Projeto e montagem de uma unidade piloto para operação de um sistema de membranas líquidas surfatantes utilizando-se uma coluna mecanicamente agitada

• Autor(a) principal: Cibele Konzen
• Data de Publicação: 2013
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-9KYHQG
• topic: Engenharia química; Membranas (Tecnologia); Ácido cítrico; Engenharia quimica

O presente trabalho teve como principal objetivo o projeto e a montagem de uma unidade piloto para operação de um sistema de membranas líquidas surfatantes (MLS), estudando-se o escoamento e a transferência de massa desse sistema em uma coluna mecanicamente agitada similar à coluna Kühni. As MLS são compostas de emulsões múltiplas do tipo água-óleo-água, utilizadas para a separação/concentração de inúmeras espécies orgânicas ou metálicas. Este trabalho foi desenvolvido em duas etapas principais: adaptação e projeto dos equipamentos necessários para operação do processo de extração por membranas líquidas surfatantes em uma unidade piloto contínua; estudo das condições de escoamento e transferência no interior da coluna, para um sistema de membranas líquidas surfatantes. A primeira etapa envolveu: o projeto e confecção dos elementos internos da coluna para reproduzir a geometria de uma coluna tipo Kühni e, tanto quanto possível, as condições de escoamento de uma unidade industrial; a avaliação de desempenho e aquisição de um emulsificador para uso na unidade piloto; a montagem de um sistema para aquisição de imagens da coluna para registrar o tamanho das gotas durante a operação; e desenvolvimento de um coalescedor eletrostático contínuo para promover a quebra das emulsões do sistema de membranas líquidas surfatantes, incluindo o projeto, confecção e medição do desempenho do equipamento. A segunda etapa envolveu: montagem da unidade piloto e pré-operação; e operação da unidade piloto, com o levantamento dos parâmetros hidrodinâmicos para o sistema ácido cítrico / membranas líquidas surfatantes e avaliação das condições de transferência de massa para esse sistema por meio da medida do perfil de concentração do soluto ao longo da coluna. Foram utilizadas soluções sintéticas de ácido cítrico a 10% m/v, como fase contínua, e emulsões primárias compostas de fases orgânicas contendo de 20% m/m de Alamine® 336, 2% m/m de Infineum 9268 e 78% m/m de ExxsolTM D 240/280 e de fases aquosas de reextração contendo 4,0 mol.L-1 de acetato de sódio e 0,1 mol.L-1 de íons Li+, como fase dispersa. Foi possível obter aproximadamente 60% de extração do ácido cítrico a partir da fase contínua empregando-se uma razão de fases dispersa/contínua igual 1/1 (Fd/Fc), vazão total Ft = 2 L.h-1, rotação do impelidor da coluna igual a 145 rpm e razão de fase orgânica e de reextração igual a 3/1. Também foi possível estimar o diâmetro médio dos glóbulos de emulsão (~1,0 mm), determinar a fração de fase dispersa retida na mistura durante a operação ( = 5,1%), a velocidade de deslizamento dos mesmos no interior da coluna (4,3 x 10-3 m.s-1), a área interfacial para a transferência de massa (136 m2.m-3) e o valor médio do coeficiente de transferência de massa para a fase contínua (1,3 x 10-6 m.s-1).