Estudos de geração, caracterização e uso de nanobolhas na flotação de águas oleosas

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Oliveira, Henrique Alberton de
• Orientador(a): Rubio, Jorge
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Nanobolhas; Flotação
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/189944

A presente dissertação consiste na apresentação de 3 artigos, envolvendo estudos básicos de geração e caracterização de micro e nanobolhas, e aplicação na flotação de óleo emulsificado em solução aquosa (salina). Nanobolhas (D32 = 150 - 250 nm) foram geradas por uma bomba centrífuga multifásica (Nikuni KTMD20N) e válvula agulha em uma coluna de reciclo, em pressões de operação variadas e diferentes tensões interfaciais ar/líquido. As nanobolhas foram resistentes ao cisalhamento causado no rotor da bomba e a altas pressões de operação, atingindo a maior concentração numérica (4,1 x 109 nanobolhas mL-1) na pressão de operação de 5 bar e tensão interfacial de 49 mN m-1 (holdup de ar = 6,8%). Em escala de bancada, emulsões oleosas (petróleo cru) em água salina foram floculadas utilizando uma poliacrilamida catiônica em pH 7. As melhores remoções de óleo foram obtidas na flotação com micro e nanobolhas utilizando uma pressão de saturação de 5 bar e 5 mg L-1 de Dismulgan. A flotação seguiu um modelo cinético de primeira ordem, com k de 1,3 e 1,8 min-1 para Psat de 3,5 e 5 bar, respectivamente. A injeção de nanobolhas em uma etapa de condicionamento após a floculação aumentou a eficiência geral da separação em até 11%. A separação com nanobolhas isoladas mostrou uma eficiência de remoção de óleo de 75 e 90%, com e sem NaCl (30 g L-1). Foi estudado o processo de floculação em linha e flotação em coluna para o tratamento de emulsões oleosas contendo 70-400 mg L-1 (turbidez = 70-226 NTU) de óleo (petróleo cru) e salinidade (30 e 100 g L-1 NaCl). A floculação foi realizada com uma poliacrilamida catiônica, em dois Reatores Geradores de Flocos (RGF®), com estágios de mistura rápida e lenta (perda de carga = 0,9 a 3,5 bar). A flotação foi realizada em duas colunas (1,5 e 2,5 m), com microbolhas (5-80 μm) e nanobolhas (50-300 nm de diâmetro, 108 nanobolhas mL-1) geradas por uma bomba centrífuga multifásica e uma válvula agulha. A maior eficiência foi obtida com a coluna mais alta, em uma taxa de aplicação de 10 m h-1, reduzindo o teor de óleo residual para 4 mg L-1 e turbidez para 7 NTU. Em alta taxa de aplicação superficial (27,5 m h-1), as concentrações de óleo residuais ficaram abaixo do padrão de emissão para plataformas marítimas (EPA - 29 mg L-1), atingindo 18 mg L-1.