Microalgal Growth in Paper Industry Effluent: Coupling Biomass Production with Nutrients Removal

Paper and pulp industries produce effluents with high phosphorus concentrations, which need to be treated before their discharge in watercourses. The use of microalgae for this purpose has attracted the attention of researchers because: (i) microalgae can assimilate phosphorus (one of the main nutrients for their growth); and (ii) growing on effluents can significantly reduce the costs and environmental impact of microalgal biomass production. This study evaluated the growth and ability of Chlorella vulgaris to remove the phosphorus from a secondary-treated effluent of a Portuguese paper company. Batch experiments were performed for 11 days using different dilutions of the effluent to evaluate its inhibitory effect on microalgae. Results showed that the non-diluted effluent inhibited microalgal growth, indicating that this bioremediation process is possible after a previous dilution of the effluent. Regarding phosphorus removal, promising results were achieved, especially in the experiments conducted with the most diluted effluent: removal efficiencies obtained in these conditions were (54 +/- 1)%. Another interesting finding of this study was microalgal growth in flakes' form (mainly due to the compounds present in the effluent and to the pH values achieved), which can be an important economic advantage for biomass recovery after the remediation step

KINETIC STUDY ON THE REMOVAL OF BTX COMPOUNDS IN BATCH REACTOR USING ACTIVATED CARBON FROM COCONUT SHELL AS THE ADSORBENT

The adsorption kinetics of BTX compounds (benzene, toluene, o-xylene) in aqueous solution was investigated in a batch reactor at 23 ±1°C using a commercial thermally-activated coconut shell carbon. The solution pH did not affect the adsorption and the thermal activation of the adsorbent produced a higher amount of negative charges on the surface, increasing the adsorption efficiency, due to the weakly positive charges of the BTX molecules. In order to determine the mechanism and the limiting step of the adsorption process, the kinetics data were fitted using different models: the pseudo-first-order, pseudo-second-order and intraparticle diffusion models. The pseudo-second-order model was more appropriate for describing the adsorption rate based on the high correlation coefficient (R2) and because the qe calculated was reasonably similar to qe experimental values. Through a detailed study involving kinetic experiments it was also possible to identify the controlling stage of the process from the fitting of the intraparticle diffusion model. The high values for the correlation coefficients indicated that the process is strongly controlled by the second-stage of the diffusion for all compounds studied at different concentrations.A cinética de adsorção dos compostos BTX (benzeno, tolueno, o-xileno) em solução aquosa foi investigada em um reator em batelada a 23 ±1°C usando carvão de casca de coco ativado termicamente comercial, como adsorvente. O pH da solução não afetou a adsorção e a ativação térmica do adsorvente produziu uma maior quantidade de cargas negativas na superfície, aumentando a eficiência de adsorção, devido às cargas das moléculas dos BTX serem fracamente positivas. Para determinar o mecanismo e a etapa limitante do processo de adsorção, os dados cinéticos foram ajustados usando diferentes modelos: modelos de pseudo-primeira ordem, pseudo-segunda ordem e difusão intrapartícula. O modelo de pseudo-segunda ordem foi o mais apropriado para descrever a taxa de adsorção com base no alto coeficiente de correlação (R2) e porque o qe calculado utilizando o modelo de pseudo-segunda ordem foi razoavelmente semelhante aos valores experimentais. Através de um estudo detalhado envolvendo os experimentos cinéticos, também foi possível identificar o estágio controlador do processo a partir do ajuste do modelo de difusão intrapartícula. Os valores elevados para os coeficientes de correlação indicaram que o processo é fortemente controlado pelo segundo estágio da difusão para todos os compostos estudados em diferentes concentrações

Um esquema para minimização da difusão numerica na solução de escoamentos em geometrias arbitrarias

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro TecnologicoNeste trabalho é desenvolvida uma metodologia numérica, em volumes finitos, no sistema de coordenadas generalizadas, utilizando malhas adaptativas coincidentes com a direção do vetor velocidade, visando minimizar os erros de interpolação decorrentes do fator do vetor velocidade ser, em geral, oblíquo às linhas de malha. É proposta uma função de interpolação para a avaliação das variáveis na face do volume de controle, com base nas equações de conservação, permitindo que as influências dos efeitos convectivos, difusivos, de pressão e existência de termos fontes sejam consideradas. Esta função de interpolação é denominada neste trabalho de WUDS-E, por ser uma extensão do esquema WUDS. É um fato bastante conhecido as dificuldades de convergência enfrentadas quando diferenças centrais são empregadas para a função de interpolação sem a adição de termos dissipativos. A alternativa já em uso há décadas e o emprego de esquemas "upwind" e híbridos, evitando a origem de coeficientes negativos que, dependendo do método de solução do sistema linear empregado, podem ser desastrosos. Estes métodos, entretanto,em suas formas mais simplificadas, isto é, unidimensionais, resultam em considerável introdução de difusão numérica quando as linhas coordenadas não estão alinhadas com o vetor velocidade

Aplicação de adsorventes para o tratamento de emulsões óleo/água / Application of adsorbents for oil/water emulsions treatment

 A remoção de óleo da água produzida é um dos principais desafios na exploração de petróleo, especialmente em plataformas marítimas (offshore). O espaço limitado dos navios e plataformas e exploração combinado com um grande volume de água utilizado, requer o uso de processos com alta eficiência na separação óleo/água. Neste contexto, a adsorção tem se adequado a essas características. Neste trabalho, foi investigada a eficiência de remoção de óleo diesel da água em emulsões pelos adsorventes carvão ativado e fibra de carbono. A determinação de parâmetros cinéticos foi obtida utilizando modelos de cinéticas de pseudo-primeira ordem e pseudo-segunda ordem e parâmetros termodinâmicos (modelos de isotermas de Langmuir e Freundlich) no processo de adsorção em batelada. Na determinação dos parâmetros cinéticos, a influência da temperatura e da concentração inicial foram avaliados. Outros parâmetros investigados foram o pH e a salinidade. Os resultados mostraram que os adsorventes carvão ativado (CA) e a fibra de Carbono (FC) removeram o óleo rapidamente com eficiência. O processo de adsorção, especialmente com CA e FC é bastante promissor para aplicação no tratamento de água contaminada com óleo

Investigação experimental da transferência de calor de superfícies estendidas aquecidas para sprays de fluido refrigerante

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaCom o aumento da miniaturização dos componentes eletrônicos, gerou-se a necessidade do projeto de sistemas de dissipação de calor mais eficientes, compactos, silenciosos e com capacidade de remoção de altos fluxos de calor. A tecnologia de resfriamento por spray vem sendo vista como uma possível solução para o preenchimento desta lacuna, especialmente quando acoplada a sistemas de refrigeração compactos. O enorme potencial desta nova tecnologia é refletido no grande aumento do número de publicações na área de resfriamento por spray nos últimos anos; porém existe ainda a escassez de estudos de spray cooling empregando fluidos refrigerantes como fluidos de operação. Este trabalho tem por objetivo analisar experimentalmente o fenômeno de resfriamento de superfícies estendidas de cobre por spray de fluido refrigerante. Uma bancada experimental foi construída para a análise do desempenho da transferência de calor em três superfícies: superfície plana, superfície com espuma metálica e superfície aletada com canais radiais. O comportamento do coeficiente de transferência de calor por convecção foi analisado em função da vazão mássica de fluido refrigerante e pressão na qual o spray era exposto. As seguintes condições de testes foram realizadas: pressão interna da câmara de testes de 5 e 6 bar, vazão mássica de fluido refrigerante de 3 e 5 quilogramas por hora, distância entre o bico injetor e a base das superfícies de 17 mm, grau de sub-resfriamento do fluido de 5ºC e fluxo de calor dissipado na superfície de teste de 0 a 40 W/cm2. Os resultados apontam que o aumento da vazão mássica do fluido refrigerante resulta em maiores coeficientes de transferência de calor, enquanto que a eficiência do spray é reduzida. O aumento da pressão na qual o fluido é exposto intensifica a transferência de calor entre a superfície e o fluido, aumentando também a eficiência do spray. O melhor desempenho de transferência de calor foi obtido utilizando-se a superfície com acoplamento de espuma metálica sobre a superfície. O fluxo de calor crítico não sofreu efeito da variação da geometria da superfície. Este estudo contribuiu para a melhor compreensão do fenômeno de resfriamento por spray em superfícies estendidas.The increasing of electronic components miniaturization has generated the need for more efficient, compact and quiet heat sinks designs, capable of removing high heat fluxes. The Spray Cooling technology is being seen as a possible solution to fill this gap, especially when attached to compact refrigeration systems. The huge potential of this new technology is reflected on the large increase of the number of publications in the Spray Cooling area in the last few years; but there is still a lack of studies of spray cooling using refrigerants as working fluid. The main objective of this research is the experimental analysis of the Spray Cooling phenomena in enhanced cooper surfaces, using refrigerant. A testing bench was built to investigate the performance of heat transfer in three different surfaces: flat surface, surface with a copper-foam metal cover and finned surfaces with radial channels. The behavior of the heat transfer coefficient was analyzed as a function of the refrigerant mass flow and the pressure at which the spray was exposed. The tests condition were: internal pressure of the testing chamber of 5 and 6 bar, refrigerant mass flow of 3 and 5 kilograms per hour, distance between the nozzle and the base of the testing surface of 17 millimeters, sub-cooling degree of 5ºC and heat flux from 0 to 40 W/cm2. The results show that the increasing of the refrigerant mass flow results in higher heat transfer coefficient, while the boiling efficiency is reduced. The increase of the pressure which the fluid is exposed to enhanced the heat transfer between the fluid and the surface, increasing the boiling efficiency as well. The best performance of heat transfer was achieved in the surface with metal foam cover. The critical heat flux was not sensible to the surface geometry. This research contributed to a better understanding of spray cooling phenomena in extended surfaces

Aplicação de adsorventes para o tratamento de emulsões óleo/água / Application of adsorbents for oil/water emulsions treatment

 A remoção de óleo da água produzida é um dos principais desafios na exploração de petróleo, especialmente em plataformas marítimas (offshore). O espaço limitado dos navios e plataformas e exploração combinado com um grande volume de água utilizado, requer o uso de processos com alta eficiência na separação óleo/água. Neste contexto, a adsorção tem se adequado a essas características. Neste trabalho, foi investigada a eficiência de remoção de óleo diesel da água em emulsões pelos adsorventes carvão ativado e fibra de carbono. A determinação de parâmetros cinéticos foi obtida utilizando modelos de cinéticas de pseudo-primeira ordem e pseudo-segunda ordem e parâmetros termodinâmicos (modelos de isotermas de Langmuir e Freundlich) no processo de adsorção em batelada. Na determinação dos parâmetros cinéticos, a influência da temperatura e da concentração inicial foram avaliados. Outros parâmetros investigados foram o pH e a salinidade. Os resultados mostraram que os adsorventes carvão ativado (CA) e a fibra de Carbono (FC) removeram o óleo rapidamente com eficiência. O processo de adsorção, especialmente com CA e FC é bastante promissor para aplicação no tratamento de água contaminada com óleo

Um esquema numerico utilizando variáveis co-localizadas com função de interpolação completa para a solução de problemas de escoamento de fluidos

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro TecnologicoA disponibilidade, cada vez mais fácil, de computadores de grande porte tem motivado engenheiros e cientistas ao uso de técnicas numéricas para a solução de problemas cada vez mais complexos. Assim, em todas as áreas da física e da engenharia, observa-se, atualmente, um impressionante número de aplicações de modelos numéricos. Esta demanda tem impulsionado significamente o desenvolvimento destes modelos e, principalmente, tem incentivado a realização de pesquisas no sentido de remover dificuldades importantes que estes modelos apresentam. Podemos destacar duas delas, que praticamente respondem pela qualidade do método numérico: a grande memória computacional requerida e os erros de difusão numérica. Para contribuir na remoção da primeira dificuldade, é proposto neste trabalho o uso de variáveis co-localizadas, onde todas as variáveis possuem o mesmo volume elementar de integração. Para problemas que procuram simular mais realisticamente a física do fenômeno e que, geralmente, envolvem geometrias irregulares em três dimensões, este procedimento economiza enorme memória computacional se comparado com modelos que empregam variáveis desencontradas

AVALIAÇÃO CRONOLÓGICA DE MANCHAS DE SANGUE SOBRE TECIDOS TÊXTEIS VIA ESPECTROFOTOMETRIA DE COR E LAVAGEM ENZIMÁTICA

Manchas de sangue são um dos vestígios mais importantes para a investigação forense. Permitem rápido reconhecimento visual de um crime, reconstruções e grande facilidade na extração de perfis genéticos. Com base nas pesquisas, vêm-se buscando novas aplicações deste vestígio para a criminalística. Uma das mais promissoras é o tempo desde o depósito (TDD) da mancha de sangue, o que fornece a estimativa do tempo decorrido do crime. Métodos diversos têm sido sugeridos em vários institutos de pesquisa do mundo, mas os resultados têm apresentado restrições e pouco emprego prático para o Perito criminal. Uma nova forma de abordar o problema é sugerido no presente estudo pela avaliação espectrofotométrica de tecidos saturados com sangue como, por exemplo, as vestes da vítima. Esta escolha permite a utilização da amostra também em um processo de lavagem enzimática, parametrizando o TDD pela resistência à remoção desta mancha. Espectrofotômetros de última geração são capazes de criar banco de dados e transformar espectros em equações matemáticas, interpolando-as. A medição de espectros de cor ao longo de uma cinética de lavagem enzimática é inovadora porque aumenta as hipóteses de medição sobre a amostra, ao contrário de pesquisas tradicionais em espectrofotometria que se utilizam de uma leitura

Método de quantificação do residual de ácido naftênico em água produzida sintética após adsorção com fibra têxtil / Method for quantification of naphthenic acid residual in synthetic produced water after adsorption with textile fiber

A água produzida (AP) na extração de petróleo representa um potencial impacto ambiental devido ao seu descarte, muitas vezes sem tratamentos adequados para a remoção de contaminantes. O objetivo deste trabalho é propor um método de quantificação de ácido naftênico (AN) em AP sintética. O método desenvolvido baseou-se na extração do AN em meio orgânico seguido de leituras em FTIR. O método proposto demonstrou reprodutibilidade com curva de calibração com coeficiente de correlação acima de 0,99

Organochlorine pesticides remediation techniques : technological perspective and opportunities

DATA AVAILABILITY : Data will be made available on request.Organochlorine pesticides have been widely used in agriculture to control agricultural pests. Although effective in controlling pests, organochlorine pesticides present numerous hazards to ecosystems and human health due to their persistence in the environment, bioaccumulation, and toxicity. Scientific studies have shown that organochlorines may be associated with endocrine and neurological problems. Several strategies have been developed to apply treatment techniques to remove pesticides from various ecosystems, both aquatic and terrestrial. Physicochemical and biological methods have revealed other potentialities for remediation of aqueous environments contaminated with organochlorine pesticides. In addition, combined processes using different approaches have been highlighted as efficient alternatives to mitigate the impacts of agrochemicals on the environment, e.g., physical technique followed by a biological process. However, there are still numerous gaps that need to be explored and elucidated. Therefore, this review addressed the impacts of organochlorine pesticides on ecosystems and some treatment techniques used to remove agrochemicals from water. Furthermore, new findings, technological perspectives, and opportunities on this subject were presented and discussed.The “Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico” (CNPq, Brazil) and “Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior” (CAPES, Brazil), Finance Code 001.https://www.sciencedirect.com/journal/journal-of-hazardous-materials-lettershj2024Chemical EngineeringSDG-02:Zero Hunge