Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais / Made available in DSpace on 2012-10-22T10:54:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 229191.pdf: 954927 bytes, checksum: f532a1ba3185c2685704c4c6e95396be (MD5) / O processo de anodização do alumínio gera uma grande quantidade de resíduo na forma de lodo que, apesar de ser classificado como resíduo inerte, precisa ser depositado em aterros controlados. Devido a grande quantidade de lodo produzido, o transporte e o destino apropriados geram custos adicionais às empresas. O lodo gerado apresenta interesse para o processo de reciclagem, pois contém elevado percentual de alumina em sua formulação após o processo de calcinação, o que evidência seu uso para o desenvolvimento de materiais cerâmicos de maior valor agregado, evitando a contaminação do meio ambiente. Neste contexto, este trabalho teve por objetivo caracterizar o lodo resultante de unidades de tratamento de água residual de indústrias de anodização de alumínio e avaliar as possibilidades de sua aplicação no desenvolvimento de materiais cerâmicos contendo alumina (Al2O3) como matéria-prima na formulação. Os lodos coletados foram submetidos à análises de fluorescência de raios X e distribuição de tamanho de partículas. Dentre os resíduos analisados, aquele gerado pela empresa Starcolor foi selecionado para este estudo, por apresentar, após o processo de calcinação um dos maiores percentuais de alumina. Desta forma, este, foi submetido a uma caracterização mais criteriosa, envolvendo análise de difração de raios-x, análise térmica diferencial e termogravimétrica e análise dilatométrica. Depois de caracterizado, testou-se a viabilidade de aplicação do lodo de anodização selecionado como matéria-prima no desenvolvimento de materiais cerâmicos, tais como: engobe, esmalte, fritas e tijolo refratário. As análises realizadas mostraram que a incorporação do lodo não causou alterações negativas nas propriedades dos produtos cerâmicos desenvolvidos. Para as aplicações realizadas no presente estudo, os resultados foram satisfatórios, demonstrando a grande possibilidade de utilização dos resíduos analisados como matéria-prima cerâmica. Os engobes, esmaltes e fritas apresentaram resultados compatíveis com o padrão, apresentando apenas uma coloração mais escura o que limita sua utilização em peças cerâmicas muito claras. Os tijolos refratários apresentaram propriedades semelhantes as dos tijolos já fabricados o que viabilizou sua utilização na empresa Moliza - Revestimentos Cerâmicos desde o primeiro semestre de 2005. Com este procedimento buscou-se dar um destino proveitoso para o lodo de anodização do alumínio do ponto de vista ambiental e tecnológico, transformando-o em um novo componente de produto de maior valor agregado.

Orientador: Dione Mari Morita / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-09T06:49:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Andrade_PatriciadeSouza_M.pdf: 12634128 bytes, checksum: ef95c0220ac5866367967c94cd48ab45 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: No Brasil, a maior parte dos resíduos gerados no tratamento de águas não tem destinação apropriada, sendo a mais comum o lançamento direto nos corpos d'água, que causa impacto em sua qualidade e na biota aquática. No presente estudo, o resíduo proveniente da estação de tratamento da água de Cubatão (São Paulo) foi incorporado à argila utilizada na produção de blocos em uma indústria de Tatuí (SP). A mistura foi realizada na proporção mássica lodo:argila de 7%. O resíduo foi caracterizado segundo parâmetros pertinentes, considerando sua procedência e uso final. Foi aplicado, então, o Método"Ad-Hoc" para avaliar os impactos ambientais potenciais decorrentes do uso do lodo no processo industrial. Da análise das entrevistas com especialistas e da revisão da literatura, concluiu-se que estes impactos eram: contaminação do solo e da água subterrânea devido ao annazenamento do lodo no pátio e disposição inadequada dos blocos pósconsumo; contaminação dos funcionários da indústria ocasionada pelo manuseio do lodo; contaminação do ar em decorrência da volatilização dos componentes do lodo no pátio e no processo industrial e devido às emissões nos fornos; contaminação da população que mora ou trabalha nos locais de disposição do bloco pós-consumo e no seu entorno. Os impactos foram quantificados por meio de análises e testes com e sem a incorporação do resíduo. Análises de risco e modelos matemáticos foram aplicados, resultados obtidos nos testes com e sem lodo foram comparados e foi avaliado o atendimento às nonnas nacionais e internacionais. Concluiu-se que o lodo da estação de tratamento de água de Cubatão podia ser aplicado na indústria cerâmica de Tatuí, sem trazer alterações significativas no processo industrial, na qualidade dos blocos e nos impactos ambientais produzidos no processo cerâmico. Além disto, foi possível desenvolver uma metodologia para avaliar a possibilidade de reúso de resíduos de estações de tratamento de água na indústria cerâmica / Abstract: In Brazil, one of the problems which may have a direct effect on the environment is the sludg resulting from sedimentation and filtration at water treatment facilities, as this by-product is ofte discharged directly into the nearest available rivers and streams. When this happens, impacts o the water quality and detrimental effects to the aquatic biota may resulto In this study, residual ITom Cubatão Water Treatment Plant (WTP), in the State of São Paulo, were used to produc bricks in an industry localized in Tatuí (SP). For this purpose, 7 % (dry weight basis) of cIay ma be substituted by sludge. This residual was characterized considering its origin and final use. Afie that, the "Ad-Hoc" Method was applied to evaluate the potential environmental impacts caused b the addition of the sludge into the industrial processo Gathering the interviews with specialists an the literature review, it carne to the concIusion that the environmental impacts were: soil an underground water contamination due to the disposal of sludge in the industrial area before i1 incorporation in the process and because of the inappropriate discharge of the bricks after its us~ contarnination of the industry employees by handling the residual; air contamination as a result c volatile organic compounds present in the sludge and also because of the emissions that OCCUI during the firing process; contamination of people who lives nearby or work at the places wher the bricks are disposed after its use. The impacts were quantified with analysis and tests with an without the use ofthe residual. Risk assessment and mathematical models were applied, the resul1 obtained in both tests (with and without sludge) were compared and the compliance to natiom and international regulations were verified. The conclusions of this study were that the sludg ITom the Cubatão WTP could be incorporated in the ceramic industry ITom Tatuí withOl significant changes in the industrial process, in the brick' s quality or on the environmental impac1 caused by the ceramic processo Beyond that, it was possible to develop a methodology to evaluat the potential use ofthe waterworks sludge in the ceramic industry / Mestrado / Saneamento e Ambiente / Mestre em Engenharia Civil

Materiais cerâmicos provenientes de blocos e telhas presentes nos resíduos da construção civil são considerados contaminantes na produção de agregados reciclados, pois apresentam reduzida resistência mecânica à compressão e ao impacto, além de elevada porosidade. Estas características fazem com que argamassas e concretos produzidos com agregados reciclados mistos tenham baixa resistência à compressão e elevada absorção de água, devido a porosidade intrínseca desses agregados. Como uma alternativa para o aproveitamento tecnológico deste tipo de material, a cerâmica passou a ser estudada como matéria prima da álcali-ativação, seja por meio da combinação direta com a cal hidratada ou como adição ao cimento Portland (reação pozolânica). O objetivo deste trabalho é estudar a álcali-ativação de pó de blocos cerâmicos com cal hidratada, visando propriedades aglomerantes, para estudar o potencial pozolânico do agregado reciclado misto. Para isso, o estudo foi realizado em três etapas: avaliação da reatividade do pó de blocos cerâmicos em função da temperatura de sinterização; avaliação da reatividade do pó de blocos cerâmicos em função do tamanho das partículas e do tipo de ativador básico utilizado e, avaliação da cinética da reação de álcali-ativação em função da relação molar SiO2/CaO, além do método de cura. A partir dos resultados obtidos, observou-se que a reatividade do pó de blocos cerâmicos sofre influência da temperatura de sinterização da argila e do tamanho das partículas. O bloco cerâmico comercial não atingiu os requisitos físicos para ser classificado como pozolana, obtendo no ensaio Chapelle o valor de 305 mg de Ca(OH)2 fixadas por grama de pozolana e 5,5 MPa de resistência mecânica com a cal no ensaio IAP. A adição de Ca(OH)2 no pó de blocos cerâmicos, com relação molar SiO2/CaO igual a 2,75, proporcionou a maior resistência mecânica à compressão, quando curada a 77 ºC e 90% de umidade relativa, atingindo 8,5 MPa aos 28 dias. No decorrer da reação de álcali-ativação do pó de blocos cerâmicos, observou-se baixo calor de hidratação e acelerado consumo de Portlandita. Ao final da reação, foi possível a determinação de fases de silicato de cálcio e silicato de alumínio hidratados por meio de difratometria de raios X e morfologias reticulares pelo ensaio de microscopia eletrônica de varredura. / Ceramic materials from bricks and tiles present in construction waste are considered contaminants in the production of recycled aggregates, as they have a low compressive and impact strength, as well as high porosity. These characteristics make mortars and concretes produced with mixed recycled aggregates have low compressive strength and high water absorption due to the porosity of the recycled aggregates. As an alternative to the technological use of this type of material, the ceramic has been studied as an alkali-activation raw material, either by direct combination with hydrated lime or as an addition to Portland cement (pozzolan reaction). The aim of this work is to study the alkali-activation of ceramic bricks powder with hydrated lime, aiming binding properties. For this, the study was carried out in three stages: evaluation of the reactivity of the ceramic bricks powder as a function of the burning temperature; evaluation of the reactivity of the ceramic bricks powder as a function of the particle distribution; and the evaluation of the alkaliactivation reaction kinetics as a function of the SiO2/CaO molar ratio, as well as the cure method. From the results obtained, it was observed that the reactivity of the ceramic bricks powder is influenced by the burning temperature of the clay and the size of the particles. The commercial ceramic bricks did not meet the physical requirements to be classified as pozzolan, obtaining in the Chapelle test the value of 305 mg of Ca(OH)2 fixed by gram of pozzolan and 5.5 MPa of compressive strength with lime in the IAP test. The addition of Ca(OH)2 in the ceramic bricks powder whose SiO2/CaO molar ratio was 2.75 gave the highest compressive strength when cured at 77 °C and 90% of relative humidity, reaching 8.5 MPa at 28 days. In the course of the alkali-activation reaction of the ceramic bricks powder, it was observed low hydration heat and accelerated portlandite consumption. At the end of the reaction it was possible to determine calcium silicate and aluminum silicate hydrated phases by X-ray diffraction and reticular morphologies by the scanning electron microscopy.

Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / As cerâmicas piesoelétricas estudadas neste trabalho (Pb1,03Zr0,53Ti0,47O3, Pb1,03Zr0,525Nb0,05Ti0,465Fe0,005O3, Pb1,03Zr0,515Nb0,015Ti0,465Fe0,005O3, Pb1,03Zr0,525Nb0,005Ti0,455Fe0,015O3 e Pb1,03Zr0,515Nb0,015Ti0,455Fe0,015O3) foram sinterizadas a 1200oC e 1250oC por 3,5 h a fim de que suas propriedades piesoelétricas fossem investigadas. Nas composições dos PZT obtidas, a matriz e os dopantes empregaram óxidos como matérias primas. As misturas dos óxidos precursores foram calcinadas a 850oC por 3,5 h para obtenção da fase PZT. Os precursores, os pós e os corpos de prova de PZT foram caracterizados quanto às microestruturas, densidades e propriedades físicas. Após a conformação dos pós e a sinterização, os materiais cerâmicos foram polarizados para caracterização de suas propriedades piesoelétricas através de um impedancímetro na faixa de freqüência de 100 KHz a 200 KHz. Os resultados de dispersão de laser dos precursores revelaram aglomeração do óxido de chumbo e óxido de zircônio. As composições calcinadas apresentaram tamanho de partícula na faixa de 0,44 μm a 0,63 μm. As análises de densidade por método de Arquimedes indicaram uma boa densificação dos corpos de prova sinterizados e pouca influência da temperatura de sinterização com uma escala de valores de 95,73 a 97,65% da densidade teórica. As análises de microscopia eletrônica de varredura revelaram que os sinterizados contendo concentrações diferentes de dopantes exibem uma correlação do tipo e teor de dopante com a natureza da fratura, sendo transgranular, quando dopante ferro for predominante e intergranular, quando o dopante Nb for predominante. Também, o aumento da temperatura de sinterização resultou em fratura transgranular independente do tipo e da concentração de dopante, exceto para baixo teor de dopante da composição equimolar, cujos resultados não foram consistentes com a literatura sobre o material. No que diz respeito às propriedades piesoelétricas, revelou-se que a combinação da variação da composição com a temperatura foi favorável para o aumento dos valores da constante dielétrica da formulação equimolar com maior percentual de dopantes. Já o efeito da temperatura com a composição surtiu um efeito muito negativo para os valores de fator de qualidade mecânica da formulação dopada com mais ferro. Para os valores de constante de freqüência da formulação com maior percentagem de nióbio, o efeito da temperatura com a composição gerou um efeito positivo. / The piezoelectric ceramics studied in this work, Pb1.03Zr0.53Ti0.47O3, Pb1.03Zr0.525Nb0.05Ti0.465Fe0.005O3, Pb1.03Zr0.515Nb0.015Ti0.465Fe0.005O3, Pb1.03Zr0.525Nb0.005Ti0.455Fe0.015O3 and Pb1.03Zr0.515Nb0.015Ti0.455Fe0.015O3, were all of them sintered between 1200oC and 1250oC for 3.5h. After that, their piezoelectric properties were investigated. In the present work, oxides were used as raw material in both, matrices and dopants. The mixture of the precursor oxides were calcinaned at 850oC during 3.5h for obtaining the PZT phase. The precursor oxides, the powders and the PZT samples went through characterization tests in order to have their microstructures, densities and physical properties correctly determined. After the powders had been conformed and performed the sinterization process, the PZT ceramics were polarized and their piezoelectric properties determined by using an impedancemeter working in the frequency from 100 KHz to 200 KHz. The obtained results from laser dispersion had revealed agglomeration of lead and zirconium oxide. The calcined samples presented particle sizes from 0.44 μm to 0.63 μm. The density analyses using the Archimedes method indicated a good densification of the sintered samples and a weak influence of the sintering temperature on the obtained density values, whose values ranged from 95.73 to 97.65 % of the theoretical density value. Analysis performed using the scanning electron microscopy technique (MEV) revealed that the sintered samples had showed a correlation between the type and concentration of the dopant with their fracture mode, which were transgranular when Fe prevails over the Nb as dopant, and intergranular, when is the Nb that prevails over the Fe as dopant. By the other side, from increasing the sintering temperature resulted transgranular fractures, independently of which type and content of dopant had been used, except for the equimolar case with relatively low content of dopant, whose results were not consistent with the literature related to this material. About the piezoelectric properties, the results had showed that the combination of the dopant composition with the sintering temperature had brought better values of dielectric constant for the equimolar formulation with more content of dopant. Relating to the mechanical quality factor, from the combination of the dopant composition with the sintering temperature had decreased the factor when Fe prevails over Nb and increased the frequency factor when is the Nb that prevails over the Fe.

CAPES / Com o aumento da população e o lançamento indevido de esgotos sanitários sem tratamento adequado, há aumento das cargas carbonáceas, nitrogenadas e fosforadas que pode acarretar na eutrofização de corpos hídricos. Há vários processos de tratamento, mas, a aplicação dos processos biológicos, na maioria dos casos, é a alternativa mais viável no Brasil. Porém, tem-se a necessidade de pós-tratamento, principalmente para remoção de nitrogênio e fósforo para alcançar os limites estabelecidos na legislação ambiental vigente. O objetivo deste trabalho foi avaliar o comportamento de um sistema composto por reator anaeróbio (20 L), seguido de reator aeróbio (19 L), preenchidos com anéis corrugados de Policloreto de Polivinila (PVC) como leito fixo, seguido de coluna de adsorção (16 L) preenchida com cerâmica vermelha. O sistema foi submetido à variação do tempo de detenção hidráulica (TDH) e da taxa de recirculação (R) e operado em série com escoamento ascendente e fluxo contínuo. Foram testadas as razões de recirculação de 150, 100 e 50% e os TDHs de 5, 7 e 9 h, com vazão de aeração constante de 10 L min-1. Na avaliação do sistema, foram determinados temperatura do líquido, pH, alcalinidade total e a bicarbonato, ácidos voláteis, oxigênio dissolvido (OD), demanda química de oxigênio (DQO), demanda bioquímica de oxigênio (DBO), nitrogênio total Kjeldahl (NTK), nitrogênio amoniacal, nitrito, nitrato e fósforo total. As eficiências de remoção alcançadas pelo sistema foram de - 98, 98 e 99% para DQO em amostras brutas, 96, 89 e 87% para NTK e 78, 82 e 77% para fósforo, quando operado com taxas de recirculação de 150, 100 e 50%, respectivamente. Em relação à variação do TDH em 9, 7 e 5 h, as eficiências de remoção obtidas foram de 86, 96 e 98% para DQO de amostras brutas, 90, 93 e 94% para NTK e 74, 89 e 95% para fósforo total, respectivamente. Com os resultados obtidos, foi possível concluir que a melhor condição operacional foi com razão de recirculação de 150% e TDH de 5 h. Com a análise estatística, por meio do delineamento composto central rotacional (DCCR) e da desejabilidade, pode-se obter a condição ótima de operação com TDH de 5 h e taxa de recirculação de 123%. Também foi possível validar os modelos estatísticos para nitrificação, desnitrificação, remoção de nitrogênio total e remoção de fósforo para as condições operacionais avaliadas. / With the increase of the population and the undue discharge of sanitary sewage without adequate treatment, there is an increase of the carbonaceous, nitrogenous and phosphorus loads which can lead to the eutrophication of water bodies. There are several treatment processes, but the application of biological processes, in most of cases, is the most viable alternative in Brazil. However, there is a need for post-treatment, mainly for the removal of nitrogen and phosphorus in order to achieve the standards established in the current environmental legislation. The objective of this work is to evaluate the behavior of a system composed by an anaerobic reactor (20 L), followed by an aerobic reactor (19 L), filled with corrugated rings of Polyvinyl chloride (PVC) as the fixed bed, followed by a trickling filter (16 L) filled with red clay. The system was subjected to the variation of the hydraulic retention time (HRT) and the recirculation rate (R), operated in series with upflow and continuous flow. Recirculation ratios of 150, 100 and 50% and HRT of 5, 7 and 9 h with constant aeration flow rate of 10 L min-1 were tested. For the evaluation of the system, were determined the liquid temperature, pH, total and bicarbonate alkalinity, volatile acids, dissolved oxygen (OD), chemical oxygen demand (COD), biochemical oxygen demand (BOD), total Kjeldahl nitrogen (TKN), ammoniacal nitrogen, nitrite, nitrate and total phosphorus. The removal efficiencies achieved by the system were - 98, 98 and 99% to the raw COD, 96, 89 and 87% to TKN and 78, 82 and 77% to phosphorus, when operated with recirculation rates of 150, 100 and 50%, respectively. Regarding the HRT variation in 5, 7 and 9 h, the removal efficiencies obtained were 86, 96 and 98% to the raw COD, 90, 93 and 94% to NTK and 74, 89 and 95 % to total phosphorus, respectively. With the results obtained, it was possible to conclude that the best operational condition was with recirculation ratio of 150% and HRT of 5 h. With the statistical analysis, by means of the central composite rotational design (CCRD) and the desirability, it was possible to obtain the optimal condition of operation with HRT of 5 h and recirculation rate of 123%. It was also possible to validate the statistical models for nitrification, denitrification, total nitrogen removal and phosphorus removal to the operational conditions evaluated.

CAPES / Com o aumento da população e o lançamento indevido de esgotos sanitários sem tratamento adequado, há aumento das cargas carbonáceas, nitrogenadas e fosforadas que pode acarretar na eutrofização de corpos hídricos. Há vários processos de tratamento, mas, a aplicação dos processos biológicos, na maioria dos casos, é a alternativa mais viável no Brasil. Porém, tem-se a necessidade de pós-tratamento, principalmente para remoção de nitrogênio e fósforo para alcançar os limites estabelecidos na legislação ambiental vigente. O objetivo deste trabalho foi avaliar o comportamento de um sistema composto por reator anaeróbio (20 L), seguido de reator aeróbio (19 L), preenchidos com anéis corrugados de Policloreto de Polivinila (PVC) como leito fixo, seguido de coluna de adsorção (16 L) preenchida com cerâmica vermelha. O sistema foi submetido à variação do tempo de detenção hidráulica (TDH) e da taxa de recirculação (R) e operado em série com escoamento ascendente e fluxo contínuo. Foram testadas as razões de recirculação de 150, 100 e 50% e os TDHs de 5, 7 e 9 h, com vazão de aeração constante de 10 L min-1. Na avaliação do sistema, foram determinados temperatura do líquido, pH, alcalinidade total e a bicarbonato, ácidos voláteis, oxigênio dissolvido (OD), demanda química de oxigênio (DQO), demanda bioquímica de oxigênio (DBO), nitrogênio total Kjeldahl (NTK), nitrogênio amoniacal, nitrito, nitrato e fósforo total. As eficiências de remoção alcançadas pelo sistema foram de - 98, 98 e 99% para DQO em amostras brutas, 96, 89 e 87% para NTK e 78, 82 e 77% para fósforo, quando operado com taxas de recirculação de 150, 100 e 50%, respectivamente. Em relação à variação do TDH em 9, 7 e 5 h, as eficiências de remoção obtidas foram de 86, 96 e 98% para DQO de amostras brutas, 90, 93 e 94% para NTK e 74, 89 e 95% para fósforo total, respectivamente. Com os resultados obtidos, foi possível concluir que a melhor condição operacional foi com razão de recirculação de 150% e TDH de 5 h. Com a análise estatística, por meio do delineamento composto central rotacional (DCCR) e da desejabilidade, pode-se obter a condição ótima de operação com TDH de 5 h e taxa de recirculação de 123%. Também foi possível validar os modelos estatísticos para nitrificação, desnitrificação, remoção de nitrogênio total e remoção de fósforo para as condições operacionais avaliadas. / With the increase of the population and the undue discharge of sanitary sewage without adequate treatment, there is an increase of the carbonaceous, nitrogenous and phosphorus loads which can lead to the eutrophication of water bodies. There are several treatment processes, but the application of biological processes, in most of cases, is the most viable alternative in Brazil. However, there is a need for post-treatment, mainly for the removal of nitrogen and phosphorus in order to achieve the standards established in the current environmental legislation. The objective of this work is to evaluate the behavior of a system composed by an anaerobic reactor (20 L), followed by an aerobic reactor (19 L), filled with corrugated rings of Polyvinyl chloride (PVC) as the fixed bed, followed by a trickling filter (16 L) filled with red clay. The system was subjected to the variation of the hydraulic retention time (HRT) and the recirculation rate (R), operated in series with upflow and continuous flow. Recirculation ratios of 150, 100 and 50% and HRT of 5, 7 and 9 h with constant aeration flow rate of 10 L min-1 were tested. For the evaluation of the system, were determined the liquid temperature, pH, total and bicarbonate alkalinity, volatile acids, dissolved oxygen (OD), chemical oxygen demand (COD), biochemical oxygen demand (BOD), total Kjeldahl nitrogen (TKN), ammoniacal nitrogen, nitrite, nitrate and total phosphorus. The removal efficiencies achieved by the system were - 98, 98 and 99% to the raw COD, 96, 89 and 87% to TKN and 78, 82 and 77% to phosphorus, when operated with recirculation rates of 150, 100 and 50%, respectively. Regarding the HRT variation in 5, 7 and 9 h, the removal efficiencies obtained were 86, 96 and 98% to the raw COD, 90, 93 and 94% to NTK and 74, 89 and 95 % to total phosphorus, respectively. With the results obtained, it was possible to conclude that the best operational condition was with recirculation ratio of 150% and HRT of 5 h. With the statistical analysis, by means of the central composite rotational design (CCRD) and the desirability, it was possible to obtain the optimal condition of operation with HRT of 5 h and recirculation rate of 123%. It was also possible to validate the statistical models for nitrification, denitrification, total nitrogen removal and phosphorus removal to the operational conditions evaluated.

Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / As cerâmicas piesoelétricas estudadas neste trabalho (Pb1,03Zr0,53Ti0,47O3, Pb1,03Zr0,525Nb0,05Ti0,465Fe0,005O3, Pb1,03Zr0,515Nb0,015Ti0,465Fe0,005O3, Pb1,03Zr0,525Nb0,005Ti0,455Fe0,015O3 e Pb1,03Zr0,515Nb0,015Ti0,455Fe0,015O3) foram sinterizadas a 1200oC e 1250oC por 3,5 h a fim de que suas propriedades piesoelétricas fossem investigadas. Nas composições dos PZT obtidas, a matriz e os dopantes empregaram óxidos como matérias primas. As misturas dos óxidos precursores foram calcinadas a 850oC por 3,5 h para obtenção da fase PZT. Os precursores, os pós e os corpos de prova de PZT foram caracterizados quanto às microestruturas, densidades e propriedades físicas. Após a conformação dos pós e a sinterização, os materiais cerâmicos foram polarizados para caracterização de suas propriedades piesoelétricas através de um impedancímetro na faixa de freqüência de 100 KHz a 200 KHz. Os resultados de dispersão de laser dos precursores revelaram aglomeração do óxido de chumbo e óxido de zircônio. As composições calcinadas apresentaram tamanho de partícula na faixa de 0,44 μm a 0,63 μm. As análises de densidade por método de Arquimedes indicaram uma boa densificação dos corpos de prova sinterizados e pouca influência da temperatura de sinterização com uma escala de valores de 95,73 a 97,65% da densidade teórica. As análises de microscopia eletrônica de varredura revelaram que os sinterizados contendo concentrações diferentes de dopantes exibem uma correlação do tipo e teor de dopante com a natureza da fratura, sendo transgranular, quando dopante ferro for predominante e intergranular, quando o dopante Nb for predominante. Também, o aumento da temperatura de sinterização resultou em fratura transgranular independente do tipo e da concentração de dopante, exceto para baixo teor de dopante da composição equimolar, cujos resultados não foram consistentes com a literatura sobre o material. No que diz respeito às propriedades piesoelétricas, revelou-se que a combinação da variação da composição com a temperatura foi favorável para o aumento dos valores da constante dielétrica da formulação equimolar com maior percentual de dopantes. Já o efeito da temperatura com a composição surtiu um efeito muito negativo para os valores de fator de qualidade mecânica da formulação dopada com mais ferro. Para os valores de constante de freqüência da formulação com maior percentagem de nióbio, o efeito da temperatura com a composição gerou um efeito positivo. / The piezoelectric ceramics studied in this work, Pb1.03Zr0.53Ti0.47O3, Pb1.03Zr0.525Nb0.05Ti0.465Fe0.005O3, Pb1.03Zr0.515Nb0.015Ti0.465Fe0.005O3, Pb1.03Zr0.525Nb0.005Ti0.455Fe0.015O3 and Pb1.03Zr0.515Nb0.015Ti0.455Fe0.015O3, were all of them sintered between 1200oC and 1250oC for 3.5h. After that, their piezoelectric properties were investigated. In the present work, oxides were used as raw material in both, matrices and dopants. The mixture of the precursor oxides were calcinaned at 850oC during 3.5h for obtaining the PZT phase. The precursor oxides, the powders and the PZT samples went through characterization tests in order to have their microstructures, densities and physical properties correctly determined. After the powders had been conformed and performed the sinterization process, the PZT ceramics were polarized and their piezoelectric properties determined by using an impedancemeter working in the frequency from 100 KHz to 200 KHz. The obtained results from laser dispersion had revealed agglomeration of lead and zirconium oxide. The calcined samples presented particle sizes from 0.44 μm to 0.63 μm. The density analyses using the Archimedes method indicated a good densification of the sintered samples and a weak influence of the sintering temperature on the obtained density values, whose values ranged from 95.73 to 97.65 % of the theoretical density value. Analysis performed using the scanning electron microscopy technique (MEV) revealed that the sintered samples had showed a correlation between the type and concentration of the dopant with their fracture mode, which were transgranular when Fe prevails over the Nb as dopant, and intergranular, when is the Nb that prevails over the Fe as dopant. By the other side, from increasing the sintering temperature resulted transgranular fractures, independently of which type and content of dopant had been used, except for the equimolar case with relatively low content of dopant, whose results were not consistent with the literature related to this material. About the piezoelectric properties, the results had showed that the combination of the dopant composition with the sintering temperature had brought better values of dielectric constant for the equimolar formulation with more content of dopant. Relating to the mechanical quality factor, from the combination of the dopant composition with the sintering temperature had decreased the factor when Fe prevails over Nb and increased the frequency factor when is the Nb that prevails over the Fe.

CAPES; / As características do material suportem afetam diretamente a eficiência de um reator, pois o número e os tipos de células que aderem em cada meio suporte podem variar de um material para outro. A partir do desenvolvimento dos primeiros filtros anaeróbios um ponto crucial identificado pela comunidade científica foi a busca por materiais suportes que melhor se adequassem, ou seja, inertes à biomassa imobilizada, proporcionando bons resultados, facilidade operacional e economicamente viáveis. Uma alternativa é a utilização de materiais alternativos para preenchimento dos filtros, com estrutura resistente, biológica e quimicamente inerte, leveza, maior área específica e porosidade elevada, com possibilidade de colonização acelerada dos microrganismos e custos reduzidos. Neste trabalho foram avaliadas a estabilidade e o comportamento hidrodinâmico de três filtros anaeróbios de fluxo ascendente, operados de modo contínuo, preenchidos com diferentes meios suportes para imobilização da biomassa, sendo carvão vegetal, cerâmica de argila e borracha de pneu, no tratamento de água residuária sintética à base de glicose como fonte de carbono. Os filtros, em escala de bancada (1,3 L), foram operados com TDH de 8 h e 4 h em duas etapas e mantidos a temperatura ambiente. A caracterização físico-química dos materiais foi realizada com determinação dos parâmetros pH, massa específica aparente, densidade, teor de umidade, material volátil, teor de cinzas, número de iodo, porosidade, granulometria, análise da morfologia, área superficial, volume e tamanho dos poros. O comportamento dos filtros foi avaliado por meio da determinação dos parâmetros de pH, temperatura do líquido, alcalinidade total e a bicarbonato, ácidos voláteis e DQO nas amostras do afluente e do efluente. Além disso, foram realizados ensaios de estímulo-resposta tipo pulso com eosina Y como traçador para avaliar o comportamento hidrodinâmico do reator. O desempenho dos filtros em termos de pH, alcalinidade total e a bicarbonato e ácidos voláteis foi estável nas duas etapas de operação. Os valores obtidos em termos de DQO nas amostras do afluente e efluente dos filtros com carvão ativado foram: - Etapa I: 457 e 38 mg.L-1 (94% de remoção); - Etapa II: 291 e 79 mg.L-1 (79% de remoção); com cerâmica de argila foram: - Etapa I: 457 e 81 mg.L-1 (81% de remoção); - Etapa II:: 291 0 e 129 mg.L-1 (60% de remoção); e com borracha de pneu foram: - Etapa I: 457 e 58 mg.L-1 (88% de remoção); - Etapa II: 291 e 117 mg.L-1 (63% de remoção). O teste estatístico de Kruskal-Wallis. e o pósteste de Dunn confirmaram os dados experimentais e provaram que para maior parte dos parâmetros há diferença nos valores entre os filtros e entre as duas etapas. Sendo as diferenças obtidas entre os filtro devido as características distintas de cada material, e as diferenças entre as etapas ocorrem pelo aumento da carga hidráulica, pois o aumento da velocidade ascensional diminui o tempo de retenção celular e assim o grau de estabilidade. Contudo, meio suporte permitem aos filtros mais estabilidade e boas eficiências de degradação. / The characteristics of material directly affect the reactor efficiency, because the number and the types of cells what adhere in each material support can be totally different from material to another. From the development of the first anaerobic filters an important point identified by the scientific community was the search for materials that support better fitted, i.e. biomass immobilized inert, providing good results, operating ease and economically viable. An alternative is to use alternative materials for filling of filters, with sturdy structure, biologically and chemically inert, lightness, bigger specific area and high porosity, with possibility of rapid colonization of microorganisms and reduced costs. In this thesis it was evaluated the stability and the hydrodynamic behavior of three upflow anaerobic filter, operated in continuous mode, filled with different material support from immobilization to biomass being active carbon, clay ceramic and tire rubber in the synthetic wastewater treatment on based glucose as carbon source. The filter, in bench scale (1,3 L), was operated HRT to 8 hours and 4 hours in two steps Kept at ambient temperature. The physicochemical characterization of the materials was carried out with determination of parameters pH, bulk density apparent, density, moisture content, volatile material, ash content, iodine number, porosity, particle size, morphology analysis, surface area, volume and size pores. The behavior of the filters was evaluated by determining the parameters pH, liquid temperature, total and bicarbonate alkalinity, volatile acids and COD in samples of influent and effluent. Further, tests were performed stimulus-response type pulse with eosin Y, to evaluate the hydrodynamic regime of the reactor.The values obtained in terms of COD in samples of influent and effluent filters with activated carbon were: - Stage I: 457 and 38 mg.L-1 (94% of removal); - Stage II: 291 and 79 mg.L-1 (79% of removal), with clay ceramic were: - Stage I: 457 e 81 mg.L-1 (81% of removal); - Stage II: 291 and 129 mg.L-1 (60% of removal) and tire rubber were: - Stage I: 457 and 58 mg.L-1 (88% of removal); - Stage II: 291 and 117 mg.L-1 (63% of removal). The Kruskal-Wallis Statistical test and the Dun post-test confirmed the experimental data and proved from most part of parameters there is difference on values between the filters and between the two steps. Being the differences obtained between the filters due to distinct characteristics of each material, and the differences between the steps happened by hydraulic charging increased, because the ascending speed increased reduce the retention cellular therefore the degree of stability. However, material support allow the filters more stability and good degradation efficiencies.

CAPES; / As características do material suportem afetam diretamente a eficiência de um reator, pois o número e os tipos de células que aderem em cada meio suporte podem variar de um material para outro. A partir do desenvolvimento dos primeiros filtros anaeróbios um ponto crucial identificado pela comunidade científica foi a busca por materiais suportes que melhor se adequassem, ou seja, inertes à biomassa imobilizada, proporcionando bons resultados, facilidade operacional e economicamente viáveis. Uma alternativa é a utilização de materiais alternativos para preenchimento dos filtros, com estrutura resistente, biológica e quimicamente inerte, leveza, maior área específica e porosidade elevada, com possibilidade de colonização acelerada dos microrganismos e custos reduzidos. Neste trabalho foram avaliadas a estabilidade e o comportamento hidrodinâmico de três filtros anaeróbios de fluxo ascendente, operados de modo contínuo, preenchidos com diferentes meios suportes para imobilização da biomassa, sendo carvão vegetal, cerâmica de argila e borracha de pneu, no tratamento de água residuária sintética à base de glicose como fonte de carbono. Os filtros, em escala de bancada (1,3 L), foram operados com TDH de 8 h e 4 h em duas etapas e mantidos a temperatura ambiente. A caracterização físico-química dos materiais foi realizada com determinação dos parâmetros pH, massa específica aparente, densidade, teor de umidade, material volátil, teor de cinzas, número de iodo, porosidade, granulometria, análise da morfologia, área superficial, volume e tamanho dos poros. O comportamento dos filtros foi avaliado por meio da determinação dos parâmetros de pH, temperatura do líquido, alcalinidade total e a bicarbonato, ácidos voláteis e DQO nas amostras do afluente e do efluente. Além disso, foram realizados ensaios de estímulo-resposta tipo pulso com eosina Y como traçador para avaliar o comportamento hidrodinâmico do reator. O desempenho dos filtros em termos de pH, alcalinidade total e a bicarbonato e ácidos voláteis foi estável nas duas etapas de operação. Os valores obtidos em termos de DQO nas amostras do afluente e efluente dos filtros com carvão ativado foram: - Etapa I: 457 e 38 mg.L-1 (94% de remoção); - Etapa II: 291 e 79 mg.L-1 (79% de remoção); com cerâmica de argila foram: - Etapa I: 457 e 81 mg.L-1 (81% de remoção); - Etapa II:: 291 0 e 129 mg.L-1 (60% de remoção); e com borracha de pneu foram: - Etapa I: 457 e 58 mg.L-1 (88% de remoção); - Etapa II: 291 e 117 mg.L-1 (63% de remoção). O teste estatístico de Kruskal-Wallis. e o pósteste de Dunn confirmaram os dados experimentais e provaram que para maior parte dos parâmetros há diferença nos valores entre os filtros e entre as duas etapas. Sendo as diferenças obtidas entre os filtro devido as características distintas de cada material, e as diferenças entre as etapas ocorrem pelo aumento da carga hidráulica, pois o aumento da velocidade ascensional diminui o tempo de retenção celular e assim o grau de estabilidade. Contudo, meio suporte permitem aos filtros mais estabilidade e boas eficiências de degradação. / The characteristics of material directly affect the reactor efficiency, because the number and the types of cells what adhere in each material support can be totally different from material to another. From the development of the first anaerobic filters an important point identified by the scientific community was the search for materials that support better fitted, i.e. biomass immobilized inert, providing good results, operating ease and economically viable. An alternative is to use alternative materials for filling of filters, with sturdy structure, biologically and chemically inert, lightness, bigger specific area and high porosity, with possibility of rapid colonization of microorganisms and reduced costs. In this thesis it was evaluated the stability and the hydrodynamic behavior of three upflow anaerobic filter, operated in continuous mode, filled with different material support from immobilization to biomass being active carbon, clay ceramic and tire rubber in the synthetic wastewater treatment on based glucose as carbon source. The filter, in bench scale (1,3 L), was operated HRT to 8 hours and 4 hours in two steps Kept at ambient temperature. The physicochemical characterization of the materials was carried out with determination of parameters pH, bulk density apparent, density, moisture content, volatile material, ash content, iodine number, porosity, particle size, morphology analysis, surface area, volume and size pores. The behavior of the filters was evaluated by determining the parameters pH, liquid temperature, total and bicarbonate alkalinity, volatile acids and COD in samples of influent and effluent. Further, tests were performed stimulus-response type pulse with eosin Y, to evaluate the hydrodynamic regime of the reactor.The values obtained in terms of COD in samples of influent and effluent filters with activated carbon were: - Stage I: 457 and 38 mg.L-1 (94% of removal); - Stage II: 291 and 79 mg.L-1 (79% of removal), with clay ceramic were: - Stage I: 457 e 81 mg.L-1 (81% of removal); - Stage II: 291 and 129 mg.L-1 (60% of removal) and tire rubber were: - Stage I: 457 and 58 mg.L-1 (88% of removal); - Stage II: 291 and 117 mg.L-1 (63% of removal). The Kruskal-Wallis Statistical test and the Dun post-test confirmed the experimental data and proved from most part of parameters there is difference on values between the filters and between the two steps. Being the differences obtained between the filters due to distinct characteristics of each material, and the differences between the steps happened by hydraulic charging increased, because the ascending speed increased reduce the retention cellular therefore the degree of stability. However, material support allow the filters more stability and good degradation efficiencies.