Avaliação do transporte de soluto e de correlações para estimativa de perda de carga em filtração descente com leito granular

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2015Com o aumento da demanda de água para atender principalmente o consumo humano, agrícola e industrial, torna-se necessária a adoção de estratégias para a reutilização de água contaminada. Para tanto, a operação de filtração em leito fixo granular tem sido amplamente utilizada, pois possui vantagens operacionais, baixo custo de implatação e de fácil ampliação de escala laboratorial para industrial. Neste trabalho avaliou-se experimentalmente a perda de carga em filtração descendente em leito granular. Além disso, estudou-se o transporte de soluto (corante azul de metileno) no mesmo leito. Correlações disponíveis na literatura foram avaliadas para a estimativa da perda de carga em leito fixo granular. Simulações numéricas conduzidas no software COMSOL Multiphysics® permitiram avaliar os perfis de distribuição do soluto no leito ao longo do tempo (curvas de breakthrough). Abstract : Due to the increase in water demand to meet human, agricultural and industrial consumption, there is a necessity to adopt strategies for the reuse of contaminated water. Therefore, the filtering operation in granular fixed bed has been widely used because it has operational advantages, low cost and easy scale up. In this work we used experimentally pressure loss in descending particulate bed filtration. In addition, we studied the transport of solute (methylene blue) in the same bed. Correlations available in literature have been evaluated for the estimation of the pressure loss in granular fixed bed. Numerical simulations conducted in COMSOL software Multiphysics® possible to evaluate the solute distribution profiles in the bed over time (breakthrough curve

SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DE NANOCOMPOSTOS DE HIDRÓXIDO DE MAGNÉSIO E DE ALUMÍNIO

O atual desenvolvimento em nanotecnologia visa manipular materiais e estrutura em escala nanométricas, a fim de obter novas propriedades não observadas em tamanho micro ou macroscópico. As nanopartículas têm uma área de superfície elevada. Quando dispersas em matrizes poliméricas promovem alterações nas propriedades da matriz, como a interação química específica entre as cargas de reforço e o polímero. A fim de melhorar as propriedades térmicas em materiais poliméricos, vem-se utilizando aditivos retardantes de chamas a base de nanocompostos. O hidróxido de alumínio e o hidróxido de magnésio são exemplos de retardantes. O Al(OH)3, além de agir como retardante de chama, também é supressor de fumaça. Possui baixo custo e baixa toxidade, devido a não liberação de gases tóxicos ou substâncias corrosivas durante a queima. O Mg(OH)2 é o segundo aditivo mais utilizado, porém é mais caro que o Al(OH)3. Por outro lado, sua temperatura de decomposição é mais elevada, o que o torna mais adequado para uso em aplicações de termoplásticos. Neste contexto, o presente trabalho tem por objetivo obter nanocompostos de Al(OH)3 e Mg(OH)2, com finalidade de uso como aditivo retardante de chama. A preparação dos hidróxidos foi feita por precipitação. Para tal, adicionou-se uma solução 0,1 mol.L-1 de nitrato de magnésio Mg(NO3)2 ou nitrato de alumínio Al(NO3)3 sobre uma solução 0,1 mol.L-1 de NaOH, na proporção de 1:2 e 1:3, em volume, respectivamente. Para evitar a aglomeração do precipitado, foram utilizados agentes anticoalescentes. Os géis formados foram lavados, secos em estufa a 60ºC. Os sólidos obtidos foram masserados em um moinho tipo periquito. Os hidróxidos foram caracterizados por DRX e por ensaio granulométrico. Os resultados mostraram a obtenção de hidróxido de magnésio e de alumínio, na forma de nanocompostos. Com isso, torna-se possível a inserção desses materiais em matriz polimérica, com vistas à produção de compósitos retardantes de chama.

Comportamento térmico de compósitos PS-HDL (Mg-Al) modificados com DBS e SDS

Resumo Hoje em dia é crescente a quantidade de estudos envolvendo a utilização de cargas ou aditivos nos materiais poliméricos, em especial no poliestireno, a fim de atuar como retardante de chama. Partindo desse princípio, este trabalho compara o comportamento térmico dos compósitos de poliestireno/hidróxido duplo lamelar magnésio-alumínio (PS-HDL [Mg-Al]) em relação ao poliestireno puro. Os compostos foram preparados com HDL, quimicamente modificado com dodecil sulfato de sódio (SDS-Na) ou com dodecilbenzeno sulfonato de sódio (DBS-Na). A síntese desses aditivos (HDL-SDS e HDL-DBS) foi feita pelo método de coprecipitação e inseridos no PS via solubilização em clorofórmio. Os compostos foram caracterizados por difratometria de raios-X e espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier, onde o primeiro comprovou a intercalação do DBS/SDS com o HDL e o segundo confirmou a presença dos grupos característicos no HDL. Através da análise termogravimétrica, avaliaram-se as propriedades térmicas do compósito. Os resultados mostraram que o PS-HDL modificado comporta-se melhor que o PS puro, pois apresenta maior estabilidade térmica. Comparando-os em uma perda de massa de 50%, o PS-HDL-SDS apresentou resultado superior ao PS puro, com um ganho de aproximadamente 44 ºC na temperatura de decomposição térmica