Orientador: Rodnei Bertazzoli / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-16T08:13:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rocha_RobsondaSilva_D.pdf: 3278244 bytes, checksum: 2e1ca95b3150412fa8bd30a247646db7 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O etilenoglicol é um composto orgânico com vasta aplicação em diversos setores da indústria química. Embora as aplicações mais conhecidas sejam como líquido anti-congelante ou na composição de fluídos hidráulicos, o maior consumo deste composto está na fabricação de resinas poliéster saturadas e insaturadas, além de poliuretanos. A produção de etilenoglicol, ou etano-1,2-diol, é feita a partir da reação do óxido de etileno, ou 1,2-epoxietano, com água na presença de um catalisador, como ácido sulfúrico diluído, na temperatura de 60 ºC, porém a síntese do óxido de etileno demanda 300 ºC e 20 atm para a reação alcançar elevados níveis de rendimento. Neste trabalho propõe-se uma alternativa para a obtenção convencional do óxido de etileno, que, no eletrólito aquoso, forma-se etilenoglicol. O processo de oxidação do gás etileno utilizou-se eletrodos de difusão gasosa (EDG). O EDG foi produzido por pressão e sinterização dos óxido de titânio e rutênio. Os eletrodos foram caracterizados física e eletroquimicamente. Os eletrodos de difusão gasosa de Ti/Ru e Ti/Ru/V2O5 foram testados preliminarmente utilizando o metano como gás de trabalho e os resultados mostraram que o EDG de óxidos metálicos possui a propriedade de oxidar o metano formando metanol, formaldeído e ácido fórmico. Quando se utilizou o EDG com 20% óxido de vanádio, (TiO2)0,661(RuO2)0,283(V2O5)0,056, observou-se uma melhora na formação do metanol, com a formação de 340 mg L-1 do álcool em 1 hora de experimento. Foi observada também uma melhora de 75% e 38% para as eficiências química e elétrica, respectivamente. Foi observada uma diminuição do consumo de energia quando comparado com o EDG com TiO2/RuO2. Durante os experimentos de oxidação do etileno, o EDG de TiO2/RuO2 mostrou a formação de etilenoglicol e etanol, com 161 mg L-1 e 41 mg L-1 respectivamente. A formação do etilenoglicol sem óxido de vanádio alcançou 36% de eficiência química, 18% de eficiência elétrica e um consumo de 9 kWh kg-1 de etilenoglicol formado. Os experimentos que utilizaram os eletrodos com 20% de óxido de vanádio apresentaram os melhores resultados para a formação do etanol se comparado com os experimentos sem catalisador, alcançando 47 mg L-1 de etilenoglicol e 98 mg L-1 de etanol com 9% de eficiência química e 14% de eficiência elétrica, ambos para a reação de formação do etilenoglicol. A adição de 20% de óxido de prata apresentou uma melhora nos resultados de formação do etilenoglicol, se comparados com o EDG com óxido de vanádio. Os resultados mostraram que a formação do etilenoglicol alcançou 195 mg L-1 e o etanol alcançou 16 mg L-1, para a reação de formação do etilenoglicol, os valores de eficiência alcançaram 37% e 34% para eficiência química e para a eficiência elétrica, respectivamente. O oxido de paládio foi também estudado com catalisador. Com 20% de catalisador, os resultados mostraram a maior formação de etilenoglicol, alcançando 209 mg L-1 e apenas 12 mg L-1 de etanol. A adição do óxido de paládio também promoveu uma melhora nos valores de eficiência para a reação de formação do etilenoglicol, 42% de eficiência química e 37% de eficiência elétrica. Durante os experimentos a corrente constante, o eletrodo com oxido de paládio também apresentou um melhor rendimento nos experimentos para a geração de etilenoglicol e etanol, com melhor seletividade para etilenoglicol / Abstract: Ethyleneglycol is an organic compound with large application in various areas of the chemical industry. Although its most known applications are anti freezing liquid and hydraulic fluids, its major consumption is in the manufacture of saturated and unsaturated polyester resins and polymers. The ethylene glycol (ethane-1,2-diol) production is manufactured by the reaction of ethylene oxide (1,2 epoxyethane) with water in the presence of a catalyst, at temperature of 60 °C. Furthermore, ethylene oxide manufacturing is carried out at 300°C and 20 atm to reach high yields. In this work, an alternative method to the conventional synthesis of ethylene oxide/ethyleneglycol is proposed. Electro-oxidation of in aqueous medium is performed using gas diffusion electrodes (GDE). GDE were produced by pressing and sintering powder of titanium and ruthenium oxides, catalyzed by vanadium, palladium or silver, with PTFE. The electrodes were physically and electrochemically characterized. The gas diffusion electrodes of Ti/Ru and Ti/Ru/V2O5 were preliminarily tested using the methane as reactant and the results demonstrated that the GDE of metallic oxides have the property of to oxidize methane to methanol, formaldehyde and formic acid. When used the GDE with 20 % vanadium oxide, (TiO2)0,661(RuO2)0,283(V2O5)0,056, higher methanol generation rate was observed, with the formation of 340 mg L-1 of the alcohol in 1 hour of experiment. It was also observed an improvement of 75% and 38% in the chemical and electrical efficiencies, respectively. A decreasing in the energy consumption was also observed when compared to the performance of the GDE with TiO2/RuO2. During the experiments of ethylene oxidation the TiO2/RuO2 GDE showed a fair performance in the electrosynthesis of ethylene glycol and ethanol, with 161 mg L-1 and 41 mg L-1 respectively, in the experiments of one hour. The ethyleneglycol formation without catalyst reached 36% of chemical efficiency, 18% of electrical efficiency and an energy consumption of 9 kWh kg-1. The experiments that used the electrodes with 20% of vanadium oxide has showed best results to the ethanol formation when compared to the experiments without oxide vanadium. 47 mg L-1 of ethyleneglycol and 98 mg L-1 of ethanol concentrations were reached when vanadium oxide was incorporated to the electrode mass. Furthermore, 9% of chemical efficiency and 14% electrical efficiency in the ethyleneglycol formation reaction. The addition of 20% of silver oxide has showed a good improvement in the results of ethyleneglycol formation compared to the experiments carried out with the GDE catalyzed with vanadium oxide. The results have shown that the ethyleneglycol formation reached 195 mg L-1 and the ethanol, 16 mg L-1. Observed chemical efficiency and current efficiency were 37% and 34%, respectively. Palladium oxide was also tested as a catalyst. With 20% catalyst, a 209 mg L-1 and 12 mg L-1 of ethanol to ethanol her formation of ethyleneglycol, reaching. The addition of palladium oxide also promoted a higher efficiency to the reaction formation of ethyleneglycol, 42% of chemical efficiency and 37% electrical efficiency. During the experiments at constant current, electrode with palladium oxide also showed a best performance in the experiments for the generation of ethyleneglycol, with better selectivity for ethyleneglycol / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Rodnei Bertazzoli / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-29T01:54:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lanza_MarcosRobertodeVasconcelos_D.pdf: 16742497 bytes, checksum: 9694de07ef18460a6c486a1664f9fafc (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Os cianetos inorgânicos são utilizados principalmente da indústria da galvanoplastia e da extração mineral, e os efluentes gerados nestas atividades industriais têm como característica a presença de metais pesados complexados. O uso intensivo deste composto gera grandes quantidades de efluentes e resíduos contendo altos teores de cianeto, representando um risco ecológico devido à sua alta toxicidade para a maioria das formas de vida. Este fato torna indispensável o tratamento adequado destes efluentes e resíduos antes do descarte final. Neste trabalho propõe-se um tratamento eletroquímico de efluentes cianídricos, atuando como tratamento principal ou coadjuvante ao processo químico convencional, com o objetivo de degradar anodicamente os cianetos e recuperar catodicamente os íons de metais pesados presentes, reduzindo a geração do lodo cianídrico. O objetivo é desenvolver e otimizar um reator eletroquímico em escala piloto para o tratamento de efluentes cianídricos contendo metais pesados. O processo de desenvolvimento e otimização do reator eletroquímico, utilizando eletrodos comerciais de óxidos de metais nobres (DSA®), foi executado em três etapas: I) a seleção do material do anodo comercial de óxidos de metais nobres, 2) o estudo do processo em um reator de bancada e 3) o estudo do processo em um reator piloto. Inicialmente foram avaliados dois eletrodos comerciais de óxidos de metais nobres, fabricados pela De Nora do Brasil Ltda: os eletrodos do tipo DSA®. As análises morfológica e elementar indicaram a composição aproximada para os eletrodos estudados: Ti/70TiO2-30RuO2 e Ti/55Ta205-45IrO2, para DSA® e DSA-Cl2 respectivamente. A voltametria hidrodinâmica com eletrodos disco rotatórios indicaram uma relação dos valores da constante cinética aparente (kapp) para os eletrodos DSA-Cl2 e DSA-02, respectivamente, na proporção de 1:1,2. Isto indica que o eletrodo Ti/55Ta205-45IrO2 apresenta um poder eletrocatalítico para a reação de evolução de oxigênio mais elevado e que, provavelmente, esse mesmo eletrodo apresente uma eficiência inferior ao eletrodo DSA-Cl2, para a destruição de cianetos. O uso da eletrólise a potencial constante confirmou este fato, pois mostrou que a constante cinética (kcN) do processo de oxidação de cianetos apresenta valores superiores sobre a superfície do eletrodo DSA- Cl2 em todos os potenciais estudados, tomando esse eletrodo o mais indicado para o uso nos reatores eletroquímicos. Na segunda etapa, o processo de destruição de cianetos foi estudado em um reator eletroquímico em escala de bancada, do tipo "flow-by", com um anodo comercial do tipo DSA Cl2. Neste reator, as concentrações de cianeto livre foram reduzidas a valores próximos a 0,1 mg L-1, a partir de soluções contendo 700, 500, 200, 100 e 50 mg L-1. Durante o tratamento em regime de recirculação, avaliou-se a influência da densidade de corrente anódica aplicada, da velocidade do fluido no interior do reator e da concentração inicial da espécie poluente sobre a constante cinética (kcN) do processo e o consumo de energia elétrica para oxidar cada kg de cianetos. O valor da constante cinética do processo, nas condições operacionais consideradas ótimas (1= 50 mA cm-2 e V= 0,22 m s-1), é de 2,2.10-4 m s-l. O custo aproximado do tratamento de um efluente contendo aproximadamente 700 mg L-1 de CN- livre, considerando-se uma taxa de remoção de -99%, é de R$ 1,70 kg-I de cianetos (-US$ 0.75 kg-1- valores de dezembro/2000). Na fase de estudo do processo de tratamento eletroquímico de efluentes cianídricos, utilizando um reator piloto com anodos comerciais do tipo DSA®- Cl2, determinou-se as condições operacionais (densidade de corrente aplicada e velocidade do fluxo no interior do reator) nas quais o processo de remoção de cianetos livres apresentou a melhor eficiência, e estas foram 41 mA cm-2 e 0,053 m s-l, respectivamente. O valor da constante cinética obtido para o efluente galvânico real foi de 1,99.1O-5 m s-1. No entanto, o consumo de energia elétrica por kg de cianeto oxidado ficou em 1.060 kWh kg-1, representando um custo financeiro de R$ 53,00 kg-1 de cianetos totais. O mesmo efluente tratado pelo método químico convencional, utilizou 2,5 L de NaClO a 12% e gerou um lodo de coloração preta e de difícil filtração, representando um custo nu de R$ 294,00 kg-I de cianetos totais (considerando-se o valor de R$ 1,00 L-I de NaClO a 12%). O tratamento eletroquímico apresentou um custo financeiro de aproximadamente 5,5 vezes menor do que o tratamento químico convencional, R$ 53,00 e R$ 294,00 respectivamente, para cada kg de cianetos totais oxidados / Abstract: Inorganic cyanide is still in use in the metal finishing industry and in the mining activities of noble metals extraction and refining. Gold and silver are extracted from its ores as cyanidric complexes. The intensive industrial use of cyanide complexes is responsible for the generation of high toxicity aqueous streams, which present high oxygen demand. The cyanide wastes must be adequately treated before being allowed to discharge from de process plant. The main goal of the present work is to propose an alternative electrochemical process for removal of cyanide from wastewater, using an electrolytic cell with a commercial dimensionally stable anode (DSA®). In the first step, we studied the performance of two commercial dimensionally stable anode (DSA®) oxide coatings. The coatings studied were 70TiO2/30RuO2 and 55Ta205/45IrO2, on Ti substrate. The efficiency of both materials in the electro-oxidation of free cyanide was compared using linear voltammetry and electrolysis at constant potential. Kinetic analysis has shown that the 70TiO2/30RuO2 electrode is less catalytic for oxygen evolution and shows a better performance in the electro-oxidation of free cyanide. In the second step, we used a flow reactor with a Ti/70TiO2/30RuO2 (w/w) DSA® type electrode for the electro-oxidation of cyanide in a batch recirculating mode. The device performance was evaluated considering concentration decay of cyanide concentration as a function of current density, flow rate and the initial pollutant concentration. The experiments have shown that cyanide electro-oxidation presents a first order kinetic relative to CN ions. For the operational conditions used in the experiments, rate constant for cyanide oxidation was in the range of 3.0 10-5 to 2.7 10-4 m s-1, with an optimum value of 2.2 10-4 m s-1 for current density of 50 mA cm-2 and linear velocity of 0.22 m s-1. Using these parameters with 700 mg L-1 cyanide containing solution 34 kWh is consumed for the oxidation of one kilogram of cyanide. An electrochemical pilot scale, with the Ti/70TiO2/30RuO2 (w/w) DSA® type electrode, was also used for the electro-oxidation of cyanide in a batch recirculating mode. The device performance was evaluated considering concentration decay of cyanide concentration as a function of current density and the flow rate. For the operational conditions used in the experiments, rate constant for cyanide oxidation was 2.0 10-4 m s-1 for current density of 41 mA cm-2 and linear velocity of O.053 m s-1. Cost estimation, based on electrical energy consumption, showed that electrochemical oxidation is 5.5 times less expensive when compared to the chemical treatment using a 12% sodium hipochloride solution for the oxidation of one kilogram of cyanide / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Rodnei Bertazzoli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-13T04:10:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pereira_JulioFabbri_M.pdf: 1119936 bytes, checksum: b7d227501e1ed76eea7d67d4202c9f92 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Neste trabalho foi comparado o desempenho de diferentes tipos de eletrodos de óxidos térmicos, sendo eles o 70TiO2/30RuO2, 60Ta2O5/40IrO2 e b-PbO2 na eletro-oxidação do herbicida 2,4-diclorofenoxiacético. Como eletrodo auxiliar foi utilizado uma placa de platina, e os experimentos se seguiram em meio aquoso, pH 3,5, solução de sulfato de potássio como eletrólito suporte. Os ensaios foram realizados usando valores constantes de densidades de correntes, impostas por um potenciostato/galvanostato PGSTAT 20 da Autolab. A redução da concentração do herbicida foi acompanhada por cromatografia líquida de alta performance e o carbono orgânico total obtido pelo equipamento TOC-5000A da Shimadzu. Durante os experimentos, o eletrólito foi amostrado em intervalos de tempo regulares e injetados no cromatógrafo para o estabelecimento de perfis de decaimento com o tempo de experimento.O material de eletrodo que apresentou o melhor desempenho na redução da concentração do 2,4-D e maior taxa de redução do carbono orgânico total foi o b-PbO2, sendo aplicado uma densidade de 50 mA cm-2 O eletrodo que mostrou o processo mais lento de oxidação foi 60Ta2O5/40IrO2 e, por esta razão, apresentou o maior número de compostos intermediários ao mesmo tempo na solução. Os sub-produtos da oxidação identificados foram alguns cloro derivados estáveis, como o 2- clorobenzoquinona (2-CBQ), 2-clorohidroquinona (2-CHQ), 4,6-diclororesorcinol (4,6-DCR), 2,4-diclororesorcinol (2,4-DCR), 2,4-diclorofenol (2,4-DCF). Os experimentos mostraram que a taxa de remoção do 2,4-D e de seus derivados depende tanto do material do eletrodo, quanto do valor da densidade de corrente empregada na eletrólise / Abstract: In this work the performance of different types of thermal oxide electrodes, which were the 70TiO2/30RuO2, 60Ta2O5/40IrO2 and b-PbO2 in the electro-oxidation of the herbicide 2,4- dichlorophenoxyacetic. A plate of platinum was used as auxiliary electrode, and the experiments were followed in water, pH 3.5, solution of potassium sulfate as electrolyte support. The tests were performed using constant values of density of current, imposed by a potenciostat / galvanostatic PGSTAT 20 from Autolab. The reduction of the concentration of the herbicide was monitored by high performance liquid chromatography and total organic carbon obtained by the equipment of the Shimadzu TOC-5000A. During the experiments, the electrolyte was sampled at regular time intervals and injected into the chromatograph for the establishment of profiles of decay with time of experiment. The material of electrode that showed the best performance in educing the concentration of 2,4-D and greater rate of reduction of total organic carbon was the -PbO2, applied a density of 50 mA cm-2. The electrode that showed a slowest process of xidation was 60Ta2O5/40IrO2 and, therefore, had the largest number of compounds intermediaries at the same time in the solution. The sub-products of oxidation were identified some chlorine stable derivatives, as the 2-chlorbenzoquinone (2-CBQ), 2-chlorhidroquinone (2- CHQ), 4.6-dichlorresorcinol (4,6-DCR), 2.4-dichlorresorcinol (2,4-DCR), 2.4-dichlorphenol (2,4- DCF). The experiments showed that the rate of removal of 2,4-D and its derivatives depends on the material of electrode, as the value of the density of current used in electrolysis / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Lauro Tatsuo Kubota, Marilia Oliveira Fonseca Goulart / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-13T21:41:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lima_PhabyannoRodrigues_D.pdf: 3618536 bytes, checksum: e30e8edf8ae8a08c57fdb0a003e8b6fd (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Neste trabalho descreve-se o desenvolvimento de sensores amperométricos a base de um simples eletrodo de pasta de carbono modificado com um novo mediador redox, a 4-nitroftalonitrila (4-NO2FN), para a determinação de alguns antioxidantes de relevância biológica [L-cisteína (L-CySH), L-glutationa (L-GSH), ácido L-ascórbico (L-AscH2), ácido úrico (AU) e nicotinamida adenina dinucleotídeo (forma reduzida) (NADH)]. Com este propósito, inicialmente, a 4-NO2FN foi ativada in situ, gerando o par redox nitroso/hidroxilamina (4-NOFN/4- NHOHFN) estável na superfície eletródica, o qual apresentou atividade electrocatalítica na oxidação dos analitos estudados. As técnicas empregadas para a realização deste trabalho foram voltametria cíclica e cronoamperometria, as quais foram utilizadas para estudar o comportamento dos eletrodos modificados, para otimização dos parâmetros experimentais, obtenção dos parâmetros cinéticos e caracterização analítica dos sensores. Além disso, os estudos hidrodinâmicos e cronoamperométricos foram realizados com o objetivo de se obter maiores informações sobre os processos de oxidação entre L-AscH2, NADH e os eletrodos modificados. Assim, por meio dos gráficos e equações de Koutech- Levich e Cottrell foi possível obter os valores para o coeficiente de difusão (D) e constante de velocidade da reação (kobs) para L-AscH2 e NADH. Os valores do D e de kobs, determinados para L-AscH2 e NADH, foram de 9,0x10 cm s e 2,4x10 cms, 6,0x10 molL s e 1,0x10 molL s, respectivamente. O aumento na velocidade de reação, tanto para o L-AscH2 quanto para o NADH, foi atribuído à eficiente transferência de elétrons entre estas espécies e o par redox 4-NOFN/4-NHOHFN eletrogerado in situ. Sob condições otimizadas, o sensor amperométrico apresentou uma faixa de resposta linear (mmol L), limite de detecção (mmol L), quantificação (mmol L) e sensibilidade (nA L mmol) para L-CySH (a), L-GSH (b), L-AscH2 (c), AU (d) e NADH (e), os quais apresentaram os valores de (a) 0,8-13,2, 0,25, 0,8, 37,0; (b) 8,0-83,0, 2,7, 8,0, 54,0; (c)5,0-120,0, 1,6, 5,5, 108,0; (d) 5,0- 120,0, 1,3, 4,5, 121,6 e (e) 0,8-8,5, 0,25, 0,82, 500,0, respectivamente. Após a aplicação destes sensores em amostras de interesse, estudos de adição e recuperação dos analitos foram realizados para avaliar a exatidão dos métodos e verificou-se que foi possível uma percentagem de recuperação entre 98,5 e 102,0% para L-CySH, L-GSH, L-AscH2 e AU / Abstract: In this work, the development of amperometric sensors based on a simple carbon paste electrode modified with a new redox ¿mediator¿, 4- nitrophthalonitrile (4-NO2PH), for quantification of some antioxidants of biological relevance (L-cystein (L-CySH), L-glutathione (L-GSH), L-ascorbic acid (L-AscH2), uric acid (UA) and b-nicotinamide adenine dinucleotide (NADH)), is described. For this purpose, initially, 4-NO2PH was activated in situ, generating a stable redox-active nitroso/hydroxylamine system (4- NOPH/4-NHOHPH) on the electrodic surface, which presented electrocatalytic activity towards the oxidation of studied analytes. The techniques used in this work were cyclic voltammetry and cronoamperometry, to study the behavior of the modified electrodes, for the experimental parameters optimization, for the attainment of the kinetic parameters and analytical characterization of the sensors. Hydrodynamic and cronoamperometric studies were carried out with the aim to get information on the reduction processes and oxidation of L-AscH2 and NADH, respectively, on the modified electrodes. Through the Koutech-Levich and Cotrell plots it was possible to obtain the values for the diffusion coefficient (D) and kinetic constant of the reaction (kobs) for the analytes in study. The values of the diffusion coefficient and kobs, determined for L-AscH2 and NADH were 9,0x10 cm s and 2,4x10 cms, 6,0x10 molL s and 1,0x10 molL s, respectively. The increase of the reaction rate for L-AscH2 and NADH was attributed to the efficient electron transfer between the studied species and immobilized electroactive species on the surface of the carbon paste electrode. After optimizing conditions, the sensor provided a linear response range (mmol L), limit of detection (LOD) (mmol L), limit of quantification (LOQ) (mmol L) and sensitivity (nA L mmol) for L-CySH (a), L-GSH (b), L-AscH2 (c), UA (d) e NADH (e) of (a) 0.8-13.2, 0.25, 0.8, 37.0; (b) 8.0-83.0, 2.7, 8.0, 54.0; (c)5.0-120.0, 1.6, 5.5, 108.0; (d) 5.0-120.0, 1.3, 4.5, 121.6 and (e) 0.8- 8.5, 0.25, 0.82, 500.0, respectively. After the application of these sensors in samples of interest, studies of addition and recovery of the analytes were carried out to evaluate the error of the methods and it was verified recovery percentages between 98.5 and 102.0% for L-CySH, L-GSH, L-AscH2 and AU, were obtained / Doutorado / Quimica Analitica / Doutor em Ciências

Orientador: Cristiano Monteiro de Barros Cordeiro / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica "Gleb Wataghin" / Made available in DSpace on 2018-08-14T18:48:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Chesini_Giancarlo_M.pdf: 4393028 bytes, checksum: cd402e08666717100399e5c4d9465306 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Neste trabalho de mestrado apresentamos o estudo e desenvolvimento de dispositivos óticos totalmente à fibra. Para isso, exploramos as novas possibilidades trazidas pelo advento das fibras de cristal fotônico (PCF's, do inglês Photonic Crystal Fibers). As PCF's são uma classe especial de fibras óticas que apresentam uma estrutura regular de buracos de ar na sua seção transversal, semelhante a um cristal fotônico. As fibras de cristal fotônico, além de apresentarem as vantagens inerentes às fibras óticas tradicionais, possuem novos graus de liberdade intrínsecos. Entre eles, o mais importante é a possibilidade de alterar fortemente as características da fibra através, apenas, do arranjo de buracos. Aqui, desenvolvemos uma fibra de cristal fotônico com dois buracos externos à microestrutura para integração de eletrodos. Posteriormente, um desses eletrodos foi exposto, polindo-se a lateral da fibra, e contato elétrico foi realizado. O elemento de controle do dispositivo ótico é a corrente elétrica que, aplicada ao eletrodo, o esquenta e o faz expandir via efeito Joule. O aumento de temperatura e a compressão causada pela expansão do eletrodo alteram o índice de refração e, portanto, a birrefringência da fibra. Foram realizadas, ainda, simulações utilizando o software comercial Comsol Multiphysics com o objetivo de entender a influência da temperatura e da compressão mecânica no modo ótico guiado pela fibra, bem como encontrar maneiras de otimizar o dispositivo em questã / Abstract: In this work we present a study and the development of all-fiber optical devices. For this purpose we exploited the new possibilities brought by the development of Photonic Crystal Fibers. PCF's are special kind of optical fibers with a regular pattern of air holes in their transverse section, resembling a photonic crystal. Photonic Crystal Fibers not only have the inherent advantages of traditional optical fibers but they have new intrinsic degrees of freedom. Among them, we can quote the possibility of strongly altering the fiber characteristics through the design of the air holes pattern. Here, we developed a photonic crystal fiber with two extra holes for electrode integration. One of these electrodes was exposed by side polishing the fiber and electrical contact to an external circuit was made. The contrai element of the optical device is the electrical current which, when applied to the electrode, heats it up and make it expand by Joule effect. The temperature increase and the compression caused by the electrode expansion alter the refractive index and, consequently, the fiber birefringence. We algo numerically studied the problem through Com sol software. The objective here was to understand the influence of temperature and stress on the light guided mode. In conclusion, we demonstrated in this work the creation of an all-fiber device based on the integration of electrodes to photonic crystal fibers where the element of contrai is the electrical current applied to the electrodes. We algo studied how to improve the parameters concerning the device operation / Mestrado / Física Geral / Mestre em Física

Submitted by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2017-03-17T10:07:43Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Francisco P. Romero.pdf: 7624666 bytes, checksum: 863de5e0a188b3c163dd2ba3c0533962 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2017-03-17T10:07:59Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Francisco P. Romero.pdf: 7624666 bytes, checksum: 863de5e0a188b3c163dd2ba3c0533962 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2017-03-17T10:08:34Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Francisco P. Romero.pdf: 7624666 bytes, checksum: 863de5e0a188b3c163dd2ba3c0533962 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-17T10:08:34Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Francisco P. Romero.pdf: 7624666 bytes, checksum: 863de5e0a188b3c163dd2ba3c0533962 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-12-20 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Cardiovascular diseases are the leading cause of death worldwide, accounting for 17.3 million deaths per year. The electrocardiogram (ECG) is a non-invasive technique widely used for the detection of cardiac diseases. To increase diagnostic sensitivity, ECG is acquired during exercise stress tests or in ambulatory way. Under these acquisition conditions the ECG is strongly affected by some types of noise, mainly by baseline (BL) wander. Currently in the literature, there are several methods for the elimination of BL, but no comparative study has been found that quantitatively evaluates these methods using the same signals. In this work a spectral characterization of the BL was made where it has been proven that these contain spectral components up to 3.14 Hz which exceeds the values established by the American Heart Association. We also implemented nine methods for the elimination of BL, which are interpolation using cubic splines, FIR filtering, IIR filtering, LMS adaptive filtering, moving average filter, independent component analysis, interpolation and successive median subtractions, decomposition in empirical modes and wavelet filtering. They were evaluated qualitatively and quantitatively. For the quantitative evaluation, the following similarity metrics were used: absolute maximum distance, sum of squares of distances and percentage of mean square error distance. Several experiments were performed using synthetic ECG signals, real QT Database ECG, artificial and real BL noises from the Noise Stress Test Database. The best results were obtained by the method based on FIR high pass filtering with cutoff frequency of 0.67 Hz. / As doenças cardiovasculares representam a principal causa de morte em nível mundial, sendo responsáveis por 17,3 milhões de mortes por ano. O eletrocardiograma (ECG) é uma técnica não invasiva utilizada amplamente para a detecção de algumas doenças cardiovasculares. Para aumentar a sensibilidade diagnóstica, o ECG é adquirido em ambulatório ou durante provas de esforço físico. Nessas condições de aquisição é afetado fortemente por vários tipos de ruídos, principalmente pelas flutuações de linha base (FLB). Apesar de existirem vários métodos para a eliminação das FLB, não foi identificado nenhum estudo comparativo que avalie quantitativamente estes métodos usando os mesmos sinais. Neste trabalho foi feita uma caraterização espectral das FLB onde foi comprovado que estas contem componentes espectrais em até 3,14 Hz. Tal valor, entretanto, ultrapassa os valores estabelecidos pela American Heart Association. Adicionalmente, foram implementados nove métodos para a eliminação de FLB os quais são: interpolação usando splines cúbicos, filtragem FIR, filtragem IIR, filtragem adaptativa LMS, filtragem de média móvel, análise de componentes independentes, interpolação e subtração de mediana sucessivas, decomposição em modos empíricos e filtragem wavelet. As técnicas implementadas foram avaliadas de forma qualitativa e quantitativa. Para a avaliação quantitativa foram usadas as seguintes métricas de similaridade: distância máxima absoluta, somatória do quadrado das distâncias e porcentagem da distância do erro médio quadrático. Foram realizados vários experimentos utilizando sinais de ECG sintéticos, ECG reais da QT Database, ruídos artificiais e ruídos reais da Noise Strees Test Database. Os melhores resultados foram obtidos com filtragem FIR passa-altas, com frequência de corte de 0,67 Hz.

Submitted by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2016-06-08T18:31:04Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Luciana de S. Freire.pdf: 1823563 bytes, checksum: 4e45d289e0290282931502c8b050d4bc (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2016-06-08T18:31:19Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação - Luciana de S. Freire.pdf: 1823563 bytes, checksum: 4e45d289e0290282931502c8b050d4bc (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2016-06-08T18:32:04Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação - Luciana de S. Freire.pdf: 1823563 bytes, checksum: 4e45d289e0290282931502c8b050d4bc (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-08T18:32:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação - Luciana de S. Freire.pdf: 1823563 bytes, checksum: 4e45d289e0290282931502c8b050d4bc (MD5) Previous issue date: 2013-08-02 / FAPEAM - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas / A fuel cell is a device that converts chemical energy into electrical energy continuously and directly . In the PEMFC system, reagents are typically provided humidified but the excess water can be condensed and thereby reduce the cell performance because it prevents diffusion of the gas. This problem is most critical at the cathode, because besides this condensation occurs the formation of water as a product of the electrochemical reaction. The produced water must be removed from the cathode by removing it through the gas diffusion layer to the flow fields and then out of the cell. In this work, a comparative study of different flow fields cathode using plates for gas distribution models, interdigital and trapezoidal. We evaluated the performance of the fuel cell plates by comparison with the conventional model of gas distribution, serpentine. Whereas the flooding of the electrode is one of the main limiting current was also carried out to compare the performance of these plates for different compositions of cathode diffusion layer, changing the amount of PTFE incorporated in addition to the temperature and pressure of the reactant gases. It was observed that the temperature of dampers different cell provides an increase in efficiency due to increase of water present in cell. The models had a similar optimum temperature of operation, the trapezoidal model excels at medium currents due to better efficiency in the removal of water present in the cathode. Increased pressure favors the entire polarization curve, however the combined effects of temperature x pressure is more pronounced in the model trapezoidal. Containing 30% polytetrafluoroethylene present in the gas diffusion layer showed better results in most of the analyzed temperatures / A célula a combustível é um dispositivo eletroquímico que converte continuamente, e de forma direta, a energia química em energia elétrica e térmica. No sistema PEMFC, os reagentes são normalmente fornecidos umidificados, mas o excesso de água pode ser condensado e, consequentemente, diminuir o desempenho da célula, pois impede a difusão do gás. Este problema é mais crítico no cátodo, pois, além desta condensação, ocorre a formação de água como produto da reação eletroquímica. A água produzida deve ser removida a partir do cátodo, eliminando-a através da camada de difusão gasosa para os canais de fluxo e, em seguida, para fora da célula. Neste trabalho foi realizado o estudo comparativo entre diferentes campos de fluxo catódicos, utilizando placas de grafite para distribuição de gases modelos, interdigital e trapezoidal. Avaliouse o desempenho das placas na célula a combustível através da comparação com o modelo convencional de distribuição de gases, serpentina. Considerando que o encharcamento do eletrodo é um dos principais limitadores de corrente, foi realizada também a comparação do desempenho destas placas para diferentes composições da camada difusora catódica, modificando a quantidade de PTFE incorporado, além das condições de temperatura e pressão dos gases reagentes. Observou-se que a temperatura dos umidificadores diferente da célula proporciona um aumento na eficiência devido o aumento de água presente no sistema. Os modelos estudados apresentaram semelhança na temperatura ótima de funcionamento, o modelo trapezoidal sobressai em correntes médias devido a melhor eficiência na retirada de água presente no cátodo. O aumento da pressão favoreceu toda a curva de polarização, porém efeitos combinados entre temperatura x pressão é mais pronunciado no modelo trapezoidal. Teor de 30% de politetrafluoretileno presente na camada difusora de gás apresentaram melhor resultados na maioria das temperaturas analisadas

Made available in DSpace on 2014-07-29T16:11:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Darlene Goncalves 2010.pdf: 586914 bytes, checksum: ac6f77cb76bac204cc8c61f357026a69 (MD5) Previous issue date: 2010-12-06 / This study shows a solid-state electroanalytical method for identification and quantification of rosmarinic acid (RA), a phytoantioxidant of great interest for its therapeutical advantages and applicability in food, cosmetics and pharmaceuticals areas; after it had been isolated from Rosmarinus officinalis Linné (rosemary) samples through thin layer chromatography (TLC), then the silica containing the isolated analyte (chromatographic stain) scraped from chromatographic plates was used to prepare carbon paste electrodes, which were subjected to analysis by cyclic voltammetry (CV) and differential pulse voltammetry (DPV). The proposed method showed excellent analytical potential, low cost, speed, ease of implementation and linearity, which can also be applied to other phytoantioxidants in quality control practices of herbal drugs, contributing to the evaluation and quality assurance of them. / Esse estudo apresenta um método eletroanalítico em estado sólido para identificação e quantificação do ácido rosmarínico (AR), um fitoantioxidante de grande interesse pelas vantagens terapêuticas e aplicabilidade nas áreas alimentícia, cosmética e farmacêutica; após isolamento do mesmo de amostras de Rosmarinus officinalis Linné (alecrim), através de cromatografia em camada delgada (CCD), onde utilizou-se a sílica contendo o analito isolado (mancha da cromatografia) raspada da cromatoplaca, para a elaboração de eletrodos de pasta de carbono; os quais foram submetidos a análises por voltametria cíclica (VC) e voltametria de pulso diferencial (VPD). O método proposto demonstrou excelente potencial analítico, baixo custo, rapidez, facilidade de execução e linearidade; o qual pode ainda ser aplicado a outros fitoantioxidantes em práticas de controle de qualidade de fitoterápicos, contribuindo na avaliação e garantia da qualidade dos mesmos.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / The aim of this work is to study the surface modification of gold electrode with the trans-[Ru(NH3)4(tina)(SO4)]+ (Au/trans-[Ru(NH3)4(tina)(SO4)]+) and trans-[Fe(cyclam)(NCS)2]+ (Au/trans-[Fe(cyclam)(NCS)2]+) complexes ion, emplyoing the electrodeposition and self-assembled monolayer techniques, respectively; and evaluate the potentiality of these modified electrodes as electrochemical sensors for detection and quantification of NO. Cyclic voltammetry and electrochemical quartz crystal microbalance results suggest that the deposition of trans-[Ru(NH3)4(tina)(SO4)]+ complex ion on the gold surface. Cyclic voltammetry and surface enhanced raman spectroscopy results confirm the modification of gold electrode surface by the trans-[Fe(cyclam)(NCS)2]+ complex ion. Peak current (Ip) observed in cyclic voltammograms for the oxidation of NO on the modified electrodes were higher than that observed for the unmodified gold electrode, and the modified electrode Au/trans-[Fe(cyclam)(NCS)2]+ showed the highest Ip for the oxidation of NO. The values of detection limit and quantification limit obtained for the electrode Au/trans-[Ru(NH3)4(tina)(SO4)]+ were 7.73 x 10-8 mol L-1 and 2.58 x 10-7 mol L-1, and for the electrode Au/trans-[Fe(cyclam)(NCS)2]+ were 5.15 x 10-8 mol L-1 and 1.72 x 10-7 mol L-1, respectively, being this values smaller by an order of magnitude as the same obtained for the unmodified gold electrode. Computational simulations suggest that the increase in Ip oxidation of NO on the electrode Au/trans-[Fe(cyclam)(NCS)2]+ is due to the interaction energy between molecules of NO and the complex trans-[Fe(cyclam)(NCS)2]+, adsorbed on the gold surface, to be stronger than the energy of interaction of NO with the gold surface. The dopamine and serotonin molecules and the nitrite ion interfere in electrochemical detection of NO and dopamine and serotonin showed greater interference in the detection of NO in relation to the nitrite ion. The electrode Au/trans-[Fe(cyclam)(NCS)2]+ showed the greatest stability when compared to the electrode Au/trans-[Ru(NH3)4(tina)(SO4)]+. The results obtained in this work showed the potentiality of modified electrodes as sensors for deteccion and quantification of NO, among which stands out the electrode Au/trans-[Fe(cyclam)(NCS)2]+ due to the further intensification of the signal current for the oxidation of NO and provided greater stability. / O objetivo deste trabalho à estudar a modificaÃÃo da superfÃcie do eletrodo de ouro com os Ãons complexos trans-[Ru(NH3)4(tina)(SO4)]+ (Au/trans-[Ru(NH3)4(tina)(SO4)]+) e trans-[Fe(cyclam)(NCS)2]+ (Au/trans-[Fe(cyclam)(NCS)2]+), empregando as tÃcnicas de eletrodeposiÃÃo e formaÃÃo de camadas auto-organizadas, respectivamente; e avaliar a potencialidade destes eletrodos modificados como sensores eletroquÃmicos para detecÃÃo e quantificaÃÃo de NO. Os resultados de voltametria cÃclica e de microbalanÃa eletroquÃmica a cristal de quartzo sugerem a deposiÃÃo do Ãon complexo trans-[Ru(NH3)4(tina)(SO4)]+ sobre a superfÃcie de ouro. Os resultados de voltametria cÃclica e de espalhamento raman amplificado por superfÃcie comprovam a modificaÃÃo da superfÃcie do eletrodo de ouro pelo Ãon complexo trans-[Fe(cyclam)(NCS)2]+. As correntes de pico (Ip) observadas nos voltamogramas cÃclicos para a oxidaÃÃo do NO sobre os eletrodos modificados foram maiores que as observadas para o eletrodo de ouro sem modificaÃÃo, sendo que o eletrodo modificado Au/trans-[Fe(cyclam)(NCS)2]+ apresentou a maior Ip para a oxidaÃÃo de NO. Os valores de limite de detecÃÃo e de quantificaÃÃo obtidos para o eletrodo Au/trans-[Ru(NH3)4(tina)(SO4)]+ foram de 7,73 x 10-8 mol L-1 e 2,58 x 10-7 mol L-1, e para o eletrodo Au/trans-[Fe(cyclam)(NCS)2]+ foram de 5,15 x 10-8 mol L-1 e 1,72 x 10-7 mol L-1, respectivamente, sendo estes valores menores em uma ordem de grandeza que os mesmos obtidos para o eletrodo de ouro nÃo modificado. As simulaÃÃes computacionais sugerem que o aumento de Ip da oxidaÃÃo de NO sob o eletrodo Au/trans-[Fe(cyclam)(NCS)2]+ à devido à energia de interaÃÃo entre as molÃculas de NO e o complexo trans-[Fe(cyclam)(NCS)2]+, adsorvido na superfÃcie de ouro, ser mais forte que a energia de interaÃÃo do NO com a superfÃcie de ouro. As molÃculas dopamina e serotonina e o Ãon nitrito interferem na detecÃÃo eletroquÃmica de NO e a dopamina e a serotonina apresentaram maior interferÃncia na detecÃÃo de NO em relaÃÃo ao Ãon nitrito. O eletrodo Au/trans-[Fe(cyclam)(NCS)2]+ apresentou maior estabilidade quando comparado ao eletrodo Au/trans-[Ru(NH3)4(tina)(SO4)]+. Os resultados obtidos neste trabalho demonstram a potencialidade dos eletrodos modificados como sensores para detecÃÃo e quantificaÃÃo de NO, dentre os quais se destaca o eletrodo Au/trans-[Fe(cyclam)(NCS)2]+, devido à maior intensificaÃÃo no sinal de corrente para a oxidaÃÃo de NO e a maior estabilidade apresentada.

O objetivo deste trabalho foi caracterizar e avaliar metais de solda de diferentes eletrodos revestidos da classe AWS E309 (309-16, 309L-15, 309L-16, 309MoL-15 e 309MoL-16), oriundos de trÃs fabricantes disponÃveis no mercado nacional. A avaliaÃÃo destes eletrodos e fabricantes foi feita quanto Ãs suas qualidades operacionais, composiÃÃo quÃmica do metal de solda, microestrutura, teores de ferrita , teores de oxigÃnio e nitrogÃnio, resistÃncia à traÃÃo, ductibilidade, tenacidade ao impacto, teores de inclusÃes. As soldagens, como uma fonte eletrÃnica multiprocesso foram realizadas na posiÃÃo plana, sobre as chapas de aÃo ABNT 1020 usinadas e amanteigadas segundo a norma AWS A5. 4-92. Os parÃmetros de soldagem de todos os passes foram monitorados por sistema dedicado de aquisiÃÃo de dados, e controlado pelo soldador dentro de faixas recomendadas pelos fabricantes e obedecendo à temperatura de interpasse mÃxima de 150ÂC estabelcida pela norma AWS A5.4-92. Os corpos de prova retirados das soldas para os ensaios tambÃm foram preparados segundo normas apropriadas. Utilizou-se o ataque com o reagente de Murakami para as anÃlises metalogrÃficas dos metais de solda. Os resultados indicam que exisitem caracterÃsticas operacionais dos eletrodos, que embora nÃo sejam especificadas por norma, devem ser consideradas nos seus procedimentos de qualificaÃÃo ou avaliaÃÃo. Concluiu-se ainda que muitas vezes os teores de determinados elementos quÃmicos importantes encontram-se perigosamente nos limites estabelecidos pela norma ou atà fora deles; que o teor de ferrita , bem como a sua morfologia, depende do fabricante e isto pode provocar significativas diferenÃas nos valores de resistÃncia à traÃÃo, dictibilidade e tenacidade do metal de solda; e que as inclusÃes apresentadas nos diversos metais de solda sÃo esfÃricas e multifÃsicas, ricas em manganÃs e silÃcio, e podem conter ainda cromo, titÃnio e outros elementos em menor quantidade distribuÃdos em suas fases.