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Desenvolvimento de um reator fotoquímico aplicável no tratamento de efluentes fenólicos presentes na indústria do petróleo
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2005-12-02) Mota, André Luís Novais; Chiavone Filho, Osvaldo; Nascimento, Cláudio Augusto Oller do; ; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4781533Z6; ; http://lattes.cnpq.br/2621516646153655; ; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4706657P4; Duarte, Márcia Maria Lima; ; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4787740D4; Moraes, José Ermírio Ferreira de; ; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4768860Z4
Com o crescente aumento da poluição das águas acorrido nos últimos anos, houve também um grande avanço das pesquisas relacionadas ao tratamento de águas contaminadas. Efluentes contendo compostos orgânicos de alta toxicidade, nos quais o tratamento biológico não pode ser aplicado, os chamados processos oxidativos avançados (POA) surgem como uma alternativa para a degradação de substâncias orgânicas tóxicas não biodegradáveis, pois estes processos são baseados na geração de radicais hidroxila, substâncias altamente reativas, capazes de degradar praticamente todas as classes de compostos orgânicos. Os POA, por muitas vezes, requerem o uso de reatores com lâmpadas especiais que emitem luz ultravioleta. Estas lâmpadas apresentam uma alta demanda de energia elétrica, consistindo, portanto, em um dos maiores problemas para a aplicação desses processos em escala industrial. Este trabalho envolveu o desenvolvimento de um novo reator fotoquímico composto de 12 lâmpadas fluorescentes de luz negra de baixo custo como fonte de radiação UV. O processo estudado foi o sistema foto-Fenton, uma combinação de íons ferrosos, peróxido de hidrogênio e radiação ultravioleta, sendo aplicado na degradação de um efluente sintético aquoso contendo fenol, um dos principais poluentes da indústria do petróleo. Foram realizados experimentos preliminares visando avaliar as condições operacionais do reator, além dos efeitos da intensidade da fonte de radiação e distribuição das lâmpadas no reator. As amostras foram analisadas quanto ao teor de carbono orgânico dissolvido (COD) utilizando um TOC 5000A da Shimadzu. A partir do recurso da cromatografia líquida de alto desempenho (HPLC), pôde ser identificado a formação do catecol e da hidroquinona durante o processo de degradação do fenol. Pelo emprego da actinometria foi obtida uma taxa de incidência de fótons de 9,06⋅1018 foton⋅s-1, para 12 lâmpadas acionadas. Foi elaborado um planejamento fatorial ampliado do qual foi possível avaliar a influência da concentração dos reagentes (Fe2+ e H2O2), além de ter sido determinado as condições ótimas experimentais ([Fe2+] = 1,6 mM e [H2O2] = 150,5 mM), obtendo um percentual máximo de degradação de 81,38 % em 1 hora de reação. Foi verificado que o aumento da concentração dos íons ferrosos é favorável ao processo até atingir um limite, quando o acréscimo de íons ferrosos começou a apresentar um efeito negativo. O H2O2 apresentou um efeito positivo ao processo, atingindo um percentual máximo de degradação. A modelagem matemática do processo foi realizada utilizando o recurso da rede neural artificial, a qual pôde representar o sistema e o comportamento das variáveis do processo
Estudo da oxidação do metabissulfito de sódio contido no efluente da carcinicultura
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2005-01-18) Albuquerque, Liana Filgueira; Chiavone Filho, Osvaldo; Nascimento, Cláudio Augusto Oller do; ; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4781533Z6; ; http://lattes.cnpq.br/2621516646153655; ; Moraes, José Ermírio Ferreira de; ; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4768860Z4; Vidal, Marcelo Prata; ; PRATA VIDAL, M. e VIDAL M.P.
A carcinicultura, processo de criação de camarão em cativeiro, vem crescendo rapidamente no país, ocupando um espaço significativo na exportação brasileira. Em 2003, essa atividade apresentou um volume de 60 milhões de ton e um faturamento de 220 milhões de dólares sendo também, o principal gerador de emprego e renda do setor primário da economia nordestina. Porém, por ser uma atividade nova, com pouco mais de 5 anos no Estado do Rio Grande do Norte, faz-se necessário investimento na área tecnológica. Entre os efluentes dessa atividade tem-se a solução aquosa de sulfito, normalmente utilizada no processo de despesca retirada dos camarões do viveiro. O objetivo desse trabalho é apresentar os resultados da oxidação do sulfito e concluir qual o método mais eficiente entre os testados em laboratório. Os experimentos foram realizados em um reator injetando-se ar difuso e outro com adição de peróxido de hidrogênio, na ausência e presença de luz UV. As soluções utilizadas foram: sintéticas, com concentrações semelhantes ao efluente da despesca e, coletadas in locu. A oxidação com ar foi monitorada por análise iodométrica do sulfito e com peróxido por análise turbidimétrica do sulfato, com espectrofotômetro. O sulfito foi totalmente oxidado em ambos os processos. Os resultados experimentais possibilitaram concluir que a oxidação do sulfito com peróxido foi a mais eficiente e permitiram encontrar as condições ótimas de concentração do peróxido, de acordo com o tempo de tratamento
Modelagem da transferência de massa na remoção do óleo da água produzida por flotação em coluna com uso de tensoativos de origem vegetal
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2012-02-10) Valença, Raniere Dantas; Dantas Neto, Afonso Avelino; Barros Neto, Eduardo Lins de; ; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4798645D3; ; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4783215D9; ; http://lattes.cnpq.br/3682699167257601; Moraes, José Ermírio Ferreira de; ; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4768860Z4; Dantas, Tereza Neuma de Castro; ; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4783139Z0&dataRevisao=null; Chiavone Filho, Osvaldo; ; http://lattes.cnpq.br/2621516646153655
O tratamento da água produzida (AP) e suas implicações são continuamente estudadas e várias perguntas são direcionadas a esta área. No Nordeste do Brasil os reservatórios em terra (ONSHORE) são, em sua maioria, poços maduros, com alta produção de água, e como esta água possui altos teores de óleo, não pode ser descartada simplesmente, pois são um risco para o ambiente pela contaminação do solo, águas subterrâneas ou mesmo animais e plantas. Atualmente, são utilizados polieletrólitos que facilitam a coalescência das gotas de óleo dispersas nesta água para assim aumentar a eficiência do seu processo de tratamento que é a flotação. Estes polieletrólitos além de serem de alto custo não são biodegradáveis o que limita sua aplicação. Diante deste contexto, surge a necessidade de estudar produtos menos agressivos ao meio ambiente que viabilizem este tratamento. Este trabalho propôs a modelagem do processo de flotação em coluna utilizando tensoativos de origem vegetal em substituição aos polieletrólitos, bem como obter uma correlação que represente os dados experimentais. Além disto, foi realizado um estudo comparativo entre modelos apresentados na literatura e o desenvolvido neste trabalho. Os resultados mostraram que o modelo desenvolvido obteve coeficientes de correlação R2, em relação aos dados experimentais, acima de 0,98, comprovando sua eficiência na modelagem dos dados experimentais.
Modelagem e simulação da deposição de parafinas em escoamento turbulento
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2012-02-09) Aum, Yanne Katiussy Pereira Gurgel; Dantas Neto, Afonso Avelino; Barros Neto, Eduardo Lins de; ; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4798645D3; ; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4783215D9; ; http://lattes.cnpq.br/0063234348877461; Moraes, José Ermírio Ferreira de; ; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4768860Z4; Chiavone Filho, Osvaldo; ; http://lattes.cnpq.br/2621516646153655; Dantas, Tereza Neuma de Castro; ; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4783139Z0&dataRevisao=null
A garantia de escoamento tem se tornado um dos temas de maior interesse na indústria do petróleo, principalmente devido à produção e ao transporte de petróleo em regiões com condições extremas de temperatura e pressão. Nessas operações, a deposição de parafinas é um problema comumente encontrado no escoamento de óleos parafínicos, causando a elevação dos custos do processo, devido ao aumento dos gastos energéticos de bombeamento, decréscimo da produção, aumento da pressão na linha e risco de bloqueio da linha de escoamento. Visando descrever o comportamento do processo de precipitação de parafinas durante escoamento turbulento de óleos parafínicos, sob várias condições de operações, o presente trabalho teve como objetivo a criação de um simulador com uma interface amigável e foi realizado em quatro etapas: (i) estimação de propriedades físicas, térmicas, de transporte e termodinâmicas de n-alcanos e de misturas parafínicas, através da utilização de correlações; (ii) obtenção da curva de solubilidade de parafinas no óleo e a determinação da temperatura de início de aparecimento dos cristais, através do cálculo do equilíbrio sólido-líquido de sistemas parafínicos; (iii) modelagem do processo de deposição, abrangendo os fenômenos de transferência de momento, calor e massa; (iv) desenvolvimento de uma interface gráfica em ambiente MATLAB® para permitir a simulação das diversas condições de escoamento, bem como compreender a importância das variáveis (temperatura de entrada, temperatura externa, temperatura de início do aparecimento dos cristais de parafina, composição do óleo, tempo) no comportamento do processo de deposição. Os resultados obtidos mostraram que o simulador desenvolvido, nomeado de DepoSim, é capaz de calcular os perfis de temperatura e espessura do depósito, bem como a quantidade de parafina depositada de forma simples e rápida, e também apresentando resultados coerentes e aplicáveis para a operação
Photo-Fenton degradation of phenol, 2,4-dichlorophenoxyacetic acid and 2,4- dichlorophenol mixture in saline solution using a falling-film solar reactor
(Taylor and Francis, 2014) Chiavone Filho, Osvaldo; Luna, Airton José de; Nascimento, Cláudio Augusto Oller do; Foletto, Edson Luiz; Moraes, José Ermírio Ferreira de
In this work, a saline aqueous solution of phenol, 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) and 2,4-dichlorophenol (2,4-DCP) was treated by the photo-Fenton process in a falling-film solar reactor. The influence of the parameters such as initial pH (5–7), initial concentration of Fe2+ (1–2.5 mM) and rate of H2O2 addition (1.87–3.74 mmol min−1) was investigated. The efficiency of photodegradation was determined from the removal of dissolved organic carbon (DOC), described by the species degradation of phenol, 2,4-D and 2,4-DCP. Response surface methodology was employed to assess the effects of the variables investigated, i.e. [Fe2+], [H2O2] and pH, in the photo-Fenton process with solar irradiation. The results reveal that the variables’ initial concentration of Fe2+ and H2O2 presents predominant effect on pollutants’ degradation in terms of DOC removal, while pH showed no influence. Under the most adequate experimental conditions, about 85% DOC removal was obtained in 180 min by using a reaction system employed here, and total removal of phenol, 2,4- and 2,4-DCP mixture in about 30 min
Photo-Fenton oxidation of phenol and organochlorides (2,4-DCP and 2,4-D) in aqueous alkaline medium with high chloride concentration
(Elsevier, 2012-11-30) Chiavone Filho, Osvaldo; Luna, Airton José de; Machulek Júnior, Amilcar; Nascimento, Cláudio Augusto Oller do; Moraes, José Ermírio Ferreira de
A highly concentrated aqueous saline-containing solution of phenol, 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) and 2,4-dichlorophenol (2,4-DCP) was treated by the photo-Fenton process in a system composed of an annular reactor with a quartz immersion well and a medium-pressure mercury lamp (450 W). The study was conducted under special conditions to minimize the costs of acidification and neutralization, which are usual steps in this type of process. Photochemical reactions were carried out to investigate the influence of some process variables such as the initial concentration of Fe2+ ([Fe2+]0) from 1.0 up to 2.5 mM, the rate in mmol of H2O2 fed into the system () from 3.67 up to 7.33 mmol of H2O2/min during 120 min of reaction time, and the initial pH (pH0) from 3.0 up to 9.0 in the presence and absence of NaCl (60.0 g/L). Although the optimum pH for the photo-Fenton process is about 3.0, this particular system performed well in experimental conditions starting at alkaline and neutral pH. The results obtained here are promising for industrial applications, particularly in view of the high concentration of chloride, a known hydroxyl radical scavenger and the main oxidant present in photo-Fenton processes
Tratamento de materiais contaminados com bifenilas policloradas (PCBS) via extração convencional e fluído supercrítico
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2008-12-17) Silva, Dannielle Janainne da; Pereira, Camila Gambini; Moraes, José Ermírio Ferreira de; ; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4768860Z4; ; http://lattes.cnpq.br/8055289812908100; ; http://lattes.cnpq.br/3744730955893225; Melo, Josette Lourdes de Sousa; ; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4787094H6; Chiavone Filho, Osvaldo; ; http://lattes.cnpq.br/2621516646153655; Nascimento, Cláudio Augusto Oller do; ; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4781533Z6
A descontaminação de materiais tem sido tema de vários estudos. Um dos fatores que aumenta a poluição é a falta de responsabilidade no descarte do lixo tóxico, como por exemplo, a presença de PCBs (Bifenilas policloradas) no meio ambiente. Nos regulamentos brasileiros, o material contaminado com PCBs nas concentrações acima de 50 ppm deve ser armazenado em lugares especiais ou ser destruído, geralmente por incineração em forno de plasma com duplo estágio. Devido ao custo elevado deste processo, novas metodologias para remoção de PCBs estão sendo pesquisadas. O objetivo deste estudo foi desenvolver uma metodologia experimental e analítica para a quantificação da remoção de PCBs de materiais contaminados através de extração pelo método Soxhlet e por fluído supercrítico, como também avaliar e comparar a eficiência técnica dos dois processos de extração. Os materiais avaliados foram: solo e madeira ambos contaminados com PCBs via contaminação simulada. Os materiais foram contaminados com a concentração de 6.000, 33.000 e 60.000 mg de óleo Ascarel/ kg de material. A extração pelo método Soxhlet foi realizada usando 100 mL de solvente orgânico (hexano ou etanol), 180 ºC e pressão atmosférica. A extração com fluído supercrítico foi realizada nas seguintes condições: 200 bar, 70 ºC e 3 g de CO2 / min. Os extratos obtidos foram quantificados usando a cromatografia gasosa acoplada a um espectrômetro de massa (CG-EM). Foram realizadas extrações pelo método convencional usando a técnica de planejamento fatorial 22, com a finalidade de estudar os efeitos da concentração inicial de contaminante e o tempo de extração no percentual de remoção de PCBs. As extrações pelo método Soxhlet foi eficiente para extração de PCBs em solo e em madeira para os dois solventes em estudo (hexano e etanol). Nos experimentos de extração em solos, o melhor percentual de remoção de PCBs usando etanol como solvente foi de 81,3% e 95% para a extração que usa hexano como solvente, com o mesmo tempo de extração. Os resultados dos ensaios de extração com madeira, mostraram que estatisticamente não há diferença entre as extrações mudando o solvente. A extração por fluido supercrítico nas condições estudadas teve melhor desempenho para extrair PCBs na matriz madeira do que no solo. Em duas horas de extração foi obtido percentual de 43,9 ± 0,5 % para a soma do total de PCBs extraído no solo contra 95,1 ± 0,5 % para a soma total de PCBs extraído na madeira. Os resultados foram satisfatórios para ambas as técnicas de extração estudadas
Treatment of saline wastewater contaminated with hydrocarbons by the photo-fenton process
(ACS Publications, 2004-01-03) Chiavone Filho, Osvaldo; Moraes, José Ermírio Ferreira de; Quina, Frank H.; Nascimento, Cláudio Augusto Oller do; Silva, Douglas do Nascimento
The application of the photo-Fenton process to the treatment of saline wastewater contaminated with hydrocarbons is investigated. Aqueous saline solutions containing raw gasoline were used as a model oil-field-produced water. The dependence on concentrations of the following reagents has been appropriately evaluated: hydrogen peroxide (100−200 mM), iron ions (0.5−1 mM), and sodium chloride (200−2000 ppm). The reactions were monitored by measurement of the absorption spectra and total organic carbon (TOC). Experimental results demonstrate that the photo-Fenton process is feasible for the treatment of wastewaters containing hydrocarbons, even in the presence of high concentrations of salt. The effect of the salt in this process is described through a series of reactions. A simple feedforward neural network model was found to correlate well the observed data for the degradation process
Utilization of solar energy in the photodegradation of gasoline in water and of oil-field-produced water
(ACS Publications, 2004-05-28) Chiavone Filho, Osvaldo; Moraes, José Ermírio Ferreira de; Silva, Douglas do Nascimento; Quina, Frank H.; Nascimento, Cláudio Augusto Oller do
The photo-Fenton process utilizes ferrous ions (Fe2+), hydrogen peroxide (H2O2), and ultraviolet (UV) irradiation as a source of hydroxyl radicals for the oxidation of organic matter present in aqueous effluents. The cost associated with the use of artificial irradiation sources has hindered industrial application of this process. In this work, the applicability of solar radiation for the photodegradation of raw gasoline in water has been studied. The photo-Fenton process was also applied to a real effluent, i.e., oil-field-produced water, and the experimental results demonstrate the feasibility of employing solar irradiation to degrade this complex saturated-hydrocarbon-containing system

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