Modelos matemáticos de transferência de calor e massa: extração de metais por membranas poliméricas e sinterização de materiais cerâmicos

dc.contributor.advisor-co1SOUZA, José Antônio da Silva
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6157348947425968pt_BR
dc.contributor.advisor1MACÊDO, Emanuel Negrão
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8718370108324505pt_BR
dc.creatorVILHENA, Mailson Batista de
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/0383588164193085pt_BR
dc.creator.ORCIDhttps://orcid.org/0000-0003-0747-5845pt_BR
dc.date.accessioned2024-09-06T18:22:38Z
dc.date.available2024-09-06T18:22:38Z
dc.date.issued2024-07-16
dc.description.abstractThe overall objective of this work was to present a mathematical study of multicomponent mass transfer in a metal ion extraction cell through a flat polymeric membrane and to conduct an experimental and kinetic study focused on the production of synthetic aggregate from bauxite residue. In the first part of the work, a mass transfer model for the recovery of metal ions using flat polymeric membranes was developed. Unlike most existing models, which are limited to studying a single component and do not consider the selectivity and effects of multiple components on reaction kinetics, a model capable of simulating the simultaneous extraction of various metals is proposed. This model is based on the mass conservation equation and was solved using the Coupled Integral Equations Approach (CIEA), and validated with experimental measurements and previous simulations. In the second part, an experimental and theoretical study was conducted using a kinetic model for the production of coarse synthetic aggregates from bauxite residue, silica, and clay. The experimental study included the production and characterization of the aggregates in different compositions. To analyze the sintering process of a full-sized pellet, a small electric furnace with an attached balance was built, allowing the monitoring of mass loss measurements as a function of temperature and time. Additionally, a kinetic study was carried out using mathematical models to evaluate the main solid-state reactions and their phase transformations during the sintering process, using experimental data from thermal analysis.pt_BR
dc.description.affiliationUEAP - Universidade do Estado do Amapápt_BR
dc.description.resumoO objetivo geral deste trabalho foi apresentar um estudo matemático da transferência de massa multicomponente em uma célula de extração de íons metálicos através de uma membrana polimérica plana e realizar um estudo experimental e cinético voltado para a produção de agregado sintético a partir de resíduos de bauxita. Na primeira parte do trabalho, desenvolveu-se um modelo de transferência de massa para a recuperação de íons metálicos utilizando membranas poliméricas planas. Diferentemente da maioria dos modelos existentes, que se limitam ao estudo de um único componente e não consideram a seletividade e os efeitos de múltiplos componentes na cinética de reação, propõe-se um modelo capaz de simular a extração simultânea de vários metais. Este modelo é baseado na equação de conservação de massa e foi resolvido utilizando a Abordagem das Equações Integrais Acopladas (CIEA), sendo validado com medições experimentais e simulações anteriores. Na segunda parte, foi realizado um estudo experimental e teórico utilizando um modelo cinético para a produção de agregados graúdos sintéticos a partir de resíduos de bauxita, sílica e argila. O estudo experimental incluiu a produção e caracterização dos agregados em diferentes composições. Para analisar o processo de sinterização de uma pelota em tamanho real, foi construído um pequeno forno elétrico com uma balança acoplada, permitindo o monitoramento das medidas de perda de massa em função da temperatura e do tempo. Além disso, foi realizado um estudo cinético utilizando modelos matemáticos para avaliar as principais reações de estado sólido e suas transformações de fase durante o processo de sinterização, utilizando dados experimentais de análise térmica.pt_BR
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorpt_BR
dc.identifier.citationVILHENA, Mailson Batista. Modelos matemáticos de transferência de calor e massa: extração de metais por membranas poliméricas e sinterização de materiais cerâmicos. Orientador: Emanuel Negrão Macêdo. 2024. 156 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia) - Instituto de Tecnologia, Universidade Federal do Pará, Belém, 2024. Disponível em: https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/16444. Acesso em:.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/16444
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Parápt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentInstituto de Tecnologiapt_BR
dc.publisher.initialsUFPApt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Naturais da Amazôniapt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.source1 CD-ROMpt_BR
dc.source.uriDisponível na internet via correio eletrônico: bibliotecaitec@ufpa.brpt_BR
dc.subjectMembrana de Inclusão de Polímerospt_BR
dc.subjectResíduo de bauxitapt_BR
dc.subjectAgregado sintéticospt_BR
dc.subjectSinterizaçãopt_BR
dc.subjectModelagem e Simulaçãopt_BR
dc.subjectModelo de Transferência de Calor e Massapt_BR
dc.subjectPolymer Inclusion Membranept_BR
dc.subjectBauxite residuept_BR
dc.subjectSynthetic Aggregatespt_BR
dc.subjectSinteringpt_BR
dc.subjectModeling and Simulationpt_BR
dc.subjectHeat and Mass Transfer Modelpt_BR
dc.subject.areadeconcentracaoUSO E TRANSFORMAÇÃO DE RECURSOS NATURAISpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIASpt_BR
dc.subject.linhadepesquisaMODELAGEM E SIMULAÇÃO DE PROCESSOSpt_BR
dc.subject.linhadepesquisaENGENHARIA DE PROCESSOSpt_BR
dc.subject.linhadepesquisaMEIO AMBIENTE E ENERGIApt_BR
dc.titleModelos matemáticos de transferência de calor e massa: extração de metais por membranas poliméricas e sinterização de materiais cerâmicospt_BR
dc.typeTesept_BR

Arquivo(s)

Pacote Original

Agora exibindo 1 - 1 de 1
Carregando...
Imagem de Miniatura
Nome:
Tese_ModelosMatematicosTransferencia.pdf
Tamanho:
12.54 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format
Descrição:

Licença do Pacote

Agora exibindo 1 - 1 de 1
Nenhuma Miniatura disponível
Nome:
license.txt
Tamanho:
1.85 KB
Formato:
Item-specific license agreed upon to submission
Descrição: