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Tratamento de corante reativo e lignina sulfonato pelo processo fotocatalitico eletroquimicamente assistido

Pelegrini, Ronaldo Teixeira, 1956- 25 July 2018 (has links)
Orientador: Nelson Eduardo Duran Caballero / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-25T03:49:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pelegrini_RonaldoTeixeira_D.pdf: 1934560 bytes, checksum: cfbfd240a2e2dad6ae523f018b25f785 (MD5) Previous issue date: 1999 / Doutorado
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Biodegradação e fotocatálise de fenol em altas concentrações de cloreto

L'amour, Rogério José Araújo, Instituto de Engenharia Nuclear January 2001 (has links)
Submitted by Marcele Costal de Castro (costalcastro@gmail.com) on 2017-10-31T15:06:44Z No. of bitstreams: 1 ROGÉRIO JOSÉ ARAÚJO L´AMOUR M.pdf: 3684967 bytes, checksum: 922ea6e1c5d152976e796aa0a7b7aa3d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-31T15:06:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ROGÉRIO JOSÉ ARAÚJO L´AMOUR M.pdf: 3684967 bytes, checksum: 922ea6e1c5d152976e796aa0a7b7aa3d (MD5) Previous issue date: 2001 / Nos últimos anos tem sido freqüente a ocorrência de acidentes ambientais de grande porte, principalmente na área petroquímica. A contaminação de águas subterrâneas, manguezais e do litoral por poluentes orgânicos apresenta, além da complexidade dos efluentes, o empecilho da elevada concentração salina para os processos clássicos de bio-remediação. A fotocatálise heterogênea tem se mostrado uma técnica promissora para a destruição ou inativação de poluentes tóxicos ou recalcitrantes. O objetivo deste trabalho foi estudar o emprego de um sistema combinado de biodegradação e POA, nessa seqüência, utilizando lodos ativados e fotocatálise heterogênea para degradação de fenol, e de seus derivados gerados durante os processo de degradação,em meio a altas concentrações salinas (NaCl). Procurou-se relacionar a morfologia do floco, a microfauna existente e a degradação de fenol em função da salinidade do meio, no sistema de lodos ativados. Já na fotocatálise heterogênea, utilizando TiO2 como fotocatalisador, procurou-se trabalhar em condições de máxima remoção de fenol, previamente determinadas através de planejamento experimental.
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Aplicações potenciais para as areias descartadas de fundição : um estudo exploratório

Oliveira, Greice Vanin January 2016 (has links)
Neste trabalho, areias descartadas de fundição, que representam um dos resíduos industriais de maior volume gerados, foram caracterizadas e testadas como material alternativo para uma série de aplicações, a saber: fotocatálise, polimerização, adsorção e na síntese de zeólitas. Amostras de diferentes areias foram testadas como suportes em fotocatálise para degradação de rodamina B. Para fins comparativos, titânia comercial (P25) foi utilizada. Os catalisadores de titânia suportados sobre as areias apresentaram maior atividade catalítica que a titânia comercial sob luz solar. Os catalisadores metalocênicos suportados in situ apresentaram capacidade catalítica superior à do sistema homogêneo na polimerização de etileno. Areia verde foi testada como material alternativo para a adsorção de corantes (rodamina B e azul de metileno) em solução aquosa cuja capacidade máxima de adsorção para cada corante foi de 28,50 mg.g-1 para o azul de metileno e 32,34 mg.g-1 para a rodamina B. Dos quatro modelos de equilíbrio de adsorção aplicados, o de Langmuir foi o mais adequado para explicar o processo. Areia verde, previamente tratada com solução de NaOH (24 h) permitiu a obtenção de Zeólita A com alta pureza, porém com baixo rendimento. O conjunto de resultados indicou que as areias descartadas de fundição têm potencial de uso para as aplicações propostas. / In this work, discarded foundry sands, which represent an industrial waste generated at a higher volume, were characterized and tested as an alternative material for a number of applications, namely: photocatalysis, polymerization, adsorption and zeolite synthesis. Samples of different sands were tested as supports for degradation photocatalysis for rhodamine B. For comparative purposes, commercial titania (P25) was also evaluated. Titania supported catalyst on the sands had higher catalytic activity than the commercial one under sunlight irradiation. The in situ supported metallocene catalysts have shown catalytic activity higher than the homogeneous one in the polymerization of ethylene. Green sand was tested as an alternative material for the adsorption of dyes (rhodamine B, methylene blue) in aqueous solution. The maximum adsorption capacity for each dye was 28.50 mg g-1 for methylene blue and 32.34 mg g-1 for rhodamine B. Of the four applied adsorption equilibrium models, Langmuir was suitable to describe the process. Green sand after pretreatment with NaOH solution (24 h) allowed to obtain high purity Zeolite A, but with low yield. This set of results indicated that the discarded foundry sands may have potential use for the proposed applications.
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Nanotubos de TiO2 aplicados a geração de H2 a partir da fotólise da água: desenvolvimento de novas metodologias de deposição de cocatalisadores metálicos

Migowski, Pedro January 2012 (has links)
A presente tese descreve o resultados referentes ao desenvolvimento e otimização de novos fotocatalisadores a base de nanotubos (NTs) de TiO2 para a produção de H2 pela fotólise de soluções aquosas de alcoóis. A partir da anodização de chapas de Ti com eletrólitos a base de fluoretos, foi possível obter nanotubos com diâmetros controlados e comprimentos variáveis, somente controlando a tensão e tempos de anodização. A atividade fotocatalítica dos NTs de TiO2 puros foi otimizada pela variação do comprimento e da fase cristalina do TiO2. Os nanotubos com 1,4 μm e fase anatase se mostraram ótimos, produzindo 1,58 mol.h-1.cm-2 de H2. Cocatalisadores metálicos, os quais melhoram a eficiência dos fotocatalisadores, foram adicionados aos NTs através de duas metodologias diferentes: i)A decoração in situ de nanopartículas (NPs) de Au durante a anodização e ii) a decoração dos NTs com Pt e Au pelo método de sputtering. A decoração in situ foi eficiente, aumentando em ~30% a atividade fotocatalítica em relação aos nanotubos puros. Por sua vez, a deposição de Pt e Au por sputtering sobre os NTs aumentou 10x a produção de H2 a partir da fotólise de soluções aquosas de glicerina. Por fim, a caracterização dos cocatalisadores de Pt mostrou a presença de NPs ultrapequenas e também de átomos ou clusters na superfície dos tubos. A medida de eficiência quântica aparente da produção de H2 por fotocatalisadores contendo NPs de Pt produzidas por sputtering revelou que o sistema é um dos mais ativos já reportados até momento. / This thesis describes the results obtained regarding the development of new nanotubular TiO2 photocatalysts for the H2 production from aqueous alcohol solutions photolysis. By anodizing Ti foils in fluoride-based electrolytes, it was possible to obtain nanotubes (NTs) with controlled diameters and variable length, just by controlling the applied voltage and anodization times. Changing the length and crystaline phase of the semiconductor optimized the photocatalytic activity of the pure TiO2 nanotubes. The NTs with 1,4 μm and anatase phase showed to be optimum, producing H2 at 1.58 μmol.h-1.cm-2. Metallic cocatalysts, known as promoters of photocatalytic processes, were added to the NTs by two different methodologies: i) The in situ decoration of Au NPs during the anodization process and ii) the NTs decoration by sputtering Pt and Au targets over the NTs. The in situ decoration was efficient, increasing ~30 % of the photocatalytic activity by comparison with pure TiO2 NTs. On the other hand, the sputter deposition of Pt and Au over the NTs increased up to 10 x the H2 generation rate by the photolysis of aqueous glycerin solutions. Moreover, the Pt cocatalysts characterization showed the formation of ultra-small NPs and also “free” atoms and small clusters over the tubes surface. The apparent quantum efficiencies measured for the H2 production with photocatalyst with Pt NPs produced by sputtering revealed that the developed system is one of the most active reported in the literature so far.
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Obtenção do SrSnO3 e do SrSnO3:N para o tratamento fotocatalítico da água de lavagem do biodiesel

Lobo, Tatiane Martins 08 December 2015 (has links)
Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química, 2015. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-04-28T18:03:06Z No. of bitstreams: 1 2015_TatianeMartinsLobo_Parcial.pdf: 1754112 bytes, checksum: 677321c4f2d260010d6c779f92532a30 (MD5) / Approved for entry into archive by Patrícia Nunes da Silva(patricia@bce.unb.br) on 2016-05-18T12:56:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_TatianeMartinsLobo_Parcial.pdf: 1754112 bytes, checksum: 677321c4f2d260010d6c779f92532a30 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-18T12:56:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_TatianeMartinsLobo_Parcial.pdf: 1754112 bytes, checksum: 677321c4f2d260010d6c779f92532a30 (MD5) / O estanato de estrôncio, SrSnO3, é um material cerâmico que apresenta uma estrutura ortorrômbica, compatível com uma perovsquita distorcida, e tem sido bastante estudado em função de sua variada aplicação, inclusive como fotocatalisador. Neste trabalho, o SrSnO3 foi sintetizado por reação de combustão e estado sólido e, posteriormente, nitretado por reação de amonólise gasosa para promover a atividade fotocatalítica na região do visível. Testes fotocatalíticos, com radiação UV e visível, foram usados para avaliar a atividade fotocatalítica do SrSnO3 e do SrSnO3:N, investigando, primeiramente, a oxidação do corante azul de metileno como reação sonda (probereaction) e, na sequência, a degradação da matéria orgânica residual do processo de lavagem de biodiesel.Observou-se que os métodos de síntese não influenciaram no teor de nitrogênio das amostras nitretadas. No entanto, os resultados sugerem que a incorporação do N acontece na superfície do SrSnO3 e que ocorrem diferentes mecanismos de compensação de cargas. Apesar disso, a nitretação do SrSnO3, conduzida a diferentes condições, aumentou a área superficial, a desordem a curto alcance e a atividade fotocatalítica no visível. Para o corante, o SrSnO3:N apresentou menor atividade fotocatalítica comparado ao TiO2 quando se utiliza luz UV. Contudo, ao usar luz visível, os oxinitretos apresentaram eficiência fotocatalítica aproximadamente 7 vezes maior comparada com o SrSnO3 e 4 vezes maior comparada ao TiO2. No tratamento fotocalítico, observou-se que a água de lavagem é uma matriz muito complexa e com elevada carga orgânica, a qual tem uma fração de difícil degradação. Tanto a fotólise como a fotocatálise degradaram, sob radiação UV em até 4 h de reação, uma fração significativa da matéria orgânica, entretanto, parte do TOG permaneceu no efluente após os tratamentos. Com radiação visível, apenas o SrSnO3:N degradou eficientemente os poluentes presentes na água residual. Além disso, os ensaios de toxicidade indicaram que a fotólise/UV torna a água mais tóxica aos embriões do Danioreriose comparada à fotocatálise. Deste modo, o uso do SrSnO3:N irradiado com luz visível torna-se mais interessante, pois reduziu até 57,4% de COT (contudo, a ecotoxicidade deste sistema não pôde ser avaliada). De forma geral, foi possível observar que a nitretação do SrSnO3 aumentou a absorção de luz visível e que os SrSnO3:N produzidos são promissores fotocatalisadores para a fotodegradação de corantes orgânicos e de água residual de biodiesel, podendo ser usado como fotocatalisador ativo com luz solar. / Strontium stannate, SrSnO3, is a ceramic material which presents an orthorhombic structure, compatible with a distorted perovskite. It has been extensively studied due to its potential to several application, including application as a photocatalyst. In this work, SrSnO3 was synthesized by combustion and solid state reaction. Subsequently, the samples were submitted to a thermal treatment under NH3 in order to obtain the oxynitride and then to promote photocatalytic activity in the visible region. Photocatalytic activity of SrSnO3 and SrSnO3:N were evaluated under UV and visible radiation. First of all, oxidation of the dye methylene blue was investigated as a probe reaction and then SrSnO3 and SrSnO3:N were employed to degrade the residual organic matter from the washing process of biodiesel. The synthesis methods showed to not influence in the N content of nitrided samples. Moreover, the results suggest that the incorporation of N occurs preferencially at the surface of the SrSnO3 and that it occurs by two different mechanism of charge compensation. Nevertheless, the SrSnO3nitridation, performed at different conditions, increases the specific surface area, the short-range order and the photocatalytic activity under visible light. For the methylene blue, using UV light, the SrSnO3:N showed a smaller photocatalytic activity if compared to TiO2.. However, using visible light, the oxinitrides presented the better photocatalytic performance (7 times higher than non-nitred samples and 4 times higher than TiO2. For biodiesel wastewater treatment it was observed that wasterwater is a very complex substrate with a very high organic content. Part of this organic content is quite difficult to be oxidized. Either photolysis andphotocatalysis could reduce significantly the TOC content after 4h of UV irradiation, nevertheless a residual part of organic matter (probably oils and grease) remained after both treatment. Using visible radiation, only the SrSnO3:N, obtained through both methods of synthesis, could degrade pollutants present in the wastewater. Moreover, acute ecotoxicity tests indicated that the direct photolysis/UV makes the wastewater even more toxic to the Danio rerio embryos than photocathalysis. Thus, SrSnO3:N/Vis becomes an even more attractive option, reducing up to 57.4% of TOC (although the ecotoxicity test of this treatment could not be performed). In general, it was possible to observe that the nitridation of SrSnO3 increases the absorption of visible light and the SrSnO3:N produced are promising photocatalysts for the photodegradation of organic dye and the wastewater from biodiesel, being used as an active photocatalyst with sun light.
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Aplicações potenciais para as areias descartadas de fundição : um estudo exploratório

Oliveira, Greice Vanin January 2016 (has links)
Neste trabalho, areias descartadas de fundição, que representam um dos resíduos industriais de maior volume gerados, foram caracterizadas e testadas como material alternativo para uma série de aplicações, a saber: fotocatálise, polimerização, adsorção e na síntese de zeólitas. Amostras de diferentes areias foram testadas como suportes em fotocatálise para degradação de rodamina B. Para fins comparativos, titânia comercial (P25) foi utilizada. Os catalisadores de titânia suportados sobre as areias apresentaram maior atividade catalítica que a titânia comercial sob luz solar. Os catalisadores metalocênicos suportados in situ apresentaram capacidade catalítica superior à do sistema homogêneo na polimerização de etileno. Areia verde foi testada como material alternativo para a adsorção de corantes (rodamina B e azul de metileno) em solução aquosa cuja capacidade máxima de adsorção para cada corante foi de 28,50 mg.g-1 para o azul de metileno e 32,34 mg.g-1 para a rodamina B. Dos quatro modelos de equilíbrio de adsorção aplicados, o de Langmuir foi o mais adequado para explicar o processo. Areia verde, previamente tratada com solução de NaOH (24 h) permitiu a obtenção de Zeólita A com alta pureza, porém com baixo rendimento. O conjunto de resultados indicou que as areias descartadas de fundição têm potencial de uso para as aplicações propostas. / In this work, discarded foundry sands, which represent an industrial waste generated at a higher volume, were characterized and tested as an alternative material for a number of applications, namely: photocatalysis, polymerization, adsorption and zeolite synthesis. Samples of different sands were tested as supports for degradation photocatalysis for rhodamine B. For comparative purposes, commercial titania (P25) was also evaluated. Titania supported catalyst on the sands had higher catalytic activity than the commercial one under sunlight irradiation. The in situ supported metallocene catalysts have shown catalytic activity higher than the homogeneous one in the polymerization of ethylene. Green sand was tested as an alternative material for the adsorption of dyes (rhodamine B, methylene blue) in aqueous solution. The maximum adsorption capacity for each dye was 28.50 mg g-1 for methylene blue and 32.34 mg g-1 for rhodamine B. Of the four applied adsorption equilibrium models, Langmuir was suitable to describe the process. Green sand after pretreatment with NaOH solution (24 h) allowed to obtain high purity Zeolite A, but with low yield. This set of results indicated that the discarded foundry sands may have potential use for the proposed applications.
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Obtenção por electrospinning e caracterização de fibras nanoestruturadas de TiO2 e sua aplicação fotocatalítica

Silva, Luana Góes Soares da January 2013 (has links)
O dióxido de titânio (TiO2) é um dos principais semicondutores empregados em fotocatálise. No presente trabalho o propóxido de titânio foi empregado como precursor na formação de fibras nanoestruturadas de óxido de titânio utilizando-se a técnica electrospinning. Para a realização deste processo utilizou-se uma solução contendo 2,5 ml de propóxido de titânio, 2,0 ml de ácido acético e 5 ml de solução alcoólica de polivinilpirrolidona (10%). Como parâmetros processuais utilizou-se uma distância entre a ponta do capilar e o coletor de 12 cm, a tensão aplicada foi de 13,5 kV, o fluxo foi controlado por uma bomba de infusão (1,8 mL/h) e as fibras foram coletadas durante 30 minutos. As fibras assim obtidas foram então, tratadas termicamente até a temperatura de 800 °C, a uma taxa de aquecimento de 1,4 °C/h, a fim de promover a formação do óxido de titânio. Os materiais sintetizados foram caracterizados visando a determinação das fases presentes, tamanho de cristalito, morfologia, determinação da energia de band gap, grupos funcionais e, a avaliação da atividade fotocatalítica. As fibras nanoestruturadas de TiO2 tratadas a temperatura de 650 °C demonstraram serem mais eficientes na degradação do corante alaranjado de metila, portanto apresentaram maior fotoatividade, devido a presença da fase anatase. As fibras nanoestruturadas de TiO2 tratadas acima de 700 °C apresentaram além da fase anatase a formação da fase rutilo o que levou a uma redução na fotoatividade deste material. / Titanium dioxide is a compound widely used as a semiconductor photocatalyst. In the present work titanium propoxide was used as the precursor in the formation of nanostructured TiO2 fibers using the electrospinning process. During the electrospinning process it was used a solution containing 2.5 ml of titanium propoxide (TiP), 2.0 ml of acetic acid and 5 ml of an alcoholic solution of polivinilpirrolidone (PVP). As processual parameters the distance to the collector was fixed at 12 cm, the applied voltage was 13.5 kV, the flow was controlled by an infusion pump (1.8 mL/h) and the fibers were collected during 30 minutes. The fibers were then heat treated up to 800 °C at a heating rate of 1.4 °C/h. The synthesized materials were characterized in order to determine the phases present, crystallite size, and morphology. It was determined the band gap energy, the presence of functional groups and the photocatalytic activity. The nanostructured TiO2 fibers treated at 650 °C proved to be more efficient in the degradation of methyl orange dye, and thus have higher photoactivity, mainly due to the presence of the anatase phase. The nanostructured fibers treated above 700 °C presented the formation of anatase rutile phases which cause a reduction in the photoactivity of these fibers.
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Síntese, caracterização e aplicações de fotocatalisadores de TiO2 nanoestruturados

Nunes, Ana Paola Beltrão January 2011 (has links)
Nanotubos de TiO2 têm sido amplamente empregados em fotocatálise, pois a sua alta área superficial trouxe benefícios, dentre eles as facilidades de reação/interação as quais ocorrem principalmente na superfície do catalisador e dependem fortemente da medida de área superficial do material. Os nanotubos de titânio foram sintetizados hidrotermicamente à temperatura de 140 °C em autoclaves de aço inoxidável revestidas com politetrafluoretileno e caracterizados por meio de difração de raios X, medida de área superficial e volume de poros, microscopia eletrônica de transmissão e análise térmica. A determinação da energia do “band gap” foi realizada por espectroscopia molecular de refletância difusa. Foi estudado o efeito dos tratamentos pós síntese (pH da lavagem e temperatura de calcinação) na morfologia dos catalisadores, na energia do “band gap” e na sua atividade fotocatalítica. Para avaliação da atividade fotocatalítica dos nanotubos de TiO2 foi empregada a reação de decomposição do corante rodamina B em solução aquosa. Os resultados mostraram que quanto mais ácido o pH de lavagem e quanto mais alta a temperatura de calcinação menores foram os valores da energia de “band gap” e consequentemente maior a atividade catalítica. / TiO2 nanotubes have been widely used in photocatalysis once their high surface area had brought benefits, among them the ease of reaction / interaction which occur mainly on the catalyst surface and depend strongly on the surface area measurement of the material. The nanotubes of titanium were synthesized hydrothermally at 140 ° C in stainless steel autoclaves lined with polytetrafluoroethylene and characterized by X-ray diffraction, surface area measurement and pore volume, transmission electron microscopy and thermal analysis. The determination of the band gap energy was performed by molecular spectroscopy of diffuse reflectance. The effect of post synthesis treatment (pH of washing and calcination temperature) on the morphology of the catalysts, the band gap energy and the photocatalytic activity was studied. To evaluate the photocatalytic activity of TiO2 nanotubes were employed the reaction of decomposition of rhodamine B in aqueous solution. The results showed that the more acidic the pH of washing and the higher the calcination temperature the lower the values of the band gap energy and consequently the higher the catalytic activity.
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Contributions to process intensification in microfluidic devices

Padoin, Natan January 2016 (has links)
Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-05-23T04:23:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 345246.pdf: 3833045 bytes, checksum: 35d80aaf8c01e7907f32f268d7c127d3 (MD5) Previous issue date: 2016 / Abstract : In this work, answers to some gaps found in the literature on the field of process intensification in microfluidic devices were proposed. The behavior of a carbon-based composite photocatalyst, specifically a composite of TiO2 and graphene, immobilized on the inner walls of a microchannel reactor, was evaluated and compared with a system containing pristine TiO2. Additionally, a comprehensive computational simulation was performed, based on fundamental physics of semiconductors and considering the coupling of radiation distribution, fluid flow, mass transport and chemical reactions. Moreover, a numerical study was carried out aiming to determine optimal photocatalytic film thicknesses for different illumination mechanisms (backside illumination, BSI, and front-side illumination, FSI) as a function of relevant operational variables and parameters, namely the incident irradiation, the apparent first-order reaction constant, the effective diffusivity and the absorption coefficient. Finally, the possibility of numerically predict the effect of wall wettability on gas-liquid flow pattern developed in microfluidic devices was investigated.<br> / Dispositivos microfluídicos são baseados em microcanais nos quais o diâmetro efetivo é da ordem de centenas de micrômetros, resultando em elevada razão área/volume. Embora um considerável avanço tenha sido observado nessa área nas últimas décadas, resultando, inclusive, em aplicações industriais comercialmente disponíveis, ainda há importantes questões em aberto. Neste trabalho, respostas a algumas dessas questões foram propostas. Em particular, procurou-se determinar o comportamento de dispositivos microfluídicos aplicados à intensificação de processos fotocatalíticos considerando um fotocatalisador compósito (especificamente um compósito de dióxido de titânio e grafeno) imobilizado nas paredes internas. Tal sistema foi, então, comparado a um equivalente no qual dióxido de titânio puro foi imobilizado. As partículas de dióxido de titânio e do compósito de dióxido de titânio-grafeno foram depositadas por meio de um método térmico. Suspensões de TiO2 e TiO2- grafeno foram preparadas e injetadas ao longo de microcanais de chips microfluídicos comerciais construídos com vidro borossilicato. Os dispositivos foram, então, tratados termicamente para promover a evaporação do solvente (água) e a deposição do fotocatalisador nas paredes internas. O processo foi realizado ciclicamente para promover a formação de múltiplas camadas. A evolução da deposição foi avaliada pelo monitoramento dos perfis óticos dos sistemas. Azul de metileno foi usado como reagente modelo em ensaios de fotodegradação. Ensaios preliminares permitiram determinar o efeito dos fenômenos de adsorção e fotólise sobre o comportamento global. Nos experimentos de reação fotocatalisada observou-se que uma maior velocidade de reação inicial foi obtida no microrreator contendo fotocatalisador composto (TiO2-GR) imobilizado nas paredes internas, mas ambos os sistemas (TiO2 e TiO2- GR) exibiram velocidades de reação similares quando o estado estacionário foi alcançado. Verificou-se que a taxa de descolorização do azul de metileno no chip microfluídico foi, aproximadamente, uma ordem de magnitude maior que aquela reportada em sistemas macroscópicos equivalentes em condições experimentais similares. Além disso, investigou-se, neste trabalho, a possibilidade de avaliar teoricamente o comportamento de sistemas microfluídicos aplicados a processos fotocatalíticos com base na física fundamental de semicondutores, bem como a possibilidade de modelar computacionalmente os fenômenos acoplados (distribuição de intensidade luminosa, escoamento, transporte de massa e reação química) que ocorrem em reatores de microcanais (provendo uma estimativa para o desempenho do reator, dos pontos de vista global e local). O modelo computacional foi validado com os resultados experimentais. Na sequência, o modelo computacional foi aplicado para a predição da melhor espessura para o filme fotocatalítico imobilizado nas paredes internas de dispositivos microfluídicos em diferentes condições de iluminação (backside illumination, BSI, e front- side illumination, FSI) como função de variáveis operacionais e parâmetros relevantes, nomeadamente a irradiação incidente, a constante de velocidade de reação aparente de pseudo-primeira ordem, a difusividade efetiva e o coeficiente de absorção do fotocatalisador. Finalmente, a possibilidade de predizer numericamente o efeito da molhabilidade da parede sobre padrões de escoamento multifásicos desenvolvidos em microcanais foi avaliada. Tal modelo computacional pode ser utilizado como fonte de informação prévia sobre o impacto de diferentes propriedades do filme fotocatalítico na morfologia interfacial de escoamento gás-líquido em microrreatores fotoquímicos. Em particular, escoamentos gás-líquido isotérmicos (Taylor e estratificado) foram avaliados através do modelo volume of fluid (VOF). Microcanais com condições limites de hidrofilicidade e hidrofobicidade foram investigados tomando-se como base um referencial experimental disponível na literatura. Um estudo preliminar detalhado foi conduzido para a determinação da malha computacional ótima, capaz de permitir modelagem adequada do filme líquido formado entre as cavidades de gás e a parede sólida, no caso de Taylor flow. Os resultados numéricos foram comparados com dados experimentais (comprimento máximo de cavidade e área de cavidade, para o caso de Taylor flow, e espessura do filme gasoso no caso de escoamento estratificado) e algumas correlações disponíveis (comprimento máximo de cavidade e perda de carga por cavidade) e boa concordância foi observada. Nas mesmas condições de alimentação, o modelo foi capaz de captar os diferentes padrões de escoamento gás-líquido esperados quando o ângulo de contato da parede foi variado. Portanto, tal modelo computacional pode ser utilizado em estudos de scale out com o objetivo de projetar e otimizar reatores compactos modulares baseados na tecnologia de microcanais nos quais escoamento multifásico, particularmente gás e líquido, é estabelecido. Discussões acerca das limitações e de propostas futuras referentes ao desenvolvimento deste trabalho também são apresentadas.
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Estudo das propriedades catalíticas da fase ferrita de cálcio (Ca2Fe2O5) nas reações de desidrogenação do etilbenzeno em fase gasosa e degradação do azul de metileno em fase aquosa / Studies of the catalytic properties of the calcium ferrite phase (Ca2Fe2O5) in ethylbenzene dehydrogenation reactions in gas phase and methylene blue degradation in aqueous phase

Silva, Erandir Brasil da January 2016 (has links)
SILVA, Erandir Brasil da. Estudo das propriedades catalíticas da fase ferrita de cálcio (Ca2Fe2O5) nas reações de desidrogenação do etilbenzeno em fase gasosa e degradação do azul de metileno em fase aquosa. 2016. 104 f. Tese (Doutorado em Química)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Aline Mendes (alinemendes.ufc@gmail.com) on 2016-10-11T20:39:22Z No. of bitstreams: 1 2016_tese_ebsilva.pdf: 2452975 bytes, checksum: 2d398ffb4b60622a294ff72b73d40178 (MD5) / Approved for entry into archive by Jairo Viana (jairo@ufc.br) on 2016-10-11T23:27:31Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_tese_ebsilva.pdf: 2452975 bytes, checksum: 2d398ffb4b60622a294ff72b73d40178 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-11T23:27:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_tese_ebsilva.pdf: 2452975 bytes, checksum: 2d398ffb4b60622a294ff72b73d40178 (MD5) Previous issue date: 2016 / The calcium ferrite compound was studied in catalytic reactions and their properties were evaluated in the ethylbenzene dehydrogenation reactions in gas phase and photocatalytic degradation of methylene blue in the aqueous phase. Calcium ferrite (Ca2Fe2O5) was synthesized by the polymeric precursor method and evaluated the addition of Li and Co promoters, as the catalytic properties caused by this addition. The samples had crystal phases characterized by X-ray diffraction before and after the reactions in the gas and aqueous phase. important fact was noted crystalline calcium carbonate formation after catalytic reactions in both reaction environments, gaseous and aqueous. Still characterizations were performed as X-ray fluorescence, thermogravimetry, scanning electron microscopy, and nitrogen adsorption isotherms of desorption, and Raman spectroscopy Mössbauer that complement the structural and textural characterization of samples. The application of this material structure and monitoring of this structure allowed to draw parallels with the chemical processes involved in the dehydrogenation reaction of ethylbenzene, besides studying the operation of the CO2 molecule as oxidant in the reaction. In the photocatalytic degradation important phenomena related to the methylene blue dye degradation reaction was observed as a more intense degradation under inert gas flow (N2) than under carbon dioxide flow. It was studied and found to poor stability of the crystalline phase in aqueous media and better stability in a gaseous environment. In the dehydrogenation of ethylbenzene was observed significant deposition of crystalline coke in the absence of carbon dioxide as an oxidizer with relevant properties characterized by thermogravimetry and oxidation programmed temperature analysis that allowed qualify and quantify the type of deposited coke. / O composto ferrita de cálcio foi estudado em reações catalíticas e suas propriedades foram avaliadas nas reações de desidrogenação de etilbenzeno em fase gasosa e degradação fotocatalítica de azul de metileno em fase aquosa. A ferrita de cálcio (Ca2Fe2O5) foi sintetizada pelo método dos precursores poliméricos e avaliou-se a adição de promotores de Li e Co, quanto as propriedades catalíticas causadas por essa adição. As amostras apresentaram fases cristalinas caracterizadas por difração de raio X antes e após as reações em fase gasosa e aquosa. Fato importante observado foi a formação de carbonato de cálcio cristalino após as reações catalíticas em ambos os ambientes de reação, gasoso e aquoso. Ainda foram realizadas caracterizações como fluorescência de raio X, termogravimetria, microscopia eletrônica de varredura, isotermas de adsorção e dessorção de nitrogênio, espectroscopia Raman e Mössbauer que complementaram as caracterizações estruturais e texturais das amostras. A aplicação deste material com estrutura e o acompanhamento dessa estrutura permitiu estabelecer paralelos com os processos químicos envolvidos na reação de desidrogenação de etilbenzeno, além de estudar a atuação da molécula de CO2 como gás oxidante na reação. Na degradação fotocatalítica importantes fenômenos referentes a reação de degradação do corante azul de metileno foram observados, como uma degradação mais intensa sob fluxo de gas inerte (N2) do que sob fluxo de gás carbônico. Foi estudado e verificado a pouca estabilidade da fase cristalina em meio aquoso e uma maior estabilidade em ambiente gasoso. Na desidrogenação de etilbenzeno foi observado expressiva deposição de coque cristalino na ausência de gás carbônico como oxidante, com relevantes propriedades caracterizadas por termogravimetria e oxidação a temperatura programada, análises que permitiram qualificar e quantificar o tipo de coque depositado.

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