Dissertações em Engenharia Química (Mestrado) - PPGEQ/ITEC
URI Permanente para esta coleçãohttps://repositorio.ufpa.br/handle/2011/2309
O Mestrado Acadêmico iniciou-se em 1992 e pertence ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química (PPGEQ) do Instituto de Tecnologia (ITEC) da Universidade Federal do Pará (UFPA).
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Navegando Dissertações em Engenharia Química (Mestrado) - PPGEQ/ITEC por Orientadores "ESTUMANO, Diego Cardoso"
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Dissertação Acesso aberto (Open Access) Inserção da temperatura no modelo de Langmuir aplicado na adsorção de íons cobre por zeólita 5A : experimental e estatística Bayesiana(Universidade Federal do Pará, 2025-02-05) SOUSA, Ana Paula Souza de; RODRIGUES, Emerson Cardoso; http://lattes.cnpq.br/7459428211048580; HTTPS://ORCID.ORG/0000-0002-0303-4578; ESTUMANO, Diego Cardoso; http://lattes.cnpq.br/5521162828533153; https://orcid.org/0000-0003-4318-4455O tratamento de águas residuais contaminadas por metais pesados representa um grande desafio ambiental, sendo a adsorção uma das principais abordagens para a remoção desses contaminantes, uma vez que apresenta alta eficiência na separação de moléculas. A compreensão da interação entre adsorvente e adsorvato é fundamental para prever a dinâmica em diferentes condições operacionais. Dessa forma, a utilização de técnicas de modelagem na predição de isotermas permite estimar o desempenho adsortivo, reduzindo a necessidade de experimentação intensiva, além de promover a otimização do processo. Considerando esses fatores, o presente trabalho objetivou o desenvolvimento de um modelo preditivo, capaz de estimar isotermas de adsorção de íons cobre por zeólita 5A em diferentes temperaturas. A metodologia envolveu a produção e caracterização do resíduo de caulim, metacaulim e produto zeolítico, utilizando técnicas de caracterização de Espectrometria de Fluorescência de Raios X (FRX), Difração de Raios X, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e análises térmicas de material por Termogravimetria (TG), Termogravimetria Diferencial (DTG) e Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) para obtenção da composição química, mineralógica, morfologia e estabilidade térmica do material. Experimentos de isotermas de adsorção de íons cobre foram realizadas nas temperaturas de 25 ºC, 35 ºC, 45 ºC, 55 ºC, 65 ºC, 75 ºC, 85 ºC e 95 ºC e, visando o estudo dos mecanismos de adsorção e da interação adsorvente/adsorvato, utilizou-se o Método de Monte Carlo Via Cadeia de Markov (MCMC) com o algoritmo Metropolis-Hastings para estimativa dos parâmetros de modelos e posterior ajuste aos dados experimentais. Com base nesses dados, o modelo de Langmuir foi adaptado para incorporação da temperatura na faixa de 25 ºC a 150 ºC por meio das etapas de calibração, validação e predição da dinâmica de adsorção. Os resultados das caracterizações confirmaram o potencial uso do resíduo caulinítico para síntese de zeólitas, bem como a formação da zeólita 5A por meio de suas composições química, mineralógica e morfologia. As isotermas revelaram que a capacidade de remoção de cobre aumentou proporcionalmente com a temperatura obtendo quantidade máxima de sorção de 754,85 mg/g a 95 ºC. A estimativa dos parâmetros validou a adaptação do modelo de Langmuir para diferentes condições térmicas, o qual mostrou-se eficaz na previsão das isotermas, otimizando o processo de adsorção em diferentes temperaturas, além de proporcionar uma boa estimativa do modelo e possibilitar a redução de extensas atividades experimentais.Dissertação Acesso aberto (Open Access) Modelagem, simulação e estimação dos parâmetros por MCMC de um modelo que descreve a dinâmica de adsorção em uma coluna de leito fixo(Universidade Federal do Pará, 2023-01-18) SOEIRO, Wilhamis Fonseca; VIEGAS, Bruno Marques; http://lattes.cnpq.br/1196600058247902; HTTPS://ORCID.ORG/0000-0002-2768-652X; ESTUMANO, Diego Cardoso; http://lattes.cnpq.br/5521162828533153; https://orcid.org/0000-0003-4318-4455O tratamento de efluentes industriais é de extrema importância tanto para o meio ambiente quanto para a saúde humana. A purificação da água de componentes poluentes, como metais e compostos orgânicos, para reuso no processo industrial pode ser considerada uma das principais aplicações deste campo. Sendo assim, há o interesse em modelar um dos processos de tratamento mais utilizados, a adsorção. Visando descrever a dinâmica do processo em uma coluna de adsorção, neste trabalho é utilizado a fim de comparação, o método das linhas e a função pdepe (matlab) para solucionar o modelo formado pelo balanço de massa na fase líquida, equação de força motriz linear (LDF) e a isoterma de Langmuir para o equilíbrio. Uma avaliação do modelo variando algumas condições de experimento foi realizada, a partir da qual observou-se resultados congruentes com àqueles encontrados na literatura. Além disso, foi realizada análise de sensibilidade do fenômeno em relação aos parâmetros: constante de Langmuir, Coeficiente de transferência de massa intrapartícula e coeficiente de dispersão axial. Posteriormente foi feita a estimação desses parâmetros usando a técnica de Monte Carlo via cadeia de Markov (MCMC) utilizando dados experimentais encontrados na literatura. Por fim, de forma geral as estimativas foram boas o suficiente para representar a dinâmica de adsorção dos experimentos avaliados.Dissertação Acesso aberto (Open Access) Produção de material zeolítico em escala semi piloto com o calor proveniente da dissolução de hidróxido de sódio(Universidade Federal do Pará, 2025-02-05) LIMA, Haianny Beatriz Saraiva; COSTA, Deibson Silva da; http://lattes.cnpq.br/1521124351431087; HTTPS://ORCID.ORG/0000-0002-2165-2628; ESTUMANO, Diego Cardoso; http://lattes.cnpq.br/5521162828533153; https://orcid.org/0000-0003-4318-4455A crescente demanda por materiais zeolíticos, devido à sua alta capacidade de adsorção, seletividade e troca iônica, ressalta a necessidade de métodos de produção mais eficientes e sustentáveis. Desse modo, o estudo objetivou a produção de zeólitas em escala semi piloto a partir do resíduo de caulim, utilizando calor reacional para síntese hidrotermal e a aplicação dessas zeólitas na adsorção de íons cobre. A metodologia envolveu a secagem, desagregação e calcinação do resíduo caulinítico, seguido pela síntese do material zeolítico. As caracterizações dos materiais foram realizadas por meio das técnicas de Difração de Raios X (DRX), Fluorescência de Raios X (FRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Análise Termogravimétrica (TG), Termogravimétrica Diferencial (DTG) e Calorimétrica Exploratória Diferencial (DSC). Posteriormente, realizou-se isotermas de equilíbrio em temperaturas de 25 ºC, 35 ºC, 45 ºC, 55 ºC, 65 ºC, 75 ºC, 85 ºC e 95 ºC em conjunto com a estimativa de parâmetros para o estudo dos mecanismos de adsorção e interface adsorvato/adsorvente. Além disso, realizou-se a modelagem do processo de adsorção dos gases sulfeto de hidrogênio (H2S) e dióxido de carbono (CO2), utilizando dados experimentais provenientes da literatura e empregando modelos analíticos de curva de ruptura para descrever o fenômeno de adsorção em fluxo contínuo. Assim sendo, os resultados confirmaram a presença majoritária de caulinita no resíduo, a eficiência do processo de calcinação e a formação de material zeolítico, evidenciado pela composição mineralógica, química e pela morfologia cúbica característica da zeólita 4A e formas esféricas da sodalita. As análises térmicas elucidaram mudanças associadas à perda de água e transições de fase. Os testes de adsorção demonstraram que o material produzido foi eficaz na remoção de íons cobre, com uma quantidade máxima adsorvida de 782,76 mg/g a 95 ºC indicando uma boa interação entre o adsorvente e o adsorvato. Ademais, a utilização de técnicas Bayesianas para estimativa de parâmetros de modelos de isotermas e curvas de ruptura, possibilitou melhor entendimento da dinâmica dos processos. Por fim, o presente trabalho demonstrou a viabilidade da produção de zeólitas a partir do resíduo de caulim em escala semi piloto com o calor reacional, oferecendo uma abordagem com menor nocividade ao meio ambiente e reduzindo custos, por meio da reutilização de resíduo industrial e otimização energética do processo.