Aplicação de micro-ondas e membranas cerâmicas para tratamento de águas oleosas

Abstract

Resumo: Membranas cerâmicas têm sido bastante utilizadas no tratamento de água oleosa produzida no processo de obtenção de petróleo, pois permitem atingir elevadas porcentagens de remoção aliadas ao baixo consumo energético associado à sua operação. Como são térmica e quimicamente resistentes, admitem metodologias de limpeza que as recuperem e assim, possam ser reutilizadas. Entretanto, a busca por materiais capazes de reter a fase oleosa sem grandes quedas de pressão permanece como um desafio. Neste trabalho, investiga-se a microfiltração de águas oleosas combinando membranas cerâmicas e aplicação de micro-ondas. Para tanto, um sistema de microfiltração foi desenvolvido e instalado no interior de um reator micro ondas equipado com microcontrolador Arduíno para leitura e coleta de dados de temperatura em tempo real. A partir de um lubrificante comercial, foram preparadas emulsões com cerca de 0,74 g/l de óleo de modo a simular as águas oleosas que entram nas unidades de tratamento de águas produzidas na indústria de petróleo. Os ensaios de microfiltração demonstraram que as membranas cerâmicas permitem elevada recuperação de óleo (superior a 80%), e que o emprego de micro-ondas resulta num aumento médio de 30% da vazão de permeado, ainda que com temperaturas moderadas (inferiores a 45°C). Por fim, o trabalho mostra que o aquecimento via micro-ondas assistido com câmera térmica (teste AMOCT) constitui uma ferramenta útil para a avaliação de performance de membranas cerâmicas durante a microfiltração de águas oleosas, havendo uma relação direta entre o mapa de calor da membrana e sua capacidade de permeação de água, relação esta que somente pode ser obtida devido à especificidade do aquecimento dielétrico

Abstract: Ceramic membranes have been widely used in the treatment of oily water produced in the process of obtaining oil, as they allow high removal percentages to be achieved combined with the low energy consumption associated with their operation. As they are thermally and chemically resistant, they support cleaning methodologies that recover them so they can be reused. However, the search for materials capable of retaining the oil phase without large pressure drops remains a challenge. In this work, the microfiltration of oily waters is investigated by combining ceramic membranes and microwave application. To this end, a microfiltration system was developed and installed inside a microwave reactor equipped with an Arduino microcontroller to read and collect temperature data in real time. Using a commercial lubricant, emulsions were prepared with around 0.74 g/l of oil in order to simulate the oily waters that enter the water treatment units produced in the petroleum industry. Microfiltration tests demonstrated that ceramic membranes allow high oil recovery (greater than 80%), and that the use of microwaves results in an average increase of 30% in permeate flow, even at moderate temperatures (below 45 °C). Finally, the work shows that microwave heating assisted with a thermal camera (AMOCT test) constitutes a useful tool for evaluating the performance of ceramic membranes during the microfiltration of oily waters, with a direct relationship between the heat map of the membrane and its water permeation capacity, a relationship that can only be obtained due to the specificity of dielectric heating