, na qual foram encontrados quatro ácidos graxos sendo o ácido linoleico em quantidade majoritária.
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DEGIVAL RODRIGUES GONÇALVES JÚNIOR
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Síntese de carvão ativado magnético (Cocos nucifera L. e ferrita de cobalto) para remoção de fenol de soluções aquosas
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Orientador : EDILSON DE JESUS SANTOS
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Data: 30/04/2018
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Dissertação
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Neste trabalho foi proposta alternativa de utilização do resíduo agroindustrial endocarpo do coco (Cocos nucifera L.) como matéria-prima na síntese de adsorvente magnético visando a remoção de fenol de soluções aquosas. O adsorvente sintetizado, denominado carvão ativado magnético (MAC), foi preparado por meio da coprecipitação da ferrita de cobalto (CoFe2O4) na superfície do carvão ativado (AC) obtido a partir do endocarpo do coco. A caracterização do MAC foi realizada através das análises do ponto de carga zero (PCZ), área superficial BET (Brunauer, Emmett e Teller), microscopia eletrônica de varredura (MEV), fluorescência de raios X (FRX), espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), difração de raios X (DRX) e curvas de magnetização. O método de regeneração do adsorvente foi proposto para avaliar a reutilização do MAC em ciclos sucessivos de adsorção/dessorção. Os resultados mostraram que os compostos magnéticos apresentam estrutura cristalina cúbica recoberta na superfície do carvão ativado. O MAC apresenta estrutura microporosa, com grupos funcionais que podem atuar como sítios de adsorção. Os estudos cinéticos indicaram que a adsorção é seguida pelo modelo cinético de pseudossegunda ordem e o equilíbrio de adsorção é controlado pela isoterma de Langmuir, com máxima capacidade de adsorção de 116,4 mg g-1. Os experimentos de dessorção revelaram que o MAC pode ser reutilizado viavelmente por pelo menos três ciclos de adsorção.
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PAULO CARDOZO CARVALHO DE ARAÚJO
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ADSORÇÃO DE CO2 EM CARVÃO ATIVADO PRODUZIDO A PARTIR DE ENDOCARPO DO COCO (Cocos nucifera L)
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Orientador : JOSE JAILTON MARQUES
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Data: 28/02/2018
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Dissertação
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Uma temática bastante consolidada no âmbito do controle da poluição industrial, volta à tona com grande enfoque na pesquisa científica mundial: a separação de dióxido de carbono de correntes gasosas, conhecida como captura e sequestro de CO2, com o objetivo de evitar o aumento da sua concentração na atmosfera terrestre, uma vez que esse poluente intensifica o efeito estufa. Nesse contexto, o uso de sistemas de captura de CO2 baseados na adsorção é foco de diversos projetos de pesquisa, todos com propósitos de conciliar a síntese de materiais adsorventes de baixo custo com o elevado desempenho na captura de dióxido de carbono. Neste trabalho, estudou-se a adsorção de CO2 pelo carvão ativado produzido a partir do endocarpo do coco (Cocos nucifera L.), o qual foi caracterizado por espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), fluorescência de raios-X (FRX), quantificação de grupos ácidos e básicos via método de Boehm, microscopia eletrônica de varredura (MEV), área específica de BET, análise termoanalítica, determinação da umidade e pH. Foram realizados ensaios de adsorção pela técnica volumétrica estática em uma coluna de leito fixo, com aquisição online de dados de pressão do sistema com precisão de 10-4 bar, nas temperaturas de 15, 24 e 35°C e pressão inicial de até 3,4 bar. A avaliação do equilíbrio de remoção do CO2 foi feita através da análise das isotermas de adsorção, tendo os dados experimentais exibido melhor ajuste ao modelo de Langmuir. O tempo necessário para atingir a saturação do adsorvente foi de 40 a 60 minutos, determinado a partir das curvas cinéticas, sendo que o modelo de pseudo-segunda ordem foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais. O carvão ativado produzido apresentou uma boa capacidade de adsorção do CO2, o que pode estar associado à natureza da área superficial, e à presença de grupos orgânicos e inorgânicas aptos a promoverem interações químicas com o dióxido de carbono, mostrando-se inversamente proporcional ao aumento de temperatura do leito de adsorção, sendo a maior quantidade adsorvida encontrada de 76,0376 mg.g-1, a 15°C. Os resultados obtidos através dos ciclos de regeneração evidenciaram que a faixa de temperatura de regeneração, determinada a partir das análises térmicas do carvão, foi um parâmetro que comprovou a viabilidade do adsorvente produzido, o qual manteve a capacidade adsortiva após três ciclos consecutivos de adsorção/dessorção.
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VANESSA DAIANY VIEIRA MEDEIROS
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Estabelecimento de uma base de informações para a parte arbitrária da força de interação em uma suspensão particulada
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Orientador : ANTONIO SANTOS SILVA
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Data: 23/02/2018
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Dissertação
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O escoamento em meios porosos é relevante em diversas áreas de interesse científico e tecnológico. É possível citar uma série de operações unitárias, concernentes à Engenharia de Processos Químicos, envolvendo sua aplicação, como em reatores de leito fixo, filtração, secagem, cromatografia, adsorção, conversores catalíticos para a redução de poluentes automotivos, sedimentação, transporte de sólidos por arraste de fluidos, dentre outras. A ampla aplicação do processo de escoamentos em meios porosos requer, cada vez mais, estudos sobre formulações teóricas, visando uma modelagem mais generalizada que contemple o aparecimento de novos termos nas equações de balanços, como o poder das forças de interação e acoplamentos termodinâmicos, inclusive grandezas arbitrárias quando há algum tipo de restrição. Neste sentido, pode ser destacada a formulação teórica para um meio poroso com restrição de incompressibilidade, modelado pela teoria contínua de misturas sem reações químicas, que, quando aplicada ao movimento de uma suspensão particulada com restrição de incompressibilidade, fornece equações de balanços envolvendo grandezas arbitrárias, onde relações entre grandezas produzem várias formas de sistemas de equações para o movimento de tal suspensão. Com base em relações de grandezas arbitrárias, é introduzida a chamada fração de pressões arbitrárias, com intuito de facilitar a obtenção de uma expressão mais adequada para a parte arbitrária da força de interação. O estabelecimento de informações para a parte arbitrária da força de interação é feito com base na modelagem matemática do movimento gravitacional de uma suspensão particulada, com restrição de incompressibilidade, em proveta. Na qual são utilizadas a fração de pressões arbitrárias, soluções exatas, equações constitutivas para as partes arbitrárias da força de interação e de cada tensor tensão. Com isso, é obtida uma expressão para a parte arbitrária da força de interação, em função da porosidade, envolvendo parâmetros básicos produzidos pela modelagem. São mostrados resultados numéricos para os parâmetros básicos e para a força de interação.
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JOÃO PAULO ALMEIDA FREITAS
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AVALIAÇÃO DO EFEITO ANTIOXIDANTE DE EXTRATOS NATURAIS NA ESTABILIDADE OXIDATIVA DE BIODIESEL
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Orientador : GABRIEL FRANCISCO DA SILVA
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Data: 22/02/2018
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Dissertação
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A produção e utilização de biodiesel, incentivadas, entre outras, pela questão ambiental, vêm crescendo notavelmente com o passar dos anos. No Brasil, a maior parte é produzido com óleo de soja, seguido pelas gorduras animais e óleo de algodão. O óleo de algodão como fonte de biodiesel agrega valor à semente, uma vez que a fibra é o principal produto da oleaginosa. Essas matérias primas possuem em sua composição ácidos graxos insaturados, tornando o biodiesel susceptível a oxidação, o que prejudica o processo de transporte, armazenagem e utilização. Uma possível maneira de reduzir tal processo é utilizando aditivos antioxidantes. Comercialmente utilizam-se antioxidantes sintéticos que, apesar de sua eficácia, possuem limitações devido à sua não biodegradabilidade e toxicidade. Nesse contexto, surgem os antioxidantes naturais, que vêm sendo estudados como possíveis substituintes para os antioxidantes sintéticos e assim tornar o biodiesel uma fonte de energia ainda mais sustentável e menos poluente. Ainda, a utilização de mais de um antioxidante simultaneamente pode resultar em sinergia positiva, potencializando a ação antioxidante dos aditivos, além de possibilitar a redução da quantidade utilizada e, consequentemente, aumentando a rentabilidade do biocombustível. Este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito antioxidante de extratos vegetais – catequina, curcumina e quercetina – na estabilidade oxidativa do biodiesel metílico do óleo da semente de algodão. Para tanto, foi avaliado o desempenho de cada aditivo individual e de suas combinações binárias e ternárias para diferentes concentrações no biodiesel – 1000, 2000 e 3000 ppm. O biodiesel foi sintetizado pela rota metílica utilizando hidróxido de potássio como catalizador e caracterizado em viscosidade cinemática (ASTM D445), teor de água (ASTM D6304), ponto de entupimento de filtro a frio (ASTM D6371), índice de acidez (NBR 14448), estabilidade oxidativa (EN 14112) e teor de éster (EN 14103). Para avaliação do potencial antioxidante dos extratos, o antioxidante sintético BHA foi utilizado como referência. Para avaliar o efeito combinado dos extratos, foi utilizado o planejamento experimental do tipo simplex centroide aumentado. A análise estatística foi realizada utilizando o software Statisca versão 10.0 com 95% de confiança. Os resultados foram analisados em termos de gráfico de Pareto, superfície de resposta, curvas de nível e análise de variância. O biodiesel sintetizado apresentou valores das propriedades mensuradas satisfatórios e no geral dentro das especificações. A estabilidade ficou a baixo do estabelecido na norma como já esperado, evidenciando a necessidade da utilização de antioxidantes. Com relação à ação antioxidante dos extratos, todos os três apresentaram poder antioxidante para o biodiesel estudado, sendo a catequina e a quercetina mais eficientes que o BHA. O aumento da concentração de extratos aumentou a estabilidade do biodiesel para todos os casos. Quando utilizados em combinação, os extratos apresentaram sinergia estatisticamente significante apenas para o modelo de 1000 ppm, cabendo o modelo cúbico de resposta. Os planejamentos de 2000 e 3000 ppm resultaram no modelo linear, uma vez que as interações não foram significativas. Os planejamentos apresentaram de forma geral erro relativo baixo, evidenciando o ajuste dos mesmos, comprovado com os experimentos de representatividade, os quais também resultaram em erros baixos.
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WALBER ALVES CRUZ LIMA
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ESTUDO CINÉTICO DA REAÇÃO DE CURA DO SISTEMA DGEBA/m-PDA UTILIZANDO MODELOS EMPÍRICOS E MECANICISTAS
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Orientador : ROGERIO LUZ PAGANO
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Data: 16/02/2018
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Dissertação
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Compósitos de matriz polimérica por apresentarem baixa densidade, resistência à corrosão, alta força e rigidez, são materiais bastante utilizados nas indústrias de processos, de construção civil, de mecânica e de elétrica. Esses compósitos são compostos por uma resina polimérica e um agente endurecedor, sendo as resinas epóxis, devido a sua vasta aplicabilidade na indústria, mais utilizadas como matriz polimérica do compósito. Na reação de polimerização de resinas epóxis com agentes de cura, obtém-se um polímero termorrígido com excelentes propriedades mecânicas, com boa resistência química, de alto isolamento elétrico e estabilidade térmica. O desenvolvimento de tecnologias na área de resinas poliméricas tem abrindo caminhos para novas pesquisas na área de cinética de cura. Durante o processamento dessas resinas, várias reações ocorrem simultaneamente e mudanças nas propriedades física e química do material acontecem, dificultando a análise dessa cinética complexa. O estudo dos parâmetros cinéticos dessa reação exotérmica é uma etapa fundamental no processamento da reação de cura dos compósitos poliméricos. O conhecimento desses parâmetros permite obter os produtos nas especificações desejadas, objetivando reduzir os custos de produção e melhorar as propriedades dos produtos. A descrição da cinética da reação de cura é feita por meio de modelos que podem ser classificados em empírico e mecanicista. Desta forma, o presente trabalho teve por objetivo estimar parâmetros cinéticos a partir de dez modelos mecanicistas e empíricos propostos para a reação da resina polimérica, Diglicídil Éter de Bisfenol A (DGEBA), com o agente endurecedor Meta-Fenileno Diamina (m-PDA). Os modelos foram incorporados a um sistema de equações algébrico diferenciais oriundas dos balanços de massa e energia, resolvidas por meio da sub-rotina DASSL em linguagem de programação FORTRAN por meio de um pacote de software (ESTIMA) que faz a estimação por meio de algoritmos heurísticos (PSO ou BAT). Quatro misturas reacionais foram preparadas: em proporção estequiométrica (I), em excesso de m-PDA (II) e com adição de fibras sintéticas (III) e naturais (IV). A abordagem desse estudo é diferenciada por utilizar somente os dados do fluxo de calor fornecidos pelo DSC para estimar os parâmetros da cinética da cura, a partir dos modelos propostos e dos balanços de massa e energia. Por meio do ajuste de dados, o valor da função-objetivo e das análises dos parâmetros e seus limites foram definidos os modelos que melhor representaram o sistema reacional de cura. A partir da estimação dos ensaios não isotérmicos e isotérmicos da reação em proporção estequiométrica, o Modelo mecanicista 05, que leva em consideração o efeito da razão da reatividade e as fracas interações entre os monômeros das aminas, foi o que se adequou melhor a mistura reacional DGEBA/m-PDA. Os Modelos 01, semi-empírico de Horie et al. (1970) e o Modelo 06, empírico de Kamal et al. (1973), consagrados pela literatura, apresentaram também bons resultados e devido a sua simplicidade podem ser preferíveis. A avaliação do efeito do excesso de amina na reação demonstrou o quanto à quantidade de agente endurecedor influencia fortemente na velocidade da mesma. O estudo preliminar da adição de fibras sintética e naturais na reação DGEBA/m-PDA não apresentou indícios de que as fibras alteram significativamente a cinética.
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TAMIRES SILVA DE SANTANA
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Estudo de sabões de óleos vegetais como inibidor de corrosão em fluido salino
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Orientador : GABRIEL FRANCISCO DA SILVA
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Data: 26/01/2018
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Dissertação
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A corrosão é um problema comum na indústria petrolífera, pois diversos equipamentos e oleodutos são compostos de aço carbono, material de baixa resistência à corrosão principalmente a eletroquímica, que ocorre na presença de eletrólito, à exemplo dos sais presentes na água produzida junto ao petróleo. No presente trabalho foi utilizado sabões de óleos vegetais por ser um produto baixo custo e ambientalmente amigável. Os 4 tipos de tensoativos obtidos através da saponificação de óleos vegetais de mamona (OMS), coco (OCS), soja (OSS) e girassol (OGS) foram avaliados como inibidores de corrosão para meio contendo NaCl 3,5%. Os tensoativos foram caracterizados por tamanho de partícula/gotícula, ângulo de contato e tensão superficial para análise da concentração micelar crítica. Parâmetros eletroquímicos foram calculados a partir das curvas de polarização que geram conhecimento da cinética das reações anódicas e catódicas. As eficiências de inibição a corrosão foram calculadas a partir dos valores de densidade de corrente de corrosão, obtidos através de metodologia de extrapolação das curvas de Tafel. O OMS apresentou melhor eficiência de inibição da corrosão, com valor máximo de 93% para a concentração de 10-1 mol/L. Os demais tensoativos estudados também apresentaram resultados de eficiência satisfatórios, porém com baixa solubilidade em NaCl.
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