Desenvolvimento de leitos de hidrogel de alto desempenho para remoção de água de combustíveis líquidos

Autor(es)

Fernanda Brito dos Santos

• Tipo de documento: Dissertação de Mestrado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Química
• Data de defesa: 2020-09-10

Membros da banca

Maria Regina Wolf Maciel; Adriano Pinto Mariano; Antonio Carlos Rizzi Júnior

• Orientador: Maria Regina Wolf Maciel; Leonardo Vasconcelos Fregolente

Resumo

A água está presente nos combustíveis líquidos e pode se apresentar de três diferentes formas: solúvel, livre e/ou emulsionada. Teores elevados de água podem afetar significativamente a qualidade dos combustíveis, permitindo o desenvolvimento de microrganismos, a geração de borra, a elevação da turbidez e a corrosão de tanques e de componentes mecânicos de veículos automotores. Neste contexto, este projeto de dissertação de mestrado propôs o desenvolvimento de leitos de elevado desempenho que empregam recheios estruturados recobertos com hidrogéis superabsorventes para remoção de água no biodiesel, diesel e no querosene de aviação. Os combustíveis foram caracterizados e estão de acordo com o estipulado pela ANP. Três tipos de hidrogéis foram sintetizados por meio da polimerização ou fotopolimerização via radical livre, sendo eles, hidrogéis de acrilamida copolimerizado com acrilato de sódio (poli(AAm-co-AS)), ácido acrílico (poli(AAm-co-AAc)) e acrilonitrila (poli(AAm-co-AC)). As propriedades físicas e químicas dos hidrogéis foram determinada por intermédio das análises de FTIR, MEV, densidade, porosidade, BET, TGA e DTG, DSC, DVS e ensaios de cinética de intumescimento. As curvas de TGA/DTG mostraram a estabilidade térmica dos hidrogéis, sendo ela maior para o poli(AAm-co-AS) ("~" 190°C). Perfis referentes a cinética de intumescimento revelaram que o hidrogel de poli(AAm-co-AS) apresentou maior grau de intumescimento (Wmáx = 105 g de água/g de hidrogel) à 40 °C. A eficiência de remoção de água pelos hidrogéis foi verificada por meio dos ensaios em batelada e em coluna de leito fixo preenchida com recheios estruturados. Os modelos de cinética e de isotermas de adsorção puderam ser definidos a partir dos ensaios em batelada conduzidos a 25 e 40 °C. Na cinética de remoção de água, o poli(AAm-co-AS) exibiu maior remoção de água (80 %) a 40 °C e o modelo de pseudo-segunda-ordem descreveu o processo de transferência de massa no sistema (R2 = 0,9941 ). O tempo de equilíbrio foi alcançado em 48 h e o teor de água encontrado estava abaixo do máximo estabelecido pela ANP (> 350 ppm). Todos os perfis das isotermas (a 25 e 40 °C) apresentaram comportamento desfavorável. Ademais, os modelos de Langmuir e Freundlich não foram eficientes para caracterizar o processo de transferência de massa. Os hidrogéis recobriram os recheios estruturados produzidos em nylon (Poliamida PA 2200) através de Sinterização de Laser Seletivo (SLS) e a Sinterização Direta em Metal a Laser (DMLS) em aço inox (PH1). Planejamentos experimentais foram utilizados para a identificação dos parâmetros físicos que conduzissem a maior eficiência na remoção de água com menor perda de carga durante o processo de separação em leito fixo com fluxo contínuo. Os teores de água após a passagem pelo leito permaneceram acima do determinado pela ANP, mesmo com altos valores de remoção ("~" 67 %). Os resultados dos ensaios de remoção de água em batelada e em leito fixo indicaram porcentagens satisfatórias em relação a performance dos hidrogéis (AU)

• Processo FAPESP: 18/16269-2 - Desenvolvimento de leitos de hidrogel de alto desempenho para remoção de água de combustíveis líquidos
• Beneficiário: Fernanda Brito dos Santos
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado