Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. / Made available in DSpace on 2012-10-24T07:16:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 263958.pdf: 3747444 bytes, checksum: cb2a45bfdd6d1035527338e89ee35081 (MD5) / O atual crescimento industrial gera um aumento na quantidade dos resíduos e dos efluentes provenientes dos processos químicos utilizados. A importância dada à questão ambiental leva-nos a cada vez mais buscar recursos que minimizem a degradação do meio físico onde vivemos. Assim, o presente trabalho tem como objetivo principal a síntese de zeólitas tipo 5A, obtidas por troca iônica com a zeólita NaA, sintetizadas a partir de caulim para adsorver metais pesados de soluções aquosas. Os metais pesados são conhecidos pela sua toxicidade, mesmo em quantidades muito pequenas. Quando descartados com os efluentes das indústrias, podem inviabilizar os sistemas públicos de água, uma vez que as estações de tratamento destes efluentes encontrados na própria indústria não os removem eficientemente e os tratamentos convencionais nas estações de tratamento de água também não possuem aparatos adequados para tal finalidade. A separação desses metais por processos adsortivos tem crescido consideravelmente com o desenvolvimento de adsorventes altamente seletivos como as zeólitas. O propósito deste trabalho foi de usar zeólitas tipo 5A para adsorver estes metais pesados. A zeólita sintetizada foi caracterizada química e fisicamente para aplicação em purificação de soluções contaminadas com elementos perigosos, tais como os metais pesados. Os testes de remoção dos íons metálicos em solução foram realizados através de ensaios de adsorção em banho termostático, à temperatura ambiente, sob agitação, em diferentes tempos de duração, para posterior análise dos resultados. Os resultados obtidos foram satisfatórios, sendo possível utilizar zeólitas tipo 5A, obtidas através de troca iônica com zeólitas NaA, para remoção de metais pesados de efluentes líquidos.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T07:23:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 269337.pdf: 1005615 bytes, checksum: 5e9a22d3eafb4bab431e6bca358538a2 (MD5) / Os gases metano e dióxido de carbono fazem parte da composição do gás natural, onde o metano encontra-se em maior proporção. Ambos os gases apresentam efeitos indesejáveis, onde o metano é o maior responsável pelo efeito estufa no Planeta e o gás carbônico, pela oxidação de dutos no transporte do gás natural. A separação do CO2 do gás natural promove um aumento do poder calorífico do combustível, possibilitando a utilização do CO2 como matéria prima na indústria química, como por exemplo, na produção de gelo seco. Os processos adsortivos são utilizados na remoção e/ou na purificação de compostos gasosos, quando os métodos tradicionais tornam-se economicamente inviáveis. Neste trabalho foi estudado o processo de adsorção monocomponente das misturas CH4\He e CO2\He em coluna de leito fixo, empacotada com adsorvente pellets de silicalita. As equações diferenciais que descrevem o modelo físico, com as condições iniciais e de contorno, foram aproximadas numericamente pelo método de Volumes Finitos, com um arranjo co-localizado de variáveis em uma malha estruturada. Foi utilizado como função de interpolação o esquema WUDS. Para descrever a transferência de massa da fase fluida para a sólida, foi aplicado o modelo da força motriz linear (LDF), enquanto que, para determinar a concentração de equilíbrio entre a fase sólida e fluida, foi utilizada a equação de Langmuir estendida. As curvas de ruptura obtidas numericamente apresentaram boa concordância com as experimentais, sendo possível avaliar a eficiência de purificação dos gases em leito fixo em função da variação da concentração, temperatura e vazão de alimentação. / Methane and carbon dioxide gases are part of natural gas composition and methane is in bigger proportion. Both gases are pollutants which methane is the most responsible by the greenhouse effect and carbon dioxide in turn by pipelines oxidation in natural gas transporting. The separation of CO2 from natural gas promotes an increase in calorific power of the fuel, allowing the use of CO2 as a raw material in chemical industry, as in the production of dry ice. Gas adsorption process have been used on the removal and/or purification of toxic or oxidant pollutant gases, when conventional methods are costly or molecular diameter to be adsorbed are very close to each other. In this work, the performance of a fixed monolayer packed-bed of silicalite pellets for gas mixture adsorption (CH4/He and CO2/He) was studied through the solution of differential equations, with initial and boundary conditions, using the Finite Volume Method with a co-localizated arrangement of variables in a structured grid. In the application of this technique, the Weighted Upstream Differencing Scheme (WUDS) was used as interpolation function. The linear driving force (LDF) model was used to describe the mass transfer from fluid to the solid phase, while extended Langmuir equation was used to calculate equilibrium concentrations between fluid and solid phases. The numerical breakthrough curves obtained in this work showed good agreement with the experimental curves, allowing the prediction of the adsorption efficiency of the fixed bed as function of the feed concentration, feed temperature and feed flux variation.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-graduação em Química, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-26T06:19:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 290246.pdf: 2355259 bytes, checksum: e84624c84fd7d0f83488a8c9722a3726 (MD5) / As propriedades estruturais, energéticas e eletrônicas da interface TiO2/Eletró lito em células solares sensibilizadas por corantes (CSSC) foram estudadas por simulações de dinâmica molecular e cálculos de estrutura eletrônica. Este estudo esclarece várias questões sobre os mecanismos responsáveis pela recombinação de foto# elétrons com as espécies redox presentes no eletrólito (corrente escura), levando em consideração a influencia dos defeitos presentes na superfície, a dinâmica do solvente e a presença de aditivos de piridina na interface. A barreira de energia livre para a adsorção de espécies redox na superfície de TiO2 foi calculada. Cálculos de estrutura eletrônica para o sistema TiO2/Eletrólito evidenciam mecanismos distintos para a recombinação de diferentes espécies redox. O estudo proporciona um entendimento melhor acerca dos processos moleculares que ocorrem nessa interface e deve estimular mais investigações teóricas e experimentais.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T09:30:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Neste trabalho o fenômeno da obstrução de tubos capilares em sistemas de refrigeração de pequena e média capacidade e que empregam HFC134a como refrigerante e óleo éster como lubrificante foi estudado. Para tanto, construiu-se uma bancada experimental com capacidade de controlar e medir todas as variáveis envolvidas no processo. Um projeto fatorial de experimentos foi executado avaliando o efeito das seguintes variáveis e nas seguintes faixas, sobre a redução do fluxo de massa: pressão (11bar e 14bar), grau de subresfriamento (7,5ºC e 12,5ºC), diâmetro (0,57mm e 0,79mm) e comprimento do tubo capilar (3m e 4m), concentração de óleo (0,5% e 1,0%) e tipo de ácido presente na composição química dos óleos ésteres (foram utilizados os óleos RL7H e 8E, respectivamente com ácido linear e ramificado). Os testes foram realizados ao longo de um período fixo de dosagem de óleo de 10dias. Os experimentos mostraram que o tipo de ácido é a variável com maior efeito sobre a obstrução, em particular, que o óleo formado com ácido linear obstrui mais do que aquele formado com ácido ramificado. Em média, a redução percentual do fluxo de massa foi de 27% nos testes com óleo RL7H contra 15% naqueles com óleo 8E. Medições da vazão de nitrogênio através dos tubos capilares foram também realizadas antes e após os experimentos. Os resultados indicaram que essa técnica fornece vazões sempre inferiores às observadas com HFC134a. Desenvolveu-se também um modelo matemático para simular o escoamento de HFC134a puro e de misturas HFC134a/óleo éster, com e sem efeitos de adsorção de óleo. Uma analogia com a deposição de partículas em superfícies sólidas foi utilizada para simular a adsorção do óleo éster, o que permitiu concluir que o fenômeno é governado principalmente pela difusão molecular do óleo em refrigerante e pelo arraste na parede do tubo capilar. As previsões do modelo para o escoamento de HFC134a puro reproduziram de forma razoável os resultados experimentais para o fluxo de massa, dentro de uma banda de erro de ±10%. Desprezando-se aspectos de adsorção concluiu-se que o efeito do óleo sobre o escoamento é desprezível, provocando alterações no fluxo de massa de ±0,2%. O modelo completo foi comparado com resultados experimentais, quando verificou-se que dos 16 pontos experimentais analisados, 10 (62%) se encontraram dentro de uma banda de erro de ±20%, plenamente aceitável para o fenômeno físico em questão.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-11-17T03:06:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 335839.pdf: 7018965 bytes, checksum: 05d36acf1d09aed5a9c806d865c34bda (MD5) Previous issue date: 2015 / A indústria petrolífera, além de ser uma grande geradora de efluentes contaminados, produz derivados com alto teor de componentes tóxicos, os quais já se encontram presentes no petróleo bruto ou podem ser gerados na própria refinaria. Um exemplo é a gasolina automotiva comercializada nos postos revendedores e contaminada naturalmente com benzeno e tolueno numa concentração de até 1 % v/v (? 113 mmol/L) e 4 % v/v (? 376 mmol/L), respectivamente. O problema desses compostos é o efeito que eles causam à saúde; são depressores poderosos do sistema nervoso central e o benzeno é comprovadamente carcinogênico humano. Este trabalho teve como finalidade estudar a remoção de benzeno e tolueno da gasolina, representada em laboratório pelo iso-octano, por processo adsortivo, utilizando os carvões ativados vegetal de casca de coco e mineral betuminoso como adsorventes, na faixa de 18x30 mesh. Testes iniciais com os carvões permitiram afirmar que o processo de remoção é mais adequado com a utilização do carvão de casca de coco, em uma concentração de 40 g/L, obtendo-se remoção aproximada de 1,1 mmol/g ou 36 % para o benzeno e 1,8 mmol/g ou 16 % para o tolueno, em temperatura ambiente. Testes com o carvão permitiram conhecer sua basicidade, o que favorece a adsorção de compostos orgânicos, e sua área superficial repleta de poros. Foi avaliada também a influência da concentração inicial de contaminante e notou-se que as cinéticas de adsorção atingem o equilíbrio rapidamente, em menos de 60 min. A capacidade máxima de adsorção foi estudada através das isotermas, obtendo 2,05 mmol/g para o benzeno e 2,04 mmol/g para o tolueno, para sistema monocomponente. No ensaio bicomponente, no entanto, foi verificada a preferência do carvão pelo tolueno, cuja capacidade máxima de adsorção foi de 1,05 mmol/g contra 0,8 mmol/g para o benzeno. Esse resultado também foi verificado por outros autores, que avaliaram sistemas aquosos, e pode estar associado à polaridade e massa molar dos compostos. Foi notado também que o benzeno exerce influência negativa na adsorção do tolueno e vice-versa, pois para os dois compostos a adsorção bicomponente foi menor quando comparada aos valores monocomponentes. Nos ensaios de dessorção, o processo utilizando aquecimento do carvão promoveu uma remoção maior em relação ao uso do solvente.<br> / Abstract : The oil industry, besides being a great generator of contaminated effluents, produces derivatives with high content of toxic components, which are already present in the crude oil or can be generated in the refinery itself. An example is the automotive gasoline sold in gas stations and contaminated naturally with benzene and toluene at a concentration of until 1 % v/v (? 113 mmol/L) and 4 % v/v (? 376 mmol/L), respectively. The problem with these compounds is the effect they cause to health; they are a powerful central nervous system depressant and benzene is a proven human carcinogen. This work aimed to study the removal of benzene and toluene from gasoline, represented in the laboratory by iso-octane, by adsorptive process, using the activated carbons of vegetable coconut shell and bituminous mineral as adsorbents, in the range of 18x30 mesh. Initial tests with the coals proved that the removal process is more suited to the use of vegetable coconut shell carbon, at a concentration of 40 g/L, obtaining approximately a removal of 1.1 mmol/g or 36 % for benzene and 1.8 mmol/g or 16 % for toluene at ambient temperature. Tests with coal showed that it is basic, which favors the adsorption of organic compounds, and that its surface area is full of pores. The influence of the initial concentration of the contaminant was also verified and it was noticed that the adsorption kinetics rapidly reach equilibrium, in less than 60 min. The maximum adsorption capacity was studied by the isotherms, obtaining 2.05 mmol/g for benzene and 2.04 mmol/g for toluene, for the system monocomponent. In bicomponent test, however, it was found a preference of coal for toluene, whose maximum adsorption capacity was 1.05 mmol/g versus 0.8 mmol/g for benzene. This result was also observed by other authors, who studied aqueous systems, and may be associated with polarity and molecular weight of the compounds. It was also noticed that benzene causes a negative influence on the toluene adsorption and vice versa, because the bicomponent adsorption of both compounds was less when compared to single component values. In desorption, the process using coal heating promoted a greater removal regarding the use of the solvent.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-11-17T03:06:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 336049.pdf: 1439360 bytes, checksum: 83074ed34cf38796c02683060cb2b8ad (MD5) Previous issue date: 2015 / Alguns biomateriais naturais provenientes de produtos ou subprodutos agrícolas têm sido explorados como novas fontes de adsorventes nos últimos anos, particularmente devido ao seu baixo custo. Recentemente uma patente foi desenvolvida, no laboratório em que este trabalho foi desenvolvido, para utilização do fruto doCereus hildmannianus K. Schum, uma espécie de cactus que ocorre naturalmente em regiões áridas do Brasil, para obtenção de suco,o que pode vir a gerar quantidades significativas de resíduos, que por sua vez podem ter uso no tratamento de efluentes. O presente trabalho tem como objetivo caracterizar e avaliar a viabilidade de o uso da casca do fruto de Cereus hildmannianus K. Schum como adsorvente Após lavagem, a casca do fruto foi seca e moída. Esse material foi modificado quimicamente por hidrólise, esterificação e metilação visando aumentar a sua capacidade de adsorção. Os diferentes adsorventes foram caracterizados por análises físico-químicas como ponto de carga zero, grupos funcionais de superfície, porosidade e área superficial. Os resultados indicaram que a adsorção do corante azul de metileno pela biomassa e pelos adsorventes modificados quimicamente é um processo de adsorção física que ocorre rapidamente, entre 30 e 120 min, segundo uma cinética de pseudo-segunda ordem. Quanto às isotermas de adsorção, os diferentes adsorventes foram descritos por diferentes modelos: a biomassa bruta pelo modelo de Temkin, a biomassa hidrolisada e metilada pelo modelo de Freundlich, enquanto que a biomassa esterificada pelo modelo de Langmuir. A metilação aumentou a adsorção do corante em 137% (4,6 mg·g-1), 44,33% com a biomassahidrolisada (2,8 mg·g-1) e 75,25% com aesterificada (3,4 mg·g-1) em relação a biomassa bruta. Os testes de adsorção de proteinas foram desenvolvidos utilizando a biomassa bruta e a proteína BSA (Albumina de soro bovino), sendo que os resultados encontrados caracterizam a adsorção do BSA como um processo químico, com lenta cinética da reação (24 horas).A capacidade de adsorçãoda casca de Cereushildmannianusvariou de 360,5 a 554,5mg·g-1 paraas trêsconcentrações iniciaisavaliadas.Um modelo de pseudo-segunda ordem descreveu a cinética de adsorção do BSA,enquanto que as isotermas de adsorçãode equilíbrioforam descritasde forma satisfatóriapelo modelo deLangmuir. Os resultados encontrados neste trabalho mostram que os adsorventes obtidos de Cereus hildmannianus podem ser utilizado no tratamento de efluentes, principalmente na adsorção de proteína, onde foram obtidas as maiores capacidades de adsorção.<br> / Abstract : Some natural biomaterials derived from agricultural products or byproducts have been explored as new adsorbents sources in the recent years, particularly due to its low cost. Recently a patent was developed to use the Cereus hildmannianus K. Schum fruit, a cactus species that occurs naturally in arid regions of Brazil. The object of this patent is the obtaining of mucilage juice, which, after process, can generate a significant amount of waste. In turn, the residue can be used in wastewater treatment. The present work aims to study the adsorption capacity of theCereus hildmannianus K. Schum fruit peel of dyes and proteins for use in effluents from textile and food industry. After washing, the fruit peel was dried and ground. This material was chemically modified by hydrolysis, esterification and methylation to increase the adsorption capacity of methylene blue dye. The results showed that the adsorption of methylene blue dye by the biomass and modified adsorbents is a physical adsorption process that occurs quickly, between 30 and 120 minutes, according to a pseudo-second order kinetic. As for the adsorption isotherms, different models were adjusted to the distinct systems. The Temkin modelwas adjusted tothe gross biomass, the Freundlich model to the hydrolyzed and methylated biomass, while the Langmuir model was fitted on the esterified biomass data. Methylation increased thedye adsorption in 137% (4.6 mg·g-1), hydrolyzed biomass in 44,33% (2.8 mg·g-1) and esterified in 75,25% (3,4 mg·g-1 ) compared to gross biomass. Protein adsorption tests have been made by gross biomass on model protein (BSA), and initial results characterize the BSA adsorption as a chemical process with slow reaction kinetics (24 hours). The adsorption capacity of the Cereus hildmannianuspeel ranged from 360,5 to 554,5 mg·g-1 for the three initial concentrations evaluated. The adsorption kinetics of BSA followed a pseudo- second order model and the isotherms were described satisfactorily by the Langmuir model. The results of this study show that the adsorbents obtained with the Cereus hildmannianusK. Schum peel may be used in the treatment of effluents, particularly in protein adsorption where the largest adsorption capacities were obtained.

LUNA, F. M. T. de. Estudos de avaliação e melhoramento de produtos para indústria de petróleo e de bioderivados. 2012. 207 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2012-10-18T18:12:06Z No. of bitstreams: 1 2012_tese_fmtluna.pdf: 2641681 bytes, checksum: c1250f865ed37d26271378aa18669a68 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2012-10-18T18:12:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_tese_fmtluna.pdf: 2641681 bytes, checksum: c1250f865ed37d26271378aa18669a68 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-10-18T18:12:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_tese_fmtluna.pdf: 2641681 bytes, checksum: c1250f865ed37d26271378aa18669a68 (MD5) Previous issue date: 2012-01-23 / In this work, the methods for evaluation and modification of petroleum-based and bio-based products were studied. In the first part of this study, the adsorption of C8 aromatics in commercial molecular sieves was evaluated. The separation of xylene isomers is an important issue in the petrochemical industry. Headspace and chromatographic pulse techniques were used to measure experimental equilibrium data. This approach is very useful for the selection of adsorbents, as well as in the investigation of selectivity variation, with respect to composition and process temperature. The adsorption selectivities of multicomponent mixtures determined by the chromatographic pulse method were in agreement with the values obtained using headspace technique. The aforementioned values indicate the character of para-selectivity in zeolites Y (αpx/ox ~ 4) and beta (αpx/ox ~ 2), as well as the ortho-selectivity for the mordenite zeolites (αox/px ~ 1.5). In the second part of this study, we studied the adsorption of polyaromatics using model samples and heavy naphthenic oils (HNO). The experiments with model solutions were used to study the capacity of polycyclic aromatic adsorption to evaluate the process parameters and to select the most promising adsorbents (Norit 830W and Norit 1240 Plus), with samples for the evaluation of the HNO. Therefore, the samples were characterized and the HNO had a high content of polyaromatics hydrocarbons (8.2% m/m). Through column experiments, it was possible to evaluate the adsorption capacity of activated carbons, estimating parameters and mass transfers to simulate the breakthrough behavior of the above systems. We evaluated the physicochemical properties and the content of polyaromatics after treatment. The results confirmed the efficiency of activated carbons as an alternative process to reduce polyaromatics content of a HNO. In the third part of this study, we analyzed the physicochemical properties and the oxidation resistance of bio-based products (biodiesel and biolubricants) of the castor oil. Hence, the use of antioxidants increased from 6 to 15 times the stability of castor oil biodiesel. Stability studies of hydrogenated biolubricants with the best antioxidants showed an elevation of the induction period by 10 times. / Neste trabalho foram realizados estudos para avaliação e modificação de derivados de petróleo e de bioderivados. Na primeira parte deste estudo foi avaliada a seletividade de adsorção de C8 aromáticos em peneiras moleculares comerciais. A separação dos isômeros de xilenos é um importante processo na indústria petroquímica. As técnicas de cromatografia em headspace e pulsos cromatográficos foram utilizadas para obtenção de dados experimentais de equilíbrio de adsorção. Esta abordagem pode ser muito útil para a seleção de adsorventes, bem como para investigar a variação na seletividade em relação à composição e temperatura do processo. As seletividades de adsorção de misturas multicomponentes determinadas através do método de pulsos cromatográficos confirmaram os valores obtidos utilizando os experimentos de cromatografia em headspace. Os valores indicaram o caráter de para-seletividade dos zeolitos Y (αpx/ox ~ 4) e beta (αpx/ox ~ 2) e de orto-seletividade para os zeolitos mordenita (αox/px ~ 1,5). Na segunda parte deste trabalho foi estudado o processo de adsorção de poliaromáticos com misturas modelo e com amostras de óleos naftênicos pesados (ONP). Os experimentos com as misturas modelo serviram para estudar a capacidade de adsorção de poliaromáticos dos materiais, avaliar os parâmetros de processo e selecionar os materiais mais promissores (Norit 830W e Norit 1240 plus) para avaliação com amostras de ONP. As amostras de ONP foram caracterizadas e apresentaram altos teores de poliaromáticos (8,2% m/m). Através dos experimentos em coluna, foi possível avaliar a capacidade de adsorção dos carbonos ativados, estimar parâmetros de transferência de massa e simular o comportamento breakthrough dos sistemas estudados. Foram avaliadas as propriedades físico-químicas e o teor de poliaromáticos após o tratamento. Os resultados confirmaram a eficiência dos carbonos ativados para utilização em processos de redução do teor de compostos poliaromáticos de ONP. Na terceira e última parte deste trabalho foram estudadas as propriedades físico-químicas e resistência oxidativa de bioderivados (biodiesel e biolubrificantes) do óleo de mamona. O uso de antioxidantes aumentou de 6 a 15 vezes a estabilidade das amostras de biodiesel. Os estudos de estabilidade dos biolubrificantes hidrogenados com os melhores antioxidantes mostraram elevação do período de indução em 10 vezes.

VILELLA, P. C. Síntese e avaliação de bioadsorventes na separação de misturas contendo CO2 e CH4 para aplicação em upgrade de biogás originado a partir de resíduos sólidos orgânicos. 2015. 75 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil: Saneamento Ambiental) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-12-15T12:33:41Z No. of bitstreams: 1 2015_dis_pcvilella.pdf: 1861794 bytes, checksum: 44085eca3a473f9edce8c2167a8551bc (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-12-18T18:57:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_dis_pcvilella.pdf: 1861794 bytes, checksum: 44085eca3a473f9edce8c2167a8551bc (MD5) / Made available in DSpace on 2015-12-18T18:57:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_dis_pcvilella.pdf: 1861794 bytes, checksum: 44085eca3a473f9edce8c2167a8551bc (MD5) Previous issue date: 2015-09-29 / The generation of Municipal Solid Waste (MSW) is increasing every year in Brazil, being the organic matter responsible for more than half of the total MSW generated. Among the current alternatives to the use of organic solid waste, the anaerobic digestion is the most attractive as biogas production occurs in the process. Nevertheless, to increase its usage possibilities, biogas has to be purified and upgraded, in order to acquire characteristics similar to that of natural gas. The present work aims to prepare activated carbons (ACs) from coconut endocarp (Cocos nucifera), babassu coconut (Orbignya speciosa) and flamboyant pods (Delonix regia) by one step CO2 activation. The textural characteristics were determined by N2 adsorption isotherm at -196 °C. The best results of BET surface area and micropore volume were obtained for bioadsorbent synthesized from coconut shell, with values of 1452 m2/g and 0.6 cm3/g, respectively. ACs from coconut shell and babassu coconut were selected to analyze their efficiency in CO2/CH4 separation mixture for biogas upgrading application. Therefore, pure component (CO2 and CH4) and mixture (30% vol. CO2, 70% vol. CH4) adsorption equilibria were performed at 20 °C using a magnetic suspension balance. The CO2 adsorption capacity slightly differed between samples, presenting the AC from coconut shell better results. This sample had higher methane uptake above pressures of 3.0 bar. The experimental data were compared with the fit of Toth and IAST (Ideal Adsorbed Solution Theory) models for mono and multicomponent data, respectively. The Toth fitting was fairly accurate, while the IAST fit was moderate. The samples selectivity to CO2 over CH4 were calculated and compared with another commercial adsorbent. The AC from coconut shell presented better results than babassu coconut at low pressures, with a selectivity value of 4.2 at 1.0 bar, indicating to be a competitive material for the proposed application. / A geração de Resíduos Sólidos Urbanos (RSU) vem aumentando a cada ano no País, sendo a fração orgânica normalmente responsável por mais da metade da quantidade total de RSU gerada. Entre as alternativas existentes para o aproveitamento dos resíduos sólidos orgânicos, destaca-se a digestão anaeróbia, uma solução atrativa, tendo em vista que há produção de biogás durante o processo. Entretanto, para que suas possibilidades de aplicação sejam mais abrangentes, é necessário que o biogás seja purificado e posteriormente submetido a um processo de upgrade, a fim de que adquira características similares ao do gás natural. O presente trabalho teve como objetivo sintetizar Carbonos Ativados (CAs) a partir de endocarpo de coco seco (Cocos nucifera), de coco babaçu (Orbignya speciosa) e a partir de vagem de flamboyant (Delonix regia) por meio de ativação com dióxido de carbono em única etapa. As características texturais das amostras foram determinadas por meio de isotermas de adsorção de N2 a -196 °C. Os maiores valores de área superficial específica e volume de microporos foram obtidos para o bioadsorvente sintetizado a partir do coco seco, com valores de 1452 m2/g e 0,60 cm3/g, respectivamente. Foram selecionados os CAs de coco seco e de coco babaçu para a análise de suas eficiências na separação de misturas CO2/CH4 para aplicação no upgrade de biogás. Para tanto, ensaios de equilíbrio de adsorção dos componentes puros (CO2 e CH4) e da mistura (30% vol. CO2, 70% vol. CH4) foram realizados a 20 °C utilizando uma balança de suspensão magnética. A capacidade de adsorção de CO2 pouco se diferenciou entre as duas amostras, apresentando o CA de coco seco melhores resultados. Essa amostra apresentou valores bem maiores de captura de metano a pressões acima de 3,0 bar. Os dados experimentais foram comparados com os obtidos pelo ajuste do modelo de Tóth e da IAST (Teoria da Solução Adsorvida Ideal) para os dados mono e multicomponentes, respectivamente. Os ajustes de Tóth foram bastante precisos, enquanto os da IAST se adequaram moderadamente. As seletividades das amostras para o CO2 em relação ao CH4 foram determinadas e comparadas com a de outros adsorventes comerciais. O CA do coco seco apresentou resultados melhores que o coco babaçu a baixas pressões, com valor de seletividade de 4,2 a 1,0 bar, indicando ser um material competitivo para a aplicação proposta.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2017-02-24T13:34:20Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1531456 bytes, checksum: 409ec9c593bb353cf07e9ee62d27c69b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-24T13:34:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1531456 bytes, checksum: 409ec9c593bb353cf07e9ee62d27c69b (MD5) Previous issue date: 2016-05-06 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nanotubos de carbono (CNTs) têm sido estudados nos últimos anos devido às suas propriedades químicas, físicas e eletrônicas únicas. Estas nanoestruturas podem interagir com várias moléculas, como proteínas e corantes, para formar novos materiais com aplicações diversas. Por exemplo, nanoestruturas híbridas contendo CNTs têm sido utilizadas como adsorventes eficientes, transportadores de fármacos específicos ou para o desenvolvimento de células a combustível e sensores eletroquímicos. Consequentemente, compreender as interações CNT-proteínas e CNT-corantes é importante para modular as propriedades destes materiais. Diversos trabalhos têm estudado estas interações, entretanto os aspectos termodinâmicos associados a elas permanecem escassos. Assim, neste trabalho avaliou-se a termodinâmica da interação entre nanotubos de carbono e diferentes moléculas, combinando dados de isotermas de adsorção e de titulação microcalorimétrica isotérmica. O estudo foi dividido em dois artigos: no primeiro, avaliou-se o fenômeno de adsorção da proteína albumina do soro bovino (BSA) sobre a superfície de nanotubos de carbono de parede simples (SWCNT) e de paredes múltiplas (MWCNT), bem como o efeito de cossolutos sobre esse processo. No segundo, descreveu-se a termodinâmica da interação entre os azocorantes vermelho ponceau (PR), vermelho do congo (CR) e vermelho 40 (AR) e nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWCNTs). A interação entre os azocorantes e a superfície de carvão ativado (AC) também foi avaliada para comparação. Acerca da interação entre a proteína BSA e a superfície dos nanotubos de carbono, o processo de adsorção dependeu das propriedades superficiais do CNT, do pH e da força iônica do meio, sendo que maiores capacidades de adsorção foram observadas em valor de pH próximo ao ponto isoelétrico da proteína. Para todos os sistemas estudados os valores de ∆H ads em condição de diluição infinita foram muito negativos (∆H ∞ < -918,6 kJ mol-1). Este resultado indica ads que os CNTs são capazes de induzir variações conformacionais na BSA durante o processo de adsorção, as quais estabilizam a proteína sobre a superfície hidrofóbica do nanomaterial. O efeito de íons da série de Hofmeister foi avaliado sobre o processo de adsorção da BSA em MWCNT, sendo este efeito dependente da natureza dos íons. Quanto à interação CNT-azocorante, os dados de isotermas de adsorção foram bem ajustados ao modelo de Freundlich. Uma abordagem termodinâmica forneceu toda a caracterização do processo de adsorção para diferentes coberturas superficiais do adsorvente. Para ambos MWCNT e AC, a quantidade de corante adsorvida (Γ D ) aumentou na ordem Γ D (PR) < Γ D (AR) < Γ D (CR) e a adsorção normalizada pela área superficial específica do adsorvente foi maior para o MWCNT. A quantidade máxima adsorvida (Γ D,máx ) atingiu valores de até 2,00 μmol m-2 para a adsorção de CR em MWCNT. O processo de adsorção dos corantes foi entalpicamente dirigido e entropicamente desfavorável para ambos os adsorventes. Os valores de variação de entalpia de adsorção (∆H ads ) determinados por ITC foram superiores a -137,0 kJ mol-1 e dependeram da cobertura superficial do adsorvente e das estruturas dos corantes e dos adsorventes. Os dados de ∆H ads em função da quantidade de corante adsorvida sugeriram que os sítios de adsorção sobre MWCNT e AC são heterogêneos. / Carbon nanotubes (CNTs) have been studied in the last years due to their unique chemical, physical, and electronic properties. These nanostructures can interact with several molecules, such as proteins and dyes, to form new materials with amazing applications. For instance, hybrid nanostructures containing CNTs have been used as powerful adsorbents, specific drug carriers or in the development of fuel cells and electrochemical sensors. Consequently, understanding the CNT-protein and CNT-dye interactions is very important to modulate the properties of these nanostructures. Several papers have studied these interactions, but the thermodynamic aspects associated with them remain scarce. Then, in this work, we evaluated the thermodynamics of the interaction between carbon nanotubes and different molecules combining adsorption isotherms and isothermal titration microcalorimetry data. Our study was divided in two papers: In the first one, we evaluated the adsorption phenomenon of the protein bovine serum albumin (BSA) on the surfaces of single-walled (SWCNT) and multi-walled (MWCNT) carbon nanotubes. In the second one, we described the thermodynamics of the interaction between the Ponceau Red (PR), Congo Red (CR) and Allura Red (AR) azo-dyes and multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs). Activated carbon (AC)-dye interaction has been also evaluated for comparison. On the interaction between the BSA and the CNT surface, the adsorption process depended on the surface properties, pH and ionic strength. Higher adsorption capacities were observed at pH around the isoelectric point of the protein. For all studied systems the ∆ ads H values at infinite dilution condition were very negative (∆H ∞ < -918.6 kJ mol-1). This finding has led us to propose that the ads CNTs are capable of inducing conformational changes in BSA for the adsorption process, stabilizing the protein on the hydrophobic surface of the nanomaterial. The effect of ions of the Hofmeister series was evaluated on the BSA adsorption in MWCNT, and this effect was dependent on the nature of the ion evaluated. Regarding the CNT-(azo-dye) interaction, isotherm adsorption data were well fitted to the Freundlich model. A thermodynamic approach provided the entire characterization of the adsorption process as a function of the surface coverage. For both MWCNT and AC, the amount of adsorbed dye (Γ D ) increased in the order Γ D (PR) < Γ D (AR) < Γ D (CR) and the adsorption capacity normalized by adsorbent specific area was higher for MWCNT. The maximum adsorbed amount (Γ D,max ) attained values up to 2.00 μmol m-2 for CR adsorption on MWCNT. The adsorption process of the dyes was enthalpically driven and entropically unfavorable for both adsorbents. The values of adsorption enthalpy change (∆ ads H) determined by ITC were higher than -137.0 KJ mol-1 and they depended on the surface coverage and structures of both dye and adsorbent. ITC data suggested that adsorption sites on MWCNT and AC are heterogeneous.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-04-10T16:20:21Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 140111 bytes, checksum: e1447c61bb0cc4374951483569bc83b7 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-10T16:20:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 140111 bytes, checksum: e1447c61bb0cc4374951483569bc83b7 (MD5) Previous issue date: 2004-02-19 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Estudaram-se os efeitos do alumínio (Al) sobre a absorção e a redução de nitrato, em dois cultivares de arroz com tolerância diferencial ao Al, sendo um tolerante (CNA – 1158) e outro sensível (CNA - 6843 – 1). Plântulas de arroz de 11 dias de idade foram expostas ao Al nas concentrações de 0 e 500 μM durante 21 dias. Após esse período, foram analisadas as seguintes variáveis: crescimento, teores de Al e de nitrogênio, absorção de nitrato e as atividades “in vitro” e “in vivo” da redutase do nitrato (RN). O cultivar tolerante cresceu mais e produziu mais matéria seca na parte aérea e no sistema radicular, independente da presença de Al. O Al reduziu, significativamente, o comprimento das raízes e da parte aérea e a produção de matéria seca apenas no cultivar sensível. O teor de N-total na presença de Al aumentou significativamente apenas na parte aérea do cultivar tolerante; o teor de N- NO 3- sofreu redução apenas no sistema radicular do cultivar sensível e o de N-NH 4+ não foi significativamente influenciado pela presença de Al nos dois cultivares. O Al reduziu a absorção de nitrato, nos dois cultivares, principalmente no sensível. O K m da absorção de nitrato foi afetado nos dois cultivares; no tolerante, houve diminuição de 10,9% enquanto, no sensível, houve aumento de 3,1 vezes. As atividades da RN “in vivo” e “in vitro” foram significativamente reduzidas pelo Al, nos dois cultivares, exceto na parte aérea do cultivar tolerante. Os resultados sugerem ser a absorção de nitrato e a enzima RN importantes componentes do mecanismo de tolerância ao Al em plantas de arroz. / Aluminum effect on nitrate uptake and reduction in two rice cultivar with differential Al tolerance was studied. Eleven days-old seedlings of the Al-tolerance cultivar (Fernandes; CNA-1158) and of the Al-sensitive cultivar (Maravilha; CAN-6843-1) were exposed to 0 and 500 μM Al. After 21 days of Al treatment plants were harvested and the following variables determined: plant growth, Al, total-N, NO 3- - N and NH 4+ -N contents, nitrate uptake and “in vivo” and “in vitro” nitrate reductase (NR) activities. The Al-tolerant cultivar grew more and yielded more dry matter of the aerial parts and of the root system than the Al-sensitive cultivar, independent of the presence of Al in the nutrient solution. Aluminum reduced the growth and the dry matter yield in both plant parts but only in the Al-sensitive cultivar. The total-N content increased only in the aerial part of the Al-tolerant cultivar. The NO 3- -N contents reduced only in the root system of the Al-sensitive cultivar, while NH 4+ -N did not change in both cultivars. Nitrate uptake was reduced by Al in both cultivars, especially in Al-sensitive one. The Km of nitrate uptake decreased about 11 % in the Al- tolerante cultivar while it increased about 3.1 times in the Al-sensitive cultivar after Al treatment. The V max did not change with Al treatment in both cultivars. Both “in vivo” and “in vitro” NR activities were significantly reduced by Al treatments in both parts of the plants of the two cultivars, except in the aerial part of the Al-tolerant cultivar. Nitrate uptake and NR activities seem to be important components of the Al tolerance in rice plants. / Dissertação importada do Alexandria