Made available in DSpace on 2014-12-17T14:07:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LidianeB_DISSERT.pdf: 4154722 bytes, checksum: 488f09116e9123d31a90be2e32d3f613 (MD5) Previous issue date: 2012-07-20 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / Structural changes in waste for zeolites synthesis are subject of many studies carried out in the synthesis of molecular sieves. These materials are named molecular sieves because they have well defined pore sizes and they have the capacity of select molecules by its size. In this work, it was studied the synthesis processes of two types of molecular sieves: pillared acid clays using as starting material one natural montmorillonite clay and the synthesis of zeolites from a silico-aluminous residue. This residue is a byproduct of the extraction of lithium -spodumene. The preparation of pillared acid clays was performed in two steps: 1? acid treatment of clay samples (time and temperature studies) and 2?pilarization of them with Al13 (Keggin ion). The temperature and acid concentration affect the removal of cations in the structure and porosity of the material obtained. The analysis of X-ray diffraction (XRD) and infrared spectroscopy (IR), showed that increasing the severity of the acid treatment compromises the structural material. Also the pore size distribution is approximately uniform. Despite presenting a structural disorganization, the samples were pillared. As evidenced by XRD increasing the basal spacing, specific area and uniform porosity by adsorption of N2. Regarding the microporous molecular sieves were synthesized zeolites A and NaP1 from a silico-aluminous residue, a byproduct of extracting lithium. The temperature and time of agitation during the synthesis were the most important factors for obtaining zeolite A. The aging of the gel and the highest crystallization time promoted the formation of zeolite NaP1 using a Si / Al ratio = 3.2 / Modifica??es estruturais de res?duos para s?ntese de ze?litas ? tema de muitos estudos desenvolvidos na ?rea de s?ntese de peneiras moleculares. Estes materiais s?o chamados de peneiras moleculares por possu?rem tamanho de poros bem definido e por terem a capacidade de selecionar as mol?culas pelo tamanho. Neste trabalho foram estudados os processos de s?ntese de dois tipos de peneiras moleculares: argilas ?cidas pilarizadas, utilizando como mat?ria prima natural uma argila montmorilonita, e tamb?m a s?ntese de ze?litas a partir de um res?duo s?lico-aluminoso subproduto da extra??o de L?tio do -espodum?nio. A prepara??o de argilas ?cidas pilarizadas foi realizada em duas etapas: 1? tratamento ?cido das amostras de argila (estudos de tempo e temperatura) e 2? pilariza??o das mesmas com Al13 (?on de keggin). As vari?veis temperatura e concentra??o do ?cido influenciaram na retirada de c?tions estruturais e na porosidade do material obtido. A partir das an?lises de difra??o de raios-X (DRX) e espectroscopia de infravermelho (IV), observou-se que o aumento da severidade do tratamento ?cido compromete a organiza??o estrutural do material. Tamb?m a distribui??o no tamanho de poros fica menos uniforme. Mesmo apresentando menor organiza??o estrutural, as amostras foram pilarizadas. Foi comprovado por DRX o aumento do espa?amento basal e por adsor??o de N2 o aumento da ?rea espec?fica e uniformiza??o dos poros. Com rela??o ?s peneiras moleculares microporosas, foram sintetizadas ze?litas A e NaP1 a partir de um res?duo s?lico-aluminoso, subproduto da extra??o de L?tio. A temperatura e o tempo de agita??o durante o processo de s?ntese s?o par?metros importantes para a obten??o da ze?lita A. O envelhecimento do gel e o maior tempo de cristaliza??o promoveram a forma??o da ze?lita NaP1, utilizando uma rela??o Si/Al = 3,2

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:07:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GlebaCLS_TESE_PARCIAL.pdf: 867517 bytes, checksum: 987b25ef4fe3ce3f0c98936233c9caed (MD5) Previous issue date: 2010-12-20 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / In the State Rio Grande do Norte, Brazil, the most significant deposits of minerals in the production of granite and pegmatite are Serid? region. Municipalities of Parelhas and Equador are the main responsible for the production of feldspar, quartz, kaolin and granite. The ceramic industries are always in search of competitiveness by investing in new products or improving existing techniques. The stoneware is a type of pottery that stands in the market because it presents technical and aesthetic characteristics superior to other existing products. Characteristics of the raw materials initially obtained with chemical analysis and mineralogical analysis are crucial in getting a product that satisfies the conditions in a manufacturing process and is, in principle, directly related to the firing cycle. This research aimed at developing new formulations for the mass production of ceramic stoneware. The raw materials initially characterized were feldspar, quartz, kaolin and granite. As part of the research was developed at the University of Aveiro, in Portugal, we used two clays used in the production of Portuguese ceramics. The raw material Brazilian and Portuguese and the final product, both in Portugal and Brazil, were analyzed for X-ray fluorescence, X-ray diffraction, granulometric analysis, dilatometric analysis, thermal analysis and analysis of scanning electron microscopy (MEV). The specimens prepared at the University of Aveiro (DECV) were sintered at 10000C and 12000C and the specimens prepared in UFRN were sintered at 10000C, 10500C, 11000C, 11500C, 12000C, 12500C and 13000C, but the best results and demonstrating the presence of the mineral mullite were at temperatures of 12000C, 12500C and 13000C. The results showed that the granite waste used may be considered raw material of excellent quality for use in the ceramic industry and coating floors and more accurately by the industry of stoneware. Physical and mechanical tests conducted on samples of the formulations F01 and F02 developed in UFRN showed a water absorption and mechanical strength suitable for the stoneware / No estado do Rio Grande do Norte, Brasil, as jazidas mais expressivas na produ??o de minerais de pegmatito e granito est?o na regi?o do Serid?. Os munic?pios de Parelhas e Equador s?o os principais respons?veis pela produ??o de feldspato, quartzo caulim e granito. As ind?strias cer?micas est?o sempre em busca de competitividade, investindo em novos produtos e/ou aprimorando as t?cnicas existentes. O gr?s porcelanato ? um tipo de cer?mica que se destaca no mercado, pois apresenta caracter?sticas t?cnicas e est?ticas superiores a de outros produtos existentes. As caracter?sticas das mat?rias-primas obtidas inicialmente com a an?lise qu?mica e a an?lise mineral?gica s?o decisivas para que se obtenha um produto com as condi??es que satisfa?a a um processo de fabrica??o estando, a princ?pio, diretamente relacionados com o ciclo de queima. Esta pesquisa teve como objetivo o desenvolvimento de novas formula??es de massas cer?micas para a produ??o de gr?s porcelanato. As mat?rias-primas caracterizadas inicialmente foram o feldspato, o quartzo, o caulim e o granito. Como parte da pesquisa foi desenvolvida na Universidade de Aveiro, em Portugal, foram usadas duas argilas empregadas na produ??o de cer?micas portuguesas. A mat?ria-prima brasileira e portuguesa e o produto final, tanto em Portugal como no Brasil, foram submetidos ?s an?lises de fluoresc?ncia de raios-X, difra??o de raios-X, an?lise granulom?trica, an?lise dilatom?trica, an?lises t?rmicas e an?lises de microscopia eletr?nica de varredura. Os corpos de prova preparados na Universidade de Aveiro (DECV) foram sinterizados a 1000 ?C e 1200 ?C e os corpos de prova preparados na UFRN foram sinterizados a 1000 ?C, 1050 ?C, 1100 ?C, 1150 ?C, 1200 ?C, 1250 ?C e 1300 ?C, por?m os melhores resultados obtidos e que evidenciaram a presen?a do mineral mulita foram nas temperaturas de 1200 ?C, 1250 ?C e 1300 ?C. Os resultados mostraram que o res?duo de granito usado pode ser considerado mat?ria-prima de excelente qualidade para uso na ind?stria cer?mica de pisos e revestimento e mais exatamente pela ind?stria de gr?s porcelanato. Os ensaios f?sicos e mec?nicos realizados nos corpos de prova das formula??es 01 e 02 desenvolvidas na UFRN apresentaram uma absor??o de ?gua e resist?ncia mec?nica pr?prias para o gr?s

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:07:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TercioGM_TESE.pdf: 5867799 bytes, checksum: 0584d96a18e4441b6389a02717093ac4 (MD5) Previous issue date: 2012-11-23 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / Extractivism mineral is considered an activity highly degrading, due to the large volume of material that he moves in the form of ore and residues. The vast majority of mining companies do not show any technology or economically viable application that will allow the recycling of mineral residue, these being launched in areas receiving located the "open skies" degrade the environment. In Rio Grande do Norte to the production of ceramic red restricts their activities to the production of products such as: solid bricks, ceramic blocks, tiles, among others. Seeking to unite experiences and technical information that favor sustainable development, with important benefits to the construction sector and civil society in general, the present work studies the incorporation of the residue of scheelite in ceramic matrix kaolinitic, coming from the municipality of Boa Sa?de - RN, in percentage of 5 %, 10 %, 20 %, 30% 40% and 50 %, by evaluating its microstructure, physical properties and formulation. The raw materials were characterized through the trials of X ray fluorescence, Diffraction of X rays, Differential Thermal Analysis and Termogravimetric Analysis. The samples were formed and fired at temperatures of 850o, 900o, 1000o, 1050o, 1100o, 1150o and 1200 oC, with isotherm of 1 hour and heating rate of 10 oC/min. Assays were performed technological of loss to fire, Water Absorption, Apparent Porosity, Apparent Density, Mass Loss in Fire and Bending Resistance; in addition to the Scanning Electron Microscopy, analyzing their physical and mechanical properties. The use of residue of scheelite in ceramic mass kaolinitic provided a final product with technological properties that meet the technical standards for the production of bricks and roofing tiles, with the percentage of 20% of waste that showed the best results / O extrativismo mineral ? considerado uma atividade altamente degradante, devido ao grande volume de material que ele movimenta em forma de min?rio e res?duo. A grande maioria das empresas mineradoras n?o apresenta nenhuma tecnologia ou aplica??o economicamente vi?vel que permitam a reciclagem do res?duo mineral, sendo estes lan?ados em ?reas de recebimento localizadas a c?u aberto , degradando o meio ambiente. No Rio Grande do Norte a produ??o de cer?mica vermelha restringe suas atividades ? produ??o de produtos como: tijolos maci?os, blocos cer?micos, telhas, dentre outros. Buscando unir experi?ncias e informa??es t?cnicas que favore?am o desenvolvimento sustent?vel, com importantes benef?cios ao setor da Constru??o Civil e ? sociedade em geral, o presente trabalho estuda a incorpora??o do res?duo de scheelita em matriz cer?mica caulin?tica, proveniente do munic?pio de Boa Sa?de RN, em percentuais de 5%, 10%, 20%, 30% 40% e 50%, avaliando sua microestrutura, propriedades f?sicas e formula??o. As mat?rias-primas foram caracterizadas atrav?s dos ensaios de Fluoresc?ncia de raios X, Difra??o de raios X, An?lise T?rmica Diferencial e An?lise Termogravim?trica. Os corpos de prova foram conformados e queimados nas temperaturas de 850o, 900o, 1000o, 1050o, 1100o, 1150o e 1200 oC, com isoterma de 1 hora e taxa de aquecimento de 10 oC/min. Foram realizados os ensaios tecnol?gicos de Perda ao Fogo, Absor??o de ?gua, Porosidade Aparente, Massa Espec?fica Aparente e Tens?o de Ruptura ? Flex?o; al?m da Microscopia Eletr?nica de Varredura, analisando-se suas propriedades f?sicas e mec?nicas. A utiliza??o de res?duo de scheelita em massa cer?mica caulin?tica propiciou um produto final com propriedades tecnol?gicas que atendem as normas t?cnicas para produ??o de blocos e telhas cer?micas, sendo que o percentual de 20% de res?duo apresentou os melhores resultados

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-09-06T19:10:49Z No. of bitstreams: 1 JOSELITO BARBOSA DA SILVA - TESE PPGEP 2009..pdf: 24353415 bytes, checksum: af00c2bf379ee7a0fedb0f2e9164b959 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-06T19:10:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JOSELITO BARBOSA DA SILVA - TESE PPGEP 2009..pdf: 24353415 bytes, checksum: af00c2bf379ee7a0fedb0f2e9164b959 (MD5) Previous issue date: 2009-12-17 / CNPq / Capes / Com aplicação nos mais variados setores, os materiais cerâmicos podem ser utilizados para fabricação de utensílios domésticos, materiais para construção civil e até mesmo revestimento de naves espaciais. Na fabricação de tijolos cerâmicos (por exemplo, na conformação e/ou secagem) podem surgir danos estruturais como trincas, deformações e empenamentos que diminuem a qualidade do produto final. A secagem é um processo termodinâmico, no qual ocorre a redução do teor de umidade do sólido, mediante o fornecimento de energia ao mesmo. Com o estudo das simulações computacionais capazes de prever o comportamento de variáveis como teor de umidade, temperatura e tensões no interior dos tijolos cerâmicos, é possível obter um processo de secagem mais rápido e otimizado, evitando desperdícios de matérias-primas e economia de combustíveis. Buscando melhorias para o processo de secagem de tijolos cerâmicos, este trabalho apresenta um estudo numérico e experimental da secagem de tijolos vazados. Um modelo matemático tridimensional transiente é apresentado para predizer a transferência de massa e calor e simular a distribuição do teor de umidade, temperatura no interior do sólido, considerando simetria em torno do centro do sólido, propriedades termofísicas constantes e variação de volume (encolhimento). Para validação da metodologia numérica foram realizados experimentos de secagem com tijolos cerâmicos vazados industrial de oito furos doados pela Cerâmica Cincera, localizada no município de Santa Rita-PB. Nos experimentos, foram usadas temperaturas de secagem de 50, 60, 70, 80, 90 e 100°C. Verificou-se que para temperaturas de 50 e 60°C e umidades relativas de 20,8% e 13,5% respectivamente a velocidade de secagem é menor, diminuindo os riscos de defeitos no produto. Já nas temperaturas de secagem de 80, 90 e 100°C, surgem altos gradientes de temperatura e umidade no interior do tijolo que geram tensões termo-hídricas, ocasionando grandes fissuras e trincas, principalmente nas regiões dos vértices e paredes internas dos furos principalmente no início do processo, diminuindo aparentemente com o tempo de processo devido as contrações da camada exterior e superior. / With application in various sectors, the materiais can be used for the manufacture of household goods, building materiais and even coating of spacecraft. In the manufacture of bricks (for example, the conformation and / or drying) may cause damage to structural cracks, distortion and warping that diminish the quality of the final product. Drying is a thermodynamic process, which is reducing the moisture content of the solid, by providing energy to it. Through the study of computer simulations can predict the behavior of variables such as moisture, temperature and stress inside the bricks, you can get a drying process faster and optimized, avoiding wastage of raw materiais and fuel economy. Seeking improvements to the drying process of clay bricks, this paper presents a numerical and experimental study of the drying process of a hollow brick. A three-dimensional transient mathematical model is presented to predict the mass transfer and heat to simulate the distribution of moisture content, temperature inside the solid, considering the symmetry around the center of the solid, constant thermophysical properties and volume change (shrinkage). For validation of the numerical experiments were carried out with drying hollow bricks industrial donated by eight holes "Cerâmica Cincera", located in Santa Rita-PB. In the experiments, were used drying temperatures of 50, 60, 70, 80, 90 and 100°C. It was found that for temperaturas of 50 and 60°C and relative humidity of 20,8% and 13,5% respectively the drying rate is lower, reducing the risks of product defects. Already at the drying temperatures of 80,90 and 100°C, there are high gradients of temperature and humidity inside the brick tensionally thermal water, causing large cracks and broken, especially in the corners and the inner walls of the holes especially in the initial process, apparently reducing the processing time because thecon tractions of the outer layer and above.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-09-30T14:07:04Z No. of bitstreams: 1 JOÃO BATISTA QUEIROZ DE CARVALHO - DISSERTAÇÃO PPGECA 1975..pdf: 23722015 bytes, checksum: 8472b04995abaef083f89dbe9bba109e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-30T14:07:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JOÃO BATISTA QUEIROZ DE CARVALHO - DISSERTAÇÃO PPGECA 1975..pdf: 23722015 bytes, checksum: 8472b04995abaef083f89dbe9bba109e (MD5) Previous issue date: 1975-03 / 0 propósito desta dissertação foi estudar "algumas propriedades físico-químicas e de engenharia de uma argila orgânica" que forma parte do subsolo da cidade do Recife. As "amostras indeformadas" foram retira das do subsolo pelo uso de tubos de parede fina sem costura conhecidos por tubos tipo "Shelby". Os resultados dos ensaios de laboratório foram obtidos com amostras retiradas ao longo da camada de argila orgânica com intervalos de 1,0 metro. Os ensaios, teor de umidade de campo, limites de Atterberg, análise granulométrica , área específica , pH, composição mineralógica, adensamento e triaxial não consolidado não drenado, permitiram não somente o estudo do solo em função da profundidade mas também sua caracterização. O estudo mostra que a homogeneidade e uniformidade da "argila orgânica" é provavelmente função da variação do teor de matéria orgânica. O solo é caracterizado como uma "argila orgânica" com baixo teor de matéria orgânica finalmente dividida, apresentando alta plasticidade, composta predominantemente do argilo-mineral caulinita, normalmente adensada e de baixa sensibilidade. Análise de regressão linear foi usada para explorar possíveis correlações entre os valores dos diferentes ensaios realizados. Isto mostra que, dentro das limitações do estudo, existem correlações entre os parâmetros medidos. Propõe-se que estas correlações sejam usadas preliminarmente para avaliar as propriedades de engenhar i d do solo estudado. / The purpose of this dissertation was to study some physico-chemical and engineering properties of an "organic clay" which forms part of the soil profile underlying the city of Recife. Undisturbed specimens were recovered from the subsoil by the use of seamless, thin walled steel tubes known as "Shelby type tubes". Results during the laboratory testing programme were obtained from specimens recovered at 1 m intervals along the depth of the organic clay strata. Field moisture content, Atterberg limits, grain size distribution, specific gravity, specific surface, pH, minera1ogica1 analysis, consolidation and unconsolidated undrained triaxiol tests allowed not only the study of the soil as a function of depth but its characterization as well. The study shows that the homogeneity and uniformity of the "organic clay" is probably a function of the variation of organic matter content.- The soil is characterized as a: "soft organic clay with traces of highly divided inactive organic matter, exhibiting high plasticity, composed predominantly of kaolinite cl y mineral, normally consolidated and of low sensitivity". Linear regression analysis was used to explore possible correlations between the values of the different tests carried out. It is shown that, within the limitations of the study, statistical relations do exist between the parameters measured. It is proposed that these correlations may be used for preliminary evaluation of the engineering properties of the soil studied.

Neste trabalho, fracionou-se e tratou-se a argila Brasgel. Esta argila foi pilarizada em vários estágios de facionamento e/ou tratamento com 5 meq de Al / g de argila: (i) Al-PILC, a argila passou por todos os estágios de fracionamento e tratamento (ARG), (ii) Al-PILCFe, a argila não passou pela etapa de retirada de Fe livre (ARGFe) e (iii) Al-PILCFe/silte, a argila não passou pelas etapas de retirada de silte e Fe livre (ARGFE/silte). Em análise por DRX observou-se que as Al-PILCs apresentaram uma distância basal maior que as argilas de partida. A análise textural indicou que as argilas Al-PILCs e ARGs são materiais mesoporosos, com poros do tipo fenda estreita e do tipo fenda, respectivamente. Além disso, as Al-PILCs apresentaram área superficial razoavelmente maior que as ARGs correspondentes. Outras análises feitas nas argilas foram: teor de Si, Fe e Al; CTC; FTIR; TGA e TGD. As argilas Brasgel pilarizadas foram usadas como catalisador na reação de isomerização do óxido de estireno em hexano sob refluxo. A reação foi seletiva na formação de fenilacetaldeído. As argilas Al-PILCFe e Al-PILCFe/silte apresentaram melhor desempenho catalítico (100 % de conversão em 20 min de reação). Assim, as argilas Brasgel pilarizadas se apresentaram como uma Tecnologia Limpa na reação de isomerização do óxido de estireno ao fenilacetaldeído. Palavras-chave: Desenvolvimento Sustentável. Tecnologia Limpa. Química Verde. Argilas Pilarizadas. Isomerização de Epóxidos. / This work, the Brasgel clay was fractionated and treated. The clay was pillared in several stages of fractionation and / or treatment with Al 5 meq / g of clay: (i) Al- PILC, the clay has passed through all stages of treatment and fractionation (ARG), (ii) Al-PILCFe, the clay would not pass the step of removal of free Fe (ARGFe) and (iii) Al-PILCFe/silt, clay has not gone through the steps of removing silt and free Fe (ARGFE/silt). XRD analysis showed that the Al-PILCs showed a basal spacing greater than the starting clays. The textural analysis indicated that the Al-PILCs and ARGs are mesoporous materials, with pore narrow slit type and slit type, respectively. Moreover, the Al-PILCs showed reasonable surface area greater than the corresponding ARGs. Other analyzes were made on clays: the content of Si, Fe and Al; CEC, FTIR, TGA and TGD. Brasgel pillared clays have been used as catalyst in the isomerization reaction of the styrene oxide in refluxing. The reaction was selective for the formation of phenylacetaldehyde. Al-PILCFe and Al-PILCFe/silt clays showed better catalytic performance (100% conversion in 20 min of reaction). Thus, the pillared clays Brasgel presented as a Clean Technology in the isomerization reaction of styrene oxide to phenylacetaldehyde. Keywords: Sustainable Development. Clean Technology. Green Chemistry. Pillared Clays. Isomerization of Epoxides.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:57:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FelipeLFA.pdf: 4959653 bytes, checksum: 0da7f126d56ee6a849bfaf9a5d53da1d (MD5) Previous issue date: 2009-03-06 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / This work has for objective study compared the characteristics and technological properties of ceramic bodies from the region of Serid?-RN. The region under study has identified 23 cities where they were 80 ceramics industries. To define the universe of search, there was a survey of pottery that are part of APL Serid? next to the IEL. The characteristics and operating conditions of ceramics industries of the region were identified through a socio-economic questionnaire applied locally, which addressed issues such as: profiles of companies, production process etc. The analysis of information collected from 24 companies identified in seven cities shows that the vast majority of industries is small, with family structure, obsolete equipment and labo, little qualified. Most of the pottery works with low technical knowledge, poor control of the production process and product technology. The raw collected were submitted to analysis of X ray diffraction, chemical composition, termical analysis, particle size distribution and plasticity. Then were produced five formulations and made by uniaxial pressure at 25 MPa for firing in temperatures varying from 850 to 1050 ?C. The firing technological properties evaluated were: mass loss to fire, lineal shrinkage, apparent density, apparent porosity, water absorption and flexural strength (3 points). The results indicated that the raw materials from the region have significant similarities in the composition chemical and mineralogical. Furthermore, it indicates the possibility of the use of cycles of firing faster and efficient than the current, limited to some clay mass burning of certain conditions / Este trabalho teve como objetivo estudar comparativamente as caracter?sticas e propriedades tecnol?gicas de massas cer?micas para telhas da regi?o do Serid?-RN. A Regi?o em estudo possui 23 munic?pios onde foram identificadas 80 ind?strias cer?micas. Para defini??o do universo da pesquisa, fez-se um levantamento das olarias que fazem parte da APL Serid? junto ao IEL do Estado. As caracter?sticas e condi??es de funcionamento das ind?strias cer?micas da regi?o foram identificadas atrav?s de um question?rio s?cio-econ?mico aplicado in loco, que abordava aspectos como: perfil das empresas, processo produtivo etc. A an?lise das informa??es coletadas em 23 empresas identificadas em sete munic?pios permite concluir que a grande maioria das ind?strias ? de pequeno porte, com estrutura familiar, equipamentos obsoletos e m?o-de-obra pouco qualificada. Grande parte das olarias opera com baixo conhecimento t?cnico, prec?rios controles do processo produtivo e tecnol?gico dos produtos. As mat?rias-primas coletadas foram submetidas a ensaios de difra??o de raios X, composi??o qu?mica, an?lise t?rmica, distribui??o de tamanho de part?culas e plasticidade. Em seguida foram produzidas cinco formula??es e confeccionados corpos-de-prova por prensagem uniaxial a 25 MPa para queima variando de 850 ?C a 1050?C. As propriedades tecnol?gicas de queima avaliadas foram: perda de massa ao fogo, retra??o linear, massa espec?fica aparente, porosidade aparente, absor??o de ?gua e carga de ruptura ? flex?o (3 pontos). Os resultados indicaram que as mat?rias-primas provenientes da regi?o apresentam significativas semelhan?as quanto ? composi??o qu?mica e mineral?gica. Al?m disso, indica-se a possibilidade da utiliza??o de ciclos de queima mais r?pidos e eficientes que os atuais, limitando algumas massas argilosas para certas condi??es de queima

O presente trabalho de Doutorado tem como objetivo investigar a influência de materiais lamelares prístinos e modificados e a influência de diferentes rotas sintéticas nas propriedades físico-químicas do amido termoplástico, utilizando glicerol como plastificante. Para tanto, empregou-se para a produção dos materiais híbridos uma argila sintética da família das hectoritas (Laponita RD) na forma prístina e também modificada com íons berberine e carnosina, além de um hidróxido duplo lamelar (HDL) constituído por íons Zn2+/Al3+ intercalado com carboximetilcelulose (CMC). O amido e o material lamelar foram combinados, utilizando as metodologias de casting e extrusão, nas concentrações de 2,5 e 5,0 % (m/m) de argila ou HDL com relação ao polissacarídeo. Já quantidade de plastificante empregada foi variável, dependendo da rota de preparação empregada, sendo de aproximadamente 20 % (m/m) via casting e 30 % (m/m) via extrusão com relação ao amido. Conforme mostram os difratogramas de raios X dos filmes obtidos pelo método casting, todos os filmes contendo argila em sua composição exibem um sinal largo de difração na região de baixo ângulo de 2θ, embora pouco intenso, indica a existência de certa quantidade de nanocompósito do tipo intercalado. Já para os materiais obtidos via extrusão, os sinais de difração em baixo ângulo são consideravelmente alargados e muito pouco intensos. A propriedade térmica do amido termoplástico foi piorada em todos os casos estudados nos materiais contendo argila ou HDL em sua composição. A presença de carga inorgânica na formulação dos materiais híbridos preparados não retardou o processo de decomposição não-oxidativo do amido. A presença de uma maior quantidade de glicerol nos materiais obtidos por extrusão resultou em uma antecipação ainda maior no principal evento de perda de massa, em comparação com os mesmos materiais obtidos via casting. Devido à alta característica hidrofílica do amido, materiais lamelares intercalados com espécies que possuem maior caráter hidrofílico, como a Laponita prístina (contendo apenas íons Na+) e a carnosina mostraram uma melhor dispersão pela matriz polimérica, através da análise por técnicas de microscopia. Adicionalmente, observou-se uma melhor homogeneidade de distribuição da fase lamelar na fase polimérica nos filmes obtidos por casting em comparação com os materiais obtidos por extrusão. Os resultados mecânicos de todos os materiais híbridos analisados mostram tendências pouco conclusivas com relação ao amido termoplástico. Em geral, observa-se uma melhora muito sutil na máxima resistência a tração com a presença de material lamelar na composição dos materiais testados, além de uma diminuição na elongação máxima. Da mesma forma, a permeabilidade a gases dos filmes contendo argila ou HDL em sua composição mostrou resultados pouco conclusivos com relação ao amido termoplástico, geralmente exibindo uma redução modesta na permeabilidade. A investigação do perfil de biodegradação dos materiais contendo fase lamelar em sua composição mostrou que apenas a amostra contendo Laponita modificada com carnosina obtida por extrusão foi capaz de retardar significativamente a conversão do carbono das cadeias poliméricas em CO2, com relação ao amido termoplástico. / This present Thesis aimed to investigate the influence of pristine and modified layered materials and the influence of different preparation routes on the physicochemical properties of thermoplastic starch, using glycerol as plasticizer. To reach this goal, it was used to produce hybrid materials a synthetic clay belonging to the hectorite family (Laponite RD) in both pristine form and modified with berberine and carnosine ions and also a layered double hydroxide (LDH) comprised of Zn2+/Al3+ ions intercalated with carboxymethylcellulose (CMC). Both starch and the layered material were combined using casting and extrusion methodologies, using concentrations of 2.5 and 5.0 % (w/w) of clay or LDH relative to starch. The amount of plasticizer utilized was variable, depending on the preparation route employed. It was used approximately 20 % (w/w) of glycerol on casting route and 30 % (w/w) on extrusion route relative to starch. According to X ray diffractograms of the films obtained by casting route, all hybrid films that contain clay in their composition exhibit a large diffraction signal at low 2θ angle values, albeit its low intensity, indicates the existence of a certain contribuition of a intercalated nanocomposite. On the other hand, the hybrid materials obtained through extrusion method, these low angle diffraction signals are very broad and possess very low intensity. The thermal properties of thermoplastic starch were worsened in all studied cases after combined with clay or LDH. The presence of inorganic filler on the formulation of hybrid materials does not postpone the beginning of the non-oxidative decomposition process of starch. A higher amount of glycerol on the final materials obtained through extrusion resulted in an even greater anticipation on the main mass loss event in comparison to the analogous materials obtained using casting technique. Due to the high hydrophilic nature of starch, layered materials intercalated with ionic species that show higher hydrophilicity such as pristine Laponite (containing solely Na+ ions) and carnosine exhibited better dispersion through the polymer matrix, after being analyzed with microscopic techniques. Additionaly, it was observed a higher homogeneity of distribution of the layered phase over the polymer phase on the films obtained through casting in comparison to the materials obtained through extrusion. The tensile tests of all analyzed hybrid materials show a poorly conclusive trend in comparison to thermoplastic starch. In general, it was observed a subtle improvement on the maximum tensile strength of the materials containing layered material in their composition and also a decrease in the maximum elongation. In a same trend, gas permeability of the films was poorly conclusive in comparison to thermoplastic starch, generally resulting in a subtle reduction of permeability values. The investigation of biodegradation profile of the materials containing inorganic filler show that only Laponite modified with carnosine ions was able to postpone significatively the conversion of carbon from the polymer chains to CO2 in comparison to thermoplastic starch.

A produção de álcool combustível vem aumentando a cada ano devido à necessidade de substituir as fontes de combustíveis fósseis, que é finita, e por outro lado o álcool que é uma fonte de energia renovável. Porém, a produção deste combustível gera uma grande quantidade de resíduos, sendo a vinhaça o que chama mais atenção, pelo seu alto valor como fertilizante e, principalmente, pela quantidade expressiva de potássio. O íon potássio, por se tratar de um cátion monovalente tem a característica de promover a dispersão das partículas de argila, assim como o sódio, provocando um entupimento dos poros do solo e diminuindo a sua permeabilidade, o que pode resultar em encharcamento e aumentar o escoamento superficial. Para avaliar este efeito dispersivo da aplicação de vinhaça no solo foram implementados dois experimentos: O Experimento I teve o objetivo de avaliar o efeito de diferentes doses de vinhaça na condutividade hidráulica do solo saturado e o Experimento II avaliou diferentes doses de aplicação de vinhaça no escoamento superficial. No Experimento I foram utilizadas colunas de PVC preenchidas com 3 tipos de solos (Latossolo Vermelho-Escuro LVE, Latossolo Roxo LR e Nitossolo Vermelho Eutrófico NVE), nas quais foram aplicadas quatro doses de vinhaça (0, 150, 300 e 450 m3 ha-1), em um delineamento inteiramente casualizado em esquema fatorial 3x4 com três repetições. Neste experimento, utilizou-se um permeâmetro de carga constante para obtenção da condutividade hidráulica do solo saturado. No segundo experimento, montou-se uma estrutura na área pertencente ao Departamento de Engenharia Rural (ESALQ/USP) para avaliação de escoamento superficial em um Nitossolo Vermelho Eutrófico. O delineamento experimental adotado neste experimento foi blocos ao acaso num esquema fatorial 3x3 com três blocos, sendo: 3 variedades de cana-de-açúcar (IAC87-3396, SP81-3250 e RB86-7515) e 3 doses de vinhaça (150, 300 e 450 m3 ha-1). Os parâmetros avaliados foram a perda de água e de solo, perda do potássio e de sólidos dissolvidos totais (SDT). Diante dos resultados obtidos, observou-se que no solo LVE com o aumento das doses de vinhaça diminuiu-se os valores de condutividade hidráulica do solo saturado e para os solos LR e NVE os valores deste parâmetro aumentaram com o acréscimo das doses. Em relação ao escoamento superficial não houve efeito significativo para os fatores em estudo, demonstrando que as doses não contribuíram para o aumento do escoamento superficial como se era suposto. / The production of alcohol used as fuel is increasing every year due to the need to replace the sources of fossil fuels, which is finite, and on the other hand alcohol is a renewable energy source. But the production of this fuel generates large quantities of waste and the vinasse draws most attention by its high value as fertilizer, primarily by the amount of potassium. The potassium ion due to a monovalent feature is to promote the dispersion of the clay particles as well as sodium, clogged the pores of the soil by decreasing the permeability, may cause flooding and increase runoff. For evaluating the dispersive effect of vinasse on the soil were implemented two experiments: Experiment I aimed to evaluate the effect of different doses of vinasse in saturated hydraulic conductivity, and Experiment II, which evaluated different doses of vinasse in runoff. In Experiment I were used PVC columns filled with 3 kinds of soils (Dark Red Latosol - LVE, Dusky Red Latosol- LR and Rhodic Kandiustalf - NVE), and applied four doses of vinasse (0, 150, 300 and 450 m3 ha -1), in a completely randomized design in a 3x4 factorial design with three replications. In this experiment we used a constant load permeameter to obtain the hydraulic conductivity of saturated soil. In the second experiment was mounted in a structure belonging to the Department of Rural Engineering (ESALQ / USP) for evaluation of runoff in a Rhodic Kandiustalf. The experimental design used in this experiment was a randomized block design in a 3x3 factorial with three blocks, and these factors were: 3 varieties of sugarcane (IAC87-3396, SP81-3250 and RB86-7515) and 3 doses of vinasse (150 , 300 and 450 m3 ha-1). The parameteres evaluated were the loss of water and soil, loss of potassium and total dissolved solids (TDS). Results obtained showed that the soil LVE with increasing doses of vinasse also decreased the values of hydraulic conductivity, and for the LR soil and NVE values of this parameter increased with increased doses. In the runoff no significant effect on the factors under study, showing that the doses did not contribute to the increase in runoff as was supposed.

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Essas características abriram caminho para inúmeras aplicações importantes das argilas esmectitas como catalisadores heterogêneos, nanocompósitos polímero-argila, agentes de controle reológico ou para tratamento de água. A estrutura molecular lamelar de uma esmectita consiste em uma folha octaédrica intercalada entre duas folhas tetraédricas, que são principalmente feitas de ambientes AlO6 e SiO4, respectivamente. As estruturas moleculares dos argilominerais são particularmente difíceis de estudar devido aos pequenos tamanhos de cristalitos, heterogeneidade morfológica e estrutural, composições moleculares variáveis e a complexidade de sua estrutura de lamelas. A investigação teórica dos espectros de RMN de 23Na dos possíveis sinais de Na+ pode gerar informações sobre a estrutura das lamelas em termos das substituições isomórficas. Apesar dos íons Na+ estarem no espaço intercalar, suas posições são sensíveis às substituições isomórficas nas lamelas. As mudanças estruturais levam a diferentes valores de parâmetros magnéticos do núcleo 23Na (mudança química, constante de acoplamento quadrupolar e fator de assimetria) e dos espectros de RMN desses materiais. Os parâmetros de RMN de 23Na calculados e espectros simulados sugerem que Na+ pode ser uma boa sonda para investigar a estrutura lamelar destes compostos. A forma do espectro de 23Na é mais sensível às substituições isomórficas na lamela do que os outros núcleos, 27Al e 29Si. Um estudo teórico dos diferentes graus de hidratação foi realizado utilizando cálculos baseados em DFT com vários funcionais de troca e correlação. As interações fracas entre as moléculas de água e as lamelas sugerem a necessidade de correções de dispersão para simular corretamente o espaçamento basal e os potenciais termodinâmicos para o processo de desidratação. A existência das estruturas da montmorilonita (Mt) com cátion Na+ em geometria plana, representativa do modelo de uma camada de água e geometria octaédrica em um modelo com duas camadas de água foi confirmada. Os estágios da desidratação de Na+-Mt foram avaliados por cálculos termodinâmicos levando a uma boa descrição dos resultados experimentais provenientes de TG/DTG. As superfícies de Mt ativadas por ácido foram simuladas e a reatividade dos sítios AlV foi verificada por meio da adsorção de monóxido de carbono e os dados confirmam a maior acidez dos locais da face (110) em relação as faces (010). O caráter ácido das superfícies é proveniente principalmente dos prótons localizados nos grupos hidroxila (HO-Si e HO-AlV). A atividade catalítica do Mt ativado por ácido também foi avaliada para reações de esterificação e as barreiras de reação foram obtidas para ambas as superfícies. Os óxidos mistos são considerados catalisadores promissores devido à facilidade de preparação, a alta área específica e o volume dos poros. Além disso, a variedade de composições que podem ser alcançadas modifica a distribuição e a força dos sítios no material e isso pode alterar significativamente as propriedades catalíticas dos óxidos mistos. Uma vez que os óxidos mistos apresentam baixa cristalinidade e, consequentemente, sua estrutura ainda não foi refinada e relatada na literatura, uma alternativa para o design de óxidos mistos usando simulações computacionais pode ser feita pela inserção de dopantes metálicos na superfície MgO(001). Foram realizados cálculos ab initio para estudar o efeito do dopante de Zn2+ na reatividade e a atividade catalítica da superfície de MgO(001) para as reações de adsorção e dissociação das moléculas de H2O, H2S, CH3CH2OH, CH3CH2SH e CH3SCH3. A análise eletrônica mostrou que o cátion Zn2+ aumentou a reatividade da superfície localmente. Todas as moléculas se dissociam em ambas as superfícies, exceto a água e etanol, que só se dissociam na superfície MgO:Zn(001), confirmando o aumento da reatividade nesta superfície. Foram calculados o ΔGxT, as barreiras de reação e as constantes de velocidade para as reações de dissociação. / Smectite clay minerals such as montmorillonites combine a wide range of physicochemical properties that result in strong adsorption capacities. These include high surface area, swelling and hydration properties, as well as strong cation exchange capacities. These characteristics have opened the way to numerous important applications of smectite clays as heterogeneous catalysts, nanocomposite organically materials, rheological control agents, or for water treatment. The layered molecular structure of a smectite sheet consists of an octahedral layer intercalated between two tetrahedral layers, which are primarily made of AlO6 and SiO4 entities, respectively. The molecular structures of clay minerals are particularly difficult to study because of small crystallite sizes, morphological and structural heterogeneity, variable molecular compositions, and the complexity of their layer structure. The theoretical investigation of 23Na NMR spectra of the possible Na+-smectites can gives new insights about the structure of the layers in terms of the isomorphic substitutions. Despite the Na+ ions are in the interlayer space, their positions are sensitive to the isomorphic substitutions in the layers. The structural changes lead to different values of magnetic parameters of the 23Na nucleus (chemical shift, quadrupole coupling constant and asymmetry factor) and the NMR spectra of these materials. The calculated 23Na NMR parameters and simulated spectra suggest that Na+ can be a good probe to investigate the layer structure. The spectra shape for 23Na is more sensitive to isomorphic substitutions in the layer than the other nuclei 27Al and 29Si. A theoretical study of the different degrees of hydration was performed using calculations based on DFT with several exchange-correlation functionals. The weak layer–water molecules interactions suggested the need of dispersion corrections to simulate correctly the basal spacing and the thermodynamic potentials for the dehydration process. The existence of the montmorillonite (Mt) structures with sodium cation in planar geometry, representative of the one-water layer model and in octahedral geometry in a two-water layer model was confirmed. The stages of the dehydration of Na+–Mt were evaluated by thermodynamics calculations leading to a good description of the results from TG/DTG studies. The acid-activated Mt surfaces were simulated and the reactivity of the AlV sites were checked by means of the carbon monoxide adsorption and the data confirm the greater acidity of the sites on the face (110) compared to the face (010). The acid character of the surfaces comes manly from the proton sites located in the hydroxyl groups (HO-Si and HO-AlV). The catalytic activity of the acid activated Mt was also evaluated for esterification reactions and the reaction barriers were obtained for both surfaces. The mixed oxides are considered promising catalysts due to the preparation facility, the high specific area and the pore volume. Moreover, the variety of compositions that can be achieved modifies the distribution and the strength of the sites in the material, and this can significantly alter the catalytic properties of the derived mixed oxides. Since the mixed oxides present low crystallinity and, consequently, their structure was not yet refined and reported in the literature, an alternative for the model design of mixed oxides using computational simulations can be done by the insertion of metallic dopants on MgO(001) surface. Ab initio calculations were performed to study the effect of the Zn2+ dopant on the reactivity and the catalytic activity of the MgO(001) surface toward molecular adsorption and dissociation reactions of the H2O, H2S, CH3CH2OH, CH3CH2SH and CH3SCH3 molecules. The electronic analysis showed that Zn2+ cation increased the reactivity of the surface locally. All molecules dissociate on both surfaces except for water and ethanol which only dissociate on the MgO:Zn(001) surface, confirming the increased reactivity in this surface. The ΔGxT, reaction barriers and the rate constants for the dissociation reactions were also computed.