Engenharia Química
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- Construção e teste de um interferômetro para medidas de índice de refração de sistemas gasosos(2023) Santos, Juliana Brunelli StocoOs combustíveis fósseis têm sido utilizados como uma importante fonte de energia convencional para os setores de transporte, contudo o seu consumo em excesso trouxe sérias carências energéticas, provocando graves problemas para a humanidade. Diante desse cenário, torna-se imprescindível a busca e o desenvolvimento de fontes alternativas de energia que sejam renováveis. O hidrogênio se apresenta como uma possibilidade atraente, sendo apontado como uma fonte de energia limpa, pois sua combustão gera apenas vapor de água. A reforma a vapor do etanol é considerada um processo vantajoso para a obtenção de hidrogênio, pois apresenta alto rendimento no produto, é um processo neutro em carbono e a matéria-prima pode vir de fontes de biomassa. O processo de reforma produz uma corrente gasosa composta principalmente por hidrogênio, metano, monóxido de carbono e dióxido de carbono. Portanto, o presente estudo se propôs construir e testar um sistema interferométrico, com a finalidade de identificar a composição desses gases na mistura resultante da reforma a vapor, utilizando medidas de índice de refração. A refratometria é uma técnica usada para determinar a composição de misturas gasosas, através das regras refrativas de misturas. Para atingir o objetivo deste trabalho foi utilizada a regra de mistura de Gladstone-Dale, levando-se em consideração a temperatura de cada amostra. Para realizar os experimentos foi feita uma montagem composta por três elementos principais, um interferômetro de Michelson, iluminado por lasers emitindo a 632,8 nm, 532 nm, 655,3 nm e 850 nm; um sistema de vácuo com uma bomba mecânica, que realiza a medição da pressão absoluta, e um sistema para a contagem de franjas de interferência. Para testar a validade desse arranjo, foram realizados experimentos com o ar atmosférico e com os gases puros de argônio, nitrogênio e dióxido de carbono, que apresentaram resultados satisfatórios, próximos aos da literatura, com baixos desvios experimentais. Também foi efetuada uma análise para uma mistura binária, contendo argônio e nitrogênio, que apresentou resultados aceitáveis ao compará-los com os valores obtidos pela regra de Gladstone-Dale, sendo que os desvios experimentais não ultrapassaram de 1,5%. A mesma comparação foi realizada para o ar atmosférico e verificou-se que os desvios foram menores que 0,5%, validando o sistema interferométrico utilizado. Por fim, foi demonstrado que é possível determinar a composição de uma mistura gasosa nesse sistema através da regra de Gladstone-Dale e utilizando lasers com comprimentos de ondas mais afastados
- Propriedades termodinâmicas e espectroscópicas de soluções líquidas binárias contendo (diidrolevoglucosenona + álcoois)(2023) Castro, João Vítor Mateika deO uso de solventes e combustíveis derivados de fontes renováveis é de interesse da indústria, ao atuarem como promissores substitutos àqueles derivados do petróleo. Como consequência desse interesse, a academia deve suprir a demanda por reconhecimento e avaliação de suas propriedades. O presente projeto teve como objetivo estudar fenômenos químicos, físicos e estruturais presentes em sistemas líquidos binários contendo {diidrolevoglucosenona (Cyrene, DLGN) + C2-C5 n-álcoois}. Foram realizadas medidas experimentais de densidade, velocidade do som e viscosidade de soluções contendo diidrolevoglucosenona + álcoois, na faixa de temperatura entre (T = 288,15 – 305,15 K), a p = 92,71 kPa, e em toda faixa de composição. Esses resultados foram usados para calcular o volume molar excesso (Vm E ?, o desvio da compressibilidade isentrópica (??), o desvio da viscosidade (??) e a energia de Gibbs de ativação excesso (?G E*), os quais foram correlacionados por um polinômio do tipo Redlich-Kister, apresentando uma boa concordância com os dados experimentais. Esses resultados sugerem que efeitos químicos e estruturais devem ser predominantes sobre efeitos físicos para todos os sistemas estudados. Para complementar os resultados termodinâmicos e buscar a elucidação dos fenômenos de interação presentes nas misturas, foram determinadas propriedades espectroscópicas dos sistemas estudados, utilizando as técnicas de espectroscopia na região do infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e ressonância magnética nuclear de carbono (RMN 13C) e de hidrogênio (RMN 1H). Essas análises espectroscópicas confirmaram interações específicas, por meio de ligações de hidrogênio entre o DLGN e os álcoois presentes nas misturas.
- Propriedades físico-químicas e espectroscópicas de sistemas binários contendo gasolina e álcoois(2023) Almeida, Bruna CostaNo Brasil, a ANP (Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustível) estabelece regras por meio de portarias, instruções normativas e resoluções para garantir a qualidade de combustíveis e biocombustíveis e suas misturas. A Resolução nº 807, de 23 de janeiro de 2020, realiza o controle de qualidade da gasolina de uso automotivo determinando especificações que devem ser atendidas pelos agentes econômicos que comercializarem o produto em todo o território nacional. Neste contexto, o presente estudo teve como objetivo obter dados experimentais de densidade, velocidade do som, viscosidade, MON, RON, curvas de destilação, pressão de vapor e calor de combustão de misturas binárias contendo gasolinaetanol e gasolina-butanol, em toda faixa de composição, à diferentes temperaturas. As temperaturas estudadas para obter valores das propriedades físicas das misturas variaram entre 20 e 35°C, em intervalos de 5°C, e os valores de pressão de vapor foram obtidos a uma temperatura fixa de 37,8°C. Buscando uma explicação molecular para tentar elucidar os principais fenômenos físicos e químicos que ocorrem nas misturas estudadas, foram realizadas também medidas de propriedades espectroscópicas por meio da obtenção de espectros de Ressonância Magnética Nuclear de hidrogênio (1H-RMN) e de carbono (13C-RMN). A partir dos resultados obtidos, foi possível concluir que o aumento da concentração dos álcoois nas misturas leva a valores das propriedades físicas e de vaporização menos satisfatórios no que diz respeito à legislação; com o etanol apresentando melhores características físicas e de detonação, e o butanol apresentando um melhor calor de combustão
- Estudos físico-químico e espectroscópico de misturas combustíveis(2022) Cantaruti Júnior, A. A. B.A pesquisa e o desenvolvimento de busca de novas fontes de energias se tornaram um dos principais desafios da humanidade. Além da preocupação pelas incertezas do mercado financeiro com variações de preços constante, torna-se imprescindível reduzir a emissão dos gases do efeito estufa os quais contribuem para as mudanças climáticas do Planeta. Novas proposições de misturas combustíveis envolvendo diesel fóssil e biocombustíveis estão cada vez mais sendo avaliadas como alternativas através do aumento da fração de biocombustíveis na composição da mistura combustível. A garantia da qualidade de biocombustíveis e misturas de combustíveis é determinada por requisitos e propriedades padronizadas. Os parâmetros e valores limite são baseados em resultados científicos, bem como em experiências de campo e observações. Neste trabalho foram avaliadas as propriedades físico-química e espectroscópicas de misturas binárias entre dois biocombustíveis (HVO – diesel verde e biodiesel (FAME)) e um combustível fóssil diesel (S10). Foram determinados os valores de densidade, viscosidade cinemática, ponto de fulgor, destilação e espectroscopia de infravermelho em função da composição das misturas binárias avaliando o comportamento das propriedades das misturas e a avaliação dos resultados perante as principais especificações utilizadas atualmente, EN 590/2009 utilizada no âmbito europeu e ANP 50/2013 utilizada no âmbito brasileiro. Foi possível, por meio dos resultados experimentais, determinar o comportamento das propriedades e propor correlações lineares e polinomiais de cada propriedade em relação as composições. Observou-se a diminuição dos valores da densidade com as adições de HVO nas misturas binárias e um aumento da densidade para os sistemas contendo biodiesel. A viscosidade e ponto de fulgor por sua vez, diminuíram com a adição de diesel e aumentaram com a adição de biodiesel nas misturas binárias. Todas as composições foram caracterizadas pelos seus respectivos espectros de infravermelho, por FTIR-ATR (Reflectância Total Atenuada) e em absorbância por 0,1 milímetro (ABS / 0.1mm). As misturas binárias contendo biodiesel apresentaram um estiramento C=O em 1744 cm-1 característicos de ésteres e com intensidade mais elevada para misturas com maior porcentagem de biodiesel presente na mistura. Em relação aos espectros de diesel e HVO, verificou-se uma similaridade entre os espectros obtidos, já que ambos os combustíveis são compostos parafínicos alifáticos. Entretanto, observou-se o aumento de intensidade de algumas bandas características de alifáticos nas misturas estudadas. A partir dos resultados obtidos neste trabalho foi possível determinar quais composições apresentam resultados em conformidade com as especificações utilizadas atualmente em motores de ciclo diesel
- Propriedades volumétricas e acústicas de sacarídeos em soluções aquosas de polietilenos glicóis(2022) Castro, P. J.Com o objetivo de verificar possíveis efeitos das interações de sacarídeos com polietilenos glicóis, dados experimentais de densidade e velocidade do som de sacarídeos em soluções de polietilenoglicóis (PEG200, PEG300 e PEG400) foram determinados a diferentes temperaturas e concentrações, e à pressão atmosférica (p = 92,3 kPa). As densidades e as velocidades do som das soluções preparadas foram obtidas utilizando um Analisador de Densidade e Velocidade do Som, fabricado pela Anton Paar (Modelo DAS 5000). Os sacarídeos estudados foram D(+)-glicose e sacarose. Foram preparadas soluções de sacarídeos nas concentrações de m ? (0,1; 0,3; 0,5; 0,7; 0,9; 1,1; 1,3; 1,5 e 1,7) mol·kg-1 em água pura e em soluções de polietilenos glicóis de concentração de m = (0,025; 0,050; 0,075 e 0,100) mol·kg-1. Os dados foram determinados nas temperaturas de T = (283,15; 288,15; 293,15; 298,15 e 303,15) K. A partir dos resultados experimentais de densidade e velocidade do som, foram calculadas as seguintes propriedades termodinâmicas: os volumes molares aparentes, os volumes parciais molares à diluição infinita, os volumes parciais molares de transferência dos sacarídeos da água para as soluções de PEG, as compressibilidades isentrópicas molares aparentes, as compressibilidades isentrópicas parciais molares à diluição infinita e as compressibilidades isentrópicas parciais molares de transferência dos sacarídeos da água para as soluções de PEG. O comportamento das propriedades volumétricas e acústicas à diluição infinita levam a suposição da existência de fracas interações soluto-soluto e fortes interações soluto-solvente. Já as propriedades de transferência indicam que as interações do tipo hidrofílico-hidrofílico devem prevalecer nos sistemas estudados, as quais ocorrem entres os grupos hidrofílicos (-OH, -C=O, -O-) dos sacarídeos e (-OH) dos polietilenos glicóis
- Propriedades volumétricas, viscosimétricas, acústicas e espectroscópicas de soluções líquidas binárias contendo gama-valerolactona (GVL) e álcoois(2020) Fernandes, R. L.Substâncias derivadas da biomassa têm chamado a atenção, uma vez que esses compostos pertencem ao grupo de solventes renováveis, cujas propriedades físico-químicas apresentam grande potencial para aplicações em diversas áreas da ciência e indústria, especialmente em biorrefinarias. Portanto, conhecer as propriedades termodinâmicas de sistemas contendo tais líquidos é de interesse prático, pois dados experimentais podem ser usados em modelagem a fim de aperfeiçoar processos ou ainda desenvolver e verificar novos modelos e teorias de soluções, as quais têm se mostrado bastante complexas. O presente projeto objetiva estudar propriedades termodinâmicas excesso, que quantificam o desvio da solução real em relação à ideal, e espectroscópicas de sistemas líquidos binários compostos por gama-valerolactona (GVL) + álcoois (etanol, 1-propanol, 1-butanol ou 1-pentanol). Para tanto, determinaram-se dados originais de densidade, velocidade do som e viscosidade dinâmica dessas soluções em toda faixa de composição e nas temperaturas T = (293,15 – 313,15) K, sob pressão atmosférica (92,3 kPa). Com estes dados experimentais, calcularam-se propriedades volumétricas como volume molar excesso (Vm E ), acústica tal como desvio da compressibilidade isentrópica (??S), viscosimétrica como desvio da viscosidade (??) e a energia de Gibbs de ativação de fluxo excesso (?G *E). Estas propriedades resultaram em valores negativos para todas as condições, exceto o Vm E , que foi totalmente negativo apenas para o sistema etanol-GVL. Para complementar a discussão termodinâmica, realizaram-se análises espectroscópicas por ressonância magnética nuclear (RMN-H 1 e RMN-C 13) e no infravermelho (ATR-FTIR), cujos espectros comprovaram a existência de ligação de hidrogênio fraca entre o GVL-álcool
- Densidade e propriedades volumétricas de soluções aquosas contendo sacarídeos e líquido iônico(2019) Melo, Gabriela Messias deO presente estudo apresenta dados experimentais originais de densidade de soluções aquosas de líquidos iônico contendo sacarídeos a diferentes temperaturas, composições, e à pressão ambiente. Os sacarídeos estudados foram a D(+)-xilose, D(+)-glicose e a sacarose, e suas concentrações nas soluções variaram entre 0,015 e 1,7 mol·kg-1. O líquido iônico investigado foi o dicianamida de 1-etil-3-metilimidazólio [EMIM][DCA], cujas concentrações nas soluções aquosas foram de 0,025; 0,050; 0,075 e 0,1mol·kg-1. A faixa de temperatura estudada variou entre 283,15 e 303,15 K. As medidas experimentais de densidade das soluções foram obtidas usando um densímetro de oscilação mecânica fabricado pela Anton Paar (Modelo DMA 4500). Fazendo uso do formalismo termodinâmico, os resultados de densidade foram usados para calcular propriedades volumétricas, dentre elas, o volume molar aparente, o volume molar à diluição infinita e o volume de transferência dos sacarídeos da água para as soluções aquosas. Os valores da densidade das soluções aumentaram com o aumento da concentração do sacarídeo e do líquido iônico, e diminuíram com o aumento da temperatura. Os volumes molares aparentes e os volumes molares aparentes à diluição infinita aumentaram com o aumento da temperatura e da molalidade do sacarídeo seguindo a ordem: Sacarose >D(+)- glicose > D(+)-xilose. O comportamento do volume molar de transferência dos sacarídeos da água para as soluções iônicas foram discutidos em termos de interações hidrofílicas, hidrofóbicas e iônicas
- Aplicação da metodologia pinch em uma planta de tratamento de gordura(2019) Arrotéia, D. R.
- Propriedades volumétricas de soluções salinas contendo sacarídeos a diferentes temperaturas(2016) Mille, M. R.No presente estudo, dados experimentais de densidade de soluções de cloreto de sódio contendo sacarídeos foram determinadas a diferentes temperaturas e composições. As densidades das soluções foram medidas usando um densímetro de oscilação mecânica fabricado pela Anton Paar (Modelo DMA 4500). Os sacarídeos estudados foram D(+)-xilose, D(+)-glicose, D-frutose e sacarose (faixa de concentração entre 0,015 e 1,7 mol·kg-1) em água e em soluções aquosas de cloreto de sódio (nas concentrações de 0,025; 0,050; 0,075 e 0,1 mol·kg-1 ) nas temperaturas de T = (283.15, 288.15, 293.15, 298.15 e 303.15) K. Os resultados experimentais de densidade foram usados para calcular o volume molar aparente, o volume molar aparente à diluição infinita e o volume de transferência dos sacarídeos da água para a solução salina. O comportamento das grandezas volumétricas levam a acreditar que possivelmente as interações hidrofílicas-iônicas, que ocorrem entre os grupos hidrofílicos (- OH, -C=O, -O-) do sacarídeo e os íons (Na+ e Cl-) do eletrólito, foram predominantes nos sistema contendo D(+)-glicose, D-frutose e sacarose, enquanto que as interações hidrofóbicas-iônicas, entre as partes hidrofóbicas das moléculas dos sacarídeos (R=CH) e os íons (Na+ e Cl-) do eletrólito, devem prevalecer no sistema de D(+)-xilose.
- Tingimentos de malhas de algodão cationizadas com 3-cloro-2-hidroxipropiltrimetilamônio (CHTAC)(2018) Brizido, V. Z.O uso do algodão cationizado é uma das vias mais sustentáveis no processo de tingimento com corantes aniônicos, como os corantes reativos. Possibilitando o tingir a fibra sem eletrólito e ter um esgotamento dos corantes melhor. Além disso, se economiza água, energia e produtos químicos com melhores resultados nos custos e nos efluentes líquidos. Diversos sistema de cationização surgiram nas últimas décadas, um dos produtos estudados é o cloreto de 3-cloro-2-hidroxipropiltrimetilamônio (CHTAC). Alguns artigos foram publicados sobre este produto, sobre sua efetividade, problemas e paradigmas do processo. Esse trabalho tem como objetivo adaptar os estudos laboratoriais dos artigos à realidade das tinturarias e lavanderias do Brasil, em sua maioria, elas trabalham por esgotamento desenvolvendo umas enormes variedades de cores, desde as muito claras ao preto. Os corantes selecionados também são representativos na indústria têxtil brasileira. No presente estudo, foram feitos três tipos de aplicação de CHTAC em malha de algodão de variedade plantada no Brasil, ajustando cada aplicação para uma intensidade de cor, separando-se, desde modo, as cores claras, médias e escuras. Os corantes selecionados foram aplicados em diferentes concentrações e analisados quanto à qualidade dos tingimentos e à economia resultante. Foi observado um ganho expressivo no uso de insumos nos tingimentos das malhas de algodão cationizado. A qualidade dos tingimentos expressa pelas características de uniformidade (igualização) da cor e de solidez se mostrou igual ou melhor, quando comparada aos tingimentos tradicionais com reativos.