Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / BACKGROUND: Phosphoric acid treatment has been reported to be relevant for zirconia cleaning after contamination. However, its interaction with different primers is not well known and needs to be investigated. OBJECTIVES: To compare the shear bond strengths (SBS) of resin cement to Y-TZP after phosphoric acid pretreatment and different chemical conditioning protocols, and to test the durability of SBSs after long term storage and thermal cycling conditions. To investigate the effect of phosphoric acid 75 on the surface roughness of a yttrium-stabilized tetragonal zirconia polycrystal ceramic (Y-TZP). METHODS: Sixty bars of zirconia (30 X 5 X 2 mm) were polished and glued to acrylic tubes. Each bar received 3 different surface treatments (control, phosphoric acid and air-abrasion). The bars were randomly assigned into five groups according to different primers applied (No primer, Clearfil ceramic primer, Monobond Plus, Z-prime plus and AZ primer). After that, resin cement was mixed, injected into a mold, and light cured. The specimens were tested in shear on a universal testing machine. Half of the specimens were tested after 24 h water storage and the other half were tested after 90 days of water storage and thermocycling. Non-contact profilometer was used to assess the effect of the three surface pretreatments on surface roughness of zirconia. Mode of failure and surface roughness were evaluated with SEM. Statistical analyses were conducted with mixed-model ANOVA and chi-square tests. RESULTS: The results indicated that Monobond Plus primer showed higher SBS after phosphoric acid treatment compared to other primers used. SBS of all air abrasion groups were higher than phosphoric acid groups. Long term water storage and thermocycling led to a statistically significant decrease in SBS for all groups except Monobond Plus, Z-prime plus and AZ primer after air abrasion treatment. Surface roughness measurements showed no significant differences among the surface treatments. CONCLUSION: Monobond Plus provided the highest SBS to zirconia after phosphoric acid treatment. The findings suggest that the air abrasion is the best surface treatment after contamination of zirconia surface. Monobond Plus, Z-prime plus and AZ primer showed durable SBS after air abrasion treatment and aging process.

Anatase TiO2 has attracted a lot of attention due to its applications as a photocatalyst in water and air treatment technologies. However, its large band gap energy (⁓3.2 eV) limits its application only to UV light. Also, anatase TiO2 suffers from high electron/hole recombination, which diminishes its photocatalytic activity. Therefore, different methods have been employed to decrease its band gap energy and reduce the recombination of the charge carriers. One of the methods is to incorporate impurities as dopants in its crystal lattice. Different metal and non-metal dopants have been studied for this aim. Among the different choices, Fe3+ has showed a great potential to improve the photocatalytic activity of TiO2 under visible light irradiation. Firstly, the d orbitals of Fe3+ interact with the 3d orbitals of Ti4+ generating intermediate band gap energy levels to facilitate excitation of electrons under visible light by a red shift in the absorption of light. Secondly, Fe3+ can interact with both electrons and holes to produce Fe2+ and Fe4+ trapping the charge carriers and reducing their recombination rate. Fe2+ and Fe4+ can release the electron and hole and revert back to the Fe3+. The released charge carriers migrate to the surface of the nanoparticles to initiate the photocatalytic reactions. However, it was found that the photocatalytic activity of Fe-TiO2 is not as high as expected. Therefore, in this research study I investigated the cause for its low photocatalytic activity and found methods to improve it. The Fe-TiO2 was synthesized using a facile sol-gel method and its structure and properties were characterized by different instrumental techniques. Using TEM and HRTEM an amorphous layer was seen on the surface of the nanoparticles. This layer characterized using XPS and EDX was composed of iron oxide layers. This layer was contaminating the surface of the nanoparticles where the photocatalytic reactions take place. Moreover, the contamination layer was acting as a recombination center for the electrons and holes. To the best of our knowledge, no previous study was conducted to investigate the effect of an iron oxide contamination layer on the photocatalytic activity of Fe-TiO2 nanoparticles. This layer was removed using a concentrated HCl solution confirmed using HRTEM and XPS. Also, using DRS it was shown that its removal does not effect the optical properties of the Fe-TiO2 confirming that the acid treatment process did not influence the doped Fe3+ in the TiO2 crystal lattice. The degradation of methelyne orange (MO), a representative pollutant, was increased from 25% to 98% under visible light irradiation. Also, in order to achieve the highest performance of the photocatalyst, it was necessary to study the parameters of the photocatalytic activity and the degradation efficiency. Therefore, experiments using a phenol solution, another representative pollutant, were conducted to investigate and optimize the effects of the catalyst load, reaction time, initial concentrating of the pollutant and pH. The degradation efficiency of the phenol solution was found to increase from 31% to 57% by the removal of the contamination layer and by controlling the pH of the solution. / Graduate

Pouco se sabe sobre o efeito do substrato e a interação entre as leveduras selvagens e bactérias do gênero Lactobacillus na fermentação alcoólica, pois os estudos tem se concentrado na avaliação dos efeitos da contaminação por um ou outro contaminante separadamente. Diante disso, este trabalho teve como objetivos estudar o efeito do substrato e das condições de tratamento do fermento sobre as fermentações contaminadas com ambos os micro-organismos, leveduras S. cerevisiae selvagens (três linhagens apresentando colônias rugosas e células dispostas em pseudohifas) e Lactobacillus fermentum, tendo a linhagem industrial de S. cerevisiae PE-2 como levedura do processo. Foram realizadas fermentações em batelada em mosto de caldo e de melaço, sem reciclo e com reciclo celular, utilizando tanto a cultura pura da linhagem PE-2 quanto as culturas mistas com as linhagens rugosas e ou L. fermentum. Foram avaliadas modificações no tratamento ácido do fermento, visando o controle do crescimento dos contaminantes sem afetar a levedura do processo. Em seguida, foram conduzidas fermentações contaminadas e não contaminadas submetidas ao tratamento ácido combinado com adição de etanol, tanto em caldo quanto em melaço, utilizando-se PE-2, uma das linhagens rugosas e L. fermentum. A atividade da invertase extracelular foi também avaliada em ambos os substratos para os micro-organismos estudados, em condições de crescimento. Concluiu-se que o tipo de substrato de fermentação, caldo de cana ou melaço, influenciou o desempenho da linhagem industrial PE-2 assim como afetou o desenvolvimento das contaminações com as leveduras rugosas S. cerevisiae na presença ou ausência da bactéria L. fermentum, em fermentações sem reciclo celular. O efeito da contaminação foi mais evidente quando se utilizou caldo de cana do que melaço como substrato, no caso da contaminação com leveduras rugosas, e o inverso no caso da contaminação com L. fermentum. O efeito da contaminação sobre a eficiência fermentativa foi maior na presença da levedura rugosa do que com a bactéria, e a contaminação dupla (tanto com a levedura rugosa quanto com a bactéria) não teve efeito maior sobre a eficiência fermentativa do que a contaminação simples, por um ou por outro micro-organismo isoladamente, especialmente na fermentação em batelada com reciclo celular, independentemente do substrato. Nas fermentações com reciclo de células, o efeito do substrato foi menos evidente. O controle do crescimento das linhagens rugosas pode ser realizado modificando o tratamento ácido normalmente realizado na indústria, seja pela adição de etanol à solução ácida ou pelo abaixamento do pH, dependendo da linhagem rugosa. O tratamento combinado baixo pH (2,0) + 13% etanol afetou a fisiologia da linhagem industrial, trazendo prejuízos à fermentação com reciclo celular, com pequeno controle sobre o crescimento da levedura rugosa e causando morte celular à L. fermentum. A diferença na atividade invertásica entre as linhagens rugosas e industrial de S. cerevisiae pode ser a responsável pela fermentação lenta apresentada pelas linhagens rugosas quando presentes na fermentação, sendo não significativa a influência do substrato sobre a atividade dessa enzima. / A little is known about the effect of the substrate and the interaction among wild yeast strains and bacteria Lactobacillus in the alcoholic fermentation, because the studies have been concentrated in the evaluation of the contamination effects by one or another contaminant, separately. This work aimed to evaluate the effect of the substrate and the cell treatment conditions over the batch fermentations contaminated with both microorganisms, yeast wild strains of S. cerevisiae (three strains displaying rough colonies and pseudohyphal cell growth) and Lactobacillus fermentum, being the S. cerevisiae strain PE-2 as the starter yeast. Fermentations using sugarcane juice and molasses, without and with cell recycle, utilizing both the pure culture of PE-2 as the mixed cultures with rough yeast strains and or L. fermentum were carried out. Modifications in the acid cell treatment by the addition of ethanol to the acid solution and the lowering of pH of the acid solution or a treatment with potassium metabisulphite were evaluated, aiming the growth control of the contaminants without affecting the starter yeast. An acid treatment with the addition of 13% ethanol was applied in fermentation with cell recycle, both in sugarcane juice and molasses, utilizing PE-2, one of the rough yeast strains and L. fermentum. The extracellular invertase activity was also evaluated in both substrates for the microorganisms studied, in growing conditions. The type of substrate, sugarcane juice or molasses, influenced the performance of the PE-2 strain as well as affected the development of the contaminations with rough S. cerevisiae yeast strains with or without L. fermentum, in fermentations without cell recycle. The effect of the contamination was more remarkable when sugarcane juice was utilized, in fermentations contaminated with rough yeast strains, but the inverse was observed when L. fermentum was the contaminant. The contamination effect was more harmful with the rough yeast strain than with the bacteria, and the double contamination (with both rough yeast strain and bacteria) did not have a higher effect over the fermentative efficiency than the single contamination, by one or another microorganism in isolation, especially in the batch fermentation with cell recycle, regardless the substrate. In cell-recycled fermentations the effect of the substrate was less evident. The growth control of the rough yeast strains may be done by modifying the acid cell treatment carried out in the industry, both by the addition of ethanol to the acid solution or by the pH lowering, depending on the rough yeast strain. , The combined treatment (pH 2.0 + 13% ethanol) affected PE-2 physiology, bringing about loss in the cell-recycled fermentation, with low growth control of the rough yeast strain but causing cell death of L. fermentum. The difference in the invertase activity between the rough yeast strains and the starter yeast PE-2 may be responsible for the low fermentation rate displayed by the rough yeast strains, but a non significant effect of the substrate on the enzyme activity was observed.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento da tese intitulada: Estudo, em escala de laboratório, do uso de argilas do tipo Bofe na obtenção de argilas organofílicas e ativadas. Argilas do tipo esmectítico são as de maior utilização industrial, sendo considerada a mais interessante das argilas industriais. Todavia em diversos casos faz-se necessário submetê-las a tratamentos químicos para desenvolver suas potencialidades. Para o desenvolvimento da tese foram utilizadas quatro amostras de argilas do tipo Bofe, provenientes de jazidas localizadas no município de Boa Vista, PB. Esse tipo de argila, apesar de ser bastante abundante, possui baixo valor econômico dada a dificuldade de obter produtos com propriedades adequadas a partir delas. Neste estudo utilizamos dois tipos de tratamentos, para verificar a potencialidade destas argilas, que foram: ativação ácida e organofilização. Para ativação ácida, foi utilizado o ácido clorídrico com diferentes tempos de reação, variando de uma hora até sete dias e com estas amostras avaliou-se o poder descorante em óleo de soja. Para a organofilização foram utilizados três sais quaternários de amônio e com as argilas organofílicas obtidas realizou-se teste de sorção em solventes orgânicos. Os resultados obtidos indicam que o tratamento ácido em argilas, com tempos de reação muito longos, promove destruição significativa da estrutura do argilomineral esmectítico. As argilas na sua forma natural apresentaram, no descoramento de óleo de soja, comportamento superior ao de argilas industriais ativadas de alto desempenho o que potencializa o uso das argilas tipo Bofe como materiais descorantes naturais (terras fuller). Em relação à organofilização, observou-se a eficiência no tratamento aplicado, visto o aumento do espaçamento interplanar, medido por difração de raios-X e da alta capacidade de sorção de óleo Diesel e Tolueno dos materiais organofílicos obtidos. / This work present the development of the entitled thesis: Study, at laboratory scale, of the use of the Bofe type clay to obtain organophillic and activated clays. Clays of the smectite type are of the bigger industrial use, being considered most interesting of the clay minerals. However, becomes necessary to submit it to chemical treatments for develop its potentialities. For the development of the research four samples of clay from the Bofe type had been used, proceeding from deposits located in areas near to the city of Boa Vista, PB. This type of clays, in spite of they be quite abundant, possess low economic value because the difficulty to obtain products with adequate properties starting from them. In this study to verify the potentiality of these clays we used two types of treatments. Those treatments were: acid activation and organophillic modification. For the acid activation treatment, hydrochloric acid was used with different times of reaction, varying from one hour up to seven days and with the obtained samples the fade power was evaluated in soy oil. To the organophillic modification treatment three quaternary ammonium salts were used. With the samples of the treated clays were made sorption in organic solvents tests. The obtained results indicate that the acid treatment in clays, with very long times of reaction, promotes significant destruction of the structure of the smectite clay mineral. Clays in its natural form presented, in the soy oil fade, superior behavior to the one of industrial activated clays of high performance, that indicates the potential of use of the type Bofe clays as natural bleacher material (fuller\'s earth). In relation to the organophillic modification, it was observed efficiency in the applied treatment, seen the increase of the interplane spacing, measured by X ray diffraction and the high capacity of sorption of Diesel oil and Toluene of the gotten organophillic materials indicating its potential of use in the sorption of hydrocarbons.

Pouco se sabe sobre o efeito do substrato e a interação entre as leveduras selvagens e bactérias do gênero Lactobacillus na fermentação alcoólica, pois os estudos tem se concentrado na avaliação dos efeitos da contaminação por um ou outro contaminante separadamente. Diante disso, este trabalho teve como objetivos estudar o efeito do substrato e das condições de tratamento do fermento sobre as fermentações contaminadas com ambos os micro-organismos, leveduras S. cerevisiae selvagens (três linhagens apresentando colônias rugosas e células dispostas em pseudohifas) e Lactobacillus fermentum, tendo a linhagem industrial de S. cerevisiae PE-2 como levedura do processo. Foram realizadas fermentações em batelada em mosto de caldo e de melaço, sem reciclo e com reciclo celular, utilizando tanto a cultura pura da linhagem PE-2 quanto as culturas mistas com as linhagens rugosas e ou L. fermentum. Foram avaliadas modificações no tratamento ácido do fermento, visando o controle do crescimento dos contaminantes sem afetar a levedura do processo. Em seguida, foram conduzidas fermentações contaminadas e não contaminadas submetidas ao tratamento ácido combinado com adição de etanol, tanto em caldo quanto em melaço, utilizando-se PE-2, uma das linhagens rugosas e L. fermentum. A atividade da invertase extracelular foi também avaliada em ambos os substratos para os micro-organismos estudados, em condições de crescimento. Concluiu-se que o tipo de substrato de fermentação, caldo de cana ou melaço, influenciou o desempenho da linhagem industrial PE-2 assim como afetou o desenvolvimento das contaminações com as leveduras rugosas S. cerevisiae na presença ou ausência da bactéria L. fermentum, em fermentações sem reciclo celular. O efeito da contaminação foi mais evidente quando se utilizou caldo de cana do que melaço como substrato, no caso da contaminação com leveduras rugosas, e o inverso no caso da contaminação com L. fermentum. O efeito da contaminação sobre a eficiência fermentativa foi maior na presença da levedura rugosa do que com a bactéria, e a contaminação dupla (tanto com a levedura rugosa quanto com a bactéria) não teve efeito maior sobre a eficiência fermentativa do que a contaminação simples, por um ou por outro micro-organismo isoladamente, especialmente na fermentação em batelada com reciclo celular, independentemente do substrato. Nas fermentações com reciclo de células, o efeito do substrato foi menos evidente. O controle do crescimento das linhagens rugosas pode ser realizado modificando o tratamento ácido normalmente realizado na indústria, seja pela adição de etanol à solução ácida ou pelo abaixamento do pH, dependendo da linhagem rugosa. O tratamento combinado baixo pH (2,0) + 13% etanol afetou a fisiologia da linhagem industrial, trazendo prejuízos à fermentação com reciclo celular, com pequeno controle sobre o crescimento da levedura rugosa e causando morte celular à L. fermentum. A diferença na atividade invertásica entre as linhagens rugosas e industrial de S. cerevisiae pode ser a responsável pela fermentação lenta apresentada pelas linhagens rugosas quando presentes na fermentação, sendo não significativa a influência do substrato sobre a atividade dessa enzima. / A little is known about the effect of the substrate and the interaction among wild yeast strains and bacteria Lactobacillus in the alcoholic fermentation, because the studies have been concentrated in the evaluation of the contamination effects by one or another contaminant, separately. This work aimed to evaluate the effect of the substrate and the cell treatment conditions over the batch fermentations contaminated with both microorganisms, yeast wild strains of S. cerevisiae (three strains displaying rough colonies and pseudohyphal cell growth) and Lactobacillus fermentum, being the S. cerevisiae strain PE-2 as the starter yeast. Fermentations using sugarcane juice and molasses, without and with cell recycle, utilizing both the pure culture of PE-2 as the mixed cultures with rough yeast strains and or L. fermentum were carried out. Modifications in the acid cell treatment by the addition of ethanol to the acid solution and the lowering of pH of the acid solution or a treatment with potassium metabisulphite were evaluated, aiming the growth control of the contaminants without affecting the starter yeast. An acid treatment with the addition of 13% ethanol was applied in fermentation with cell recycle, both in sugarcane juice and molasses, utilizing PE-2, one of the rough yeast strains and L. fermentum. The extracellular invertase activity was also evaluated in both substrates for the microorganisms studied, in growing conditions. The type of substrate, sugarcane juice or molasses, influenced the performance of the PE-2 strain as well as affected the development of the contaminations with rough S. cerevisiae yeast strains with or without L. fermentum, in fermentations without cell recycle. The effect of the contamination was more remarkable when sugarcane juice was utilized, in fermentations contaminated with rough yeast strains, but the inverse was observed when L. fermentum was the contaminant. The contamination effect was more harmful with the rough yeast strain than with the bacteria, and the double contamination (with both rough yeast strain and bacteria) did not have a higher effect over the fermentative efficiency than the single contamination, by one or another microorganism in isolation, especially in the batch fermentation with cell recycle, regardless the substrate. In cell-recycled fermentations the effect of the substrate was less evident. The growth control of the rough yeast strains may be done by modifying the acid cell treatment carried out in the industry, both by the addition of ethanol to the acid solution or by the pH lowering, depending on the rough yeast strain. , The combined treatment (pH 2.0 + 13% ethanol) affected PE-2 physiology, bringing about loss in the cell-recycled fermentation, with low growth control of the rough yeast strain but causing cell death of L. fermentum. The difference in the invertase activity between the rough yeast strains and the starter yeast PE-2 may be responsible for the low fermentation rate displayed by the rough yeast strains, but a non significant effect of the substrate on the enzyme activity was observed.

Biolixiviação é um processo econômico para a recuperação de metais que exige baixo custo de investimento e operação. Além disso, é geralmente mais ambientalmente amigável do que muitos processos físico-químicos de extração de metal. O presente trabalho visou a extração de cobre a partir de rejeito da etapa Scavenger (SCV) de circuito de flotação de calcopirita. Foram realizados ensaios de biolixiviação utilizando o rejeito SCV, que contém em torno de 0,73% de cobre, e um consórcio de microrganismos denominado ABL, selecionado a partir de amostras coletadas na Mina do Sossego. Um tratamento ácido do rejeito foi realizado prévio à biolixiviação para redução de carbonatos. Os ensaios em frascos agitados foram realizados variando-se parâmetros como agitação, densidade de polpa, tamanho de partícula e pH. Os resultados mostraram extração de cobre de 70% para a biolixiviação de rejeito Finos Tratado (100% das partículas com tamanho inferior a 0,045 mm) nas seguintes condições: densidade de polpa de 40% (m/v), agitação de 130 rpm e temperatura 35°C. Ensaios em biorreator tipo batelada com rejeito SCV Tratado (82% das partículas com tamanho inferior a 0,045 mm) alcançaram extração de 59% de cobre, resultado parecido ao observado para a biolixiviação de rejeito SCV Tratado em frascos agitados, 55%. Os resultados de extração de cobre encontrados nesse trabalho estão entre os maiores reportados na literatura de biolixiviação de cobre de rejeitos. / Bioleaching is an economical process for metal recovery that requires low investment and operational costs. Furthermore, it is in general more eco-friendly than many other physicochemical metal extraction processes. The present work aimed at the extraction of copper from scavenger tailing (SCV) of chalcopyrite flotation circuit. Bioleaching tests were carried out using the SCV tailing, which contains around 0.73% of copper, and a microbial consortium called ABL, selected from samples collected at Sossego Mine. An acid treatment of tailings was carried out, prior to bioleaching, to reduce carbonates, which consume acid during the bioleaching. Shake flasks tests were performed by varying parameters such as agitation, pulp density, particle size and pH. The results showed 70% copper extraction for the bioleaching of Treated Fine Particles (100% of the particles being smaller than 0.045 mm) under the following conditions: pulp density of 40% (w/v), agitation of 130 rpm and temperature of 35°C. Batch reactor tests with Treated SCV (82% of particles smaller than 0.045 mm) reached a 59% copper extraction, a result similar to that reached through the bioleaching of Treated SCV in shake flasks, 55%. The copper extraction results found in this work are among the highest ones reported on bioleaching of copper from tailings.

Biolixiviação é um processo econômico para a recuperação de metais que exige baixo custo de investimento e operação. Além disso, é geralmente mais ambientalmente amigável do que muitos processos físico-químicos de extração de metal. O presente trabalho visou a extração de cobre a partir de rejeito da etapa Scavenger (SCV) de circuito de flotação de calcopirita. Foram realizados ensaios de biolixiviação utilizando o rejeito SCV, que contém em torno de 0,73% de cobre, e um consórcio de microrganismos denominado ABL, selecionado a partir de amostras coletadas na Mina do Sossego. Um tratamento ácido do rejeito foi realizado prévio à biolixiviação para redução de carbonatos. Os ensaios em frascos agitados foram realizados variando-se parâmetros como agitação, densidade de polpa, tamanho de partícula e pH. Os resultados mostraram extração de cobre de 70% para a biolixiviação de rejeito Finos Tratado (100% das partículas com tamanho inferior a 0,045 mm) nas seguintes condições: densidade de polpa de 40% (m/v), agitação de 130 rpm e temperatura 35°C. Ensaios em biorreator tipo batelada com rejeito SCV Tratado (82% das partículas com tamanho inferior a 0,045 mm) alcançaram extração de 59% de cobre, resultado parecido ao observado para a biolixiviação de rejeito SCV Tratado em frascos agitados, 55%. Os resultados de extração de cobre encontrados nesse trabalho estão entre os maiores reportados na literatura de biolixiviação de cobre de rejeitos. / Bioleaching is an economical process for metal recovery that requires low investment and operational costs. Furthermore, it is in general more eco-friendly than many other physicochemical metal extraction processes. The present work aimed at the extraction of copper from scavenger tailing (SCV) of chalcopyrite flotation circuit. Bioleaching tests were carried out using the SCV tailing, which contains around 0.73% of copper, and a microbial consortium called ABL, selected from samples collected at Sossego Mine. An acid treatment of tailings was carried out, prior to bioleaching, to reduce carbonates, which consume acid during the bioleaching. Shake flasks tests were performed by varying parameters such as agitation, pulp density, particle size and pH. The results showed 70% copper extraction for the bioleaching of Treated Fine Particles (100% of the particles being smaller than 0.045 mm) under the following conditions: pulp density of 40% (w/v), agitation of 130 rpm and temperature of 35°C. Batch reactor tests with Treated SCV (82% of particles smaller than 0.045 mm) reached a 59% copper extraction, a result similar to that reached through the bioleaching of Treated SCV in shake flasks, 55%. The copper extraction results found in this work are among the highest ones reported on bioleaching of copper from tailings.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento da tese intitulada: Estudo, em escala de laboratório, do uso de argilas do tipo Bofe na obtenção de argilas organofílicas e ativadas. Argilas do tipo esmectítico são as de maior utilização industrial, sendo considerada a mais interessante das argilas industriais. Todavia em diversos casos faz-se necessário submetê-las a tratamentos químicos para desenvolver suas potencialidades. Para o desenvolvimento da tese foram utilizadas quatro amostras de argilas do tipo Bofe, provenientes de jazidas localizadas no município de Boa Vista, PB. Esse tipo de argila, apesar de ser bastante abundante, possui baixo valor econômico dada a dificuldade de obter produtos com propriedades adequadas a partir delas. Neste estudo utilizamos dois tipos de tratamentos, para verificar a potencialidade destas argilas, que foram: ativação ácida e organofilização. Para ativação ácida, foi utilizado o ácido clorídrico com diferentes tempos de reação, variando de uma hora até sete dias e com estas amostras avaliou-se o poder descorante em óleo de soja. Para a organofilização foram utilizados três sais quaternários de amônio e com as argilas organofílicas obtidas realizou-se teste de sorção em solventes orgânicos. Os resultados obtidos indicam que o tratamento ácido em argilas, com tempos de reação muito longos, promove destruição significativa da estrutura do argilomineral esmectítico. As argilas na sua forma natural apresentaram, no descoramento de óleo de soja, comportamento superior ao de argilas industriais ativadas de alto desempenho o que potencializa o uso das argilas tipo Bofe como materiais descorantes naturais (terras fuller). Em relação à organofilização, observou-se a eficiência no tratamento aplicado, visto o aumento do espaçamento interplanar, medido por difração de raios-X e da alta capacidade de sorção de óleo Diesel e Tolueno dos materiais organofílicos obtidos. / This work present the development of the entitled thesis: Study, at laboratory scale, of the use of the Bofe type clay to obtain organophillic and activated clays. Clays of the smectite type are of the bigger industrial use, being considered most interesting of the clay minerals. However, becomes necessary to submit it to chemical treatments for develop its potentialities. For the development of the research four samples of clay from the Bofe type had been used, proceeding from deposits located in areas near to the city of Boa Vista, PB. This type of clays, in spite of they be quite abundant, possess low economic value because the difficulty to obtain products with adequate properties starting from them. In this study to verify the potentiality of these clays we used two types of treatments. Those treatments were: acid activation and organophillic modification. For the acid activation treatment, hydrochloric acid was used with different times of reaction, varying from one hour up to seven days and with the obtained samples the fade power was evaluated in soy oil. To the organophillic modification treatment three quaternary ammonium salts were used. With the samples of the treated clays were made sorption in organic solvents tests. The obtained results indicate that the acid treatment in clays, with very long times of reaction, promotes significant destruction of the structure of the smectite clay mineral. Clays in its natural form presented, in the soy oil fade, superior behavior to the one of industrial activated clays of high performance, that indicates the potential of use of the type Bofe clays as natural bleacher material (fuller\'s earth). In relation to the organophillic modification, it was observed efficiency in the applied treatment, seen the increase of the interplane spacing, measured by X ray diffraction and the high capacity of sorption of Diesel oil and Toluene of the gotten organophillic materials indicating its potential of use in the sorption of hydrocarbons.

Os objetivos deste trabalho foram: i) estudar a degradação de catalisadores do tipo Pt-M (onde M = Co e Cr) suportados em carbono após tratamento ácido e a atividade catalítica dos mesmos para a reação de redução de oxigênio; ii) avaliar o desempenho e a estabilidade de eletrocatalisadores de platina suportada em monocarbeto e dióxido de tungstênio (WC/C e WO2/C, respectivamente) para a reação de redução de oxigênio em eletrólitos ácidos. O tratamento ácido foi realizado mantendo-se uma certa quantidade do eletrocatisador em uma solução ácida (H2SO4 0,5 mol L-1) a 90ºC por 24 h. Os catalisadores Pt3Co/C e Pt3Cr/C foram caracterizados antes e após o tratamento pelas seguintes técnicas: Espectroscopia por Dispersão de Energia de Raios X (EDX), Difratometria de Raios X (DRX), Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), Espectroscopia de Absorção de Raios X (XAS), como também submetidos a testes eletroquímicos. Os resultados mostraram que os metais menos nobres foram lixiviados devido ao tratamento ácido e que houve variações da região do potencial de redução de óxidos. Em relação aos carbertos de tungstênio, este foram sintetizados pelo método sonoquímico e caracterizados por EDX, DRX e MET. Os resultados eletroquímicos obtidos a partir desses materiais não apresentaram atividade catalítica significante para a RRO, porém, quando se tem Pt ancorada nesse material, a reação de redução de oxigênio é catalisada, similarmente ao desempenho de Pt/C, e segue uma reação via 4 elétrons. Já os materiais formados por dióxido de tungstênio foram sintetizados pelo método de impregnação e também foram caracterizados por EDX, DRX e MET. Os dados obtidos nos testes eletroquímicos destes materiais demonstraram uma certa atividade catalítica para RRO, e que esta reação se ocorre via 2 elétrons. Já para os materiais com Pt suportada em WO2/C, a reação segue a conhecida via 4 elétrons, como no caso de Pt/C. Ao serem submetidos ao tratamento ácido, tanto os catalisadores suportados em WC/C quanto os suportados em WO2/C apresentaram maior estabilidade quando comparados ao Pt/C comercial. / The objectives of this work were: i) to study the degradation of Pt-M catalysts (where M = Co and Cr) supported on carbon after acid treatment and their catalytic activities for the oxygen reduction reaction; ii) to evaluate the performance and stability of platinum electrocatalysts based in tungsten monocarbide (WC/C) and tungsten dioxide (WO2/C) for the oxygen reduction reaction in acidic electrolytes. The acid treatment was carried out by keeping a certain amount of eletrocatalyst in an acidic solution (H2SO4 0.5 mol L-1) at 90°C for 24 h. The Pt3Co/C and Pt3Cr/C catalysts were characterized before and after treatment by the following techniques: Energy Dispersive Spectroscopy (EDS), X-Ray Diffraction (XRD), Transmission Electron Microscopy (TEM), X-Ray Absorption Spectroscopy (XAS), followed by electrochemical tests. The results showed that the non-noble metals have been leached due to the acid treatment and that there are variations in the potential region of oxide reduction. Tungsten carbides, were synthesized by a chemistry and characterized by EDS, XRD and TEM. The electrochemical results obtained for the WC/C materials showed no significant catalytic activity for the ORR, but when Pt is anchored, the oxygen reduction reaction is catalyzed, and the performance is similar to that of Pt/C, and with reaction following the 4 electrons pathways. The materials formed by tungsten dioxide were synthesized by an impregnation method, and also characterized by EDS, XRD and TEM. The data obtained in the electrochemical tests of the bare materials showed some catalytic activity for ORR, but the reaction is promoted via the 2 electrons pathways. As for the previous cases the materials formed by Pt supported on WO2/C the reaction follows the 4 electrons steps. When subjected to the acid treatment, as in the case of the catalysts supported on WC/C, the WO2/C-supported materials had higher stability when compared to the commercial Pt/C catalyst.

Titanatos nanoestruturados (TNS) obtidos pelo tratamento hidrotérmico de TiO2 são semicondutores muito estudados por suas propriedades de alta área superficial e capacidade de troca iônica. No entanto, sua estrutura cristalina e a influência das condições de síntese e pós-tratamento ainda são motivos de controvérsia. Neste estudo, TNSs foram produzidos em diversas condições e submetidos a diferentes tipos de tratamento ácido e térmico. Os materiais foram caracterizados por difratometria de raios X (DRX), espectroscopias vibracionais (Raman e FTIR), espectroscopia de refletância difusa (DRS), análise térmica (TG, DTG e DSC), análise textural por adsorção de N2 a 77 K, análise química por ICP-OES, e microscopia eletrônica de transmissão. Acompanhando a transformação hidrotérmica de TiO2 (anatase) nanocristalino obtido em laboratório com o tempo, observou-se que os nanocristais de TiO2 se transformam em estruturas lamelares com formato de folhas entre 3h e 12h. As nanofolhas se enrolam parcial ou totalmente formando nanotubos. A transformação da morfologia é acompanhada por uma transformação de fase de anatase para uma fase titanato lamelar, que se completa entre 12h e 24h. Utilizando TiO2 P25 como precursor, observou-se que as amostras obtidas apresentam alto teor de Na+, que é progressivamente eliminado por lavagens do sólido com H2O ou solução ácida. Quanto menor o pH de equilíbrio da suspensão, menor foi o teor de Na+ até o limite de pH 2, em que esse cátion foi praticamente eliminado. A diminuição do teor de sódio foi acompanhada de aumento da área superficial (BET, 155 e 205 m2.g-1 para pH 9 e 2, respectivamente); aumento do espaço interlamelar; diminuição da cristalinidade; e diminuição do bandgap (3,60 e 3,45 para pH 9 e 2, respectivamente). Em pH 1,5, ocorreu ainda maior aumento do espaço interlamelar e da área superficial (368 m2.g-1) indicando que a troca iônica de Na+ por H3O+ não é unicamente responsável pelas transformações estruturais que ocorrem durante a neutralização de TNSs. A desidratação em baixa temperatura (até 150 °C) sofrida por TNSs acidificados é irreversível, levando à diminuição do espaço interlamelar, e formação de vacâncias de oxigênio responsáveis pela absorção de radiação acima de 420 nm (visível). A transformação de fase de titanato para anatase ocorreu à temperatura ambiente quando a neutralização foi feita com HF; entre 300 e 400 °C quando feita com HCl, HNO3, H2SO4 ou ácido acético; e acima de 600 °C quando usado H3PO4. Foi possível inserir diferentes quantidades de prata em TNS através da suspensão dos sólidos em solução de AgNO3. A reação levou à formação de nanopartículas cristalinas de 3 a 5 nm, contendo prata, na superfície das partículas de TNS. Ag+ foi reduzido a Ag0 pelo tratamento térmico das amostras a 250 °C em presença de H2(g). Essas amostras apresentaram absorção de radiação em todo o espectro visível e menor bandgap (3,06 em amostra contendo 3% de Ag, em massa). Em amostras com pouca quantidade de prata (menos de 0,05% em massa), foram observadas bandas largas de absorção (DRS) de ressonância de plasmon de superfície quando calcinadas a 250 °C em H2(g). / Titanate nanostructures (TNS) obtained by the hydrothermal treatment of TiO2 are extensively studied due to their high surface area and ion-exchange ability. However, their crystal structure and influence of synthesis and post-treatment conditions are still under debate. In this study, TNSs were produced under different synthetic conditions and underwent different types of acid and thermal treatments. The materials were characterized by means of X-ray diffractometry (XRD), vibrational spectroscopy (Raman and FTIR), diffuse reflectance spectroscopy (DRS), thermal analysis (TG, DTG and DSC), textural analysis by N2 adsorption at 77 K, chemical analysis by ICP-OES, and transmission electron microscopy (TEM). Following the hydrothermal transformation of homemade crystalline TiO2 (anatase) with time, we observed that TiO2 nanocrystals change into lamellar sheet-like structures between 3h and 12h. The nanosheets roll up partial or totally, thus forming nanotubes. The morphological transformation is accompanied by a phase transformation from anatase to lamellar titanate, which is completed between 12h and 24h. Using TiO2 P25 as precursor, we observed that as-obtained samples have a high Na+ content, which is progressively removed by washing the solids with H2O or acidic solution. The smaller the suspensions equilibrium pH, the smaller the Na+ content to the limit of pH 2, when the removal of this cation was complete. The decrease in sodium content was followed by an increase in the surface area (BET, 155 and 205 m2.g-1 at pH 9 and 2, respectively); an increase in the interlamellar distance; a decrease in crystallinity; and a decrease in bandgap energy (from 3.60 eV at pH 9 to 3.45 eV at pH 7). After treating at pH 1.5, the interlamellar distance and the surface area (368 m2.g-1) increased further, suggesting that the Na+ to H3O+ ion-exchange is not the only factor in the structural transformations that take place during the acid treatment of TNSs. Acidic TNSs undergo an irreversible dehydration process at low temperature (150 °C). It leads to the decrease of the interlamellar distance and to the formation of oxygen vacancies responsible for the absorption of radiation in the visible range (> 420 nm). The phase transformation of the titanate phase to TiO2 anatase took place at room temperature when the TNS was treated with HF; between 300 and 400 °C for samples neutralized with HCl, HNO3, H2SO4 or acetic acid; and over 600 °C when H3PO4 was used. It was possible to insert different amounts of silver by the immersion of the solids in AgNO3 solution, leading to the formation of nanocrystalline-silver-containing nanoparticles (3 to 5 nm) on the surface of the TNS particles. Ag+ was reduced to Ag0 by heat treating the samples at 250 °C in presence of H2(g). These materials showed absorption of radiation in entire visible spectrum and narrowed bandgap energy (3,06 eV for sample with 3wt% of Ag). Samples containing low amounts of Ag (less than 0,05 wt%) showed a wide surface plasmon resonance band (DRS) when calcined at 250 °C under H2(g).