Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://hdl.handle.net/11422/20202
Tipo: Tese
Título: Hypersaline brines treatment using osmosis-based processes: fundamentals and feasibility
Autor(es)/Inventor(es): Osipi, Sara Regina
Orientador: Borges, Cristiano Piacsek
Coorientador: Secchi, Argimiro Resende
Coorientador: Mauter, Meagan Stumpe
Resumo: Efluentes salinos vêm sendo estudados como fontes hídricas em função da escassez de água doce e da elevada disponibilidade dessas correntes na extração de óleo e gás e captura de CO2. No entanto, há incertezas a respeito da relação custo-benefício dos tratamentos aplicáveis. Novos processos baseados na osmose inversa estão sendo desenvolvidos com promissoras vantagens energéticas e econômicas. O objetivo geral deste trabalho é investigar os efeitos da alta salinidade em processos derivados da osmose inversa, assim como avaliar a aplicabilidade dos mesmos. A otimização dos custos de rotas de tratamento mostrou que o processo de osmose inversa assistida tem o menor custo, mesmo quando comparado com processos convencionais. Os parâmetros de transporte da membrana, como permeabilidades e parâmetro estrutural, são importantes para a viabilidade econômica desse processo. Objetivando investigar se esses parâmetros permaneceriam constantes em alta concentração de sal, membranas de triacetato de celulose foram testadas em salinidade e pressão variáveis. As permeabilidades hídrica e à sal diminuíram com o aumento da salinidade, enquanto o parâmetro estrutural aumentou com a elevação da pressão. Testes de pervaporação confirmaram que a permeabilidade hidráulica diminui até atingir um platô em salinidades acima de 50 g/L. Uma provável explicação para esse fenômeno é o desinchamento da membrana, já reportado para outros materiais. Estudos subsequentes são necessários para entender o transporte em alta salinidade e estabelecer diretrizes para o desenvolvimento de membranas e processos em condições extremas.
Resumo: High salinity brines have been studied as potential fresh water sources due to the scarcity of other supplies and elevated saline effluent generation in activities such as oil and gas extraction and CO2 capture. Although their availability is remarkably abundant in some regions, there are concerns regarding its cost-effective treatment. Novel reverse osmosis (RO) based process are being developed with promising energy consumption and cost advantages. The main objective of this work is to investigate the effects of high salinity on RO-based processes, as well as in the process treatment feasibility. Cost optimization showed the osmotically assisted reverse osmosis process have the lowest cost when compared to conventional processes, such as mechanical vapor compression. Membrane transport properties as permeabilities and structural parameter are important to the cost technology feasibility. Aiming to investigate whether the membrane transport properties would remain constant in higher salt concentration, cellulose triacetate membranes were tested under variable pressure and salinity. Water and salt permeability were found to decrease with increasing average salinity while the structural parameter increased with increasing pressure. Pervaporation tests supported the hypothesis of variable membrane performance, reaching a plateau for average salinities higher than 50 g/L. A possible explanation is membrane deswelling, previously reported for different materials. Further studies are needed to understand the transport under high salinity and to stablish directions for membrane tailoring and applications under extreme environments.
Palavras-chave: Dessalinização
Avaliação de custos
Permeabilidade hidráulica
Permeabilidade a sal
Correntes salinas
Assunto CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
Unidade produtora: Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Editora: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Data de publicação: 2019
País de publicação: Brasil
Idioma da publicação: eng
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Aparece nas coleções:Engenharia Química

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