Search

Orientador: Cesar Costapinto Santana Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas Resumo: No presente trabalho, foram realizados estudos experimentais acompanhados de formulações matemáticas sobre a queda de pressão no escoamento de mistura ar-sólidos em sistema vertical. Foram incluídos nestes estudos a dinâmica de uma região de aceleração, bem como a da região de escoamento completamente desenvolvido. Baseando-se em equações de conservação da mas sa e quantidade de movimento em sistemas particulados foi proposto um método de previsão de queda de pressão nas regiões de escoamento acima mencionadas, envolvendo o cálculo da poros idade, velocidades do fluido e das partículas e o comprimento de entrada. Os resultados obtidos desses parâmetros foram comparados com de outros procedimentos previstos na literatura. No desenvolvimento deste trabalho foi estabelecida ainda, uma correlação semi-empírica para o coeficiente que expressa o atrito dos sólidos com a parede do tubo, analisando-a com outras existentes na literatura. Os dados experimentais foram obtidos em um sistema vertical de 4,0 m de altura e 0,05m de diâmetro, com partículas sólidas de 0,_24; 0,40; 1,0; 1,2 e 1,7mm de diâmetro médio e com a mesma densidade, sendo realizadas cerca de 242 determinações experimentais, das quais 69 foram efetuadas na região de escoamento estabelecido e,173 foram incluída a região de aceleração. Estas determinações acrescidas de um conjunto de dados da literatura, permitiram analisar a consistência das formulações e equações propostas para o cálculo dos parâmetros que descrevem a dinâmica do escoamento gás-sólido vertical em fase diluída. Abstract: In the present experimental work studies were made with mathematical formulations on pressure drop on an air-solids vertical flow system. Both the dynamics of the acceleration region and the completely developed flow were included in the mentioned studies. The equations of continuity and movement in particulated systems were taken as the basis of this work and a method of estimating the pressure drop in the two regions was proposed, which involved the calculation of the porosity, local velocities of fluid and particles and the entry length. The results obtained for these parameters were compared with some other methods cited in the literature" As a development of this work it was established a semi-empirical correlation for the particle-wall friction factor. The experimental data were obtained for a vertical flow system of 4.0m of length and 0.05m of diameter including particles with mean diameter of 0.24, 0.40, 1.0, 1:2 and 1.7mm,all having the same specific gravity. About 242 experimental determinations were made, 69 of which for the completely developed flow and the other 173 for the acceleration region. These experimental determinations added to a set of data found in the literature allowed the verification of the proposed formulations and equations for calculating the parameters describing the dynamics of a gas-solid vertical flow in diluted phase. Mestrado Mestre em Engenharia Química

Orientador: Leonardo Goldstein Jr Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica Resumo: Este trabalho consistiu no desenvolvimento de um reator de leito fluidizado circulante, para operar nas codições de fluidização rápida, visando sua utilização em processo de combustão de carvão mineral com remoção do 802' pela adição de calcário. o desenvolvimento desse estudo foi realizado em três etapas. A primeira se constituiu no levantamento e análise dos processos de desulfurização dos gases de combustão e dos parâmetros de projeto do equipamento. A segunda,foi o projeto, construção e montagem do sistema experimental. A terceira foi a partida e a pré-operação da unidade, com a realização de um programa de testes a frio e a quente para o conhecimento da operacionalidade e da flexibilidade do sistema projetado. o dispositivo experimental é constituidode três partes principais: o combustor propriamente dito, com 4,0 m de altura e 0,1m de diâmetro interno; a seção de retorno de sólidos e a seção de resfriamento dos gases de combustão. O sistema é composto ainda por dois alimentadores pneumáticos de sólidos, um sistema de preaquecimento elétrico do ar de fluidização, um queimador de G.L.P. e um filtro manga com limpeza por jato pulsante. Foram realizados 42 testes experimentais com particulas sólidas de areia, com 0,2mm de diâmetro, dos quais 19 foram desenvolvidos com ar primário e 23 com a injeção de ar secundário. Foram variados durante a operação o inventário de sólidos, de 3,0 a 11,0kg, e velocidade do ar de fluidização, de 3,0 a 18,0m/s, em temperaturas até 750°C Abstract: The present work is centered on the development of a circulating fluidized bed reactor to be operated in conditions of quick fluidization, aiming its utilization in mineral coal combustion process with remotion of 5°2 by adding limestone. The developing of this study was carried out in three stages. The first part consisted of raising and analysis of the sulfurization of combustion gases process and the parameters of the design of the equipment. The second included designing, building and assembling of the experimental system. The third was the start and preoperation of the unit, along with a'program of tests, cold and hot, in order to determine the conditions of operation and flexibility of the designed system. The experimental device is consisted of there main parts: the combustion itself,with dimensionsof 4.0m. in height and 0,1m. of internal diameter; a solid return section and the section of cooling of combustion gases. The system still has two solid pneumatic feeders, an eletrical pre-heating system for the fluidization air a G.L.P. burner and a sleeve filter with pulsing set cleaning. A total of 42 experimental tests were carried out with solid particles of sand, 0,2mm. in diameter, of which 19 were developed with primary air and 23 with the injection of secondary air. A variation of solids mass was made, from 3.0 to 11.0 kg and the air velocity, from 3.0 to 18.0 m/s and with temperature up to 750°C Doutorado Térmica e Fluídos Doutor em Engenharia Mecânica

Agradecimentos: This work was supported by the National Council for Scientific and Technological Development, CNPq (Grant numbers 470615/2013-3, 301401/2016-0) and The São Paulo Research Foundation, FAPESP (Grant numbers 2015/13505-9, 2016/05007-1). The authors are grateful for Bratac Silk Mills Company for the supplying of silkworm cocoons Abstract: Different polymer matrix compositions based on sericin and alginate blend (using or not the covalent crosslinking agents dibasic sodium phosphate, polyvinyl alcohol and polyethylene glycol) were evaluated to entrap naproxen. Sericin has been shown to be essential for improving incorporation efficiency. Comparing the formulations with and without crosslinking agent, the best results were obtained for that composed only of sericin and alginate, with satisfactory values of entrapment efficiency (>80%) and drug loading capacity (>20%). In this case, delayed release (

Agradecimentos: The authors thank Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - Brasil (CAPES), Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - Brasil (CNPq) [Proc. 406193/2018-5], and Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo - Brasil (FAPESP) [Proc. 2016/05007-1] for financial support, EMS Pharmaceutical for donation of the ofloxacin, Dolomil Industrial Ltda. by clay, and Dr. Raoni Rebouças Santos for editing the figures Abstract: Due to the increasing consumption of antibiotic agents and the fact that conventional effluent treatment methods are inefficient in removing these compounds, new and more effective treatment processes need to be investigated and improved. This work evaluated the adsorption of the emerging contaminant ofloxacin (OFL, antibiotic) in static and dynamic systems using calcined Verde-lodo (CVL) bentonite clay. The use of CVL bentonite clay for this purpose has not been investigated, furthermore, there are no reported studies regarding OFL adsorption in a fixed bed system. The molecular structure of ofloxacin was obtained by molecular simulation showing a stable and minimum local energy structure. The characterization study before and after the adsorption process indicated the presence of OFL in the CVL clay. The analyzes indicated that the CVL clay exhibits a lamellar structure with some roughness, with pores of 80,000 nm larger than macropores (>50 nm). In addition, the thermogravimetric analysis indicated that the clay is thermally stabile up to 1000 °C. External mass transfer resistance and pseudo-second-order models best described the kinetic data. The Dubinin-Radushkevick model was best adjusted to the equilibrium assays, indicating heterogeneous adsorbent surface. The system reached a maximum Langmuir adsorption capacity (55 °C) of 0.445 mmol g-1 (160.81 mg g-1). Fixed bed assays indicated the occurrence of multilayer adsorption. Under operating conditions of 0.4 mL min-1 and 0.05 mmol L-1, the system operated for 140 h with practically 100% removal until the breakthrough time was achieved. The clay showed high reuse capacity, with removal efficiency >93% after 3 cycles CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - CAPES FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP Fechado

Agradecimentos: The authors would like to acknowledge the financial support received from the Brazilian funders CNPq (Proc. 140472/2015-0), CAPES and FAPESP (Proc. 2014/04050-5 and 2017/18236-1). Authors also thank "Make Our Planet Great Again" Short-Stay Program for the financial support and the "Syndicat des Eaux et de l'Assainissement Alsace-Moselle" for the real effluent samples Abstract: In this study, the alginate extraction residue (RES) from Sargassum filipendula was employed as biosorbent for the simultaneous removal of Cr3+, Ni2+ and Zn2+ from ternary synthetic solutions and for the decontamination of industrial (leather industry) and urban real effluents that were collected from different areas of Strasbourg (France). For this purpose, biosorption experiments in batch mode, multimetals equilibrium isotherms fitting and biosorbent characterization were carried out. In synthetic effluents, RES exhibited a greater affinity for Cr3+ ions, while a still unknown affinity for Al3+ and Pb2+ was verified for real conditions, reaching up to 80 % removal in some cases. At equilibrium, the higher sorption capacities were found at 50 °C as 0.864, 0.302 and 0.347 mmol/g for Cr3+, Zn2+ and Ni2+, respectively. Regarding the equilibrium models fitting, just the Extended Langmuir equation was able to describe the experimental data, showing an increase in qmax as the temperature rose, besides a decay in KL,1, KL,2 and KL,3 at the higher temperatures that indicates a weakening of adsorbent-adsorbate interactions. The characterization analyzes revealed a complex biosorption with a depth participation of carboxylic and hydroxyl groups was revealed by the characterization analyses, whereas the ion exchange mechanism played a really important role. The cation exchange capacity of RES was quantified as 34.12 mg/gRES with main exchangeable position of Ca2+ and Na+ ions. Based on these results, RES could be used as a novel and efficient biosorbent for toxic metals removal even from quite diluted real effluents, contributing to its valorization CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - CAPES FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP Fechado

Agradecimentos: This study was financed in part by the Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - Brasil (CAPES) (2018/1776905) and Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) (2017/18236-1), which the authors are thankful for Abstract: The dynamic biosorption of multi-metal samples of copper and silver ions was studied in a fixed-bed column employing an alternative biosorbent derived from brown seaweed. Three sets of assays were performed to investigate (1) the effects of the inlet flow rate and (2) the feed composition of the samples and (3) the selective-ion desorption and regeneration of the bed. The greater biosorption capacities (0.642 and 0.387 mmol.g-1 for Cu2+ and Ag+) and removal rates (79.47 and 55.37%) were obtained in the lowest flow (0.5 mL.min-1). The higher residence time is believed to be associated with more favorable mass transfer rates. Silver breakthrough curves evidenced the overshoot effect, which demonstrated to be directly proportional to copper inlet concentration due to the higher affinity for Cu2+ cations. The statistical analysis revealed that the initial concentration of the competitive metal is directly proportional to the biosorption capacity and inversely proportional to the breakthrough time. The height of the mass transfer zone was not statistically influenced by the feed composition in this study. High recovery rates of copper (99.8%) and silver (90.7%) were achieved with Na2-EDTA and HNO3 in selective desorption operation, respectively. A second biosorption cycle exhibited a considerable loss in biosorption capacity up to a breakthrough point COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - CAPES FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP Fechado

Agradecimentos: This research was developed with the support of CENAPAD SP and was financed in part by the Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - Brasil (CAPES) - Finance Code 001 [Proc. 88882.329686/2018-01], Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - Brasil (CNPq) [Proc. 406193/2018-5], and Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo - Brasil (FAPESP) [Proc. 2016/05007-1] Abstract: Diclofenac sodium (DS) and losartan potassium (LP) are pharmaceuticals extensively used worldwide and contaminants of emerging concern. This work aims to examine the monocomponent continuous adsorption of DS and LP in fixed-beds packed with the organophilic clay, Spectrogel.The external surface of Spectrogel was studied by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) prior and post application as adsorbent. Continuous tests were conducted for the effects of flow rate (0.4-1.0 mL/min) and inlet concentration (0.05-0.15 mmol/L). Both DS- and LP-systems best operated at 0.4 mL/min and 0.15 mmol/L condition, which provided the highest breakthrough adsorption capacities (0.0047 mmol/g for DS and 0.0013 mmol/g for LP) and the lowest mass transfer zones (4.3 cm for DS and 4.4 cm for LP). Five different models were applied to describe the breakthrough curves and Dual site diffusion approach showed high suitability (R-2 > 0.97). The DS adsorption performance by Spectrogel was contrasted with other materials. Density functional theory (DFT) computations were combined with experimental findings to clarify the particularities of DS and LP adsorption. Greater hydrophobicity, lower water solubility, reduced steric hindrance effects and greater chemical molecular reactivity were some of the factors attributed to the enhanced DS adsorption onto Spectrogel compared to LP Resumo: COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - CAPES CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP Fechado

This work focused on preparing and characterizing Brazilian bentonite clay through the use of quaternary ammonium salt so as to apply it as a sorbent for petroleum-derived fuels. Bentonite clay was organophilizated by the intercalation of quaternary ammonium salts such as cetyl-pyridinium chloride and benzalkonium chloride. The resulting materials were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy, N2 physisorption and infrared spectroscopy techniques. The clay similarity with petroleum-derived fuels, gasoline and diesel oil were defined by sorption and swelling tests. The increase in basal spacing and the appearance of absorption bands related to the CH2 and CH3 groups confirm the efficiency of Brazilian organoclays. Removal percentages between 50 and 60 for benzene, toluene and xylene indicate the potential of organoclay in the remediation of areas contaminated by petroleum-derived fuels.

Orientadores: Leonardo Vasconcelos Fregolente, Maria Regina Wolf Maciel Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química Resumo: A contaminação de recursos hídricos por óleos e graxas causada por acidentes de derramamento de petróleo ou pelo lançamento contínuo de efluentes oleosos de refinarias tem causado elevado impacto socioambiental ao redor do mundo. Tecnologias baseadas na utilização de hidrogéis de polímeros naturais são fortes candidatas para serem empregadas em ambas as situações. A celulose é um dos principais polímeros naturais que tem sido investigado para a produção de hidrogéis, sendo que sua solubilização é uma etapa desafiadora. Com o objetivo de fomentar a aplicação do hidrogel de celulose na separação de óleo em água, este trabalho de pesquisa desenvolveu uma nova metodologia global de solubilização da celulose em sistema aquoso de NaOH/ureia que possibilitou a síntese do hidrogel utilizando epicloridrina como agente reticulante. Este é um estudo único na literatura que investigou a utilização do hidrogel de celulose com epicloridrina como recobrimento de malha metálica para aplicação na separação de óleo em água. O hidrogel foi sintetizado na concentração de celulose de 4% m/v e concentração de epicloridrina de 15% v/v. A adição de uma etapa de lavagem intensa no método de síntese aumentou o grau de intumescimento máximo do hidrogel seco em estufa de 3,4 para 10,6. O aumento significativo no grau de intumescimento foi atribuído à retirada de resíduo de uréia da matriz polimérica. O grau de intumescimento do hidrogel liofilizado foi quase 10 vezes menor que do hidrogel seco em estufa. Análise de MEV das malhas recobertas indicaram que, quando o recobrimento é realizado após 10 ou 50 minutos de agitação da mistura de solução de celulose com epicloridrina, os espaçamentos da malha são completamente preenchidos por hidrogel, o que impede a realização de testes de separação. Foram realizadas análises de ângulo de contato entre a peneira recoberta intumescida e gota de nujol Abstract: The contamination of water resources by oils and greases caused by oil spill accidents or by the continuous release of oily effluents from refineries has caused a high socio- environmental impact around the world. Technologies based on the use of natural polymer hydrogels are strong candidates to be applied in both situations. Cellulose is one of the main natural polymers that has been investigated for the production of hydrogels, and its solubilization is a challenging step. In order to promote the application of cellulose hydrogel in oil-water separation, this research work developed a new global methodology for cellulose solubilization in an aqueous NaOH/urea system that enabled the synthesis of the hydrogel using epichlorohydrin as the crosslinking agent. This is a unique study in the literature that investigated the use of cellulose hydrogel with epichlorohydrin as a metallic mesh coating for application in oil-water separation. The hydrogel was synthesized at a cellulose concentration of 4% w/v and an epichlorohydrin concentration of 15% v/v. The addition of an intensive washing step in the synthesis method increased the maximum swelling degree of the oven-dried hydrogel from 3.4 to 10.6. The significant increase in the degree of swelling was attributed to the removal of urea residue from the polymer matrix. The swelling degree of the freeze-dried hydrogel was almost 10 times lower than that of the oven-dried hydrogel. SEM analysis of the coated meshes indicated that, when the coating is performed after 10 or 50 minutes of stirring the mixture of cellulose solution with epichlorohydrin, the mesh spacings are completely filled by hydrogel, which prevents the performance of separation tests. Contact angle analyzes were realized between the swollen coated sieve and nujol droplet Mestrado Engenharia Química Mestra em Engenharia Química CAPES 88887482285202000 FAPESP 2015206304

Orientador: Maria Regina Wolf Maciel Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química Resumo: A conversão de moléculas reativas e versáteis obtidas por fermentação, como o ácido láctico (LA), em outros produtos de valor agregado através da catálise química é uma abordagem promissora no desenvolvimento de biorrefinarias. 1,2-Propanodiol (1,2-PDO) é um interessante produto químico para ser obtido via rota híbrida a partir do LA, pois possui baixos rendimentos de fermentação e elevados rendimentos a partir da hidrogenação de LA. A produção de LA, no entanto, é bastante afetada pelo pH da fermentação e tem um elevado custo de separação e purificação. Além disso, a necessidade de agentes neutralizantes e os sais produzidos durante a fermentação impactam significativamente o desempenho ambiental e econômico desse processo. Neste contexto, utilizar outros agentes neutralizantes e realizar a fermentação a menores pHs podem melhorar a lucratividade desse processo. Este trabalho investiga o impacto dos parâmetros da fermentação e avalia o desempenho econômico de novos processos de separação alternativos para produzir LA e a sua conversão em 1,2-PDO por hidrogenação catalítica. Os resultados mostram que a fermentação a baixos pHs (pH = 3,86) é lucrativo (Taxa Interna de Retorno, TIR>10%) a um rendimento de fermentação de 0,97 g/g sacarose. Uma nova configuração de processo que tem sulfato de amônio como subproduto apresenta potencial para uma TIR 3 pp maior e uma demanda de combustível 30% menor em comparação com o processo convencional. Os resultados também mostram que a viabilidade econômica de se produzir 1,2-PDO a partir de LA é altamente dependente da capacidade produtiva, que deve ser maior que 40,000 t/ano e possui demanda de energia similar ao processo a partir de glicerol. A uma capacidade de produção de 80.000 t 1,2-PDO/ano e o preço mínimo de venda do LA em um processo autônomo de US$ 646,96/t, o preço mínimo de venda do 1,2-PDO é de US$ 1.546,61/t, 39% maior que seu preço de mercado atual. Assim, processos de separação alternativos poderiam impulsionar a fermentação a baixos pHs e viabilizar o uso de LA como intermediário em biorrefinarias Abstract: The transformation of reactive and versatile molecules obtained by fermentation, such as lactic acid (LA), into other products of added value by chemical catalysis is a promising approach to develop biorefineries. 1,2-Propanediol (1,2-PDO) is an attractive commodity chemical to be produced by hybrid routes from LA, because of its low fermentation yields and the high lactic acid hydrogenation yields. LA production, however, is highly affected by the fermentation pH and has a high downstream processing cost. Also, the need for neutralizing agents and the salts produced during fermentation have a significant impact on the overall environmental and economic performance. In this context, changing the neutralizing agent and allowing lower-pH fermentation can improve the process profitability. This work investigates the impact of fermentation parameters and evaluates the process economics of novel alternative downstream processing designs to produce LA and its conversion into 1,2-PDO by catalytic hydrogenation. The results show that low-pH fermentation (pH = 3.86) was profitable (Internal Rate of Return, IRR>10%) at a fermentation yield of 0.97 g/g sucrose. A novel process configuration with ammonium sulfate subproduct shows potential for 3 p.p. higher IRR and up to 30% lower fuel demand in comparison with the conventional process. The results also show that the economic feasibility of producing 1,2-PDO from LA is highly dependent of its production capacity, which should be higher than 40.000 t/y and has energy requirements like those for the glycerol-based process. At the production capacity of 80.000 t 1,2-PDO/y and the LA minimum selling price (MSP) of $646.96/t for a standalone LA facility, the 1,2-PDO MSP is $1,546.61/t, 39% higher than its current market price. Therefore, alternative downstream processes could drive low-pH fermentation and enable LA use as a building block in biorefineries Doutorado Engenharia Química Doutora em Engenharia Química CNPQ 141584/2017-3 FAPESP 2015/20630-4

Orientador: Waldir Antonio Bizzo Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica Resumo: Poluentes atmosféricos originados de fontes de combustão industrial (NOx, S02 e material particulado) são responsáveis por diversos problemas ambientais e de saúde, sendo que, no caso de material particulado, as mais perigosas são as partículas na faixa de 0,1 a 10 J.1In de diâmetro característico. Uma das técnicas mais tradicionais para coleta de material particulado é a utilização de ciclones de fluxo reverso, porém sua eficiência para partículas abaixo de 5 ~m é muito baixa. A adição de um pulverizador de água na entrada de ciclones (ciclone lavador), que normalmente operam a seco, resulta num melhor desempenho na coleta de partículas menores que 5 J.1In. O controle de emissões de S02 em gases de combustão é feito normalmente em absorvedores, sendo os principais equipamentos utilizados a torre com recheio, a torre de nebulização e a torre ciclone. Na torre ciclone a pulverização do líquido é feita no seu eixo central através de aspersores axiais. A combinação do processo de coleta de material particulado com a absorção de S02 pode ser conseguida se for utilizada uma solução absorvedora, pulverizada na entrada de um ciclone de fluxo reverso. Neste trabalho, estudou-se o desempenho de um ciclone lavador, cuja família serve à coleta de partículas sólidas, na absorção de S02 (ciclone absorvedor). Numa bancada experimental construída para este fim, foi testado um modelo de ciclone lavador e sua eficiência de absorção de S02 foi medida em diversas condições controladas de operação. Seu desempenho foi então comparado ao de uma torre de nebulização, operando no mesmo intervalo de tempos de residência dos gases Abstract: Atmospheric pollution ftom industrial combustion source (NOx, SOx, fly ash and particles) are responsible for several health and environment problems. In particulate matter and fly ash case, most dangerous are that in range between 0,1 and 10 J.!. of characteristic diameter. One of most used equipment in particulate matter and fly ash collection is reverse flow cyclone, however it' s collection efficiency for particles smaller than 5 J.!.In is very low. The use of a liquid atornizer just at tangential inlet of cyclone (cyclone scrubber or wet cyclone), that usually operates in dry mode, results in a better performance in removing particles smaller than 5 J.!.In. Combustion gaseous S02 pollution control use to take place in absorption equipments and most used ones are packed tower, spray tower and cyclone tower. In cyclone tower, liquid atornization occurs in central axis by specific atornization devices. Combination of particle collection and gas absorption can be reached by atornizing an absorber solution at tangential inlet of reverse flow cyclone. In this work, performance of a wet cyclone originally designed for particle collection in absorption of gaseous S02 was tested. In an experimental device specially developed, this wet cyclone performance in S02 absorption was measured, for several different operation conditions. It's results were than compared whit collection efficiency of a spray tower operating at same residence time range Mestrado Engenharia Térmica e Fluídos Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Arai Augusta Bernardez Pecora Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica Resumo: Esta pesquisa relata um estudo experimental do processo de regeneração térmica de areia de macharia descartada em um incinerador de leito fluidizado. Os objetivos foram: 1) caracterizar as propriedades da areia de macharia descarta ante e depois do processo de incineração e comparar com as propriedades da areia nova; e 2) avaliar as emissões de monóxido de carbono e de hidrocarbonetos totais. Os efeitos das seguintes variáveis sobre as propriedades da areia descartada de macharia e as emissões gasosas foram avaliados: temperatura do leito, excesso de ar e inventário. Para obter os dados experimentais foi utilizado um planejamento fatorial, onde o erro experimental foi avaliado através de três repetições no ponto central. Os experimentos foram realizados em condições de regime permanente. Os resultados experimentais mostraram que o incinerador apresentou excelente uniformidade térmica e bom controle de temperatura e queda de pressão. O resultado da análise estatística mostrou que não houve influência significativa de nenhuma das variáveis sobre as propriedades da areia regenerada. Porém, houve diferença significativa entre as propriedades da areia nova e regenerada, das quais o teor de finos foi o mais afetado pelo tratamento térmico e mecânico. A operação com excesso de ar foi muito efetiva na diminuição das emissões de monóxido de carbono e de hidrocarbonetos totais. O efeito da temperatura do leito sobre as emissões gasosas foi contraditório. Enquanto a temperatura do leito foi aumentada, as emissões de monóxido de carbono diminuíram, por outro lado, as emissões de hidrocarbonetos totais aumentaram também Abstract: This investigation reports an experimental study of the thermal regeneration process of core sand waste in a fluidized bed incinerator. The objectives were: 1) to characterize of core sand waste properties before and after the incineration process and comparing with the new sand properties; and 2) to evaluate of carbon monoxide and total hydrocarbon emissions. The effects of following variables on core sand waste properties and the gases emitted were evaluated: bed temperature, excess air and inventory. To obtain experimental data a factorial design technique was used, where the experimental error was evaluated with three repetitions at the central point of the domain. Experiments were conducted at steady state conditions. The experimental results showed that the fluidized bed incinerator offer excellent thermal uniformity and good temperature and pressure drop control. The result of the statistical analysis showed that there was no significant influence of the three variables on the reclaimed sand properties. However there was significant difference between the properties of new sand and reclaimed sand, of which the fines concentration was the most affected by thermal and mechanical treatments. The excess air operation was very effective in lowering the carbon monoxide and total hydrocarbon emissions. The effect of bed temperature on gases emissions was discordant. While bed temperature is increased, the carbon monoxide decreases, on the contrary, the total hydrocarbon emissions increased too Doutorado Térmica e Fluídos Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Telma Teixeira Franco Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica Resumo: Foram investigadas estabilidade frente a pH e temperatura e condições ótimas da enzima peroxidase do extrato bruto da casca da soja (Glycine max). Foi verificada a afinidade entre a enzima e íons cobre imobilizados no gel "Chelating Sepharose FastFlow" (CSFF) e também foi estudado o efeito do pH sobre a adsorção desta enzima. Foram construídas isotennas de adsorção para a peroxidase do extrato bruto de casca da soja e para as peroxidases padrão de soja e de nabo (horseradish), para verificar a capacidade máxima de adsorção do complexo CSFF-IDA-CU2+ para estas enzimas. Curvas de ruptura para a peroxidase do caldo bruto de casca da soja foram construídas para estudar a eficiência do complexo na adsorção da enzima. A purificação da peroxidase do extrato bruto da casca da soja foi estudada na coluna HR 5/5 empacotada com o complexo CSFF­IDA-CU2+ equilibrado com tampão fosfato de sódio O,IM a pH 6,0. Foi verificado que a peroxidase do extrato bruto da casca da soja apresentou condições ótimas de atividade a pH 4,5, mostrou-se estável por três horas em temperaturas entre 1 e 55°C. Foi observado que a adsorção mais seletiva da peroxidase do extrato bruto de casca da soja se deu a pH 6,0, quando 51% da enzima foi retida após dez minutos de contato entre a peroxidase e o complexo CSFF -IDA-Cu2+ a 25°C em tampão fosfato de sódio O,IM. A adsorção das peroxidases da casca da soja, padrão comercial de nabo e padrão comercial de soja no complexo CSFF-IDA-Cu2+ obedeceu ao modelo proposto por Langmuir. Com a construção das curvas de ruptura foi verificado que a pH 6,0 houve a melhor seletividade na separação da atividade de peroxidase, quando 96,9% de atividade foi recuperada. Na adsorção da peroxidase do extrato bruto da casca da soja na coluna HR 5/5 empacotada com CSFF-IDA-CU2+ a pH 6,0, foi obtido um fator de purificação de 5,9 vezes com um rendimento de 83,4% Abstract: The conditions for the soybean hull peroxidase activity were investigated for pH and temperature. It was observed that the best pH for maximum activity was at 4.5, however the activity was only 5% reduced at pH values 5.0 and 5.5 and was 20% reduced for pH's between 6.0 and 7.0 and 45% reduced at pH 8.0. It was stable at this pH interval for four hours period, however, it lost 20% activity at pH 4.5 after one hour incubation. Best temperature for the enzyme active was 55 °C and it was stable from 1 to 55 °C for at least three hours. The affinity between the soybean hull peroxidase and copper ions immobilized in a solid matrix was investigated. The maximum capacity ofthe CSFF-IDA-CU2+ to interact with the enzyme was calculated by plotting the concentrations of the proxidase found in the liquid phase in equilibrium with the peroxidase concentrations found in the solid phase (isotherms). Breakthrough curves were built to study the efficiency ofCSFF-IDA-CU2+ bed to adsorb the peroxidase of soybean hulI and also two standards peroxidases commercially available from soybean and ITom horseradish. The effect of pH on the adsorption of the enzyme was also investigated and it was observed that the most selective adsorption of the soybean hulI peroxidase was at pH 6.0. Purification of the soybean hull peroxidase was studied in the column HR 5/5 packed with the complex CSFF-IDA-CU2+ in 100 mM phosphate buffer at pH 6.0. The adsorption of the soybean hull peroxidase, soybean and horseradish peroxidases by the CSFF-IDA-CU2+ was observed to folIow Langmuir model. The final peroxidase purified by the process developed in this work showed that the specific activity of the enzyme was about 5.9 fold higher than that of cru de extract and the yield was about 83.4% Mestrado Desenvolvimento de Processos Químicos Mestre em Engenharia Química

Orientador: Meuris Gurgel Carlos da Silva Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica Resumo: O cromo, por ser um metal de grande importância nas indústrias de galvanoplastia, polimento de metais, curtumes, tintas, pigmentos e na preservação de madeiras, é considerado um grande poluidor do meio ambiente. Este metal pode ocorrer em vários estados de oxidação, mas as formas mais comuns são a trivalente (C_+) e a hexavalente (Cr61, sendo esta última mutagênica e carciogênica. Os métodos convencionais utilizados para remoção de metais pesados tais como a precipitação química, a oxidação ou redução química nem sempre são eficientes, o que incentiva pesquisas no sentido do desenvolvimento de tecnologias alternativas para tratamentos mais adequados. Nos últimos anos, um grande número de estudos têm sido realizados visando a utilização de microorganismos/biomassas para a remoção de metais pesados de efluentes através de processo denominado biossorção. Dentre as biomassas destacam-se as algas marinhas pela sua abundância e riqueza estrutural, que podem ser usadas como retentores sólidos de metal pesado, substituindo as resinas convencionais. As vantagens deste processo estão na eficiência de remoção e na possibilidade de reutilização da biomassa através da dessorção dos íons metálicos. Este trabalho apresenta um estudo do processo de dessorção de cromo hexavalente ligado à algas marinhas do gênero Sargassum _p, provenientes do processo de biossorção; através do uso da técnica de planejamento fatorial 23 usando três eluentes: HCI, HzS04 e EDTA. Foram avaliados três fatores de grande importância para o processo: Concentração do eluente, razão S/L (massa de biossorvente por volume de eluente) e tempo de processo. A partir da análise estatística feita com os resultados dos ensaios realizados, para os três eluentes verificamos que: as três variáveis avaliadas mostraram-se estatisticamente significativas, e que os modelos obtidos para o processo de dessorção do cromo mostraram-se também significativos, ajustando satisfatoriamente os valores observados nos ensaios. Através do uso da metodologia de superficie de resposta, técnica de otimização baseada no emprego de planejamentos fatoriais, foi possível identificar a faixa de valores para as variáveis de processo que resultou numa maior dessorção do cromo adsorvido. Esta faixa foi usada para otimizar o processo, apresentando uma capacidade máxima de dessorção para o eluente EDTA de 50 mglg (mg de cromo por g de biossorvente), o equivalente a 52% de dessorção Abstract: Chromium plays an important role in industries involved with electroplating, polish of metals, tannings, paints, pigments and wood preservation. It is considered a major poluter of the natural environrnent. This metal occurs in many oxidation states, but the most commom are the trivalent (Cr3) and hexavalent (Cr6), being the last one carciogenic and mutagenic. The conventional methods used to remotion of heavy metaIs such as chemical precipitation and chemical oxitation or reduction are not always efficient. This stimulates research oriented to the development of altemative technologies enabling more adquate processes of remotion. In the last years, an expressive research effort has been accomplished towards the utilization of microorganismslbiomass to remotion of heavy metais ITom efluents by a process called biosorption. Among the biomass, the marine algaes, which exhibit interesting characterists such as abundance and strutural richness can be used as solid retainers of heavy metal, substituting the conventional resines. The advantages of this process are removal efficiency and possibilities of reuse of the biomass through the desorption of metalic ions. This workpresents a study of the desorption process of hexavalent chromium with the marine algaes (Sargassum sp), obtained ftom the process of biosorption. The study was rea1ized through the factorial planning 23 using three eluents: HCI, HzSO4 and EDT A. Three important factors to the process were analyzed: Eluent concentration, S/L relation (biosovent mass divided by eluent volume) and process time. The result of statistical analysis ITom the trials realized, for three eluents used, showed that the three analyzed variables were statistically significant, and the obtained models for the chromium desorption yielded a satisfactory fitting to the observed values in the trials. Using the response surface methodology, which is a technique of optimization based on the use of factorial design, it made possible the identification of the range of values for the process variables for a higher desorption of the adsorbed chromium. This range of values was used to optimize the process, giving maximum desorption capacity for the eluent EDT A of 50 mg/g (mg of chromium per g ofbiosorbent), reaching 52% ofthe desorption Mestrado Engenharia de Processos Mestre em Engenharia Química

Orientador: Meuris Gurgel Carlos da Silva Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica Resumo: A preocupação com desenvolvimento sustentável tem levado a uma constante melhoria nas ferramentas para gerenciamento ambiental. A Análise de Ciclo de Vida (ACV) é um processo de avaliação das conseqüências ambientais associadas com produto, processo ou atividade através da identificação e quantificação da energia e dos materiais usados e efluentes lançados ao meio ambiente. ACV é constituída das seguintes etapas: definição do objetivo e escopo do estudo, inventário do ciclo de vida, análise de impacto e interpretação. Neste trabalho, implementou-se a metodologia de Análise do Impacto Ambiental baseada na ACV para o processo de produção de Hidrogênio via reforma a vapor do gás natural. O impacto ambiental foi alocado ao balanço material através de uma estrutura de indicadores ambientais. Determinou-se também o impacto ambiental das emissões fugitivas e da emissão secundária associada à caldeira. As emissões fugitivas e secundária foram consideradas de impacto menor comparando-se com a emissão do processo proveniente do forno reformador. Os compostos presentes em maior quantidade são os Gases inertes, Gás Carbônico, Água, Oxigênio e NOx. O processo causa impacto na toxicidade humana, na geração de compostos acidificantes e na formação de oxidantes fotoquímicos devido ao NOx. Existe também impacto, em função do Gás Carbônico presente, no aumento do aquecimento global Abstract: The concern with sustainable development has been taking to a constant improvement in the environmental management tools. Life cycle assessment (LCA) is a process, product or activity processes environmental impacts evaluation method using energy, material consumption and waste environmental releases. LCA is four steps constituted: goal definition and scope, inventory analysis, impact assessment and interpretation. In this work, Environmental Impact Assessment methodology was implemented based in LCA for the Hydrogen via natural gas steam reforming production process. A group of environmental indicators was calculated and allocated to the material balance. The secondary (steam generation) and fugitive emissions environmental impacts were also considered. The fugitive and secondary emissions have lower impact when compared to the reformer furnace exhaustion gases emissions of Inert Gases, Carbon dioxide, Water, Oxygen and NOx. The process environmental impacts are Human Toxicity, Acidification and smog effect due to NOx. There is also global warning due to Carbon dioxide emission Mestrado Engenharia de Processos Mestre em Engenharia Química