Submitted by Pedro Silva Filho (pfsilva@ipen.br) on 2017-11-22T16:42:40Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2017-11-22T16:42:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Neste trabalho foi estudado o efeito da adição de íons haletos (Cl-, Br- e I-) sobre a morfologia das nanopartículas de Pt na produção de catalisadores de Pt/C e PtSnO2/C. Foi desenvolvida uma metodologia de síntese simples capaz de produzir nanopartículas de Pt predominantemente cúbicas com orientação preferencial Pt(100), diretamente suportadas em carbono sem o uso de agentes estabilizantes. Brometo de potássio foi utilizado como agente direcionador de superfície para obtenção do material preferencialmente orientado. O controle de adição do precursor de Pt e de KBr foi crucial para obter nanocubos de Pt de 8 nm bem dispersos sobre o suporte. Na preparação dos catalisadores de PtSnO2/C, o processo de adição do SnCl2 também foi decisivo na obtenção das nanopartículas de Pt com tamanho e morfologia de interesse. Nanocubos de Pt coexistindo com SnO2 disperso foram exclusivamente obtidos ao adicionar o SnCl2 na etapa final da síntese, quando as nanopartículas cúbicas de Pt já estavam formadas. Enriquecidos de domínios Pt(100), os materiais em forma cúbica de Pt/C e PtSnO2/C se mostraram menos afetados pelo acúmulo dos intermediários indesejados provenientes da reação de eletro-oxidação de etanol e foram mais tolerantes ao envenenamento por monóxido de carbono. Resultados similares foram observados para a oxidação de CO e metanol, utilizados como apoio para compreensão da eletro-oxidação de etanol. O efeito morfológico destes materiais no desempenho elétrico em célula a combustível de etanol direto foi avaliado. Pt/C e PtSnO2/C contendo nanopartículas de Pt com orientação preferencial Pt(100) forneceram maiores valores de densidade de potência e de seletividade para CO2 comparados aos catalisadores de Pt/C e PtSnO2/C com nanopartículas de Pt sem orientação preferencial. / Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2016-08-19T12:56:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vivia Ruth Abrantes Goncalves.pdf: 252235 bytes, checksum: 3bf6fe972171ed66057ab5014847e3d9 (MD5) Previous issue date: 2008-02-12 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Brazil is pioneering in the use of ethanol as combustible. It is a renewable fuel that is contributing for to reduce the levels of CO2 emission in the atmosphere, but that present contaminant such as Zn, Cu, Cd, Fe, Cl, Ni, Co e Pb metals. The presence of heavy metals in fuel ethanol is obtained in different steps as production and storage of ethanol, therefore, the monitoring of these inorganic contaminants is of fundamental importance for the quality of the fuel ethanol. Due to high sensibility of stripping voltammetric techniques for quantification of heavy metals and a few number of works in the literature for this kind of matrix, the objective of this work was optimize a procedure in order to contribute to this important subject that is the determination of metal trace in fuel ethanol, using a mercury film electrode (MFE). The following parameters were optimized: supporting electrolyte concentration, preconcentration time, deposition potential, scan rate, pulse amplitude, pH and composition of the reaction medium. Sensitivity was evaluated through the peak current in the simultaneous determination of Cd(II), Pb(II) and Cu(II) metal ions. The results optimized were: concentration HNO3: 5,0 x 10-3 mol.L-1, tpre: 6 minute, Edep: -700 mV, pH: 2.0 and composition of the water/ethanol mix solution (80/20%). Concentrations of Cd(II), Pb(II) and Cu(II) were studied in the concentration range between 2,0 x 10-9 and 1,0 x 10-8 mol.L-1 and the analytical curves presented good correlation coefficients (near 1,0) and sensitivity amperometric with the following values for Cd(II), Pb(II) e Cu(II) metal ions, respectively: 37.5 A.L.mol-1, 31.5 A.L.mol-1 e 77.4 A.L.mol-1. The detection limits found for Cd(II), Pb(II) and Cu(II) were of 4.2 x 10-10 mol.L-1, 4.6 x 10-10 mol.L-1 and 9.0 x 10-10 mol.L-1, respectively. The quantification limits were 1.4 x 10-9 mol.L-1, 1.5 x 10-9 mol.L-1 and 2.0 x 10-9 mol.L-1 for Cd(II), Pb(II) and Cu(II), respectively. The application of the optimized procedure in commercial fuel ethanol sample presented a good analytical performance and the concentrations of the metals were obtained by standard addiction method, presenting the following results: 4.7 x 10-8 mol.L-1 for Pb(II) and 1.7 x 10-7 mol.L-1 for Cu(II). Cd(II) was not detected on these samples. The statistical evaluation presented good results of precision (CV) for Pb(II) 18.7% and Cu(II) 8.63 %. The proposed method was compared with Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrometry (GFAAS) for quantification the metallic species in commercial fuel ethanol and the results showed good agreement among the two techniques / O Brasil é pioneiro no uso de etanol como combustível. Trata-se de um combustível renovável que vem contribuindo para reduzir os níveis de emissão de CO2 na atmosfera, mas que apresenta contaminantes tais como os metais Zn, Cu, Cd, Fe, Cl, Ni, Co e Pb. A presença de metais pesados em etanol combustível é oriunda das diferentes etapas de produção e armazenamento do etanol, portanto, o monitoramento destes contaminantes inorgânicos é de fundamental interesse para a qualidade do etanol como combustível. Devido a alta sensibilidade das técnicas voltamétricas de redissolução para a quantificação de metais pesados e o pequeno número de trabalhos na literatura para esse tipo de matriz, o objetivo deste trabalho foi otimizar um procedimento que contribuísse com esse importante assunto que é a determinação de metais em nível de traços em etanol combustível, usando um eletrodo de filme de mercúrio (MFE). Os parâmetros otimizados foram: concentração do eletrólito suporte, tempo de pré-concentração, potencial de deposição, velocidade de varredura, amplitude de pulso, pH e composição do meio reacional. A sensibilidade foi avaliada pela corrente de pico na determinação simultânea dos íons metálicos Cd(II), Pb(II) e Cu(II). Os resultados otimizados foram: concentração de HNO3: 5,0 x 10-3 mol.L-1, tpré: 6 minutos, Edep:-700 mV, v: 20 mV.s-1, Amp.: 50 mV, pH: 2.0 e composição da solução mista água/etanol: 80/20%. As concentrações dos íons Cd(II), Pb(II) e Cu(II) foram estudadas na faixa de concentração entre 2,0 x 10-9 e 1,0 x 10-8 mol.L-1 e as curvas analíticas apresentaram bons coeficientes de correlação (próximo de 1,0) e sensibilidade amperométrica com os seguintes valores para os íons metálicos Cd(II), Pb(II) e Cu(II), respectivamente: 37,5 A.L.mol-1, 31,5 A.L.mol-1 e 77,4 A.L.mol-1. Os limites de detecção encontrados para Cd(II), Pb(II) e Cu(II) foram de 4,2 x 10-10 mol.L-1, 4,6 x 10-10 mol.L-1 e 9,0 x 10-10 mol.L-1, respectivamente. Os limites de quantificação foram 1,4 x 10-9 mol.L-1, 1,5 x 10-9 mol.L-1 e 2,0 x 10-9 mol.L-1 para Cd(II), Pb(II) e Cu(II), respectivamente. A aplicação do procedimento otimizado em amostras de etanol combustível comercial apresentou boa resposta analítica e as concentrações dos metais foram determinadas pelo método de adição padrão, apresentando os seguintes resultados: 4,7 x 10-8 mol.L-1 para Pb(II) e 1,7 x 10-7 mol.L-1 for Cu(II). Cd(II) não foi detectado nas amostras analisadas. A avaliação estatística apresentou bons resultados de precisão (CV) para Pb(II) 18.7% e Cu(II) 8.6%. A exatidão foi avaliada comparando os resultados obtidos pelo método proposto com Espectrofotometria de Absorção Atômica com Forno de Grafite (GFAAS), para quantificação das espécies metálicas em etanol combustível comercial e os resultados mostraram boa concordância entre as duas técnicas.

The small scale fuel ethanol production faces serious problems of inefficiency inherent to the process. The yield increase in distillation step presents a promising way to guarantee technical and economical feasibility to microdistilleries. As the general objective, it is proposed a different still, a hybrid miscellaneous of plates and packing, in stripping and rectifying sections respectively, and as a specific objective, to explore the best technical features of each tower internals. The studied prototype consists of one glass constructed continuous operation bench still, divided in 3 modules of 190cm effective height and a 4cm internal diameter; two modules filled with Raschig rings and one module as vigreux type. Tests were performed under total reflux, and later in continuous operation. In total reflux, the number of transfer units and the height of transfer unit were determined, referred to liquid and gas phases. The obtained values were approximately and respectively: 11,6 and 10,3; and 0,1847cm and 0,1632cm. The theoretical stages number was determined using four different methods that allowed evaluate the height equivalent to a theoretical plate. Standing out is the method proposed by Katayama, whose values were closer to the number and height transfer unit, 9,18 and 0,1733m respectively. Subsequently, seven experiments were performed (A, B, C, D, E, F and G) in continuous operation, differ only on their variable rate of vaporization, in order to assess their influence in the still operating performance (minimal distillated ethanol concentration - 83,04% mol, and maximum bottom ethanol concentration 0,196% mol, operational capacity and energetic factor). Therefore experiment C showed the lowest reflux ratio (2,293)and the highest energy factor (1,342), besides complying the concentration limits for the distillate (83,14% mol) and bottom product (0,16% mol). By comparing the experiments of higher (A 84,24% mol) and lower (E 82,82% mol) distillate concentration was concluded that, in order to obtain a small gain in distillate concentration (1,71%), it was necessary an increase of 226,07% in the A reflux ratio compared to E experiment, resulting in an increase of 51,38% in specific energy consumption. Thereby the A energetic factor experiment was approximately 50% smaller. It can be stated that these results prove the technical feasibility of proposed miscellaneous still, with wide application in microdistillaries. / A produção de álcool combustível em pequena escala, até 25L.h-1, enfrenta sérios problemas relativos à ineficiência inerentes a seus processos. O aumento de rendimento na etapa de destilação apresenta-se como uma maneira promissora de viabilizar técnica e economicamente as microdestilarias. Sendo esse o objetivo geral, propõe-se um destilador diferenciado, um misto composto de pratos e recheios, respectivamente nas seções de esgotamento e retificação, e como objetivo especifico, aproveitar as melhores características de cada um desses internos de torre. O protótipo estudado consiste de um destilador de bancada, construído em vidro, em regime de operação contínuo e dividido em três módulos, com altura efetiva total de 190 cm e diâmetro interno de 4cm; dois módulos preenchidos com anéis de Raschig e um módulo do tipo vigreux. Foram realizados testes em refluxo total e, posteriormente, em regime contínuo. Em refluxo total determinou-se o número de unidades de transferência e a altura da unidade de transferência, referidas às fases líquida e gasosa. Os valores obtidos foram aproximada e respectivamente: 11,6 e 10,3; e 0,1847 cm e 0,1632 cm. O número de estágios teóricos foi determinado utilizando-se quatro diferentes métodos, que permitiram avaliar a altura equivalente ao prato teórico. Destaca-se o método proposto por Katayama, cujos valores obtidos se aproximaram mais do número e altura das unidades de transferência, 9,18 e 0,1733m, respectivamente. Posteriormente foram executados sete experimentos (A, B, C, D, E, F e G), em regime contínuo, diferenciados entre si pela variação na taxa de evaporação, de maneira a permitir avaliar sua influência no desempenho operacional do destilador (concentração de etanol no destilado (mínimo igual a 83,04% mol) e no produto de fundo (máximo igual a 0,196% mol), capacidade operacional e fator energético). Assim, o experimento C apresentou a menor razão de refluxo (2,293) e o maior fator energético (1,342), além de respeitar os limites de concentração para o destilado (83,14% mol) e para o produto de fundo (0,16% mol). Através da comparação entre os experimentos de maior (A 84,24% mol) e menor (E 82,82% mol) concentração do destilado foi possível verificar que, a fim de obter-se um pequeno ganho na concentração do destilado (1,71%), foi necessário um aumento de 226,07% na razão de refluxo de A em relação a E, resultando em um aumento no consumo específico de energia de 51,38%. Assim, o fator energético foi aproximadamente 50% menor para o experimento A. Pode-se afirmar que esses resultados comprovam a viabilidade técnica da proposta desse sistema misto de destilação, com grande aplicabilidade nas microdestilarias.

The present work approaches the preparation of a new resin derived from chitosan and its application in the flow preconcentration and spectrophotometric determination of Cu2+ ions in ethanol fuel. The adsorbent was prepared from the functionalization of chitosan with the α-hydroxy-oxime (3-chloro-1-hydroxy-3-methylbutane-2-one oxime) whose modification was confirmed by elemental analysis, FTIR and MEV. Studies of complexation between the ligand and Cu2+ ions showed that the coordination compound has a green color, is  slightly soluble in water, preferably formed at pH 5.8 and absorbs strongly at 435 nm. Adsorption kinetic studies of Cu2+ ions on functionalized chitosan crosslinked with glutaraldehyde follows a pseudo-second order model in 95.0 %(v/v) ethanolic media. The adsorption isotherms of Cu2+ ions in the adsorbent and in ethanol media fit the L2 and S1 type of Giles classification. Desorption studies showed a recovery of 90% of the metal adsorbed using 1.0 mol/L HCl as extractor. The adsorption of Cu2+ ions in ethanol media (~ 93%) was higher than that in water (~ 20%). The flow preconcentration of Cu2+ ions on the prepared adsorbent was realized by a margin from 10.0 to 100.0 ug/L, with an enrichment factor of 20 times, a detection limit of 6.5 ug/L and a quantification limit of 21.6 ug/L, resulting in a gain of sensitivity of 10 times the official cuprizone method. The preconcentration column prepared has been used in more than 60 percolation cycles without apparent loss of efficiency. The analysis of Cu2+ ions  in hydrated ethyl alcohol fuel through flow preconcentration and spectrophotometric determination with cuprizone revealed levels of this metal in the samples that agree, according to the paired t-test and considering  a 95% confidence level, with those obtained in the usual concentration method (evaporation). The standard recovery test showed acceptable recovery rates (92.0 to 107.8%) considering the complexity of the matrices analyzed. The interference of Fe3+ in the preconcentration of Cu2+ ions can be reduced by masking with NaF. The new resin was successfully applied in the flow preconcentration of Cu2+ ions in order the trace analysis of this metal cation in samples of ethanol fuel. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O presente trabalho aborda a preparação de uma nova resina derivada da quitosana e aplicação na pré-concentração em fluxo e determinação espectrofotométrica de íons Cu2+ em álcool etílico combustível. O adsorvente foi preparado a partir da funcionalização da quitosana com a α-hidroxi-oxima (3-cloro-1-hidroxi-3-metilbutan-2-ona oxima) cuja modificação foi confirmada mediante análise elementar, FTIR e MEV. Estudos de complexação entre o ligante e íons Cu2+ mostraram que o composto de coordenação apresenta uma coloração verde, é pouco solúvel em água, formado preferencialmente em pH 5,8 e absorve intensamente em 435 nm. Estudos de cinética de adsorção de íons Cu2+ em quitosana funcionalizada e reticulada com glutaraldeído segue o modelo de pseudo-segunda ordem em meio etanólico a 95,0%(v/v). As isotermas de adsorção de íons Cu2+ neste adsorvente e em meio etanólico se enquadram no tipo L2 e S1 da classificação de Giles. Estudos de dessorção mostraram uma recuperação de 90% do metal adsorvido usando HCl 1,0 mol/L como extrator. A adsorção de íons Cu2+ em meio etanólico (~93%) foi maior que em meio aquoso (~20%). A pré-concentração em fluxo de íons Cu2+ no adsorvente preparado foi realizada numa margem de 10,0 a 100,0 ug/L, apresentando um fator de enriquecimento de 20 vezes, um limite de detecção de 6,5 ug/L e um limite de quantificação de 21,6 ug/L, resultando em ganho de sensibilidade de 10 vezes no método oficial da cuprizona. A coluna de pré-concentração preparada foi utilizada em mais de 60 ciclos de percolação sem perda aparente de eficiência. As análises de íons Cu2+ em álcool etílico hidratado combustível através de pré-concentração em fluxo e determinação espectrofotométrica com cuprizona revelaram teores deste metal nas amostras concordantes, de acordo com o teste t-pareado e considerando um nível de confiança de 95%, com os obtidos através do método convencional de concentração (evaporação). O teste de recuperação de padrão revelou taxas de recuperação aceitáveis (92,0 a 107,8%) considerando a complexidade das matrizes analisadas. A interferência de Fe3+ na pré-concentração de íons Cu2+ pode ser reduzida mediante mascaramento com NaF. A nova resina foi aplicada com êxito na pré-concentração em fluxo de íons Cu2+ visando a análise de traços deste cátion metálico em amostras de álcool etílico combustível.

[pt] O pH constitui um dos parâmetros de controle de qualidade do etanol combustível, sendo estabelecido pela norma brasileira ABNT NBR 10891, cujo escopo é específico para etanol hidratado combustível, e pela norma americana ASTM D 6423, a qual o foco é o etanol anidro combustível. Neste contexto, o presente estudo apresenta uma análise crítica à composição dos eletrodos utilizados pelos diferentes sistemas de medições para pH de etanol, devido à presença de água na composição do eletrodo de vidro. Com isso, o objetivo do presente estudo consistiu em uma proposta de um novo sistema para medição de pH de etanol hidratado combustível, o qual foi o único solvente utilizado, empregando como referência indicadores ácido-base. Por meio do planejamento de experimentos Box-Behnken foi possível determinar a condição otimizada esperada para o novo sistema de medição, o qual foi comparado com os sistemas propostos pelos referenciais normativos e posteriormente com o intervalo de pH definido pelos indicadores. Os resultados revelaram que os valores de pH obtidos pelos diferentes sistemas utilizados, incluindo o proposto pelo presente estudo, são estatisticamente diferentes entre si, e que somente os valores obtidos pelo novo sistema de medição se adequa à faixa de pH encontrada pelos indicadores. O eletrodo otimizado apresentou uma sensibilidade de resposta adequada à equação de Nernst, tendo um comportamento operacional adequado ao novo sistema de medição proposto pelo presente estudo. / [en] The pH is one of the quality control parameters of fuel ethanol, established by the Brazilian standard ABNT NBR 10891, whose scope is specific for hydrated fuel ethanol, and by the American standard ASTM D 6423, which focuses on anhydrous ethanol fuel. In this context, the present study presents a critical analysis of the composition of the electrodes used by the different measurement systems for ethanol pH, due to the presence of water in the composition of the glass electrode. Thus, the objective of the present study was to propose a new system for measuring the pH of hydrated fuel ethanol, which was the only solvent used, using acid-base indicators as a reference. Box-Behnken Design made possible to determine the optimal condition expected for the new measurement system, which was compared with the systems proposed by the normative references and later with the pH range defined by the indicators. The results revealed that the pH values obtained by the different systems used, including the one proposed by the present study, are statistically different from each other, and that only the values obtained by the new measurement system are suitable for the pH range found by the indicators. The optimized electrode presented an adequate response sensitivity to the Nernst equation, having an operational behavior adequate to the new measurement system proposed by the present study.

Os eletrocatalisadores PtSnRh suportados em carbono-Sb2O5.SnO2, com 20% de massa de metal, foram preparados pelo método de redução por álcool, utilizando H2PtCl6.6H2O (Aldrich), RhCl3.xH2O (Aldrich) e SnCl2.2H2O (Aldrich), como fontes de metais; Sb2O5.SnO2 (ATO) e carbono Vulcan XC72, como suporte; e etileno glicol como agente redutor. Os eletrocatalisadores obtidos foram caracterizados fisicamente por difração de raios-X (DRX) e microscopia eletrônica de transmissão (MET). Por meio dos difratogramas observou-se que os eletrocatalisadores PtSnRh/C-ATO possuem estrutura CFC para a Pt e ligas de Pt, além de vários picos associados ao SnO2 e ATO. Os tamanhos médios dos cristalitos ficaram entre 2 e 4 nm. Por meio das micrografias verificou-se uma boa distribuição das nanopartículas sobre o suporte. Os tamanhos médios das partículas ficaram entre 2 e 3 nm, com boa concordância para os tamanhos médios dos cristalitos. Os desempenhos dos eletrocatalisadores foram analisados por meio de técnicas eletroquímicas e em condições reais de operação utilizando uma célula a combustível unitária alimentada diretamente por etanol. Na cronoamperometria, a temperatura de 50ºC, os eletrocatalisadores com proporção de 85%C+15%ATO para o suporte, apresentaram a melhor atividade, e as proporções atômicas que obtiveram os melhores resultados foram PtSnRh(70:25:05) e (90:05:05). Nos experimentos em célula, o eletrocatalisador PtSnRh(70:25:05)/85C+15ATO apresentou o melhor desempenho. / PtSnRh electrocatalysts supported on carbon-Sb2O5.SnO2, with metal loading of 20 wt%, were prepared by an alcohol-reduction process, using H2PtCl6.6H2O (Aldrich), RhCl3.xH2O (Aldrich) and SnCl2.2H2O (Aldrich), as source of metals; Sb2O5.SnO2 (ATO) and carbon Vulcan XC72, as support; and ethylene glycol as reducing agent. The electrocatalysts obtained were characterized physically by X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM). The diffractograms showed which PtSnRh/C-ATO electrocatalysts had FCC structure of Pt and Pt alloys, besides several peaks associated with SnO2 and ATO. The average sizes of crystallites were between 2 and 4 nm. TEM micrographs showed a good distribution of the nanoparticles on the support. The average sizes of particles were between 2 and 3 nm, with good agreement for the average size of the crystallites. The performances of the electrocatalysts were analyzed by electrochemical techniques and in real conditions of operation using single direct ethanol fuel cell. In the chronoamperometry at 50ºC, the electrocatalysts with carbon (85 wt%) and ATO (15 wt%) support, showed the best activity, and the atomic proportions which achieved the best results were PtSnRh(70:25:05) e (90:05:05). PtSnRh(70:25:05)/85C+15ATO electrocatalysts showed the best performance in a direct ethanol fuel cell.

Neste trabalho foram desenvolvidos métodos eletroanalíticos (redissolução potenciométrica e voltamétrica) para a determinação de metais (mercúrio, cobre, chumbo e zinco) em petróleo, óleo diesel, óleo lubrificante e álcool combustível. Para analisar álcool, foi também desenvolvido um método por eletroforese capilar, que possibilita a determinação de cátions (sódio, potássio e cálcio) e ânions (cloreto, sulfato e nitrato). Procedimentos envolvendo a utilização de fornos de microondas (focalizadas - que opera a pressão atmosférica - e com cavidade, que promove a digestão em frascos pressurizados) para a decomposição de petróleo, óleo diesel e óleo lubrificante são descritos. As determinações de cobre e mercúrio por redissolução potenciométrica apresentaram melhores limites de detecção do que a voltametria de redissolução de onda quadrada nas amostras digeridas, utilizando eletrodos de ouro confeccionados a partir de CDs graváveis (Cdtrodos), como eletrodo de trabalho. Para a determinação de chumbo e zinco nas mesmas amostras digeridas, os melhores resultados foram obtidos com eletrodos de filme de mercúrio e utilizando a voltametria de redissolução potenciométrica. Perdas de mercúrio por volatilização foram verificadas quando as amostras foram digeridas em fornos de microondas focalizadas. Para os demais metais, a utilização deste forno foi vantajosa por proporcionar melhores limites de detecção devido à utilização de maiores massas de amostra no processo de digestão. A utilização de um banho ultrassônico de bancada para promover a extração de cobre e chumbo de óleos lubrificantes na presença da mistura 1:1 (v/v) de HClconc. e H2O2 (30% m/v) mostrou-se eficiente. Trinta minutos de exposição à energia ultrassônica foram necessários para a extração quantitativa de ambos os metais. Nas soluções extratoras, o teor dos metais foi determinado por voltametria de redissolução anódica, usando CDtrodos. Os limites de detecção do método para a determinação de cobre e chumbo foram, respectivamente, de 23 e 67 ng g-1 de óleo, aplicando 120 s de tempo de deposição. A voltametria de redissolução anódica em eletrodo de ouro possibilitou a determinação de cobre e chumbo em álcool combustível, sem qualquer tratamento prévio das amostras. Limites de detecção de 120 e 235 ng L-1 para cobre e chumbo, respectivamente, foram obtidos aplicando 15 min de tempo de deposição. Alternativamente, a evaporação do etanol seguido da redissolução em água desionizada permitiu a determinação dos metais por análise de redissolução. Todos os resultados obtidos utilizando diferentes metodologias de decomposição de amostras foram comparados com os resultados obtidos por análises por espectrometria de absorção atômica com forno de grafite. O método envolvendo a evaporação prévia, seguida da redissolução dos íons em meio aquoso também se mostrou muito favorável para realizar a determinação de cátions e ânions por eletroforese capilar em amostras de etanol hidratado combustível. Os íons Na+, K+ e Ca2+, Cl-, NO3- e SO42- foram encontrados nas amostras analisadas. Os limites de detecção destes íons se encontram na faixa de 0,06 e 0,18 mg L-1. / In this work eletroanalytical methodologies (potentiometric stripping analysis and anodic stripping voltammetry) for the determination of metals (mercury, copper, lead, and zinc) in crude oil, lubricating oil, diesel fuel, and ethanol fuel are proposed. A capillary electrophoresis method for ethanol fuel was developed to determine cations (sodium, potassium, and calcium) and anions (chloride, sulphate, and nitrate). Microwave digestion methods using different ovens (a focused microwave oven – operating at atmospheric pressure, and a cavity microwave oven, which employs pressurized vessels) for crude oil, lubricating oil, and diesel fuel are described. The determination of copper and mercury by potentiometric stripping analysis presents better detection limits than stripping voltammetric determinations for the digested sample analysis. Loss of mercury by volatilization was verified when samples were digested in the focused microwave oven. Otherwise, this oven presented some advantages for the other metals, as the improved detection limits due to the employment of higher sample mass for the digestion process. The use of a ultrasonic bath to promote the extraction of copper and lead from lubricating oils in the presence of 1:1 (v/v) HClconc and H2O2 (30% m/v) was efficient. Thirty minutes of ultrasonic exposure were necessary for quantitative exctraction of copper and lead. Anodic stripping voltammetry using gold CDtrodes was applied for metal determination in the extracted solutions. The detection limits of the proposed method for copper and lead were 23 and 67 ng g-1, respectively, under application of 120 seconds as deposition time. Anodic stripping voltammetry at a gold electrode was used for the determination of copper and lead in ethanol fuel, without any prior sample treatment. Detection limits of 120 and 235 ng L-1 for copper and lead, respectively, were attained applying 900 s as deposition time. Alternatively, the ethanol evaporation followed by re-suspension in deionised water allowed the metals determination by stripping analysis. All results obtained for sample decomposition methods were compared with the ones obtained by electrothermal atomic absorption spectrometric determinations. The method, which employs prior ethanol evaporation followed by re-suspension in deionised water, was applied for the determination of cations and anions by capillary electrophoresis in the hydrated ethanol fuel (automotive fuel). Na+, K+, Ca2+, Cl-, NO3-, and SO42- ions were found in the analyzed samples. The detection limits for these ions were situated between 0.06 and 0.18 mg L-1.

Os eletrocatalisadores PtSn / C-ATO com Pt e Sn com diferentes relações atômicas (90:10, 70:30 e 50:50) foram preparados em uma única etapa pelo processo de redução por álcool usando H2PtCl6.6H2O e SnCl2.2H2O como fontes de metais e etileno glicol como solvente e agente redutor e de uma mistura física de carbono Vulcan XC72 (85% em peso) e ATO(Sb2O5.SnO2) (15% em peso) como o suporte (C-ATO). Os materiais obtidos foram caracterizados por difração de raios X (DRX) e microscopia eletrônica de transmissão (MET). A atividade catalítica para oxidação eletroquímica do etanol em meio ácido foi investigada por voltametria cíclica e cronoamperometria em células unitárias de combustível de etanol direto (DEFC). As análises de DRX revelou que Pt (FCC), SnO2, carbono e fases ATO coexistem nos materiais obtidos. Os estudos eletroquímicos mostraram que os eletrocatalisadores PtSn / C-ATO são mais ativos para oxidação eletroquímica do etanol em comparação ao eletrocatalisador de PtSn / C . As experiências a 100 ° C em células a combustível unitárias (DEFC) mostrou que a densidade de potencia da célula usando PtSn / C-ATO (90:10) foi de aproximadamente 100% mais elevado do que o obtido utilizando PtSn / C (50:50). Os experimentos de infra vermelho FTIR in-situ indicaram que a adição de ATO no suporte para eletrocatalisadores PtSn / C favorece a formação do ácido acético como produto, enquanto para PtSn / C o acetaldeído foi o principal produto formado. / PtSn/C-ATO electrocatalysts with different Pt:Sn atomic ratios (90:10, 70:30 and 50:50) were prepared in a single step by an alcohol-reduction process using H2PtCl6.6H2O and SnCl2.2H2O as metal sources and ethylene glycol as solvent and reducing agent and a physical mixture of carbon Vulcan XC72 (85 wt%) and Sb2O5.SnO2 (15 wt%) as support (C-ATO). The obtained materials were characterized by X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM). The catalytic activity for ethanol electro-oxidation in acid medium was investigated by cyclic voltammetry and chroamperometry and in single direct ethanol fuel cell (DEFC). XRD analyses showed that Pt(FCC), SnO2, carbon and ATO phases coexist in the obtained materials. The electrochemical studies showed that PtSn/C-ATO electrocatalysts were more active for ethanol electro-oxidation than PtSn/C electrocatalyst. The experiments at 100oC on a single DEFC showed that the power density of the cell using PtSn/C-ATO (90:10) was nearly 100% higher than the one obtained using PtSn/C (50:50). FTIR measurements showed that the addition of ATO to PtSn/C favors the formation of acetic acid as a product while for PtSn/C acetaldehyde was the principal product formed.

Os eletrocatalisadores PtSnRh suportados em carbono-Sb2O5.SnO2, com 20% de massa de metal, foram preparados pelo método de redução por álcool, utilizando H2PtCl6.6H2O (Aldrich), RhCl3.xH2O (Aldrich) e SnCl2.2H2O (Aldrich), como fontes de metais; Sb2O5.SnO2 (ATO) e carbono Vulcan XC72, como suporte; e etileno glicol como agente redutor. Os eletrocatalisadores obtidos foram caracterizados fisicamente por difração de raios-X (DRX) e microscopia eletrônica de transmissão (MET). Por meio dos difratogramas observou-se que os eletrocatalisadores PtSnRh/C-ATO possuem estrutura CFC para a Pt e ligas de Pt, além de vários picos associados ao SnO2 e ATO. Os tamanhos médios dos cristalitos ficaram entre 2 e 4 nm. Por meio das micrografias verificou-se uma boa distribuição das nanopartículas sobre o suporte. Os tamanhos médios das partículas ficaram entre 2 e 3 nm, com boa concordância para os tamanhos médios dos cristalitos. Os desempenhos dos eletrocatalisadores foram analisados por meio de técnicas eletroquímicas e em condições reais de operação utilizando uma célula a combustível unitária alimentada diretamente por etanol. Na cronoamperometria, a temperatura de 50ºC, os eletrocatalisadores com proporção de 85%C+15%ATO para o suporte, apresentaram a melhor atividade, e as proporções atômicas que obtiveram os melhores resultados foram PtSnRh(70:25:05) e (90:05:05). Nos experimentos em célula, o eletrocatalisador PtSnRh(70:25:05)/85C+15ATO apresentou o melhor desempenho. / PtSnRh electrocatalysts supported on carbon-Sb2O5.SnO2, with metal loading of 20 wt%, were prepared by an alcohol-reduction process, using H2PtCl6.6H2O (Aldrich), RhCl3.xH2O (Aldrich) and SnCl2.2H2O (Aldrich), as source of metals; Sb2O5.SnO2 (ATO) and carbon Vulcan XC72, as support; and ethylene glycol as reducing agent. The electrocatalysts obtained were characterized physically by X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM). The diffractograms showed which PtSnRh/C-ATO electrocatalysts had FCC structure of Pt and Pt alloys, besides several peaks associated with SnO2 and ATO. The average sizes of crystallites were between 2 and 4 nm. TEM micrographs showed a good distribution of the nanoparticles on the support. The average sizes of particles were between 2 and 3 nm, with good agreement for the average size of the crystallites. The performances of the electrocatalysts were analyzed by electrochemical techniques and in real conditions of operation using single direct ethanol fuel cell. In the chronoamperometry at 50ºC, the electrocatalysts with carbon (85 wt%) and ATO (15 wt%) support, showed the best activity, and the atomic proportions which achieved the best results were PtSnRh(70:25:05) e (90:05:05). PtSnRh(70:25:05)/85C+15ATO electrocatalysts showed the best performance in a direct ethanol fuel cell.

A contaminação de ambientes aquáticos decorrente de acidentes com gasolina, álcool combustível e misturas binárias representa um risco crescente, tendo em vista as projeções do setor para os próximos 50 anos. O objetivo do presente estudo foi avaliar a toxicidade aguda da Gasolina C, Gasolina P e álcool combustível isoladamente e em misturas binárias, assim como de suas respectivas Frações Solúveis em Água (FSA) e Frações Dispersas em Água (FDA) sobre Daphnia similis. O estudo ainda incluiu a avaliação da toxicidade aguda remanescente na matriz água de uma contaminação antiga (intemperismo) com a Gasolina C. Paralelamente, foram conduzidos ensaios de toxicidade aguda com amostras ambientais (água subterrânea, superficial e elutriato a partir de sedimentos) de uma área alagada com histórico de contaminação antiga. O cultivo e os ensaios com D. similis foram de acordo com a NBR 12.713 (2009). Tanto a gasolina C quanto a P foram extremamente tóxicas para os organismos, apresentando valores médios de CE50% em 48 h de 0,00113% e 0,058% respectivamente. As diferenças entre os resultados obtidos com a Gasolina C e aqueles obtidos com suas frações FSA e FDA foram significativas (p < 0,05), sendo que não houve diferença significativa entre a toxicidade aguda da FSA e da FDA (p < 0,05). Os resultados obtidos com os ensaios com Gasolina P e FDA não apresentaram diferenças significativas entre si (p < 0,05), mas, foram significativamente diferentes daqueles obtidos com FSA (p < 0,05). Os resultados dos ensaios de toxicidade aguda com misturas binárias sugeriram efeito menos que aditivo (antagonismo). Os resultados da simulação de uma contaminação antiga demonstraram redução acentuada da toxicidade para D. similis ao longo de apenas 28 dias. Entretanto, com relação aos ensaios com as amostras ambientais da área com histórico de contaminação, apesar da ausência ou baixa toxicidade nas amostras de água superficial (sugerindo intemperismo), toxicidade alta foi observada em amostras de água subterrânea e no elutriato de sedimentos, sugerindo condições de adsorção aos sedimentos com alto teor de argila e/ou aprisionamento dos compostos em zona saturada. / The contamination of aquatic environments due to accidents with gasoline, alcohol fuel and their mixtures represents an increasing risk due to the projections made by the petroleum-based fuels industry for the next 50 years. The objective of the present study was to assess the acute toxicity of gasoline C, gasoline P, ethanol fuel separately and in mixtures, as well as their respective water-soluble fractions (WSF) and water-disperse fraction (WDF) on the bioindicator Daphnia similis. The study also included the assessment of the remaining acute toxicity in an aged gasoline C-contaminated water matrix with aging simulation for a 28-day period. Parallel to that, toxicity assays were conducted with environmental samples, including surface water, elutriate of sediments and groundwater from an aged contaminated area. The cultivation and the assays with D. similis were carried out according to NBR 12.713 (2009). Both gasoline C and P were highly toxic to D. similis, with CE50% in 48 h of 0.00113% e 0.058% respectively. The differences in acute toxicity between Gasoline C and its fractions WSF and WDF were significant (p <0.05). However, no significant difference was found between WSF and WDF fractions. Gasoline P and its WDF fraction had no significant differences (p < 0.05), but their toxicity were significant different from that one obtained with the FSA fraction (p < 0.05). Acute toxicity assays carried out with gasoline C and P mixed with ethanol fuel suggested effect less than additive (antagonism). The results obtained with the simulation of an aged contamination with Gasoline C showed sharp reduction in toxicity along 28 days. However, regarding the assays with environmental samples from an aged contamination, although absence or low toxicity was observed in the superficial water, severe toxicity was found in the sediments elutriate and in the groundwater, which was confirmed by the high concentrations of gasoline hydrocarbons in both matrixes. The results suggest that the contaminant was entrapped in the saturated zone and/or adsorbed to the sediments with high clay content.