Desenvolvimento de um programa para geração de mapas de curvas residuais e aplicação a processos de destilação azeotropica e extrativa

Orientador: Maria Regina Wolf MacielDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia QuimicaMestrad

Development of nonequilibrium models for characterization and application in simulation of complex distillation columns

Orientador : Maria Regina Wolf MacielTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia QuimicaResumo: A destilação é, certamente, o processo mais aplicado na separação de misturas líquidas. Embora esta seja uma operação unitária conhecida de longa data, ainda, nos dias de hoje persistem algumas dificuldades na proposição de esquemas de destilação apropriados. Sendo assim, o objetivo deste trabalho de tese foi aplicar modelos mais realistas na caracterização de misturas e na simulação de processos de destilação, em regimes estacionários e dinâmicos. Para tanto, foram avaliados dois softawes, desenvolvidos no Laboratório de Desenvolvimentos de Processos de Separação, para simulações de colunas de destilação considerando os modelos de estágios de equilíbrio e de não equilíbrio. Os resultados obtidos mostraram que, geralmente, os perfis obtidos com as duas modelagens são diferentes, em ambos os regimes. A modelagem de estágios de não equilíbrio foi aplicada também para a caracterização de sistemas, utilizando mapas de curvas residuais. Avaliou-se, ainda, a influência das correlações de eficiência de Barros & Wolf em mapas de curvas residuais. Os perfis obtidos com as correlações de eficiência de Barros & Wolf mostram grande concordância com os calculados pelo modelo de estágios de não equilíbrio. Com os mapas de curvas residuais calculados concluiu-se que as trajetórias líquidas de composição não cruzam as fronteiras de destilação, sendo esta um questão de polêmica na atualidade, no entanto, nossos resultados mostram os perfis corretos. Além disso, desenvolveu-se, neste trabalho de tese, um programa computacional para a caracterização de sistemas reativos. A vantagem do novo algoritmo proposto está, principalmente, no fato do programa não depender de estimativas inicias e ser de fácil convergência. O programa é, também, capaz de predizer todos os azeótropos presentes na mistura, quando existam um ou mais de um, ou ainda de afirmar que a mistura é zeotrópica. Os resultados obtidos são concordantes com valores experimentais ou calculados por outros métodos. Na linha do processo de destilação reativa, sendo este um processo inovador, foi proposta a separação da mistura fenol + água. A separação desta mistura é de grande interesse, por questões econômicas e ambientais. Preliminarmente, fez-se um estudo na busca de uma reação apropriada para o consumo de fenol. O processo proposto atende completamente às questões ambientais, visto que gera somente correntes limpas e é, portanto, uma nova alternativa para o tratamento de correntes fenólicas. Por fim, desenvolveu-se neste trabalho um conjunto completo para caracterização de sistemas e simulação de processos, envolvendo desde o modelo de estágios de equilíbrio até o modelo de estágios de não equilíbrio. Propôs-se, ainda, um eficiente processo para o tratamento de águas fenólicasAbstract: Distillation is, certainly, the most applied process in the separation of liquid mixtures. Although this is a very known unit operation, still nowadays some difficulties persist in the proposal of appropriate distillation schemes. Thus, the objective of this work was to apply more realistic models in the characterization of mixtures and in the simulation of distillation process in, both, steady state and dynamic regime. In this way, two softwares developed in the Laboratory of Separation Processes Development were evaluated. These softwares consider the equilibrium and the nonequilibrium stage models in steady state and dynamic regime. The results show that, generally, the profiles obtained with the two models are different, in both regimes. The nonequilibrium stage model was also applied for the systems characterization, in residue curve maps. It was evaluated, still, the influence of Barros & Wolf correlations for efficiencies on residue curve maps. The profiles obtained with the Barros & Wolf correlations show good agreement with the calculated with the nonequilibrium stage model. The calculated residue curve maps showed that residue curves do not cross distillation boundaries. Nowadays, this is a question of controversy, however our results show the correct behavior. Moreover, it was developed in this work a computational program for the characterization of reactive systems. The advantage of the new proposed algorithm is mainly because the program does not depend on initial estimates and it is of easy convergence. The program is, also, able to predict all the azeotropes present in the mixture, when one or more than one exist, or still to affirm that the mixture is zeotropic. The obtained results are in agreement with experimental values or values calculated by other methods. Regarding to reactive distillation, being an innovative process, it was proposed the separation of the mixture phenol + water. The separation of this mixture is of great interest, for economic and environmental issues. Preliminarily, it was carried out a study of an appropriate reaction for the phenol consumption. The considered process takes care of environmental questions, since it only generates current clean and it is, therefore, an alternative process for the phenolic wastewater treatment. Finally, in this work, it was developed a complete set for characterization of systems and simulation of processes, involving the equilibrium and the nonequilibrium stage modes, in steady state and dynamic regime. It was considered, still, an efficient process for the phenolic wastewater treatmentDoutoradoDesenvolvimento de Processos QuímicosDoutor em Engenharia Químic

Effects of coconut granular activated carbon pretreatment on membrane filtration in a gravitational driven process to improve drinking water quality

This study evaluates the performance of a polymeric microfiltration membrane, as well as its combination with a coconut granular activated carbon (GAC) pretreatment, in a gravitational filtration module, to improve the quality of water destined to human consumption. The proposed membrane and adsorbent were thoroughly characterized using instrumental techniques, such as contact angle, Brunauer–Emmett–Teller) and Fourier transform infrared spectroscopy analyses. The applied processes (membrane and GAC + membrane) were evaluated regarding permeate flux, fouling percentage, pH and removal of Escherichia coli, colour, turbidity and free chlorine. The obtained results for filtrations with and without GAC pretreatment were similar in terms of water quality. GAC pretreatment ensured higher chlorine removals, as well as higher initial permeate fluxes. This system, applying GAC as a pretreatment and a gravitational driven membrane filtration, could be considered as an alternative point-of-use treatment for water destined for human consumption.Fundação Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq

Diferenças entre os hábitos alimentares associados ao excesso de peso de crianças e adolescentes da zona rural e urbana do município de Santa Cruz do Sul - RS

Objetivo: comparar as características nutricionais do estilo de vida de escolares residentes em zona rural e urbana, associando com o excesso de peso. Método: Foi utilizado o as questões do componente Nutrição do questionário Pentáculo do Bem-estar de Barros e Nahas (2003) e avaliado o IMC. Participaram do estudo 257 crianças e adolescentes, com idades entre 7 a 17 anos, estudantes de escolas localizadas na zona rural e urbana de Santa Cruz do Sul. Resultados: A prevalência de excesso de peso foi maior na zona urbana (30,1%), em comparação com a zona rural (25,8%). Com relação aos hábitos alimentares, escolares da zona rural apresentaram maior consumo de frutas e hortaliças do que escolares da zona urbana (p=0,001), em que apenas 4,0% dos que residem na zona rural afirmaram nunca consumir, enquanto na zona urbana este percentual foi de 18,8%. Já no que se refere a preocupação em evitar ingerir alimentos gordurosos ou doces, se observa maior percentual de escolares da zona urbana (30,8%) que quase sempre ou sempre evitam ingerir este tipo de alimento, enquanto entre os escolares da zona rural, este percentual é de 13,7% (p=0,002). O hábito de realizar de 4 a 5 refeições diárias, incluindo café da manhã, não apresentou diferença entre as zonas, bem como não se observou diferença, em ambas as zonas, para a associação entre as faixas de IMC e os hábitos alimentares. Conclusão: Em geral, não se observou, na amostra estudada, associação entre os hábitos alimentares e o excesso de peso. Ocorreu maior prevalência de sobrepeso e obesidade na zona urbana, um maior consumo de frutas e hortaliças por escolares da zona rural e uma maior preocupação de escolares da zona urbana em evitar o consumo de alimentos gordurosos e doces

Associação entre hábitos alimentares inadequados e inatividade física com fatores de risco cardiometabólicos: um estudo em Santa Cruz do Sul

Objetivo: comparar os hábitos alimentares e de atividade física com fatores de risco cardiometabólicos de crianças e adolescentes. Método: trata-se de um estudo transversal, compreendendo uma amostra de 1963 escolares de ambos os sexos, com idade de 7 a 17 anos, pertencentes a 19 escolas da zona urbana e rural do município de Santa Cruz do Sul, RS. As questões referentes aos hábitos alimentares e prática de atividade física foram avaliadas por meio de questionário. Os fatores de risco cardiometabólicos avaliados foram: IMC, circunferência da cintura, percentual de gordura corporal, colesterol total e suas frações (HDL e LDL), triglicerídeos e glicose. Foi utilizado o programa SPSS 20.0 para a realização das análises estatísticas. Foram avaliados os valores médios, por meio da ANOVA, bem como o tamanho de efeito, considerando diferenças significativas para