Estudo do uso de membranas cerâmicas no tratamento de emulsões petróleo/água

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Autor(es): dc.contributorVieira, Rafael Bruno, 1981--
Autor(es): dc.contributorSantos, Alexandre Ferreira-
Autor(es): dc.contributorUniversidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química-
Autor(es): dc.creatorMelo, William de, 1992--
Data de aceite: dc.date.accessioned2020-09-24T17:22:30Z-
Data de disponibilização: dc.date.available2020-09-24T17:22:30Z-
Data de envio: dc.date.issued2020-04-15-
Data de envio: dc.date.issued2020-04-15-
Data de envio: dc.date.issued2019-
Fonte completa do material: dc.identifierhttps://hdl.handle.net/1884/66503-
Fonte: dc.identifier.urihttp://educapes.capes.gov.br/handle/1884/66503-
Descrição: dc.descriptionOrientador: Prof. Dr. Rafael Bruno Vieira-
Descrição: dc.descriptionCoorientador: Prof. Dr. Alexandre Ferreira Santos-
Descrição: dc.descriptionDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. Defesa : Curitiba, 23/10/2019-
Descrição: dc.descriptionInclui referências: p. 72-76-
Descrição: dc.descriptionResumo: A utilização de membranas cerâmicas no tratamento de água oleosa produzida nos processos de obtenção de petróleo é um procedimento já difundido porque estas conseguem atingir elevadas porcentagens de remoção aliadas a baixo consumo energético associado à sua operação. Como são térmica e quimicamente resistentes, permitem metodologias de limpeza que as recuperem e assim, possam ser reutilizadas. O objetivo deste trabalho foi o de aplicar membranas cerâmicas sintetizadas sem (M1) e com (M2) argilas termicamente pré-tratadas no tratamento de águas oleosas, analisar as propriedades filtrantes e as mudanças estruturais em ciclos sucessivos de filtração e limpeza. Para ambas as membranas foram evidenciadas permeabilidade hidráulica, a pressão do fluxo de permeado crítico e cinéticas de microfiltração em diferentes pressões. Avaliou-se a remoção de carbono orgânico total (TOC) e foram utilizados modelos para se verificar o mecanismo com que ocorre o bloqueio de poros em cada membrana e condição operacional. Em termos de características estruturais, foram realizadas análises de porosidade, diâmetro médio de poro (por intrusão de mercúrio), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e difração de raio-X (DRX) para verificar as diferenças entre as duas membranas. A permeabilidade hidráulica de M1 para velocidade superficial de 0,024 m.s-1 foi de 182 kg.m-2.h-1.bar-1 e de 383 kg.m-2.h-1.bar-1 para M2 a 25ºC. As pressões do fluxo crítico para M1 e M2 foram de 2,04 e 0,49 bar, respectivamente. Para microfiltração de água oleosa com concentração de petróleo de 1 g.L-1 e pressões transmembrana variando de 0,4, 0,6 e 0,8 bar, as remoções de TOC foram superiores a 98%. Para condições de 0,6 e 0,8 bar, M2 apresentou maior queda percentual de fluxo de permeado (43 e 42%) frente os 22 e 27% de M1. M1 apresentou um aumento significativo (de 384%) no teor de TOC presente em seu permeado com seu sucessivo uso em ciclos de filtração seguidos por limpeza e M2 não demonstrou tal alteração. Quanto aos ajustes dos modelos que descrevem o bloqueio de poros, para M1 em todas as condições experimentais estudadas, os modelos de bloqueio superficial, parcial e de formação de torta obtiveram elevados ajustes. Para M2, obteve-se melhor ajuste com o modelo de bloqueio superficial. Os resultados de MEV e DRX mostraram que as membranas M2 foram menos susceptíveis ao ataque proporcionado pela limpeza. Com isso, conclui-se que a membrana M2, apresentou melhor comportamento frente a M1 em termos de microfiltração e maior resistência a ciclos sucessivos de uso e de limpeza. Palavras-chave: água oleosa. microfiltração tangencial. membrana cerâmica. argila pré-tratada. fluxo crítico.-
Descrição: dc.descriptionAbstract: The use of ceramic membranes for produced water treatment is a widespread technique applied by the oil industry because they can reach high oil removal rates and low energy consumption associated with their operation. Because they are thermally and chemically resistant, cleaning methodologies can be applied for their recovery and reuse. The objective of this work was to apply ceramic membranes synthesized without (M1) and with (M2) thermally pretreated clays in the treatment of produced water, analyze their filtration properties and structural changes in subsequent filtration-cleaning cycles. For both compositions, hydraulic permeability, critical transmembrane pressure and microfiltration kinetics were obtained and compared. Total organic carbon removal (TOC) was evaluated and mathematical models applied to verify which mechanism defines pore blocking at each membrane composition and operational condition. Structural analysis such as porosity, mean pore diameter, scanning electron microscopy (SEM) and X-ray powder difracton (XRD) were taken to analyze differences between both membrane compositions. The hydraulic permeability of M1 for surface velocity of 0.024 m.s-1 and 25 oC was 182 kg.m-2.h-1.bar-1 and 383 kg.m-2.h-1.bar-1 for M2. Critical flux transmembrane pressures for M1 and M2 were 2.04 and 0.49 bar, respectively. For operating conditions of produced water filtration with oil concentration of 1 g.L-1 and transmembrane pressures of 0.4, 0.6 and 0.8 bar, TOC removal efficiencies were higher than 98%. For 0.6 and 0.8 bar, M2 presents higher percentage of permeate flux decline (43 and 42%) compared to 22 and 27% of M1. M1 showed a significant (384%) increase in the TOC content present in its permeate with its successive use in the filtering followed by cleaning cycles and M2 showed no significant change. As for the models that describe pore blocking, for M1 under all conditions studied, complete, intermediate and cake filtration pore blocking models obtain best fits. For M2, the complete blocking model best described permeate flux decline. SEM and XRD results showed that M2 membranes were less affected by chemical cleaning. M2 membranes presented better characteristics than M1 in microfiltration terms and structural resistance to successive filtration-cleaning cycles. Keywords: produced water. crossflow microfiltration. ceramic membrane. pretreated clay. critical flux.-
Formato: dc.format76 p. : il. (algumas color.).-
Formato: dc.formatapplication/pdf-
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Palavras-chave: dc.subjectSeparação de membrana-
Palavras-chave: dc.subjectEngenharia Química-
Título: dc.titleEstudo do uso de membranas cerâmicas no tratamento de emulsões petróleo/água-
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