Construção de um sistema em fluxo contínuo para a extração de cromo de resíduos de couro curtido assistida por ultrassom
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Data
2021-02-11Primeiro membro da banca
Costa, Adilson Ben da
Segundo membro da banca
Paniz, Jose Neri Gottfried
Terceiro membro da banca
Barin, Juliano Smanioto
Quarto membro da banca
Dallago, Rogério Marcos
Metadata
Mostrar registro completoResumo
Neste trabalho, um sistema de extração em fluxo contínuo foi desenvolvido, caracterizado e avaliado para a remoção de Cr de resíduos de couro curtido, empregando EDTA como extrator. O protótipo foi confeccionado majoritariamente através da técnica de impressão 3D, sendo que diversos protótipos e configurações foram avaliados ao longo do trabalho. Após a construção do protótipo final, experimentos foram realizados para a caracterização térmica, química e dinâmica do sistema, além da otimização dos parâmetros operacionais e da avaliação do uso da energia de ultrassom (US). A concentração da solução extratora otimizada foi de 14,3 g L-1, correspondendo a uma proporção molar EDTA/Cr de três. Um valor ótimo de vazão de recirculação da fase líquida foi encontrado (350 mL min-1), no qual o arraste de partículas sólidas foi minimizado e o perfil de temperatura interna foi mantido relativamente homogêneo. As curvas de distribuição de tempos de residência da fase sólida indicaram a presença de um nível significativo de dispersão axial. O tempo relativo para a obtenção do estado estacionário foi semelhante (θ ≥ 4) para todas as condições de temperatura (70, 75 e 80 °C), tempo de residência (30, 60, 90 e 120 min) e razão sólido/líquido avaliadas (3, 4, 5 e 6%). À medida que a relação sólido/líquido foi aumentada, a eficiência de extração foi reduzida, sendo que o valor ótimo encontrado foi de 3%. O efeito do US foi investigado através do uso de um aplicador de US tubular, com frequência de 20 kHz, nas potências elétricas de 75, 150, 300 e 600 W. Foi observado que o perfil interno de temperatura ao longo do sistema afetado na presença de US, sendo que a temperatura de saída da fase líquida foi superior à de entrada, comportamento inverso ao observado sem US. Desta forma, a simulação do perfil de temperatura gerado pelo US, através de resistências elétricas, foi realizada para a comparação dos resultados obtidos. O uso do US não alterou o comportamento dinâmico do sistema, mas aumentou a eficiência de extração quando comparado à condição com perfil simulado de temperatura. Potências de US acima de 75 W não levaram ao aumento da eficiência de extração, quando o tempo de residência foi de 30 min. No entanto, quando 60 min de tempo de residência foram empregados, a potência otimizada de US foi de 150 W, resultando em uma eficiência de extração de 71,7 ± 0,7%. Além disso, foi observado que com o uso de US, a dispersão axial foi relativamente menor e o tempo de residência médio foi mais próximo ao teórico. A concentração de Cr na fase sólida diminuiu linearmente ao longo do comprimento do sistema, com uma queda mais acentuada na presença de US. Com o uso de US, foi observado o consumo de potência reativa pelo gerador do sistema, levando a um maior consumo global do que o observado sem US. Por fim, o balanço de massa verificou a consistência dos resultados, sendo que não foram observadas perdas significativas durante a operação do sistema.
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