TEMPERATURE EFFECT ON HYDROGEN PRODUCTION FROM REACTIONS BETWEEN ETHANOL AND STEAM IN THE PRESENCE OF PD-RU/NB2O5-TIO2 CATALYST

The concern regarding the environment, especially with gases emission by burning fossil fuels, and the increase of energy demand have influenced the development of cleaner and more efficient technologies for energy generation. In this context, studies involving hydrogen and fuel cells are remarkable among future technologies due to its great commercial potential and high energetic efficiency of the process. Theoretically speaking, hydrogen production from biomass or liquids derived from biomass such as ethanol can be considered a carbon emission free process since all the carbon dioxide produced can be recycled by the plants using sun power [1]. Obtaining hydrogen from ethanol might be carried out through catalytic reaction of ethanol steam reforming: (C2H5OH + 3H2O „_ 6H2 + 2CO2) [2-4]. This pathway is extremely attractive and capable of solving many questions involved in hydrogen storage and delivery infrastructure, allowing a well spread production strategy [1]. This work presents an evaluation of performance of the 0.5% Pd-0.5% Ru/Nb2O5-TiO2 catalyst in the reaction between ethanol and steam at temperatures of 573, 648 and 723 K under atmospheric pressure. The catalysts tests were carried out with H2O/C2H5OH molar ratio equals to 10/1 and W/Feth equals to 17.16 (gcat h/mol). The feeding of the reagent mixture was carried out in liquid phase without the presence of inert gases and a packed bed tubular reactor (7g) built in stainless steel (18 cm X 2.1 cm i.d.) was used to obtain the data under closer conditions to the necessary ones for industrial application. Prepared by impregnation from alcoholic solutions of chloride salts precursors of Pd and Ru, the catalyst was characterized by X-ray fluorescence spectrometry (XRF), X-ray diffraction (XRD), textural analysis by adsorption/desorption isotherms of N2 at 77 K, temperature programmed reduction (TPR) and temperature programmed desorption of NH2 (TPD-NH3). The catalytic tests results reveal that the increase in reaction temperature causes the decrease of catalytic activity to ethanol conversion. When the hydrogen production process was carried out at 573 K, it was possibly dominated by reactions of ethanol decomposition and partly of steam reforming reactions and ethanol dehydrogenation. At 648 and 723 K, the efficiency decrease for hydrogen production occurs due to catalytic activity increase for ethanol dehydration and dehydrogenation reactions causing the increase of acetaldehyde and ethane selectivity respectively. Under all temperature conditions evaluated H2, CO2, CH4, CO, C2H4, C2H6, C2H4O, (C2H5)2O and coke, were produced from simultaneous reactions identified as dehydrogenation, dehydration, decomposition and ethanol steam reforming. References [1] H. Song, L. Zhang, R. B. Watson, D. Braden, U. S. Ozkan, Cat. Today 129 (2007) 346. [2] D. R. Sahoo, S. Vajpai, S. Patel, K. K. Pant, Chem. Eng. J. 125 (2007) 139. [3] A. Casanovas, J. Llorca, N. Homs, J. L. G. Fierro, P. R. de la Piscina, J. Mol. Cat. A: Chem. 250 (2006) 44. [4] B. Zhang, X. Tang, Y. Li, W. Cai, Y. Xu, W. Shen, Cat. Commun. 7 (2006) 367

Microscopia eletrônica aplicada em nanomateriais: catalisador sol-gel CUO/ZNO/AL2O3 / Electronic microscopy applied to nanomaterials: sol-gel catalyst CUO / ZNO / AL2O3

O presente trabalho mostra a classificação dos catalisadores na classe de nanomateriais já estabelecida, visto que, grande parte de suas propriedades, como por exemplo, tamanhos de poro e de partícula do metal disperso são determinados em escala nanométrica. Catalisadores sintetizados pelo método sol-gel têm mostrado avanços na obtenção de nanomateriais. Para tanto, técnicas como o S-TPR e a MET foram utilizadas para caracterizar o tamanho das partículas de cobre no catalisador (na ordem de 23 nm, caracterizando-o como um nanomaterial) e a técnica de MEV e EDS foram utilizados para o estudo da morfologia (que muda com o processo de calcinação do material), da topografia e da composição do material obtido (Cu, Zn, Al e O foram identificados em proporções correspondentes à esperada durante o preparo). É importante destacar que o oxigênio foi identificado devido à ausência de uma câmara de redução no equipamento de MEV utilizado

AVALIAÇÃO DO TEMPO DE DEGRADAÇÃO DO COAGULANTE NATURAL MORINGA OLEIFERA LAM EM PÓ NO TRATAMENTO DE ÁGUA SUPERFICIAL

A Moringa oleifera Lam (M. oleifera) é um biopolímero considerado como um promissor coagulante principalmente por ser natural, biodegradável, e produzir altas reduções na turbidez da água bruta. Contudo, o desempenho começa a decair a ponto de tornar o coagulante ineficiente após um certo período. Desse modo, este trabalho propõe o estudo do tempo de degradação do coagulante M. oleifera em pó, a fim de verificar se o poder coagulante é alterado em relação ao tempo de armazenamento desse produto em refrigerador. Os ensaios de coagulação/floculação e sedimentação foram realizados em Jar Test, com água bruta coletada na Sanepar, proveniente da Bacia do Rio Pirapó, Maringá, Paraná, com turbidez inicial de 80 NTU. Utilizou-se a dosagem de 50 mg.L-1 do coagulante. Para a avaliação do tempo de degradação, analisou-se a redução percentual de cor aparente, turbidez e compostos com absorção em UV254nm. Verificou-se que é interessante utilizar o coagulante durante o período de até 1 semana, pois as propriedades coagulantes tendem a diminuir com o tempo de armazenamento. Pode-se considerar que o pó das sementes de M. oleifera destaca-se como um produto sustentável bastante atrativo para a purificação da água, sendo uma alternativa ambientalmente correta.AbstractMoringa oleifera Lam (M. oleifera) is a biopolymer considered as a promising coagulant, mainly since it is natural, biodegradable, and results in high reductions of raw water turbidity. However, the performance declines after determined time and becomes the coagulant inefficient. Thus, this work aims to study the degradation time of coagulant M. oleifera powder in order to verify if the coagulating capacity changes in relation to the storage time of the product in the refrigerator. Tests of coagulation/flocculation and sedimentation were performed in Jar Test with raw water collected in Sanepar, from Pirapó River, Maringá, PR, with an initial turbidity of 80 NTU. It was used a coagulant concentration of 50 mg.L-1 . For the degradation time study, it was evaluated the percentage reduction in apparent color, turbidity and compounds with UV254nm absorption. It was observed that it is interesting to use the coagulant during for a maximum period of 1 week since coagulant properties tend to decrease with the storage time. It can be considered the dried seeds of M. oleifera stand out as a very attractive sustainable product for water purification, and represents an environmentally friendly alternative

ESTUDO DOS PARÂMETROS FÍSICO-QUÍMICOS EM FILTROS DE CARVÃO ATIVADO GRANULAR MODIFICADOS COM NANOPARTÍCULAS DE PRATA E COBRE PARA APLICAÇÃO NO TRATAMENTO DE ÁGUA

Esta pesquisa teve como objetivo o estudo de filtros de carvão ativado modificados com nanopartículas de prata e cobre. Para a impregnação dos metais na superfície do carvão ativado foi utilizado o método de impregnação por excesso de solvente nas concentrações de C/Ag0,5%, C/Ag1,0%, C/Cu0,5%, C/Cu1,0%, C/Ag0,5%Cu0,5%, C/Ag0,5%Cu1,0%, C/Ag1,0%Cu0,5% e C/Ag1,0%Cu1,0%. Os filtros produzidos foram testados (com água da torneira) quanto aos parâmetros físico-químicos (cor, turbidez, pH, cloro, dureza, sólidos dissolvidos totais e metais) de acordo com a Norma ABNT NBR 16098:2012 e permaneceram dentro da faixa de aceitação para o consumo humano (Portaria 2914:2011 e ABNT NBR 16098:2012). Para a determinação da concentração dos metais lixiviados para água durante a passagem pelo filtro foi utilizada a absorção atômica de chama, todos os resultados obtidos permaneceram dentro da faixa de aceitação para o consumo humano de acordo com a Portaria 2914:2011 e ABNT NBR 16098:2012. Sendo assim, o carvão ativado produzido poderá ser aplicado no tratamento de água na remoção/inativação viral.AbstractThis research aimed at studying filters of activated carbon modified with silver and copper nanoparticles. For the purpose of metal impregnation on the surface of activated carbon, it was utilized the excess solvent impregnation method at concentrations of c/ag0.5%, c/ag1.0%, c/cu0.5%, c/cu1.0%, c/ag0.5%cu0.5%, c/ag0.5%cu1.0%, c/ag1.0%cu0.5% and c/ag1.0%cu1.0%. The produced filters were tested (with tap water) relative to the physical-chemicals parameters (color, turbidity, ph, chlorine, hardness, total dissolved solids and metals) according to regulation abnt nbr 16098:2012 and remained within the acceptable range for human consumption (directive 2914:2011 and abnt nbr 16098:2012). As for the determination of the concentration of leached metals to water during the passage through the filter, flame atomic absorption spectrophotometry was used and all the determined results remained within the acceptable range for human consumption, according to directive 2914:2011 and ABNT NBR 16098:2012. Thus, the activated carbon produced can be used in water treatment for removing/inactivation viral

Impregnação de filmes do compósito de policarbonato (PC) e sílicagel (Si) com corante fotocrômico em fluido supercrítico = Impregnation of composite from polycarbonate (PC) and silica gel (Si) films with photochromic dye in supercritical fluid

O objetivo deste trabalho foi estudar a impregnação do corante fotocromático Reversacol Graphit® em filmes do compósito de policarbonato (PC) e sílica-gel (Si), com a finalidade de obter aplicações em lentes fotocrômicas. Filmes de PC puros também foramimpregnados nas mesmas condições, para verificar o efeito da adição de sílica-gel. Os filmes do compósito foram produzidos em proporções de Si:PC de 1:40 e 1:80 (m m-1), pelo método casting. Para a impregnação do corante Reversacol Graphit nos filmes obtidos foiutilizado o processo supercrítico, pela sua eficiência e benefícios. A impregnação foi feita nos tempos de 15, 30, 45, 60, 90, 120, 150 e 180 min. A temperatura e a pressão adotadas foram de 60ºC e 120 bar. A quantidade de pigmento impregnado nos filmes de Si:PC – 1:40e 1:80 (m m-1) foi de 29 e 23% de massa de corante por massa de compósito, respectivamente, e para o filme de PC puro foi de apenas 2,2% massa de corante por massa de compósito. Pelas análises térmicas, verificou-se que os filmes do compósito apresentarammaior estabilidade térmica. Pela técnica de microscopia eletrônica, observou-se que os filmes de PC puro e dos compósitos Si:PC – 1:40 e 1:80 (m m-1) apresentaram uma superfície lisa e homogênea.The aim of this work was to study the impregnation of the photochromic dye Reversacol Graphit® in composite films ofpolycarbonate (PC) and silica gel, with the purpose of finding applications in photochromic lenses. Pure PC films were also impregnated in the same conditions, to verify the effect of the silica-gel addition. The composites films were produced in Si:PC ratios of 1:40 and 1:80 (m m-1), using the casting method . For the impregnation of the dye Reversacol Graphit in the obtained films, the supercritical process was used due to its efficiency and benefits. The impregnation was made in the times of 15, 30, 45, 60, 90, 120, 150 and 180 minutes. The adopted temperature and pressure were 60ºC and 120 bar, respectively. The amount of pigment impregnated in Si:PC films – 1:40 and 1:80 (m m-1) was 29 and 23% of dye mass per composite mass, respectively, and for pure PC film it was only 2.2% dye mass per composite mass. From the thermal analyses, it was verified that the composite films presented greater thermal stability. From the technique of electronic microscopy, it wasobserved that pure PC films and the composites Si:PC – 1:40 and 1:80 (m m-1) presented a smooth and homogeneous surface

Modeling and simulation of an isothermal reactor for methanol steam reforming

Due to growing electricity demand, cheap renewable energy sources are needed. Fuel cells are an interesting alternative for generating electricity since they use hydrogen as their main fuel and release only water and heat to the environment. Although fuel cells show great flexibility in size and operating temperature (some models even operate at low temperatures), the technology has the drawback for hydrogen transportation and storage. However, hydrogen may be produced from methanol steam reforming obtained from renewable sources such as biomass. The use of methanol as raw material in hydrogen production process by steam reforming is highly interesting owing to the fact that alcohol has the best hydrogen carbon-1 ratio (4:1) and may be processed at low temperatures and atmospheric pressures. They are features which are desirable for its use in autonomous fuel cells. Current research develops a mathematical model of an isothermal methanol steam reforming reactor and validates it against experimental data from the literature. The mathematical model was solved numerically by MATLAB® and the comparison of its predictions for different experimental conditions indicated that the developed model and the methodology for its numerical solution were adequate. Further, a preliminary analysis was undertaken on methanol steam reforming reactor project for autonomous fuel cell.

<b>Soluções exatas para a equação de difusão fracionária: formalismo de função de Green</b> - DOI: 10.4025/actascitechnol.v26i2.1504

Neste trabalho obtemos uma nova classe de soluções para uma equação de difusão fracionária n-dimensional com simetria radial usando a técnica de função de Green. Em particular, estas soluções são obtidas empregando uma condição de contorno definida em um intervalo finito [0,a] a qual depois é estendida a uma situação semi-infinita fazendo &alpha; &rarr; &infin;. Em nossa análise, também consideramos a presença de forças externas e o coeficiente de difusão dependente de variáveis temporais e espaciais. Usando os resultados obtidos discutimos uma ampla classe de processos difusivos, sejam eles normais ou anômalo

Modelagem e simulação de um reator industrial de apagamento

O sistema de reatores de caustificação é responsável pela geração do licor branco e é composto, basicamente, por um reator de apagamento, seguido por vários reatores de caustificação. No reator de apagamento, ocorre a formação de hidróxido de cálcio, segundo a reação: CaO_(s) + H₂O₍₁₎ &rarr; Ca(OH) <sub>2<s/ub> _(s), e, simultaneamente, a reação de caustificação com a formação de hidróxido de sódio: Na₂CO₃ _(aq) + Ca(OH) ₂ _(s) &rarr; 2 NaOH_(aq) + CaCO₃ _(s), estendendo-se ao longo de vários reatores de mistura, dispostos em série. Neste sentido, como primeira etapa, foi elaborado e testado um modelo matemático fenomenológico do reator de apagamento em regime transiente, da indústria Klabin Paraná Papéis. O modelo foi obtido a partir de balanços de massa e de energia no reator, resultando num sistema de oito equações diferenciais ordinárias, que foram resolvidas numericamente. As simulações deste modelo, nas condições operacionais da planta, revelam que este é capaz de representar as principais tendências do processo

Effect of water losses by evaporation and chemical reaction in an industrial slaker reactor

A dynamic model of the slaker reactor was developed and validated for Klabin Paraná Papéis causticizing system, responsable for white liquor generation used by the plant. The model considered water losses by evaporation and chemical reaction. The model showed a good agreement with the industrial plant measures of active alkali, total titratable alkali and temperature, without the need of adjustment of any parameter. The simulated results showed that the water consumption by the slaking reaction and evaporation exerted significant influence on the volumetric flow rate of limed liquor, which imposed a decrease of 4.6% in the amount of water in reactor outlet.Foi desenvolvido e testado um modelo dinâmico do reator de apagamento do sistema de caustificação da Klabin Paraná Papéis, responsável pela geração do licor branco utilizado na planta. O modelo contempla perdas de água por evaporação e por reação química e apresentou boa concordância com dados industriais de álcali ativo, álcali total titulável e temperatura, sem a necessidade de ajuste de nenhum parâmetro. Os resultados obtidos a partir de simulações revelam que o consumo de água pela reação de apagamento, bem como pela evaporação, exercem uma influência significativa sobre a vazão volumétrica na saída do reator, impondo uma diminuição de 4,6% sobre o teor de água na corrente de saída do reator em relação à alimentação