Textile industry effluent microfiltration process using hollow fiber membrane – modelling and simulation.

As indústrias têxteis são, em geral, grandes consumidoras de água, devido principalmente a seus processos de tingimento de tecidos, consequentemente, as indústrias têxteis se apresentam como grandes geradoras de efluentes. A esses efluentes, estão associadas grande número de produtos químicos, dentre estes produtos, podem-se destacar os corantes, que conferem à água cor indesejável, além de contribuir com o aumento da DBO e DQO do efluente. O índigo é um corante comumente utilizado nas indústrias têxteis, principalmente no tingimento de tecidos de jeans e brim. Dentre os processos de tratamento utilizados para realizar a separação do índigo da água, podem ser destacados os processos de separação por membrana, que são um processo físico de separação baseado na utilização de uma barreira semipermeável para separar os componentes. Um dos problemas mais comuns do processo de membranas é a formação de uma camada de polarização de concentração. Este trabalho teve o objetivo de estudar o processo de separação da água-índigo utilizando membranas. Para isto foi realizado um estudo de malha utilizando o método do Índice de convergência de malha, além de, definir um modelo fluidodinâmico baseado em uma abordagem de mistura multicomponente para estudar os fenômenos de transferência de massa. Além disso, foi utilizado o modelo das resistências-em-série para simular a formação da camada limite de polarização da concentração. As malhas foram geradas utilizando o software ICEM CFD 15.0, já as simulações foram feitas utilizando pacote computacional Ansys CFX 15.0, também foi desenvolvido código em VBA para determinação da espessura da camada limite de concentração. Tendo como base os resultados do ICM, foi escolhida uma malha com 87759 elementos para seguir o estudo fluidodinâmico da membrana. Já o estudo fluidodinâmico concluiu que as variáveis número de Reynolds e pressão influenciaram o comportamento da camada de polarização de concentração, já a variável concentração de soluto na alimentação não influenciou de forma significativa.The textile industries are, in general, major water consumers, mainly due to their garment dyeing processes, consequently, the textile industries are presented as great effluent generators. These effluents are associated with a great quantity of chemical products, within these products, the dyes stand out, which confer to the water an undesirable color, besides contributing to the increase of BOD and COD of the effluent. The indigo dye is a commonly used dye in the textile industry, mainly for the coloring of jeans and denim garments. From the water treatment processes used to separate indigo from water, the membrane separation processes can be highlighted, these comprise physical separation process’ based on the use of a semipermeable barrier to separate the components. One of the major problems in the membrane separation processes is the formation of a concentration polarization layer. This work had the aim to study the indigo-water separation process using membranes. For so, a grid convergence study was realized, in addition to defining a fluid dynamical model based on a multicomponent mixture approach to study the mass transfer phenomena. Also, the resistance-in-series model was used to simulate the formation of the concentration polarization layer. The grids were generated using the software ICEM CFD 15.0, while the simulations were done using the computational package Ansys CFX 15.0, also, a VBA code was developed do determine the thickness of the concentration boundary layer. Results showed that, based on the Grid Convergence Index, a grid with 87759 elements was chosen to follow through with the study. While the fluid dynamics study concluded that the Reynolds number and outlet pressure variables influenced on the behavior of the concentration polarization layer, however, the inlet solute concentration variable did not influence in a significant manner.Cape