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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.3.2020.tde-22012021-121803
Document
Author
Full name
Ligia Carradori Zacharias
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2020
Supervisor
Committee
Seckler, Marcelo Martins (President)
Bernardo, André
Nariyoshi, Yuri Nascimento
Rocha, Sônia Denise Ferreira
Taqueda, Maria Elena Santos
Title in Portuguese
Estudo da incrustação e do fluxo transmembrana em processos de cristalização assistida por destilação a membranas submersas.
Keywords in Portuguese
Cristalização
Destilação a membranas
Incrustação
Membranas submersas
Abstract in Portuguese
Neste trabalho são avaliados a formação de incrustação e o fluxo transmembrana em processo de cristalização assistida por destilação a membranas submersas. Fatores como a intensidade de agitação e fração de sólidos em suspensão tem impacto direto na formação de incrustação bem como a temperatura de cristalização. A formação da incrustação e o fluxo transmembrana foram estudados inicialmente em sistema NaCl-H2O em que as variáveis analisadas foram a intensidade de agitação, a fração de sólidos e tamanho característico da semente utilizada. A intensidade de agitação tem impacto direto no processo e foi onde se obteve a maior recuperação de água na ausência de semeadura. Já no que tange a semeadura verificou-se que sementes de tamanho característico 169±43µm de NaCl melhoram o desempenho do processo obtendo maior recuperação de água e maior tempo de operação antes de atingir o fluxo zero. Foi desenvolvido um modelo simplificado para predição dos resultados dos ensaios propostos para o processo de cristalização assistida por destilação a membranas submersas para a unidade experimental utilizada capaz de predizer tanto o fluxo transmembrana quanto os coeficientes de polarização de concentração e de polarização de temperatura. O processo também foi estudado no sistema NaCl-H2O-CaSO4.2H2O. O fluxo transmembrana e a formação de incrustação foram avaliadas e verificou-se que a presença de CaSO4.2H2O em solução minimiza a formação de incrustação levando a uma duração maior dos ensaios consequentemente maior recuperação de água. A queda do fluxo transmembrana em presença de CaSO4.2H2O ocorre de forma mais gradual do que na ausência deste. Por fim, foram realizados estudos com efluente oriundo de unidade de eletrodiálise reversa (EDR). O desempenho com efluente de EDR foi verificado em diferentes concentrações concluindo que o processo proposto tem boas perspectivas para aplicação industrial na recuperação de água a partir de efluente de EDR.
Title in English
Study of fouling and transmembrane flux in submerged membrane distillation crystallization process.
Keywords in English
Crystallization
Membrane distillation
Submerged membranes
Abstract in English
This work evaluates the fouling formation and transmembrane flux in crystallization with submerged membrane distillation. Factors such as the agitation intensity and % of solids suspended have a direct impact on the fouling formation and the crystallization temperature influences mainly in the transmembrane flux. Fouling formation and the transmembrane flux were initially studied in a NaCl-H2O system where the variables analyzed were the agitation intensity, % solids and seeds size. The agitation intensity has a direct impact on the process where higher agitation the absence of seeds leads to greatest water recovery. NaCl seeds size of 169±43µm improved process performance obtaining greater water recovery and longer operating time before reaching zero transmembrane flux. A simplified model was developed to predict the results of the tests proposed for experimental unit used capable of predicting both the transmembrane flux and the concentration polarization and temperature polarization coefficients. The process was also studied in the NaCl-H2O-CaSO4.2H2O. In this case the presence of CaSO4.2H2O in solution minimizes the fouling formation leading to longer tests and consequently greater water recovery. The drop in transmembrane flow in the presence of CaSO4.2H2O occurs more gradually than its absence. Finally, studies were carried out with effluent from a reverse electrodialysis unit (EDR). The performance with EDR effluent was verified in different concentrations, concluding that the proposed process has good prospects for industrial application in the recovery of water from EDR effluent.
 
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Publishing Date
2021-02-01
 
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