Repositório UNIFEI UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Dissertações
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Tipo: Dissertação
Título: Utilização de polímeros hidrofílicos em processos biotecnológicos
Autor(es): SIGNORETTI, ValdirTesche
Primeiro Orientador: QUEIROZ, Alvaro Antonio Alencar de
Resumo: O etanol (EtOH) tem sido proposto há vários anos como um substituto alternativo aos processos petroquímicos. Ele pode ser produzido a partir de recursos renováveis como a cana de açúcar. Entretanto, o processo fermentativo leva à obtenção de uma solução cuja a concentração de etanol é menor que 10% de etanol. Assim, é importante desenvolver-se processos para a remoção de água do etanol. Neste trabalho, foi feita uma investigação para a separação da mistura etanol-água, em fase gasosa, utilizando-se como adsorvente o copolímero de enxerto hidrofílico, poli (propileno-graft-metacrilato de metila) (PP-G-MMA). Foi investigado o comportamento do PP-G-MMA quanto à sorção de água, etanol e da mistura binária EtOH-água. As isotermas de adsorção correspondentes ao PP-G-MMA/água, PP-G-MMA/EtOH e PP-G-MMA/EtOH-água foram avaliadas segundo a lei de Fick. A energia de ativação (Ea) foi determinada a partir dos dados de sorção. Constatou-se que a energia de ativação é dependente da concentração do etanol na mistura binária. Os resultados experimentais demonstraram que tanto o etanol como a água podem ser adsorvidos no copolímero de enxerto PP-G-MMA. Entretanto, a velocidade de sorção do etanol é muito menor relativamente à velocidade de sorção da água. Isto sugere que o processo de separação EtOH-água em fase gasosa no leito adsorvente empacotado é dependente da velocidade e não do deslocamento de equilíbrio. Esta interpretação é apoiada pelos parâmetros de solubilidade do solvente (δs) e polímero (δp), respectivamente. O mecanismo proposto considera uma orientação das moléculas de etanol na fase polimérica intumescida, que seria favorável à transferência de moléculas de etanol para a fase vapor. A capacidade de transferência de massa da coluna empacotada com PP-G-MMA foi expressa como a altura equivalente a um prato teórico (HETP). Verificou-se que o HETP diminui com a altura do empacotamento na coluna de destilação indicando um aumento da eficiência da coluna de destilação após o seu recheio com o PP-G-MMA.
Abstract: Ethanol has been proposed for many years as an alternative substitute to petrochemical processes. It can be produced from renewable resources such as sugar of cane. However, the product of fermentation is a dilute solution of less than 10% of ethanol in water. Thus, the development of the efficient separation processes to remove water from ethanol are important. In this work, an investigation was carried out on ethanol-water separation, in the gas phase, employing the hydrophilic graft copolymer poly (propylene-graft-methylmethacrylate) (PP-G-MMA) as adsorbent. The sorption behavior of water and ethanol on PP-G-MMA has been investigated in relation to the adsorptive separation of water from ethanol. The adsorption isotherms of PP-G-MMA/water, PP-G-MMA/EtOH and PP-G-MMA/EtOH-water were evaluated using Fick law’s. From the water-ethanol sorption data the Arrhenius activation parameter (Ea) was determined. The activation parameter was found to be dependent of the ethanol concentration in the binary mixture. The experimental results showed that ethanol as well water can adsorb on PP-G-MMA graft copolymer. The adsorption rate of ethanol, however, is much slower than that of water. This suggest that the selective removal of water from ethanol vapor in a packed-bed adsober is likely a rate dependent, not a equilibrium-dependent processes. This interpretation is supported by a relatively greater affinity of PP-G-MMA for water, which is estimated with the δs and δp solubility parameters of the solvent and polymer, respectively. The proposed mechanism considers a particular orientation of ethanol molecules in the swollen phase which would be favorable to the transfer of ethanol molecules. The transfer capability of the PP-G-MMA packing was expressed as the height equivalent to a theoretical plate (HETP). The HETP decrease with the height of packing indicating an increasing efficiency of the packed bed distillation column.
Palavras-chave: Polímeros
Copolímero de enxerto
Hidrogel
Propileno
Mistura binária
Etanol-água
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALÚRGICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Itajubá
Sigla da Instituição: UNIFEI
metadata.dc.publisher.department: IFQ - Instituto de Física e Química
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Materiais para Engenharia
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3739
Data do documento: 20-Mar-2003
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