BR102021014003A2 - Processo de multireatores sequenciais em fluxo contínuo assistido por aplicação indireta de ultrassom - Google Patents

Abstract

Trata-se de um processo com múltiplos reatores sequenciais em fluxo continuo e auxiliado por aplicação indireta de ultrassom em baixa frequência tendo uma frequência variando entre 10 kHz a 1000 kHz. Os reatores podem conter adsorventes para favorecer processos de adsorção de compostos orgânicos e/ou inorgânicos. Os reatores podem conter a amostra que sofrerá a ação do ultrassom para intensificação de reações ou turbulência para misturas e extração de compostos orgânicos e/ou inorgânicos. O sistema foi construído com um recipiente porta amostra, banho de ultrassom, bomba peristáltica, controladores de fluxo, reatores (vidro ou aço), coletor de amostra tratada, adsorventes, e filtro para retenção de partículas. O sistema pode trabalhar em diversas frequências, temperaturas e tempo de aplicação de ultrassom. O processo e método tem utilizações tem grande potencial de uso em indústria do petróleo, química, mineração, empresas de tratamento de água (remoção de compostos orgânicos e inorgânicos), dentre outras, que envolvem processos reações químicas e de remediação.

Description

PROCESSO DE MULTIREATORES SEQUENCIAIS EM FLUXO CONTÍNUO ASSISTIDO POR APLICAÇÃO INDIRETA DE ULTRASSOM

[001] A presente invenção refere-se a um processo com múltiplos reatores sequenciais em fluxo contínuo com aplicação indireta de ultrassom nos banhos, onde a piezocerâmica está fixada ao fundo do tanque metálico, de forma a evitar contato entre o transdutor e o líquido inserido no banho para propagação das ondas ultrassônicas, variando a frequência entre 10 kHz a 1000 kHz, auxiliados ou não por adsorventes, para intensificar a remoção de compostos orgânicos e inorgânicos, promover a intensificação de processos de cinéticas de reação ou extração.

CAMPO DA INVENÇÃO

[002] A presente invenção se aplica na área de tratamento de água (remoção de compostos orgânicos e inorgânicos), e que envolvem processos de remediação, reações químicas, processamentos na indústria de petróleo (regeneração de óleo lubrificante, por exemplo) e se refere a um processo com múltiplos reatores sequenciais em fluxo contínuo e auxiliado por aplicação indireta de ultrassom em baixa frequência tendo uma frequência de 10 kHz a 1000 kHz, auxiliados ou não por adsorventes, para intensificar a remoção de compostos orgânicos e inorgânicos, promover a intensificação de processos de cinéticas de reação ou extração.

FUNDAMENTOS DA TÉCNICA

[003] A técnica de ultrassom-assistida pode ser considerada uma metodologia “verde” porque ajuda a intensificar processos de extração e reduzir o consumo de energia. O método é considerado sustentável porque não deixa resíduos, melhora o tempo de processamento, reduz riscos químicos e físicos, melhora o rendimento e seletividade de processos. Reatores em batelada e grandes escalas, o ultrassom tem sido amplamente usado para intensificar misturas reacionais, transferência de massa, e taxas de reação de processos químicos e biológicos. Os reatores empregados em sistemas de sonicação, podem não ter os mesmos volumes e formatos, o que torna muito importante definir os parâmetros de trabalho para tomar o sistema reprodutível.

[004] Na indústria, o método de ultrassom é amplamente usado em processos de extração, e pode ser aplicado em dois tipos, banho (indireto) e sonda (direto). Em ambos os sistemas, os transdutores oferecem a fonte de ultrassom. No sistema direto, uma sonda é imersa diretamente na amostra e pode operar em 20 kHz, e esta energia permite reduzir perdas e aumentar a eficiência do tratamento de extração. O tipo direto pode variar a geometria da sonda, diâmetro e comprimento. Uma desvantagem deste sistema é que a imersão direta da sonda na amostra causará o aumento da temperatura em um tempo mais curto durante o processo de extração devido à menor perda de energia ao redor em comparação com o sistema de banho de ultrassom. O sistema de banho, é equipado com transdutores e um tanque de aço inox que opera em até 40 kHz, tem controle de temperatura e tem a vantagem de tratar uma grande quantidade de amostra. As limitações são a baixa eficiência devido a perda de energia para o meio usado no sistema de banho.

[005] O método tipo sonda e banho de ultrassom são os dois tipos diferentes de instrumentos de extração assistida por ultrassom amplamente utilizados para aplicações de ultrassom. Estes métodos podem facilitar o processo de extração com alta reprodutibilidade, menor consumo de solvente, manipulação e processamento mais simples, produto final altamente puro, eliminação de águas residuais após tratamento e menor consumo de energia do que normalmente requerido para técnicas de extração convencionais como extração de Soxhlet e destilação de Clevenger. O sistema pode extrair efetivamente vários compostos, como aromas, antioxidantes, pigmentos e outros compostos orgânicos de componentes de alimentos processados e formulados a partir de uma variedade de matrizes (principalmente tecido animal, leveduras, microalgas, alimentos e materiais vegetais). Entretanto, o método de ultrassom ainda tem limitações para uso em escala industrial, até o momento.

[006] Além de processos de extração, estudos demostraram a utilização de ultrassom associado a um meio adsorsor, para análise de cinética e isotermas de adsorção de diferentes contaminantes em solução aquosa como medicamentos, fosfato e metais. Nesses meios aquosos, o ultrassom foi capaz de atingir intensidade consideravelmente alta e a energia impulsiona a transferência de massa e promovendo a adsorção das partícuias contaminante no adsorvente.

[007] O mecanismo é atribuído à propagação de ondas de ultrassom em um valor critico especifico em líquidos criando uma pressão negativa no fluido e, consequentemente, resultando em cavitação. A pressão negativa se desenvolve quando os ciclos de compressão e expansão das ondas de ultrassom excedem a resistência à tração local do líquido. Esse fenômeno produz muitas bolhas minúsculas que crescem com o tempo até um ponto em que induzem forças de cisalhamento e turbulência à medida que entram em colapso.

[008] A configuração mais simples para um sistema de fluxo contínuo é aquela em que o tratamento é realizado à medida que é o fluido é bombeado de um reservatório através de um pequeno reator ultrassônico, seguindo para o reservatório de pós-reação. Muitos sistemas reacionais que utilizam ultrassom requerem um longo tempo de residência na zona de sonicação que é possível nesta configuração de fluxo simples. Para aumentar o tempo de exposição ao ultrassom, uma alternativa é usar o sistema em loop. O sistema em loop consiste em passar um grande volume de mistura reacional por um reator ultrassônico e, neste caso, o líquido é devolvido ao tanque da mistura reacional, reiniciando o ciclo de passagens pelo ultrassom durante a duração do tratamento, o que pode levar horas.

[009] O sistema descrito pode ser empregado em sistema em loop ou fluxo contínuos, pressurizados ou não, podendo estar associado ou não à presença de adsorventes, e aquecimento. Pode ser utilizado como um processo alternativo aos convencionalmente utilizados para remediação, reações de cinética, ou extração de compostos, visando aumentar a eficiência ou intensificação de processos.

ESTADO DA TÉCNICA

[010] O documento WO2014008559-A1 descreve a aplicação de ultrassom de baixa frequência tendo uma frequência de 10-1.000 kHz indiretamente a um fluido intermediário que transmite vibrações ultrassônicas à emulsão (tipo água em óleo) para separar as fases aquosa e oleosa. A fase oleosa da emulsão é selecionada a partir de um óleo mineral natural, um óleo mineral sintético, um óleo vegetal ou óleo animal. A fase aquosa da emulsão é uma solução salina com sal dissolvido de 0-280,00 miligramas por litro de concentração. Método de separação de fases de emulsões do tipo água em óleo por aplicação indireta de ultrassom.

[011] O documento WO2013184169-A2 descreve um processo de sonicação e hidratação (deposição) para acelerar a absorção de água e/ou outras substâncias em uma semente. A semente a ser tratada é imersa em água ou outros líquidos. A semente é tratada aplicando à energia de US em frequências entre 15 kHz e 30 kHz por períodos entre cerca de 1 e 20 minutos. As forças de cavitação ultrassônica conferem micro jatos dentro da semente que permitem uma absorção mais rápida de água e outros nutrientes líquidos. As sementes tratadas por US são então secas e armazenadas ou podem ser utilizadas logo após o tratamento ultrassônico. O tratamento ultrassônico tende a acelerar a germinação da semente e a taxa de crescimento da planta resultante, mantendo as características da planta. Plantas de crescimento mais rápido são mais adequadas para aqueles ambientes onde a rotação de culturas e o crescimento de certas espécies de plantas são inibidos devido a temporadas de crescimento mais curtas.

[012] O documento CN109761419-A descreve um sistema de tratamento de águas residuais de oxidação avançada de fluxo contínuo que compreende: fonte de alimentação de corrente contínua, eletrodo catalítico de fase estacionária, sistema de processamento central, gerador de ultrassom, sonda de ultrassom, sistema de fonte de luz, gerador de ozônio dispositivo, catalisador de fase dispersa, medidor de controle automático de fluxo de líquido e processador de reação. A fonte de alimentação de corrente contínua é conectada ao eletrodo catalítico de fase estacionária e ao eletrodo comum por meio de um fio. O sistema de processamento central inclui uma sonda ultrassónica e um sistema de fonte de luz. A sonda ultrassônica é conectada externamente ao gerador ultrassónico. O sistema de fonte de luz inclui uma lâmpada ultravioleta de fotólise tipo split, armadilha fria de quartzo e regulador de energia ultravioleta. Uma extremidade do dispositivo gerador de ozônio é conectada ao dispositivo de ar de alta pressão.

[013] O documento WO9707830-A1 e US5611993A descreve um método para esterilizar um fluxo contínuo de águas residuais que compreende: (a) uma passagem de fluido definindo uma câmara fechada com 1 parede lateral e um par de paredes de extremidade opostas; (b) uma entrada e uma saída para a câmara através da qual as águas residuais passam, e (c) transdutores para emissão de ondas ultrassônicas com frequência em 10-200 kHz na água residual para causar cavitação e matar as bactérias. Os transdutores incluem: (i) primeiros transdutores conectados á parede lateral e orientados para emitir ondas ultrassônicas geralmente paralelas a um primeiro eixo alinhado transversalmente ao caminho de fluxo de fluido e (ii) segundos transdutores conectados a cada uma das paredes de extremidade e orientados para emitir ondas ultrassónicas paralelas ao caminho do fluxo de fluido. O ultrassom emitido ao longo dos 2 eixos converge na água residual à medida que passa pela câmara para intensificar a cavitação na água residual.

[014] O documento CN101172681A descreve um método para tratar águas residuais orgânicas com bentonita e ondas ultrassónicas. A Bentonita granular ou triturada de diâmetro de 10-100 meshes é adicionada às águas residuais orgânicas, e a proporção em massa de bentonita para águas residuais a serem tratadas é de 1:50 a 1: 10000. Aplicar onda ultrassónica com frequência de 20 kHz ~ 120 kHz e potência de 100 W 1200 W por 10s ~ 10min; o produto de reação permanece no tanque de sedimentação por 10 ~ 60min, sedimentação e separação da água do solo, descarga de águas residuais após atingir o padrão, o tempo de tratamento de purificação de águas residuais é bastante reduzido e a eficiência de remoção de poluentes melhora, operação simples, escala de equipamento pequena e menor custo.

[015] O documento TW200930449A descreve um sistema de membrana de ultrafiltração assistida por ultrassom e os procedimentos de limpeza correspondentes são fornecidos para prevenção de incrustação e aumento de eficiência. O sistema fornecido inclui um módulo de membrana de ultrafiltração e um sistema gerador de ultrassom que gera pulsos de baixa frequência 20 KHz a uma distância predeterminada do módulo de membrana de modo a auxiliar os procedimentos de filtração e limpeza do mesmo.

[016] O documento US2008076954A1 descreve um método para degradar e destruir efetivamente muitos compostos farmacêuticos e de cuidados pessoais em soluções aquosas. O método inclui o fornecimento de uma solução aquosa contendo pelo menos um composto farmacêutico ou para cuidados pessoais (por exemplo, hormônio estrogênio, antibióticos e semelhantes) a um reator. Uma fonte de ultrassom é fornecida tendo uma energia e intensidade com potência entre 0,5 e 4 kW e o tempo de reação da solução aquosa no reator está entre 10 e 100 minutos e controlada na temperatura de 20°C. A solução aquosa é sonicada no reator para degradar e destruir pelo menos um composto farmacêutico ou de higiene pessoal. Além disso, ê fornecido um método relacionado para degradar e destruir muitos poluentes farmacêuticos e de cuidados pessoais em lodo aquoso, ao mesmo tempo em que aumenta a biodegradabilidade e desidratação do lodo aquoso. Ainda ê fornecido um método relacionado para prever a constante de taxa de degradação induzida por ultrassom de primeira ordem de qualquer composto de estrogênio presente em uma solução aquosa com base na constante de taxa de estrona. O reator tem um acessório de sonda pelo qual o ultrassom é aplicado à solução aquosa ou lama no reator. O reator para sonicação da solução aquosa é um reator de fluxo operado sob uma pressão de fluido minimizada para evitar efeitos adversos na etapa de sonicação.

[017] O documento CN209668982U descreve um sistema de tratamento de água residuais por oxidação avançado composto de fluxo contínuo, que inclui um eletrodo catalítico de fase estacionária, um gerador ultrassônico, um sistema de fonte de luz, um gerador de ozônio, um catalisador de fase dispersa e um processador de reação; o catalisador de fase dispersa é composto de um fotocatalisador e colocado da parte superior do processador de reação conforme necessário, o eletrodo catalítico de fase estacionária é construído no lado esquerdo do processador de reação, o sistema de processamento central é organizado no centro do processador de reação, o dispositivo de mistura magnética está disposto na parte inferior do processador de reação, o sistema de fonte de luz é do processamento de reação A parte superior do reator é conectada a uma saída, o sistema de fonte de luz tem uma fotólise dividida substituível embutida lâmpada ultravioleta, e a sonda ultrassônica é conectada a partir da parte inferior do processador de reação com uma saída. O sistema do modelo de utilidade é complementar e possui forte operacionalidade prática; é adequado para o tratamento em profundidade de uma variedade de qualidade de água poluída; o inovador eletrodo catalítico de fase estacionária e o catalisador magnético de fase dispersa são combinados com a tecnologia de oxidação única avançada tradicional para melhorar a capacidade de degradação de poluentes. Também facilita a separação sólidodíquido.

[018] Em todos estes documentos, o emprego do ultrassom em baixa frequência ocorre de forma direta usando sonda, ou indireta usando apenas um reator. Nenhuma das publicações citadas, faz referência a equipamento, método, ou processo baseado em sistema de ultrassom de baixa frequência que utiliza a aplicação indireta em banho em múltiplos reatores sequenciais para promover adsorção, quando utilizando adsorvente no reator, extração ou cinéticas de reação, em fluxo contínuo. Os documentos diferem da presente invenção que é um processo com múltiplos reatores sequenciais em fluxo contínuo e auxiliado por aplicação indireta de ultrassom em baixa frequência tendo uma frequência de 10 kHz a 1000 kHz, auxiliados ou não por adsorventes, para intensificar a remoção de compostos orgânicos e inorgânicos, promover a intensificação de processos de cinéticas de reação ou extração.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS/DESENHOS

[019] A FIG. 01 é uma representação esquemática do sistema multireatores em fluxo contínuo empregado no processo de intensificar a remoção de compostos orgânicos e inorgânicos, de processos de cinéticas de reação ou extração em meio fluido intermediário que propague as ondas ultrassônicas, da presente invenção.

[020] A FIG. 02 apresenta os resultados do sistema multireatores S07 (04 reatores) em fluxo contínuo auxiliado por adsorvente cerâmico (140 g), temperatura de 40°C, frequência de 37kHz, e aplicação indireta de ultrassom para da remoção de Fe de uma solução de sulfato ferroso 10 mg.L-1, pressão (3 bar) e com e sem aplicação de ultrassom.

[021] A FIG 03 apresenta os resultados do sistema S08 da remoção de Fe de uma solução de sulfato ferroso, com e sem aplicação indireta de ultrassom, utilizando um sistema com 6 reatores sequenciais e auxiliado por adsorvente cerâmico.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[022] A presente invenção consiste em um processo com múltiplos reatores sequenciais em fluxo contínuo com aplicação indireta de ultrassom em baixa frequência variando entre frequência de ressonância das ondas de 10 kHz a 1000 kHz, auxiliados ou não por adsorventes, para intensificar a remoção de compostos orgânicos e inorgânicos, promover a intensificação de processos de cinéticas de reação ou extração em meio fluido intermediário que propague as ondas ultrassônicas.

[023] O referido processo ocorre em um sistema conforme representação esquemática mostrada na FIG. 01. O fluido a ser tratado, que está contido em um tanque de armazenamento (porta amostra) (1) é transferida e/ou pressurizada por uma bomba (3) e flui por uma tubulação até o primeiro vaso (7). Os vasos e/ou reatores estão conectados e colocados em linha na região de maior intensidade das ondas ultrassônicas, sequencialmente, dentro do compartimento do banho de ultrassom, preenchido com água ou qualquer outro líquido (5 A). O vaso e/ou reatores 7 tem uma entrada e saída de líquido, que se conecta ao próximo vaso e/ou reatores, que transfere o fluido a ser tratado. O fluido deve se mostrar eficiente na transmissão da energia ultrassónica, tal como água, solventes orgânicos ou óleos. Em uma modalidade preferencial desta invenção, o fluido é água.

[024] Assim, o fluido flui da tubulação para o interior dos vasos e/ou reatores, sendo circundada pelo fluido do banho de ultrassom, sem que haja contato entre o fluido do banho e do interior dos vasos. Dispositivos geradores de ultrassom (6) são fixados ao fundo do tanque metálico (5), de modo a transmitir ultrassom diretamente para o fluido do banho, e de forma indireta, para o vaso e/ou reatores que contêm o fluído a ser tratado.

[025] Os dispositivos (6) para a geração de ultrassom úteis para a presente invenção são quaisquer dispositivos capazes de gerar ultrassom na frequência de 10 a 1000 kHz e transmiti-lo ao fluido, já que a presente invenção aplica as ondas ultrassónicas como força motriz para o processo de multireatores sequenciais, não importando de que forma o ultrassom é gerado ou produzido. Os dispositivos geradores de ultrassom são, geralmente, transdutores, constituídos de materiais piezoelétricos ou piezocerâmicos e tem a propriedade de contrair-se e expandir-se de acordo com o campo elétrico aplicado, gerando vibrações mecânicas em frequências específicas, portanto, os transdutores convertem energia elétrica em energia mecânica.

[026] Após o fim do processo de aplicação do ultrassom, o fluido é recolhido em um recipiente apropriado (8), podendo ser associado a qualquer outro processo ou tecnologia convencionalmente utilizado para tratamento do fluido. Dentre as tecnologias, podemos citar processos de centrifugação, separação gravitacional, eletrocinética, filtração, separação por membrana.

[027] No processo da presente invenção, os reatores podem ou não conter adsorventes para intensificar a remoção de compostos orgânicos e inorgânicos. Ao contrário do processo de homogeneizadores ultrassônicos com aplicação direta de ultrassom (sonda), no processo indireto com banhos, o adsorvente tem sua constituição preservada, o que possibilita o processo de intensificação de adsorção.

[028] Além disso, o vaso pode ser pressurizado, em pressão absoluta que pode variar entre 0 kPa a 20000 kPa, em temperaturas sem que haja segmentação por gases ou vapores que pode variar de 10°C a 80 °C. A pressurização é importante para facilitar o transporte do fluido pelos dutos e vasos/ e ou reatores.

[029] Assim, a invenção proposta pode ser aplicada na forma de um processo isolado ou combinado com outras tecnologias existentes, visando intensificar e ou aumentar a eficiência do processo. O processo pode ser aplicado em escalas variadas, potências, vazões e intervalos de aplicação de ultrassom, dependendo da quantidade de fluido a ser tratado.

EXEMPLO DA INVENÇÃO

[030] Como o objetivo de avaliar a eficiência do processo com múltiplos reatores sequenciais em fluxo contínuo e auxiliado por aplicação indireta de ultrassom em baixa frequência empregado no processo de intensificar a remoção de compostos inorgânicos, foram realizados experimentos em escala de bancada, auxiliado por cerâmica porosa, para remoção de ferro em solução de sulfato ferroso. Nos experimentos executados, foram avaliadas diferentes geometrias, massa de adsorvente, vazão, pressão e condições de aplicação indireta de ultrassom (diferentes temperaturas no banho de ultrassom; intervalo de tempo de aplicação de US; número de reatores). A geometria do frasco reator utilizado no banho de ultrassom é uma variável importante porque pode contribuir para melhorar o processo de cavitação. A posição dos reatores no banho de ultrassom também pode influenciar na eficiência das ondas ultrassônicas e por esta razão, os frascos reatores foram mantidos nas posições de maior intensidade durante os experimentos.

[031] Ο banho de ultrassom é um equipamento utilizado para diferentes finalidades e constitui de uma cuba metálica, em cujo interior coloca-se o fluido, em cujas faces externas das paredes são soldados transdutores de ultrassom. No experimento realizado, o banho de ultrassom apresentou potência, máxima e efetiva de 1.330 W, e volume de água recomendado pelo fabricante de 12,75 litros. Os vasos e/ou reatores ou frascos, sobre os quais se quer aplicar o ultrassom, foram colocados em série e imersos no fluido contido na cuba. Em cada frasco foi adicionado adsorvente cerâmico.

[032] Um sistema em fluxo contínuo está representado na FIG. 01. As ondas ultrassônicas são aplicadas a um compartimento principal (tanque) contendo fluido (água), dentro do qual se insere um compartimento secundário (vasos ou frascos ou reatores) contendo a adsorvente cerâmico, onde será propagada as ondas ultrassônicas de forma indireta a partir do fluido.

[033] Para os testes realizados no banho de ultrassom, os parâmetros investigados foram o tempo (5 a 60 min), temperatura (20°C e 40°C), vazão (15 a 75 mL.min-1), massa de adsorvente (20 a 260g), pressão (0 a 4 Bar), volume de frascos reatores (50 a 250 mL) e concentração de solução de sulfato ferroso (2 a 60 mg.L-1). Após o tempo final quando o fluído a ser tratado foi exposto ás ondas ultrassónica, a solução tratada era recolhida por uma proveta graduada. Os testes foram realizados com e sem o uso de ultrassom. O método de 1,10-ortofenantrolina foi utilizada para quantificar a presença de ferro na solução. A eficiência de remoção de ferro foi calculada entre as concentrações iniciais e após o tratamento, expressa em termos percentuais.

[034] As condições de operação dos sistemas com múltiplos reatores sequenciais em fluxo contínuo e auxiliado por uso indireto de ultrassom em baixa frequência e aplicado em solução de sulfato ferroso estão apresentados na Tabela 1.

[035] Os resultados dos sistemas desenvolvidos para alcançar o máximo de eficiência de remoção de Fe da água são apresentados na Tabela 2. Ao avaliar o tempo de residência do sistema presumiu-se que ao aumentar o tempo de exposição do adsorbato com o adsorvente há a melhora no desempenho de remoção de Fe.

[036] Ο sistema multireatores sequenciais em fluxo contínuo com auxílio de adsorvente cerâmico e aplicação indireta de ultrassom nas condições operacionais empregadas (S03): 03 reatores, solução de sulfato ferroso 10 mg.L-1, pressão (4 bar) e com aplicação de ultrassom, temperatura da água do banho de ultrassom de 30 °C, massa de adsorvente de 180 g, e vazão de 7 mL.min-1, Nestas condições, a eficiência de remoção de ferro foi 96% (m/v) com uso de ultrassom. Entretanto, a baixa vazão resultou em um tempo de residência de 42 min. O Sistema S04 foi capaz de realizar o tratamento de uma solução inicial de sulfato ferroso com concentração de 10 mg.L-1, obtendo ao final, uma solução com concentração igual a 0,9 mg.L-1, o que representou uma remoção de Fe da solução de sulfato ferroso de 91% (m.v-1). Neste sistema S04, a baixa vazão resultou em um tempo de residência de 26,2 min.

[037] Ο sistema S07 com 04 reatores em fluxo contínuo utilizando uma vazão de 30 mL.min-1, massa de adsorvente igual a 140 g, temperatura de 40 °C, foi submetida ao ultrassom na frequência de 37kHz até que todo o volume do porta amostra fosse tratado. O Sistema S07 foi capaz de realizar o tratamento de uma solução inicial de sulfato ferroso com concentração de 10 mg.L-1, obtendo ao final, uma solução com concentração igual a 0,3 mg.L-1, o que representou uma remoção de Fe da solução de sulfato ferroso de 94,3% (m v-1), e sem aplicação de ultrassom, a remoção foi de 75,8%(m.v-1) (FIG. 02).

[038] Os resultados mostraram que no sistema com 04 reatores com a aplicação indireta de ultrassom é possível alcançar uma alta eficiência de remoção de Fe (94,3% m v-1) em solução de sulfato ferroso 10 mg.L-1. A pressão imposta pela bomba para realizar a circulação de água provoca uma turbulência no interior do frasco e contribui com processo de transferência de massa dos íons da fase líquida para a superfície do material.

[039] Observa-se que para o teste sem aplicação indireta de ultrassom, em 400 mL o sistema apresenta uma máxima remoção de sulfato ferroso (75,8% m.v-1) e a partir desta coleta há uma tendência de saturação do adsorvente reduzindo sua capacidade de adsorção. Neste sistema, é possível que haja uma redução da eficiência de remoção de Fe em razão da saturação dos sítios ativos presentes no adsorvente. Para o sistema com aplicação indireta de ultrassom, pode-se chegar a uma eficiência de remoção de Fe da solução de sulfato ferroso de 94,3% (m.v-1). constata-se que a eficiência de remoção seguiu uma tendência linear até a última coleta (3 L).

[040] Na FIG.03 estão apresentados os resultados da remoção de Fe de uma solução de sulfato ferroso utilizando o sistema multireatores sequenciais em fluxo contínuo (S08), com e sem aplicação indireta de US. As condições utilizadas foram: sistema com 6 reatores; 210 g de adsorvente; vazão: 30 mL.min-1; temperatura da água do banho de ultrassom; 40 °C; concentração inicial de sulfato ferroso de 6 mg.L-1.

[041] Conforme pode ser observado na FIG. 03, o sistema S08 com 6 reatores sequenciais obteve uma remoção de Fe de uma solução de sulfato ferroso de 98,7% e 88,9% (m v-1) para as condições de fluxo contínuo, com US e sem US, respectivamente. Os resultados indicam que o protótipo com seis reatores e uma vazão de 30 mL.min-1, apresentou uma eficiência de remoção superior ao de quatro reatores (96% m.v-1). Os resultados indicaram que ao aumentar o tempo de residência do sistema, aumentou a eficiência de remoção de Fe.

Claims (7)

1. PROCESSO DE MULTIREATORES SEQUENCIAIS EM FLUXO CONTÍNUO ASSISTIDO POR APLICAÇÃO INDIRETA DE ULTRASSOM, caracterizado por multireatores sequenciais, auxiliados ou por adsorventes em seu interior, e banhos de ultrassom, numa frequência variando entre 10 kHz a 1000 kHz, a ser aplicado a um fluido intermediário que transmite as vibrações ultrassônicas ao fluido no interior dos reatores, intensificando a remoção de compostos orgânicos e inorgânicos, ou promove a intensificação de processos de cinéticas de reação ou extração.
2. PROCESSO DE MULTIREATORES SEQUENCIAIS EM FLUXO CONTÍNUO ASSISTIDO POR APLICAÇÃO INDIRETA DE ULTRASSOM, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por fluido intermediário ser selecionado dentre água, óleo, solventes orgânicos.
3. PROCESSO DE MULTIREATORES SEQUENCIAIS EM FLUXO CONTÍNUO ASSISTIDO POR APLICAÇÃO INDIRETA DE ULTRASSOM, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ser executado em modo loop ou contínuo.
4. PROCESSO DE MULTIREATORES SEQUENCIAIS EM FLUXO CONTÍNUO ASSISTIDO POR APLICAÇÃO INDIRETA DE ULTRASSOM, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a temperatura empregada durante a aplicação de ultrassom variar entre 10°C e 200 °C.
5. PROCESSO DE MULTIREATORES SEQUENCIAIS EM FLUXO CONTÍNUO ASSISTIDO POR APLICAÇÃO INDIRETA DE ULTRASSOM, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por pressão absoluta empregada durante a aplicação de ultrassom variar entre 0 kPa a 20.000 kPa.
6. PROCESSO DE MULTIREATORES SEQUENCIAIS EM FLUXO CONTÍNUO ASSISTIDO POR APLICAÇÃO INDIRETA DE ULTRASSOM, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por emprego ou não de adsorventes no interior do reator durante a aplicação de ultrassom.
7. PROCESSO DE MULTIREATORES SEQUENCIAIS EM FLUXO CONTÍNUO ASSISTIDO POR APLICAÇÃO INDIRETA DE ULTRASSOM, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ο processo poder estar associado a uma etapa adicional escolhida dentre: centrifugação, filtração, separação por membrana, separação gravitacional, separação eletrostática, ou qualquer combinação destas.

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