Orientador: Diogo Paschoalini Volanti / Resumo: O avanço na ciência e tecnologia de sensores de compostos orgânicos voláteis (VOCs) é importante para o desenvolvimento sustentável de materiais funcionais. A dissertação de mestrado refere-se à avaliação do uso de óxido de grafeno (GO, sigla em inglês) em óxido metálicos (OM) tipo-n (V2O5) e tipo-p (Co3O4) para melhorar a sensibilidade, a seletividade e o tempo de resposta dos sensores. O GO teve uma modificação sendo submetido a um processo oxidativo. Os OMs nano ou microestrurados foram preparados a partir de seus sais ou por processos de ressolubilização dos óxidos. Por fim, os compósitos GO-OM foram preparados após os percursores ficarem em suspensão com o GO por 24 horas. O GO aumentou a adsorção gasosa dos compostos resultando em maior seletividade e sensibilidade. Por outro lado, os principais benefícios das estruturas nano e microestrutruradas dos OMs seriam a maior área superficial do material resultando em melhores propriedades gasosas, resultando em mais sítios ativos para adsorção do oxigênio e das moléculas do gás analito. As respostas sensoras foram avaliadas na presença de diferentes concentrações (nas faixas de ppm e ppb) de VOCs (ex.: acetona, acetaldeído, etanol, metanol, benzeno, xileno e tolueno) em atmosfera seca. / Abstract: The advancement in science and technology of volatile organic compounds (VOCs) sensors is essential for the sustainable development of functional materials. The master's thesis refers to the evaluation of the use of graphene oxide (GO) in metallic oxides (OM) type-n (V2O5) and type-p (Co3O4) to improve sensitivity, selectivity and the response time of the sensors. The GO had a modification being subjected to an oxidative process. The nano or microstructured OMs were prepared from its precursors. Finally, the GO-OM composites were prepared after the precursors were in suspension with the GO for 24 hours. The GO increased the gaseous adsorption of the compounds resulting in greater selectivity and sensitivity. On the other hand, the main benefits of the nanostructured and micro-structured structures of OMs would be the greater surface area of the material resulting in better gaseous properties, resulting in more active sites for adsorption of oxygen and analyte gas molecules. The sensory responses were evaluated in the presence of different concentrations (in the ppm and ppb ranges) of VOCs (e.g., acetone, acetaldehyde, ethanol, methanol, benzene, xylene and toluene) in a dry atmosphere. / Mestre

Submitted by Marcia Silva (marcia@latec.uff.br) on 2016-10-10T18:53:23Z No. of bitstreams: 1 Dissert Adriana Vidal França de Carvalho.pdf: 2829879 bytes, checksum: 20647d41336cf9b355d364ab38963b35 (MD5) / Approved for entry into archive by Biblioteca da Escola de Engenharia (bee@ndc.uff.br) on 2017-01-26T13:49:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissert Adriana Vidal França de Carvalho.pdf: 2829879 bytes, checksum: 20647d41336cf9b355d364ab38963b35 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-26T13:49:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissert Adriana Vidal França de Carvalho.pdf: 2829879 bytes, checksum: 20647d41336cf9b355d364ab38963b35 (MD5) Previous issue date: 2016-04-18 / O impacto na qualidade do ar causado pela emissão de poluentes atmosféricos tem sido um problema ambiental crescente, especialmente nos centros urbanos e nas áreas industriais. O ozônio, formado por reações fotoquímicas, é um dos principais componentes do smog fotoquímico. Devido às suas características oxidantes ele é prejudicial à saúde e ao meio ambiente. Por ser um poluente secundário, o controle dos níveis de ozônio na troposfera deve ser realizado a partir da redução dos seus principais precursores: COVs e óxidos de nitrogênio. Refinarias de petróleo são importantes fontes de COVs, especialmente de emissões fugitivas de componentes de linhas de processo e, portanto, são fontes onde há potencial para reduzir estas emissões. Além disso, as licenças ambientais das refinarias também exigem a redução de emissões fugitivas de COVs. A metodologia LDAR, baseada no uso de um analisador portátil para identificação de vazamentos em componentes de linhas de processo, vem sendo utilizada nos Estados Unidos desde a década de 70 para a redução das emissões fugitivas de COVs em refinarias de petróleo. É uma metodologia bastante intensiva em mão de obra e tem custo elevado, uma vez que exige o monitoramento individual de milhares de componentes existentes em uma planta industrial para a detecção de vazamentos. Porém, estudos mostram que o controle com foco nos grandes vazamentos permite uma redução mais efetiva das emissões fugitivas e com menor custo. A metodologia Smart LDAR, que consiste no uso de imagem ótica de infravermelho para visualização de gases, permite a identificação dos grandes vazamentos, que são os que mais contribuem para as emissões fugitivas, sem que haja necessidade de medição de todos os componentes das linhas de processo. O objetivo desta pesquisa é avaliar as metodologias LDAR (Leak Detection and Repair) e Smart LDAR, utilizadas para o controle de emissões fugitivas de compostos orgânicos voláteis (COVs) em refinaria de petróleo, utilizando o conceito de custo-efetividade. Os resultados obtidos a partir das avaliações realizadas mostraram que a metodologia Smart LDAR tem melhor relação custo efetividade para o controle de emissões fugitivas de COVs em comparação à metodologia LDAR convencional / The impact on air quality caused by air pollutants emissions has proven to be a growing environmental problem, mainly at urban centers and industrial areas. The ozone, formed through photochemical reactions, is the photochemical smog’s major component. Due its oxidizing characteristics, it is harmful to the healthy and to the environment. Due to de fact to be a secondary pollutant, the ozone control in the troposphere must be achieved by reducing emissions from its main precursors: VOCs and nitrogen oxides. Petroleum refineries are significant sources of VOCs, especially of fugitive emissions from process lines’ components, so they are sources with potential to reduce these emissions. Furthermore, the petroleum refineries’ environmental licenses also demand the reduction of VOCs’ fugitive emissions. The LDAR methodology, which is based on the application of a portable analyzer to identify leaks in process lines’ components, has been used in the US since the 70s to reduce VOCs’ fugitive emissions in petroleum refineries. This methodology is quite intensive hand labor and costly, since an industrial plant has thousands of components that must be measured individually to detect leaks. However, studies show that the control focusing on large leaks allows the reduction of fugitive emissions more effectively and with low costs. The methodology known as Smart LDAR, which uses infrared optical image for gas leaks view, has the potential to identify great leaks, that most contribute to the fugitive emissions, without requirement to measure all process lines’ components. The purpose of this research is evaluate the methodologies LDAR (Leak Detection and Repair) and Smart LDAR, used to control volatile organic compounds’ (VOCs) fugitive emissions in petroleum refineries, using the concept of cost-effective analysis. The results obtained from the evaluations of this study showed that the Smart LDAR methodology has the best cost effective relation to control fugitive emissions compared to the LDAR conventional methodology