Submitted by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2018-08-03T15:05:54Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação Mestrado - Andrés Hurtado.pdf: 4590050 bytes, checksum: b1d6f911a3ccbcbbd2b0f16cfb3c9c6a (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2018-08-03T15:06:07Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação Mestrado - Andrés Hurtado.pdf: 4590050 bytes, checksum: b1d6f911a3ccbcbbd2b0f16cfb3c9c6a (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-03T15:06:07Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação Mestrado - Andrés Hurtado.pdf: 4590050 bytes, checksum: b1d6f911a3ccbcbbd2b0f16cfb3c9c6a (MD5) Previous issue date: 2018-05-16 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In the northeast portion of the State of Amazonas along the BR-174, BR-319 and AM-070, there are innumerable lateritic profiles, products of sedimentary rocks alteration of the Amazon basin. In these appear in abundance, clays and ferruginous crusts, that at the moment has its use restricted to the ceramics industry and the construction of road accesses, respectively. In this way, studying new forms of exploitation of such raw materials, can add value to the materials and help in the development of the said region. For this purpose, 10 lithotypes have been characterized in the physical, chemical and technological fields aiming at the use as pigments. The mineralogical assembly found is composed of Montmolironite, Kaolinite, Quartz, Illita, Anatase, Goethite, Muscovite and Hematite. It was verified a correlation between the mineralogy and color of these samples where the hematite and the goethite influence in the variability of the colors and the kaolinite in the luminosity and consequently in the tonality. All the samples presented pigment properties, differing only in the viscosity of the paints obtained in the test, where the samples with a higher amount of clay minerals resulted in more viscous paints, while the non-clay produced less viscous paints, it is therefore necessary to change the proportionality between resin, pigment and solvent, to 2: 2: 1 respectively, making it possible to make paints with similar viscosities. Such inks can be considered an ecological alternative for industrialized products, taking into consideration that the preparation does not generate residues and that the inorganic pigments have less environmental impact than the chemically synthesized dyes. / Na porção nordeste do Estado do Amazonas ao longo das BR-174, BR- 319 e AM-070, afloram inúmeros perfis lateríticos, produtos de alteração de rochas sedimentares da Bacia do Amazonas. Nestes afloram em abundância, argilas e crostas ferruginosas, que atualmente tem sua utilização restrita a indústria de cerâmica e a construção de acessos rodoviários, respectivamente. Desta maneira, estudar novas formas de aproveitamento de tais matérias-primas, pode agregar valor aos materiais e ajudar no desenvolvimento da referida região. Neste intuito, foram caracterizadas nos âmbitos físico, químico e tecnológico 10 litotipos visando à utilização como pigmentos. A assembleia mineralógica encontrada é composta por Montmolironita, Caulinita, Quartzo, Illita, Anatásio, Goethita, Muscovita e Hematita. Constatou-se uma correlação entre a mineralogia e cor destas amostras onde a hematita e a goethita influenciam na variabilidade das cores e a caulinita na luminosidade e consequentemente na tonalidade. Todas as amostras caracterizadas apresentaram propriedades pigmentantes, divergindo apenas na viscosidade das tintas obtidas no teste, onde as amostras que apresentavam uma maior quantidade de argilominerais resultaram em tintas mais viscosas, enquanto as não argilosas geraram tintas menos viscosas, sendo assim necessário alterar a proporcionalidade entre a resina, pigmento e solvente, para 2:2:1 respectivamente, possibilitando elaborar tintas com viscosidade similares. Tais tintas podem ser consideradas uma alternativa ecológica para os produtos industrializados, levando em consideração que o preparo não gera resíduos e que os pigmentos inorgânicos têm impacto ambiental menor que os corantes quimicamente sintetizados.

Este trabalho apresenta os resultados obtidos em investigação realizada na região de Itaú de Minas, MG, visando identificar, avaliar e caracterizar tecnologicamente um depósito de argila para aplicação como aditivo pozolânico na fabricação de cimento. Os estudos foram balizados por aspectos geológicos e econômicos, estes restringindo a área de investigação a um raio pré-determinado de 50 km do complexo industrial existente na região. A princípio considerou-se a necessidade de ativação dos materiais pesquisados por tratamento térmico e adotou-se que após o tratamento deveriam apresentar coloração similar ao cimento tradicional. Dos levantamentos efetuados no entorno do empreendimento, foi priorizado para caracterização tecnológica o alvo designado Depósito do Eucalipto, na área da jazida de calcário e que atendia aos requisitos legais e econômicos. Na etapa de campo, prevaleceram técnicas tradicionais para levantamento de dados, envolvendo sondagem rotativa, escavação e amostragem em trincheiras e mapeamento superficial. Na etapa de laboratório foram realizadas análises químicas via fluorescência de raio x, que serviram de base na seleção das amostras para caracterização via análise termodiferencial e termogravimétricas, distribuição granulométrica, identificação mineralógica por difração de raios x e ensaios de aplicação. Com objetivo de dimensionar o recurso, foi realizada uma avaliação volumétrica através de métodos computacionais, levando em consideração, principalmente, a cor das argilas. Estimou-se um montante para uso direto como pozolanas de 478.000 t entre alteritas e argilas sedimentares de colorações claras e 500.000 t entre material coluvionar e alteritas coradas. As alteritas fazem parte de sericita filitos, que sobrepõem tectonicamente a jazida de calcário. Possuem coloração em tons amarelados e brancos e são constituídas basicamente de quartzo, caulinita e muscovita. Texturalmente são untuosas ao tato, friáveis e de fácil moagem. Quimicamente apresentam características silico-aluminosas (média de 65,5% \'SiO IND.2\', 20,6% \'Al IND.2\'\'O IND.3\', 2,3%). Mostram-se reativas com cal (7 Mpa a 7 dias) e cimento (29,7 Mpa a 3 dias) superando o limite mínimo especificado pela norma brasileira. Fazem necessárias misturas controladas para melhor aproveitamento no processamento industrial. As argilas de provável origem sedimentar ocorrem em pequenas lentes imersas nas alteritas. Possuem coloração em tons cinza e brancos e são constituídas basicamente de caulinita e quartzo. Texturalmente possuem aspecto compacto, com pequenos grânulos de quartzo em sua matriz, restritas concreções ferruginosas e boa porosidade. Quimicamente apresentam características aluminosas (média de 51,2% \'SiO IND.2\', 31,10% \'Al IND.2\'\'O IND.3\'). Mostram-se altamente reativas com cal (20 Mpa) quando calcinadas, constituindo-se no principal minério. As argilas coluvionares ocorrem no depósito estudado e em grande extensão na região, variando em dezenas de metros em profundidade, sendo que possuem coloração em tons vermelhos a roxo e são constituídas por quartzo, caulinita e gibbsita. Mostram reatividade com cal (9,3 Mpa), constituindo uma opção para fabricação de cimentos corados como já produzidos em outra unidade do industrial. Podem ser aproveitadas como corretivos de ferro em substituição parcial do minério de ferro atualmente utilizado. A caracterização pozolânica foi realizada através da determinação dos índices de atividade pozolânica com cal e com cimento, utilizando amostras calcinadas nas temperaturas 700, 800, 900°C em laboratório e entre 750-800°C em escala industrial. Os resultados obtidos indicaram que esses materiais apresentam grande potencialidade de aplicação no setor cimenteiro. / This work presents the results obtained in a mineral research developed in the region of Itaú de Minas, MG, aiming to identify, evaluate the resources and characterize a clay deposit for application as pozolanic additive in cement manufacture. The studies have been conducted based on geologic and economic aspects, these confining the investigation area to 50 km radius from the industrial complex. It was considered the needing of materials thermal activation and tradicional cement similar color after treatment. The research indicated a potential target neighboring the calcareous mine, named Eucalipto Deposit, which attained legal and economical requirements and was selected for technological characterization. For field work traditional techniques were applied to data collection, meaning auger drilling, trench excavation and sampling as well as geological mapping. In the laboratory activities chemical analysis by X ray spectrometry were developed that were used as base for samples selection to be characterized using diferential termo analysis plus diferential gravimetric analysis, grain size distribution mineralogical identification by X ray diffraction and technological application tests. A preliminary mineral resources evaluation essentially based on the clay color was run applying computational methods. A total amount of 478000 t of materials to be directly applied as pozolan was defined, comprising light colored alterites and sedimentary clays, plus 500000 t of colluvium material and colored alterites. The alterites came from sericite phyllites that tectonically overlaid the calcareous orebody. They have white and yellowish colors being constituted mainly by quartz, kaolinite and muscovite. Their texture is unctuous in hand touch; they are friable and easily comminuted. Chemically are composed mainly by silica and alumina (media of 65.5% \'SiO IND.2\' and 20.6% \'Al IND.2\'\'O IND.3\'). The tested samples showed pozoloanic reactivity with lime (7Mpa, 7 days) and cement (29.7 Mpa, 3 days) higher than the required Brazilian standardized limits. Some blending should be necessary to reach better profiting in industrial processing. The clays of probable sedimentary origin occur in small lens being immerse in the alterites body. Their color is grey to white and they are constituted basically by kaolinite and quartz. They have a compact texture with small quartz grains in the clayed matrix as well as few ferruginous concretions; they show a good porosity. Their chemical composition also is silico-aluminous (media 51.2% \'SiO IND.2\' and 33.1% \'Al IND.2\'\'O IND.3\'). After burning they became highly reactive (20 Mpa) and represent the main ore. The clays associated with the colluvium are significant in the studied deposit as well as widespread in the all region, where can reach several meters depth, they are reddish to violet colored and are constituted by quartz, kaolinite and gibbsite. They showed reactivity with lime (9.3 Mpa) and so could be an option for special colored cement manufacturing that is already industrially produced in another place. They can also be profitable for cement raw mix iron grade correction partially substituting the iron ore actually used. The pozolanic characterization was based on pozolanic activity with lime and cement indexes, and the tests comprised samples burned in the laboratory applying temperatures of 700, 800 and 900°C and also in industrial furnace in the temperature range of 600 to 800°C. The results indicated a high potential for the cement sector application.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-11-05T22:28:11Z No. of bitstreams: 1 ROSEMARY RIBEIRO RAMOS - DISSERTAÇÃO PPGEQ 1985..pdf: 46832957 bytes, checksum: 99eea8bc7664b29c95a76c9107593a6f (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-05T22:28:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ROSEMARY RIBEIRO RAMOS - DISSERTAÇÃO PPGEQ 1985..pdf: 46832957 bytes, checksum: 99eea8bc7664b29c95a76c9107593a6f (MD5) Previous issue date: 1985-12-27 / CNPq / Este trabalho de laboratório procurou dar continuidade a uma serie de pesquisas que, com o decorrer do tempo,vem se desenvolvendo com as argilas esmectíticas de cores verde-clara, vermelha e do tipo sortida da localidade de Bravo,Distrito de Boa Vista, Município de Campina Grande, Paraíba, visando o estudo dos efeitos de tratamento de cura* cm algumas propriedades reológicas dessas argilas para uso como fluidos tixotrópicos na perfuração de poços de Petróleo. De início foram feitos os ensaios de caracterização mineralógica. Posteriormente foi feita uma analise das propriedades tecnológjcas verificadas através da determinação das viscosidades aparente e plástica e do volume do filtrado nas argilas em sua forma natural. Em seguida, foram observadas as propriedadesreologicas nas argilas tratadas com carbonato de sódio na proporção de 100meq por 100g de argila seca sem tratamento de cura. Os processos de tratamento de cura foram realizados com o auxílio de uma câmara úmida e autoclave , mantendo-se constante a concentração de carbonato de sódio e umidade relativa, e, variando-se a temperatura e o tempo. Em todas as condições estudadas foi verificado o efeito da diálise e o efeito da diálise com uso de COj. 0 uso da diálise, visa eliminar os compostos solúveis ou parcialmente solúveis de cálcio e magnésio, formados pela reação química de dupla trocapor ocasião de tratamento com o composto de sódio (montmorilonita (Mg ,Ca ,Na ,K ,11) + Na2C03 -> montmori 1 onita (Na) + MgCO^ + CaCO., + CO +llO0 + K? CO ) (|ne se pode dissolver na dispersão aquosa da argila, prejudicando as propriedades coloidais da montmorilonita , principalmente a viscosidade plástica. O uso do CO2 tem a finalidade de observar ate que ponto sua ação prejudica as propriedades reológicas das argilas em estudo. Foram determinados, igualmente, teores de carbonatos e bicarbonatos, existentes na suspensão a 6% de sólidos. Estes valores foram utilizados para explorar possíveis correlações com as viscosidades aparentes, plásticas e volume do filtrado, através da análise de regressões lineares simples e múltipla. Os resultados obtidos dos ensaios tecnológicos mostraram que as argilas de cores verde-clara, vermelha e do tipo sortida após tratamento conveniente, apresentaram excelentes propriedades reológicas, possibilitando, assim, o uso dessas argilas como agentes tixotrópicos em fluidos para a perfuração rotativa de poços de Petróleo. 0 efeito da diálise, por sua vez, tem grande influência na melhoria das propriedades reológicas para o tratamento das argilas sem processo de cura e, após o processo de cura em câmara úmida e autoclavagem ,onde as argilas são tratadas com solução de carbonato de sódio na proporção adequada após a autoclavagem; o uso do CO2 por sua vez, influencia bastante as propriedades reológicas, que por serem solúveis, mostram tendência de flocular o sistema e consequentemente prejudicar as propriedades reológicas. Com relação as correlações obtidas de validade Limitada, tendo em vista o reduzido numero de observações realiza das, foram obtidos coeficientes próximos de 1, mostrando que existe relação linear entre os teores de carbonatos, bicarbonatos e carbonatos mais bicarbonatos com as viscosidades aparentes e plásticas e volume do filtrado em algumas condições de cura. / This work of laboratory aims continue a series of research work, which has been developing, using the smectites clays light green, red and mixed couloured from Bravo, District of Boa Vista,Campina Grande, Paraîra, with purpose to study the effects of treatment of cure in some rheological properties of these clays, keeping in mind its applicability as tixotropic fluids for perfuration of oil well. Inicially, the analysis of the rheological properties was done investing from the determination of the apparent plastic viscosités and filtrate volume in the clays under it natural form. The rheological properties of the clays were observed by the treatment of sodium carbonate at the proportion of lOOmeq per 100g of dry clay without treatment of cure. The processes of cure treatment were done in a humid chamber and autoclave keeping the concentration of sodium carbonate and relative humidity constant and changing the temperature and time. The dialysis effect was investigated with the use of C02 at all conditions studied. The use of dialysis process has the purpose to eliminate either soluble compounds or parcially soluble of calcium and magnesium compounds or parcially soluble of calcium and magnesium compounds formed by double exchange chemical reaction by the • 2 + 2-1- + treatment with sodium compounds (montmorilonite, Mg ,Ca ,Na , K+, H30+)+ Na2C03 - montmorilonite (Na + ) + MgC03 + CC>2 compounds (montmorilonite, Mg ,Ca ,Na , K+, H30+)+ Na2C03 - montmorilonite (Na + ) + MgC03 + CC>2 + H20 + K2C03) that are able to be dissolved into clays aqueous dirpèrsion so this will spoil the colloid properties of the montmorilonite, mainly the plastic viscosité. The use of CC>2 has the objective to observe the maximun point that its action will damage rheological properties of the clays in this study. Carbonates and Bicarbonates existing in the 6% solids suspension were determined. These values were used to find correlation in filtrate volume and apparent and plastic viscosites by simple and multiple linear regression analysis. results obtained from technological tests showed that light green, red and mixed coloured clays, after the treatment, presented rheological properties adequated to be used in the perforation of oil wells. However, the effects,of dialysis has considerable influence in the improvement of the rheological properties to the treatment of the clays without the cure process and after the cure process in chamber and autoclave where the clay are treated with sodium carbonate to adequade to proportion after autoclave process.; The use of CC^,however , has considerable influence on the rheological properties, once it being soluble, presented the tendency to floculate the system and consequently to damage the rheological properties. With relation to correlations obtained showing to be of limited validity, even to the rcdused number of observations taken; so were obtained correlations coeficients approximately one taking that there exists linear relation between amounts of carbonates and carbonates plus bicarbonates with apparent and plastic viscosites and the filtrate volume in some of the cure conditions.

Neste estudo, investigaram-se mudanças nas propriedades coloidais de uma esmectita pilarizada com polihidroxicátion de alumínio. A solução pilarizante foi preparada mediante gotejamento de solução NaOH 0,4 mol L-1 em solução de AlCl3.6H2O 0,2 mol L-1, a qual foi adicionada à suspensão de argila de 1% m/m. Para avaliar mudanças nas propriedades das argilas, recorreu-se às técnicas de titulação potenciométrica descontínua, análise química total, DRX, FTIR, CTC e isotermas de adsorção/dessorção de N2. Além disso, foram realizados ensaios de adsorção de Cu2+ para avaliar a capacidade de remoção do metal de soluções aquosas pelas argilas pilarizadas e gerar informações relacionadas à interação entre adsorvente e adsorbato. Naturalmente, a argila apresentou espaçamento basal de 1,26 nm, ao passo que as pilarizadas apresentaram valores de 1,78 nm (500 oC) e 1,80 nm (350 oC). Dados da análise química total mostraram se tratar de uma montmorillonita com altos teores de Fe3+, e confirmou o aumento nos teores de Al3+ na estrutura da argila após pilarização. Os valores de área superficial específica e volume de microporos foram maiores para as argilas pilarizadas, enquanto que a CTC foi maior para a argila natural. A titulação potenciométrica mostrou modificação nas curvas de titulação com o processo de pilarização, em que nas argilas pilarizadas surgiram novos sítios de reação. Dentre as equações de adsorção aplicadas, Langmuir, Freundlich e Temkin, a primeira apresentou valores de r2 das equações linearizadas maior para todas as argilas e menor desvio médio (?g%) para argila natural, ao passo que a equação de Temkin mostrou valores de ?g(%) menores para as argilas pilarizadas. Parâmetros termodinâmicos confirmaram que a reação de adsorção de Cu2+ é espontânea para todas as argilas, principalmente para as argilas pilarizadas. Além disso, cálculos baseados em equações de Dubinin-Radushkevich evidenciam que a ligação é fraca entre metal e argila, caracterizando reações de fisissorção. / In this study, an Al-pillared smectite was synthesized and changes in its colloidal properties were investigated. The pillaring solution was prepared adding dropwise adequate volume of NaOH 0,4M to AlCl3.6H2O 0,2M solution. Then, the pillaring solution was added to a 1% w/w clay slurry with constant stirring. Potentiometric titration, chemical analysis, XRD, FTIR, CEC and N2 sorption/dessoption isotherms analysis were done to characterize the changes in clay properties. Moreover, adsorption experiments were carried out in order to evaluate the capacity of the pillared clays to remove Cu2+ from aqueous solution and to characterize the interaction between adsorbent and adsorbate. The natural clay has a basal spacing of 1.26 nm whereas the pillared clays reached 1.78 nm (500 oC) and 1.80 nm (350 oC) after calcination. Chemical analysis revealed that the montmorillonite used has high content of Fe3+ and the increase in the Al3+ amount in the structure of the pillared clays after pillaring process. The surface area and micropore volume were higher for the pillared clays and the CEC was higher for the natural clay. The pillaring process changed the potentiometric titration curves, wherein the pillared clays exhibited new reactive site. Experimental data were fit to Langmuir, Freundlich and Temkin adsorption equations, being the the first one the best (highest r2 value) for all the clays and lower standard deviation (?g%) for the natural clay. On the other hand, Temkin equation exhibited ?g% value lower for the pillared clays. Thermodynamics parameters demonstrate that the Cu2+ adsorption process is spontaneous for all the clays, but with higher values for the pillared materials. In addition, application of the Dubinin-Radushkevich equation revealed that the bond between the metal and the clay are weak, characterizing a physisorption.

Neste trabalho foi realizado um estudo das interações entre os fungicidas (carbendazim e fuberidazole) e as partículas de argilas SWy-1, SHCa-1 e SYn-1 em suspensão aquosa. Foram determinados através de isotermas de adsorção, espectrofometria de absorção no UV, de emissão de fluorescência e difratometria de raios -X. Os resultados experimentais envolvendo a adsorção foram bem ajustados pelas isotermas de Langmuir, Freundlich e Dubinin-Radushkevich os quais indicam haver alta afinidade entre os fungicidas e as argilas. A capacidade de adsorção foi maior na argila SWy-1 comparada às argilas SHCa-1 e SYn-1, sendo estas ultimas com capacidade de adsorção similares. Foi observada a adsorção dos fungicidas carbendazim e fuberidazole à região interlamelar das partículas de argila, onde ocorre a protonação da molécula dos fungicidas, tornando-a mais estável. Medidas espectrofotométricas, na região do UV, foram efetuadas em função do tempo durante 24 horas. Pela análise dos resultados obtidos, foi possível propor um mecanismo geral para explicar as mudanças espectrais que ocorrem durante a adsorção dos fungicidas nas partículas das argilas em suspensão aquosa. Os resultados de espectrofotometria de absorção no UV do fuberidazole adsorvido nas partículas das argilas e as isotermas de adsorção indicaram que existe uma correlação entre a saturação das argilas e a saturação dos sítios ácidos no processo de adsorção. A intensidade de emissão aumentou significativamente quando o carbendazim foi adsorvido nas argilas SHCa-1 e SYn-1. No entanto, com o fuberidazole observou-se uma diminuição da fluorescência. Nenhuma emissão da fluorescência dos fungicidas carbendazim e fuberidazole adsorvidos nas partículas da argila SWy-1 foi observada devido ao alto teor de ferro. A fotodegradação do carbendazim foi significativamente acelerada quando foi adsorvido nas partículas das argilas. Foi possível observar o aparecimento de novas bandas nos espectros de absorção e de emissão dos fotoprodutos formados na argila que não foram reportados na literatura. / In the present work, studies on the interaction between the fungicides (carbendazim and fuberidazole) and clay particles in aqueous suspension. It has been studied by isotherm adsorption, UV spectroscopy, emission of fluorescence and X-Ray. The results were fitted according the Langmuir, Freundlich and Dubinin- Radushkevich isotherms indicating a high affinity between the fungicide and the clay surfaces. The adsorption capacity in the SWy-1 clay was higher than the SHCa-1 and SYn-1 clays, being these last clays with same adsorption capacity between them. The fungicides can be adsorbed as neutral molecules in the external surfaces as well can be protonated in the interlamellar region of the clay particles. Spectrofothometric measurements in the UV region were taken after different time intervals. A mechanism for the adsorption of fungicides molecules on the clay particles was perceived, leading to a better understanding of the adsorption of this compound on clays. The data obtained by the absorption spectrophotometry in the UV region of the fuberidazole adsorbed in the particle clays and its adsorption isotherms indicated the correlation between the saturation of the clays and the saturation of the acid sites in the adsorption process. When carbendazim was adsorbed on the SHCa-1 and SYn-1 clay particles, the emission intensity increased significantly. However with the fuberidazole was decreased. The emission spectra showed bands attributed to both neutral adsorbed and protonated forms of the fungicides. The emission of the fungicides molecules adsorbed on the particles of SWy-1 clays was almost totally quenched due to the high load of iron. The carbendazim photodegradation process was significantly accelerated when carbendazim was adsorbed on the clay particles compared to the aqueous phase. It was possible to determine the absorption and emission spectra of photoproducts formed on the clay particles, which were not detected in other studies reported in the literature.

Neste trabalho foi investigado o efeito exercido por microambientes sobre a estabilidade química e fotoquímica de corantes. Em particular, estudaram-se os fatores responsáveis pelo aumento da estabilidade química e fotoquímica de índigo quando em interação com paligorsquita, que compõem o pigmento histórico Azul Maia, sobre o qual ainda havia controvérsias na literatura. Os corantes investigados foram índigo, dehidroíndigo, alizarina, purpurina, luteolina e β-caroteno; os microambientes foram proporcionados pelas argilas paligorsquita, sepiolita, montmorilonita, laponita e HDL de Al3+ e Mg2+ (3:1). Paligorsquita e a sepiolita são as únicas argilas que apresentam microporos em sua estrutura. As técnicas de caracterização empregadas neste trabalho foram: espectroscopia vibracional (Raman e absorção no infravermelho), espectroscopia de absorção no UV-VIS, difratometria de raios X, análise térmica (TG e DSC), CG-MS, HLPC-MS, medidas de área superficial por isoterma de adsorção de N2 e SEM. Duas técnicas com resolução temporal em escala de sub-picosegundos (absorção de transiente e infravermelho resolvido no tempo) foram utilizadas. O sistema índigo+paligorsquita corresponde à mistura dos dois sólidos, seguida de aquecimento, sendo que a partir de 70 °C a coloração da mistura adquire tonalidade esverdeada e também apresenta maior estabilidade química e fotoquímica. Essa estabilidade e também a alteração na cor aumentam com a temperatura de aquecimento da mistura e o intervalo considerado engloba as temperaturas de perda de água zeolítica (70 - 150 °C) e coordenada (170 - 280 °C) da estrutura da argila. Os resultados de espectroscopia vibracional e eletrônica dos simulantes de Azul Maia indicam que o índigo interage através de ligações de hidrogênio com as moléculas de água coordenada. Essa interação, entretanto, só é possível com a remoção da água zeolítica, o que ocorre a partir de 70 °C. Com aquecimento em temperaturas acima de 170 °C o comportamento do espectro eletrônico e vibracional se altera, indicando a formação direta de complexos com os metais presentes nas bordas internas dos microporos. Os resultados de espectroscopia Raman indicam que com a interação por ligação de hidrogênio a simetria molecular do índigo diminua. Os estudos por espectroscopia com resolução temporal mostraram que o índigo apresenta transferência de próton no estado excitado (ESIPT) de um dos amino grupos para a carbonila adjacente; após esta transferência, há a formação da espécie mono-enol a qual relaxa ao estado fundamental após 120 ps, através de intersecção cônica, o que explica a alta fotoestabilidade do corante. No caso da mistura aquecida a 130 °C os resultados, obtidos pela primeira vez para uma molécula imobilizada em argila, confirmam que o índigo encontra-se em um ambiente hidrofílico, considerando o tempo de vida de decaimento do estado excitado (3,0 ps), comparável ao do índigo carmim em solução aquosa (2,7 ps). O tempo de vida também é muito curto, comparado ao em solução de DMSO (120 ps) o que pode explicar a alta estabilidade do corante quando dentro do microcanal da argila. Finalmente, constatou-se que o dehidroíndigo não é responsável pela coloração de simulantes de Azul Maia, a qual resulta de alterações no espectro de absorção no visível do corante que ocorrem com a interação com a argila / In this work, the role played by the microenvironment on the chemical and photochemical stability of dyes was investigated. The factors responsible for the enhanced stability of indigo when interacting with palygorskite were detailed studied; the indigo and palygorskite system constitutes a simulant of Maya Blue, a historical pigment with properties which are controversially described in the literature. The dyes here investigated were indigo, dehydroindigo, alizarin, purpurin, luteolin and β-carotene; the microenvironment was provided by palygorskite, sepiolite, montmorillonite, laponite and a layered double hydroxide (Al3+ e Mg2+, 3:1). Palygorskite and sepiolite are the only clays with micropores in their structure. Several characterization techniques were employed, namely vibrational spectroscopy (Raman and infrared), UV-VIS electronic absorption spectroscopy, X-ray diffractometry, thermal analysis (TG and DSC), CG-MS, HPLC-MS, surface area and porosity determination (N2 isotherm adsorption) and scanning electron microscopy. Two sub-picosecond time resolved techniques (transient absorption and infrared absorption) were also used. The indigo+palygorskite system corresponds to the intimate mixture of both solids, followed by heating; from 70 °C the mixture attains a greenish hue and an enhanced chemical and photochemical stability. Both stability and color change increase with the heating temperature, which also leads to loss of zeolitic and coordinated water (70 to 150 °C and 170 to 280 °C, respectively). Vibrational and electronic spectroscopies indicate that, in the Maya Blue simulants, the dye interacts with the clay through hydrogen bonds with the coordinated water molecules. Such interaction, however, is only possible with the removal of the zeolitic water, which starts at 70 °C. At temperatures above 170 °C, both vibrational and electronic spectral profiles change, indicating that the interaction is now proceeding directly with the metals that are at the internal borders of the micropores. Results from Raman spectroscopy suggest that with the hydrogen bond and metal interaction a symmetry lowering occurs. Time resolved spectroscopy results show that indigo present an excited state intramolecular proton transfer from one of the NH to the adjacent carbonyl group, originating a mono-enol species, which decays to the ground state after 120 ps through a conical intersection. Such fast decay explains the high photochemical stability of indigo. In the case of the ind+paly mixture heated at 130 °C, the time resolved data obtained for the first time for a dye+clay system confirms that indigo is in a hydrophilic environment, taking into account the excited state lifetime (3.0 ps), comparable to indigo carmine in aqueous solution (2.7 ps). The excited state lifetime of indigo in the clay is also very short when compared to the experimental data for the dye in DMSO solution (120 ps), which is possibly an explanation for the dye high stability when inside the clay micropores. Finally, dehydroindigo was not found to be responsible for the color of Maya Blue simulants, which results from the spectral changes in the dye absorption spectrum originated by the interaction with the clay.

O presente trabalho tem como objetivo principal relacionar a utilização da argila, material de expressão artística e cultural a aspectos técnicos frequentemente ignorados pelos executores (artesãos artistas), a partir da análise de técnicas tradicionais de modelagem. Busca, portanto, compreender como a matéria-prima (argila), disponível para certa comunidade artesã, influenciou o desenvolvimento espontâneo de uma técnica de modelagem empregada em uma determinada região do Brasil, resultando em uma forma peculiar de expressão artística. A disponibilidade de um tipo de matéria-prima é um aspecto comumente negligenciado na análise de uma forma de expressão artística. Muitas vezes, em função das limitações tanto do material como da falta de conhecimento técnico, falhas do material são resolvidas com a utilização de técnicas desenvolvidas como fruto da experimentação e observação. Assim, objetiva investigar como as propriedades da argila são importantes na definição das características de um trabalho, na escolha do método de execução em suas diferentes fases. Como os executores conseguem superar certos problemas apresentados pelo material com o emprego de soluções experimentais. A metodologia abrange pesquisa bibliográfica, visita a campo para coleta de material para análise, caracterização do material, comparação entre resultados obtidos. Os resultados da pesquisa comprovaram que a matéria-prima utilizada por cada comunidade influencia o tipo de trabalho executado, promovendo a escolha de soluções estéticas e de modelagem adequadas às propriedades das argilas. Isto de certa forma inviabiliza a execução do trabalho com suas características particulares e autênticas em outra região, com uso de uma argila que não a disponível no local. Daí o caráter também documental do estudo, pois registra tanto a existência de uma matéria-prima finita e suas particularidades específicas, como também a técnica e a voz dessas pessoas, que de forma singular a utilizam como meio de expressão e subsistência. / The present work has as its main objective to relate the use of clay, artistic expression and cultural material technical aspects often ignored by the executors (artisans artists), from the traditional techniques of analysis modeling. Search, therefore, understand how the raw material (clay), available for certain artisan community, influenced the spontaneous development of a modeling technique employed in a particular region of Brazil, resulting in a peculiar form of artistic expression, because the availability of a kind of raw material is a commonly neglected aspect in the analysis of a form of artistic expression. Often, depending on the limitations of both the material and the lack of technical knowledge, \"failures\" of the material are resolved with the use of techniques developed as a result of experimentation and observation. Thus, aims to investigate how the properties of clay are important in defining the characteristics of a work, in choosing the method of execution in its different phases. As performers can \"overcome\" certain problems presented by the material with the use of experimental solutions. The survey results proved that the raw material used by each community influences the type of work performed, promoting the choice of aesthetic solutions and appropriate modeling the properties of clays. This somehow makes the execution of work with their particular characteristics and authentic in another region, with use of a clay that not available on site. Hence the documentary also character of the study, because registers both the existence of a story press and their specific particularities finite but also the technique and the voice of these people, that of singular form to use as a means of expression and livelihood.

Os nanocompósitos de polímero e argila têm sido foco de muitos estudos nos últimos 20 anos e existem algumas aplicações comerciais destes produtos. Existe um amplo potencial de desenvolvimento com aplicações em larga escala previstas para os próximos 5 a 10 anos. Estes nanocompósitos são obtidos em geral a partir de argilas esmectíticas submetidas a processos de quaternização, a fim de torná-las organofílicas. O polímero é intercalado entre as camadas lamelares da argila, formando estruturas intercaladas ou esfoliadas. As blendas poliméricas são materiais que reúnem as características de seus dois (ou mais) componentes melhorando as propriedades do material. Este trabalho tem por objetivo a obtenção de nanocompósito a partir de uma argila organofilizadas, e a blenda (ABS/PA). Para efeito de comparação é produzida uma mistura utilizando os mesmos equipamentos e métodos utilizando uma montmorilonita natural. É utilizado o método de intercalação no estado fundido com extrusão e injeção e caracterização deste material com DRX (Difração de raios-X), MEV (Microscopia eletrônica de transmissão) e verificação do desempenho mecânico e térmico. / In the last 20 years, polymer layered clay have been focus of many studies, and some commercial applications of these products are yet in place. A wide potential of development of large-scale production is foreseen to happen in the next 5 to 10 years exists. Nanocomposites obtained from clays, usually esmectites clays are modified by cationic modifiers in order to become organoclays. The polymer enters the galleries of the clay layers, producing intercalated or exfoliated structures. Polymeric blends are materials that congregate the characteristics of its two (or more) components improving the properties of the material. This work has objective to obtain a nanocomposite from an organoclay and a polymeric blend ABS/PA. To compare results is prepared a mixture using a sodium natural Montmorilonite, using same process conditions and equipments. The method used is direct melt intercalation using a melt extruder and injection molding. The characterization of this material is done by X-ray diffraction and Scanning Electron Microscope and verification of the mechanical and thermal performance.

Nanocompósitos de PMMA/ argila montmorilonita foram obtidos por fotopolimerização in situ. O metacrilato de metila foi polimerizado na presença de argilas modificadas usando Tioxantona (TX) e etil 4-(dimetilamino) benzoato (EDB) como sistema fotoiniciador. As argilas montmorilonitas SWy-1 modificadas, SWy-1-C8 e SWy-1-C16, foram preparadas pela troca de íons com brometo de octiltrimetilamônio (C8) e brometo de hexiltrimetilamônio (C16), respectivamente. A difração de raios-X indicou que os compósitos de PMMA/argila podem ter estruturas intercaladas ou esfoliadas, ou mesmo uma mistura de estruturas em camadas esfoliada e parcialmente intercalada. A estrutura de cada nanocompósito depende da concentração de argila e do solvente utilizado na preparação. A influência da concentração de argila organofílica, natureza do solvente e tipo de argila nas propriedades térmicas e mecânicas foi estudada por análise termogravimétrica e análise dinâmico-mecânica. Todos os nanocompósitos preparados em acetonitrila exibiram melhora da sua estabilidade térmica, principalmente devido à interação entre a argila e o polímero que é maximizada através da estrutura da argila esfoliada. No caso do PMMA e nanocompósitos sintetizados em etanol, a estabilidade térmica do polímero e nanocompósitos foi praticamente a mesma, uma vez que a estrutura da argila é predominantemente do tipo intercalada. Na velocidade de polimerização observou-se que os fatores que mais influenciaram foram a concentração de argila e o tipo de solvente. A argila proporciona a formação de microambientes que estabilizam o estado excitado do iniciador formando mais radicais livres e consequentemente aumentando a velocidade polimerização. A utilização da acetonitrila, a qual é um melhor solvente para o PMMA proporcionou massas molares menores. A degradação foto-oxidativa dos nanocompósitos de PMMA/ argila foi investigada utilizando cromatografia de exclusão de tamanho (SEC). Foram encontradas evidências de que o PMMA e nanocompósitos degradam por cisões aleatórias de cadeias. A polidispersidade aumentou após a irradiação e o coeficiente de degradação de PMMA puro é de até seis vezes maior do que para os nanocompósitos. O efeito sobre os coeficientes de fotodegradação da concentração de argila, tipo argila (argila modificada por agentes tensoativos com diferentes comprimentos de cadeias de alquílica) e o solvente utilizado para a dispersão de argila orgânica, também foram estudados. / Montmorillonite clay/PMMA nanocomposites were obtained by in situ photopolymerization. Methyl methacrylate was polymerized in the presence of modified clays using thioxanthone (TX) and ethyl 4-(dimethylamino) benzoate (EDB) as photoinitiating system. The SWy-1 montmorillonite modified clays, SWy-1-C8 and SWy-1-C16, were prepared by ion exchange with octyltrimethylammonium bromide (C8) and hexyltrimethylammonium bromide (C16), respectively. X-ray diffraction indicated that clay/PMMA composites have intercalated or exfoliated structures, or even a mixture of exfoliated and partially intercalated structure layers. The structure of each particular nanocomposite depends on the clay loading and the solvent used for the preparation.The influences of organoclay loading, solvent nature and clay type on thermal and mechanical properties were studied by thermogravimetric analysis and dynamic mechanical analysis. All the nanocomposites prepared in acetonitrile exhibited improvement in their thermal stability, mainly due to the interaction between the clay and the polymer which is maximized by the exfoliated clay structure. In the case of PMMA and nanocomposites synthesized in ethanol, the thermal stability of polymer and nanocomposites remained practically the same once the clay structure is predominantly of the intercalated type. It was observed that the factors that most influenced the polymerization rate were the concentration of clay and type of solvent. The clay provides the formation of microenvironments that stabilizes the excited state of the initiator forming free radicals and consequently increasing the polymerization rate. The use of acetonitrile, which is a better solvent for PMMA gave the lowest molar weight. The photooxidative degradation of clay/PMMA nanocomposites has been investigated using size exclusion chromatography (SEC). Evidence was found that PMMA and composites degrade by random chain scissions. The polydispersity increases after irradiation and the degradation rate coefficient for pure PMMA is up to 6 times larger than that for the composites. The effect on the photodegradation rate coefficients of the clay content, clay type (clay modified by surfactants with different lengths of alkyl chains) and solvent used for dispersion of organic clay were also studied. The relationship of these parameters on the photodegradation process was statistically evaluated using a two-level factorial design.

Made available in DSpace on 2015-03-04T18:50:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Phdthesis.pdf: 2066544 bytes, checksum: e0228e0a7b8f6d7fd74050413d2db6d3 (MD5) Previous issue date: 2007-05-25 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientifico e Tecnologico / In this work we develop a three-scale mathematical modeling to describe electro-chemical couplings in clays using the asymptotic homogenization procedure of periodic structures. We consider the porous medium composed of kaolinite particles saturated by an electrolyte solution of water-solvent and four ionic solutes monovalents Na+, H+, Cl-, OH-At the nanoscale we develop the model of the electrical double layer wherein the electric potential and local charge distribution are ruled by the Poisson- Boltzmann problem. In addition we incorporate the protonation/deprotonation chemical reaction between the fluid and the particle surface and consequently we quantify the dependence of the surface charge density of the particles with the pH of the electrolyte solution. At the microscale, or pore-scale, the movement of the aqueous solution is governed by the Stokes problem whereas ion transport by the Nernst-Planck equation. The pore-scale governing equations are supplemented by slip boundary condition in the tangential velocity of the fluid and adsorption interface conditions arising from the averaging of the nanoscale model. We then homogenize the microscopic model to the macroscale and derive effective equations with additional closure relations for the macroscopic coefficients. The macroscopic model is discretized by the finite volume method and numerical simulations of electrokinetical remediation of a contaminated soil are performed. The numerical results illustrate the strong dependence of the remediation efficiency on the pH of the aqueous solution. / Neste trabalho desenvolvemos a modelagem matemática e computacional em três escalas (nano-micro-macro) do acoplamento eletroquímico em um meio poroso argiloso adotando técnicas de homogeneização de estruturas periódicas. Consideramos o meio poroso uma caulinita saturada por uma solução eletrolítica composta por um solvente aquoso e quatro solutos iônicos monovalentes Na+, H+, Cl-, OH-. Na escala nanoscópica adotamos a modelagem da dupla camada elétrica onde o potencial elétrico e a densidade de carga são governados pelo problema de Poisson-Boltzmann. Incorporamos ao modelo nanoscópico as reações de protonação/deprotonação entre o fluido e a superfície da partícula argilosa e quantificamos numericamente a dependência da carga superficial com o pH da solução eletrolítica. Na escala microscópica, ou escala do poro, o movimento da solução aquosa é governado pelo problema de Stokes e o transporte dos íons pelas equações de Nernst-Planck. As equações microscópicas são suplementadas por condições de contorno de deslizamento da componente tangencial do campo de velocidade e de adsorção dos íons que representam a média do modelo posto na escala nanoscópica. A partir dos modelos nanoscópico/microscópico desenvolvemos a homogeneização do problema derivando o modelo na escala de Darcy (macroscópica) com os respectivos problemas de fechamento para os coeficientes das equações efetivas postos na célula periódica. Finalmente discretizamos o modelo macroscópico utilizando o método de volumes finitos e realizamos simulações numéricas em regimes permanente e transitório do processo de descontaminação de um solo argiloso por técnicas de eletrocinética. Os resultados ilustram a forte dependência da eletroremediação com o pH da solução.