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Uso de software Octave para o estudo do mecanismo de bloqueio de poros no processo de filtração por membrana

One of the main problems found in membrane separation processes that use pressure as a driving force is the decay of the permeate flow as a function of filtration time, caused by the deposit of particles on the membrane (fouling). The study of the membrane pore blocking mechanism involves the non-li...

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Autor principal: Pinto, John Mark Lima
Formato: Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação)
Idioma: Português
Publicado em: Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2021
Assuntos:
Ultrafiltração
Membranas (Tecnologia)
Cálculos numéricos
Ultrafiltration
Membranes (Technology)
Numerical calculations
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Acesso em linha: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/26801
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spelling riut-1-268012021-12-22T06:06:14Z Uso de software Octave para o estudo do mecanismo de bloqueio de poros no processo de filtração por membrana Use of Octave software to study the pore blocking mechanism in the membrane filtration process Pinto, John Mark Lima Gonçalves, Gilberto da Cunha Gonçalves, Gilberto da Cunha Silva, Gracinda Marina Castelo da Zara, Ricardo Fiori Ultrafiltração Membranas (Tecnologia) Cálculos numéricos Ultrafiltration Membranes (Technology) Numerical calculations CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA One of the main problems found in membrane separation processes that use pressure as a driving force is the decay of the permeate flow as a function of filtration time, caused by the deposit of particles on the membrane (fouling). The study of the membrane pore blocking mechanism involves the non-linear fit of phenomenological mathematical models from experimental data. Thus, this work aimed to use the Octave software to study the pore blocking mechanism in the membrane filtration process. Octave was chosen because it is free and open source software. Four pore blocking mechanisms were studied to indicate permeate flux decay: (i) complete pore blockage (ii), partial pore blockage, (iii) internal pore blockage, and (iv) cake formation. A script was developed in the software using the mathematical equations of each mechanism, expressed as J=f(t), where J is the permeate flux and t is the filtration time. Experimental data from sugarcane juice filtration with different membranes were used to test the script. The parameters of each model were estimated from the nonlinear fit using the nlinfit function. The results showed that the developed script was able to estimate the parameters of the models and, from the sum of squares of the residuals (SSE) and the coefficient of determination R², establish the fouling mechanism for each tested membrane. Um dos principais problemas encontrados nos processos de separação por membranas que usam a pressão como força motriz é o decaimento do fluxo de permeado em função do tempo de filtração, causado pelo depósito de partículas na membrana (fouling). O estudo do mecanismo de bloqueio de poros da membrana envolve o ajuste não linear de modelos matemáticos fenomenológicos a partir de dados experimentais. Assim, este trabalho teve por objetivo a utilização do software Octave para o estudo do mecanismo de bloqueio de poros no processo de filtração por membrana. A escolha do Octave se deve ao fato deste ser um software livre, de código aberto. Quatro mecanismos de bloqueio de poros foram estudados para indicar o decaimento do fluxo de permeado: (i) bloqueio completo dos poros (ii), bloqueio parcial dos poros, (iii) bloqueio interno dos poros e (iv) formação de torta. Um script foi desenvolvido no software usando as equações matemáticas de cada mecanismo, expressas como J=f(t), sendo J o fluxo de permeado e t o tempo de filtração. Dados experimentais de filtração de caldo de cana com diferentes membranas foram utilizados para testar o script. Os parâmetros de cada modelo foram estimados a partir do ajuste não-linear usando a função nlinfit. Os resultados mostraram que o script desenvolvido foi capaz de estimar os parâmetros dos modelos e, a partir da soma dos quadrados dos resíduos (SSE) e do coeficiente de determinação 𝑅 2 , estabelecer o mecanismo de fouling para cada membrana testada. 2021-12-21T14:12:51Z 2021-12-21T14:12:51Z 2021-11-26 bachelorThesis PINTO, John Mark Lima. Uso de software Octave para o estudo do mecanismo de bloqueio de poros no processo de filtração por membrana. 2021. Trabalho de Conclusão de Curso (Tecnologia em Processos Químicos) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Toledo, 2021. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/26801 por openAccess http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/ application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Toledo Brasil Tecnologia em Processos Químicos UTFPR
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Membranes (Technology)
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Pinto, John Mark Lima
Uso de software Octave para o estudo do mecanismo de bloqueio de poros no processo de filtração por membrana
description One of the main problems found in membrane separation processes that use pressure as a driving force is the decay of the permeate flow as a function of filtration time, caused by the deposit of particles on the membrane (fouling). The study of the membrane pore blocking mechanism involves the non-linear fit of phenomenological mathematical models from experimental data. Thus, this work aimed to use the Octave software to study the pore blocking mechanism in the membrane filtration process. Octave was chosen because it is free and open source software. Four pore blocking mechanisms were studied to indicate permeate flux decay: (i) complete pore blockage (ii), partial pore blockage, (iii) internal pore blockage, and (iv) cake formation. A script was developed in the software using the mathematical equations of each mechanism, expressed as J=f(t), where J is the permeate flux and t is the filtration time. Experimental data from sugarcane juice filtration with different membranes were used to test the script. The parameters of each model were estimated from the nonlinear fit using the nlinfit function. The results showed that the developed script was able to estimate the parameters of the models and, from the sum of squares of the residuals (SSE) and the coefficient of determination R², establish the fouling mechanism for each tested membrane.
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publisher Universidade Tecnológica Federal do Paraná
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citation PINTO, John Mark Lima. Uso de software Octave para o estudo do mecanismo de bloqueio de poros no processo de filtração por membrana. 2021. Trabalho de Conclusão de Curso (Tecnologia em Processos Químicos) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Toledo, 2021.
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