Este trabalho teve por objetivo a pesquisa e o desenvolvimento de catalisadores formados por ligas formadoras de hidreto metálico (LaNi4,7Sn0,2Cu0,1, LaNi4,78Al0,22, LaNi4,78Mn0,22 e LaNi4,7Sn0,2Co0,1), com e sem depósitos de metais nobres (Pt, Au, Pd), para uso no ânodo de células a combustível alcalinas. Buscou-se o entendimento do mecanismo da reação de oxidação de boroidreto de sódio em meio alcalino nestes diferentes materiais em diferentes configurações de eletrodos e em diversas concentrações de boroidreto. As ligas foram preparadas pelo método de fusão em forno a arco e os metais nobres foram depositados por troca galvânica. A caracterização físico-composicional foi feita por energia dispersiva de raios X (EDS), análise elementar, difração de raios X (DRX) e microscopia eletrônica de transmissão (MET). Já a caracterização eletroquímica foi feita por voltametria cíclica, curvas de capacidade de descarga, curvas de polarização e espectrometria de massas eletroquímica online (OLEMS). Os resultados mostraram que a quantidade de material nobre presente nas ligas foi da ordem de 0,1 a 0,3 % e suas composições e organizações estruturais foram investigadas por EDS, DRX e MET. Os resultados eletroquímicos mostraram que o estado de hidretação da liga base é um fator importante na definição da cinética da reação de oxidação de boroidreto e que a extensão da formação de hidreto é dependente da velocidade do processo de hidrólise dos íons boroidreto, da capacidade da liga em estocar hidrogênio e da cinética de difusão dos átomos de hidrogênio atômico no interior das ligas. A atividade para a reação direta de oxidação de boroidreto foi baixa para as ligas que não continham em suas composições os metais nobres, entretanto a taxa de hidrólise para estes foi menor e a capacidade de armazenamento de hidrogênio foi maior. Os resultados também mostraram, para todas as diferentes composições, que as ligas podem ser carregadas com hidrogênio atômico tanto eletroquimicamente quanto pela exposição à solução de boroidreto. Foi observado que houve contínua hidretação de todas as ligas durante ensaios cronoamperométricos na presença de boroidreto. Esses fenômenos indicaram que a liga LaNi4.7Sn0.2Cu0.1 sem a deposição de metais nobres é a mais indicada para uma futura aplicação em um sistema DBFC/MHB (célula a combustível de boroidreto direto/bateria de hidreto metálico). / This work provides insights into the processes involved in the borohydride oxidation reaction (BOR) and hydrogen oxidation reaction in alkaline media on metal hydride alloys formed by LaNi4.7Sn0.2Cu0.1 and LaNi4.78Al0.22 with and without deposited Pt, Pd and Au, LaNi4,78Mn0,22 and LaNi4,7Sn0,2Co0,1. Measurements of BET, TEM, in situ XRD, DRIFTS, RRDE (gold ring) and OLEMS were made with the aim to characterize all the materials by different methodologies. The present investigation showed that the state of hydriding of LaNi4.7Sn0.2Cu0.1 and LaNi4.78Al0.22 is important in defining the kinetics and outcome of the BOR at these materials. The extent of hydride formation has been shown to depend on the rate of the BH4- hydrolysis, the hydrogen storage capacity of the alloy, and kinetics of H atom diffusion inside the alloy. The activity for the direct BOR is low in both bare metal hydride alloys, but the rate of the BH4- hydrolysis and the hydrogen storage capacity are higher, while the rate of H diffusion is slower in the bare LaNi4.78Al0.22. Results have shown that both the bare and all the noble metal modified alloys can be hydrided either electrochemically or by exposure to BH4- solutions, although for the LaNi4.78Al0.22-based materials the extent of this phenomenon is smaller. A continuous hydriding of all LaNi4.7Sn0.2Cu0.1-based and the bare LaNi4.78Al0.22 alloys are observed in the chronoamperometric BH4- oxidation measurements at low current densities. Addition of Pt on both alloys resulted in an increase of the BH4- hydrolysis, but the H2 formed is rapidly oxidized, confirming the initial predictions for this noble metal. In addition, the rates of the alloy hydriding/de-hydriding were not significantly affected by the presence of Pt, but this was not the case for Pd and Au, for which there was a drastic reduction of the rate of these processes. In the case of gold some increase of the BH4- hydrolysis is observed, although its presence does not change significantly the performances of the bare alloys. It was possible to confirm the formation of BH3OH- for all the samples by RRDE measurements, however for LaNi4.7Sn0.2Cu0.1 the formation of this product was lower compared to the other samples. Results showed that the first step of the electrode process is the hydriding of alloy by the hydrogen formed in the BH4- hydrolysis. The in situ XRD results have shown that the method of charging of the alloy, electrochemical or chemical, leads to different phase predominance and different site occupancies, but both methods lead to almost the same discharge capacity. In the electrolysis process, the α-β phase transition is predominant while in the chemical charging by the exposure to borohydride solution the α-β phase transition is more important. The results have also shown that the alloys with and without Pt lead essentially to the same phenomena, either with respect to the alloy structure and the electrochemical characteristics. All these phenomena point to the bare LaNi4.7Sn0.2Cu0.1 as a more adequate alloy system for applications in DBFC/MHB batteries.

Made available in DSpace on 2017-07-10T19:24:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Edneia Santos Oliveira Lourenco.pdf: 5280645 bytes, checksum: bb2af8a91bbf46aad38c5e7d4f97076d (MD5) Previous issue date: 2006-07-13 / This research had as objective to evaluate the efficiency of the reactive means in the removal of aromatical hydrocarbons BTEX (Benzene, Toluene, Etil Benzene and Xylenes) in the ground, coming of leak of gasoline, either in fuel stations or underground tanks, and to explain the physico-chemical mechanisms that occuring on the system. The experiment was carried in laboratorial scale, in two types of permeable reactive barriers (PRB), called of AS (H2O2 + soil ) and ACA (H2O2 + activated coal) with the purpose to reduce the BTEX concentration through oxidation reaction or activated coal adsorption. For analysis of the efficiency of the barriers the BTEX concentrations in the sample of the gasoline when entering in the PRB and of the percolate in times of retention pre-established of 24, 36, 48, 60, 72 and 84 hours, using gas chromatography. The gotten results had shown that the two reactive barriers had reduced the BTEX concentration, being the ACA barrier the most efficient one. The effect has been attributed to the activated coal, which accomplishes the BTEX natural adsorption due to similarity in the polarity of its molecule with the BTEX composites, and still it acts as catalyst improving the oxidant action of hydrogen peroxide. The process, beyond to be efficient in the reduction of the BTEX concentrations, presents low cost and the advantage of the activated coal be regenerated. / Esta pesquisa teve como objetivo avaliar a eficiência dos meios reativos na remoção de hidrocarbonetos aromáticos BTEX (Benzeno, Tolueno, Etilbenzeno e Xilenos) no solo, provenientes de vazamento de gasolina, seja em postos de combustíveis ou em tanques subterrâneos e explicar os mecanismos físico-químicos que ocorrem no sistema. O experimento foi realizado em escala laboratorial, em dois tipos de barreiras reativas permeáveis (BRP), denominadas de AS (H2O2+ solo) e de ACA (H2O2 + carvão ativado) com a finalidade de reduzir a concentração dos BTEX por meio de reação de oxidação ou por adsorção do carvão ativado. Para análise da eficiência das barreiras foram determinadas as concentrações dos BTEX presentes na amostra da gasolina ao entrar na BRP e do percolado em tempos de retenção pré-estabelecidos de 24, 36, 48, 60, 72 e 84 horas, utilizando cromatografia gasosa. Os resultados obtidos mostraram que as duas barreiras reativas reduziram as concentrações dos BTEX, sendo a barreira ACA a mais eficiente. O efeito foi atribuído ao carvão ativado, que realiza a adsorção natural dos BTEX, devido à semelhança na polaridade de sua molécula com os compostos BTEX, além de atuar como catalisador melhorando a ação oxidante do peróxido de hidrogênio. O processo, além de ser eficiente na redução das concentrações dos BTEX, apresenta baixo custo e o carvão ativado pode ser regenerado.

Aterro sanitário é uma forma de destinação final de resíduos sólidos que gera lixiviado durante e após sua operação. O lixiviado é um líquido de elevada carga orgânica e poder poluidor. A presente pesquisa objetivou estudar a remoção da matéria orgânica presente em lixiviado de aterro sanitário bruto ou pré-tratado por air-stripping por meio de processos oxidativos avançados. Avaliou-se a influência do pré-tratamento na eficiência da remoção de matéria orgânica, a possibilidade do uso do conceito de número médio de oxidação do carbono como indicativo de oxidação e a ocorrência de processos sinérgicos na remoção dos parâmetros DQO, COT e cor proveniente da aplicação combinada de oxidantes. Os tratamentos propostos foram: ozônio apenas, ozônio/peróxido de hidrogênio e peróxido de hidrogênio/radiação ultravioleta. As doses de ozônio variaram entre 0,5 e 6 g/L. As doses de peróxido de hidrogênio variaram entre 0,2 e 7,2 g/L. Os tempos de contato de radiação ultravioleta variaram entre 40 e 200 minutos. O pré-tratamento por air-stripping, que visava à remoção de amônia, reduzia carga orgânica e a cor do lixiviado. A eficiência de remoção da DQO e COT foi baixa para todos os tratamentos propostos, alcançando valor máximo de 44%. As baixas eficiências podem ser decorrentes das interferências causadas por alcalinidade, nitrogênio amoniacal e sólidos fixos. O tratamento baseado em ozônio apenas apresentou as maiores eficiências de remoção de matéria orgânica. A remoção de cor foi elevada em todos os tratamentos, e os melhores resultados foram no tratamento baseado em ozônio/peróxido de hidrogênio. O pré-tratamento não alterou significativamente a oxidação da matéria orgânica. O conceito de número médio de oxidação do carbono não foi adequado para a indicação do processo oxidativo. A limitação do uso desse conceito está relacionada, provavelmente, à presença de DQO referente a substâncias inorgânicas, compostos nitrogenados e clorados. O efeito sinérgico do uso combinado de oxidantes não é dominante para a remoção da DQO e COT, e é em se tratando da remoção de cor. / Sanitary landfills are a method for solid waste disposal that generates leachate when operating and after their closure. Leachate is a pollutant liquid with a high concentration of organic constituents. The aim of this study was the application of advanced oxidative processes for organic matter removal from raw and pre-treated leachate by air-stripping. This research evaluated the influence of pre-treatment on the organic matter removal efficiency; the possibility of using the concept of mean oxidation number of carbon, as indicative of organic matter oxidation; and the occurrence of synergic processes in the removal of COD, TOC and color, when combined oxidants were used. The proposed treatments were ozone only, ozone/hydrogen peroxide and hydrogen peroxide/ultraviolet radiation. Ozone concentrations varied from 0.5 to 6 g/L. Hydrogen peroxide concentrations varied from 0.2 to 7.2 g/L. Ultraviolet radiation contact time were between 40 and 200 minutes. Air-stripping pre-treatment, which aimed ammonia removal, caused organic and color reduction. The removal efficiency of COD and TOC was low for all treatments, reaching a maximum of 44%. The low efficiencies may result from interference caused by alkalinity, ammonia nitrogen and fixed solids. When ozone only was used, the highest organic matter removal efficiencies were achieved. Color removal was high for all the systems, and the best option for its removal was ozone/hydrogen peroxide system. The pre-treatment did not improve significantly the organic matter oxidation. The concept of mean oxidation number of carbon was not appropriate as indicator of oxidation process. The limitation of this concept is probably related to the presence of the inorganic COD, nitrogen and chlorine compounds. The synergic effect of combined oxidants was only dominant for color removal, which was not observed for COD and TOC removal.

A possibilidade produzir hidrogênio (H2) a partir da quebra da molécula da água, usando a radiação solar, foi descoberta ha mais de 40 anos e nas ultimas décadas tem recebido grande atenção científica. A síntese de semicondutores nanoestruturados representam um avanço no uso como fotocatalisadores para a produção de H2 a partir da quebra da molécula da água, devido a alta área superficial. Dos semicondutores nanoestruturados desenvolvidos, o TiO2 apresenta grande interesse por se tratar de um material abundante, barato e altamente estável quimicamente. Por outro lado, o TiO2 apresenta uma atividade fotocatalítica limitada devido ao seu alto band gap (~3,2 eV), relativamente alto, e a rápida recombinação do par elétron-buraco gerado pela radiação UV. Neste sentido, a adição de nanopartículas (NPs) de Au ao TiO2 aparece como uma solução viável para aumentar a eficiência do semicondutor na reação de water splitting (WS). Os mecanismos envolvidos no aumento de eficiência na produção de H2 devido as inserção de NPs de Au ainda não estão totalmente entendidos. Atualmente existem dois modelos que descrevem o fenômeno: i) o Au atua como um "reservatório" para os fotoelétrons promovidos pelo processo de transferência de carga do semicondutor quando excitados com radiação UV, fazendo com que as reações de fotocatalíticas de geração de H2 ocorram na superfície das NPs de Au e ii) as NPs de Au apresentam ressonância de plasmon de superfície “injetando” elétrons na banda de condução (BC) do TiO2, assim aumentando a quantidade de elétrons disponíveis para formação do H2, fazendo com que a reação de produção de H2 ocorra na superfície do semicondutor. Neste trabalho são apresentados resultados inéditos da produção e caracterização nanotubos de TiO2 (NTs de TiO2) modificados com Au e utilizados como fotocatalisadores para a produção de H2 a partir do processo de WS. A discussão está centrada na modificação das propriedades do TiO2 através da adição de NPs de Au na estrutura e na superfície, através de dois métodos: i) implantação iônica e ii) sputtering. Os resultados relacionam a atividade fotocatalítica na produção de H2. dos fotocatalisadores em função da posição das NPs de Au. / The possibility to produce hydrogen (H2) from the water splitting using solar radiation, was discovered for more than 40 years and in recent decades has received great scientific attention. The synthesis of nanostructured semiconductor represent an advancement in use as photocatalysts for the production of H2 from the splitting of the water, due to high surface area. Developed nanostructured semiconductors, TiO2 has a great interest in the case of a material abundant, inexpensive and high chemical stability. On the other hand, has a low efficiency TiO2photocatalyst for the H2 production due to its high band gap (~ 3.2 eV) and the rapid recombinant electron-hole pair generated by UV radiation. In this sense, the addition of Au nanoparticles (NPs) to TiO2 appears as a viable solution to increase the efficiency of reaction in the semiconductor water splitting (WS). The mechanisms involved in increased efficiency in H2 because the insertion of Au NPs are not yet fully understood. Currently, there are two models that describe the phenomenon: i) the Au acts as a "reservoir" for the photoemission process promoted by the charge transfer of the semiconductor when excited with UV radiation, causing the reactions of photocatalytic H2generation occur in NPs Au surface and ii) Au NPs surface plasmon resonance "pumping" electrons in the TiO2conduction band (CB), thus increasing the amount of electrons available for the formation of H2, making the reaction H2 production occurs in the semiconductor surface. This work presents the results of the production and characterization of TiO2 nanotubes (TiO2TNs) Au-modified and used as photocatalysts for the H2 production by WS. The discussion is focused on modifying the properties of NTs by the addition of Au NPs in the TiO2 structure or surface by means of two methods: i) ion implantation and ii) sputtering, and comparing its photocatalytic activity influences the position of the NPs in the Au H2 production.

Fármacos tem sido foco de diversas estudos e pesquisas devido à constatação de sua ocorrência em diversos compartimentos ambientais. Esses compostos, com destaque para os antibióticos, apresentam biodegradação limitada e contínua introdução nos sistemas hídricos devido ao descarte incorreto, eliminação por excreção de parte da dose ingerida e, principalmente, pelo processo de fabricação nas indústrias farmacêuticas. Como as formas convencionais de tratamento têm se mostrado pouco efetivas, a tecnologia eletroquímica associada aos processos oxidativos avançados (POA) têm se mostrado uma maneira eficiente na degradação desses compostos. Em diversos estudos, os eletrodos de difusão gasosa (EDG) são apresentados como uma opção promissora no que diz respeito à eletrogeração de peróxido de hidrogênio, uma das principais fontes de radical hidroxila utilizado nos POA. Nesse aspecto, surgem estudos sobre modificadores que podem atuar como catalisadores nesse processo. Neste trabalho estudou-se o comportamento eletroquímico de dois modificares orgânicos suportados em matriz condutora de carbono Printex 6L. Os compostos orgânicos escolhidos, pertencentes a classe das quinonas, foram a 2-terc-butil-9,10-antraquinona (TBA) e a 9,10 fenantraquinona (FQA). Os estudos foram realizados em um eletrodo de disco/anel rotatório (RRDE), depositando-se uma microcamada porosa, contendo ou não o modificador, sobre o carbono vítreo deste eletrodo. Através dos resultados de voltametria cíclica e linear pode-se avaliar a geração de peróxido de hidrogênio, que foi superior para as microcamadas com adição dos modificadores. O material com 0,5% (m/m) de FQA mostrou-se o mais eficiente entre todos, com 30% de rendimento a mais quando comparado à matriz Printex e 6% maior quando comparada a mesma quantidade de TBA na produção do peróxido. Estudou-se também a eficiência da FQA para a produção de peróxido de hidrogênio (H2O2) a partir da reação de redução do oxigênio gasoso (O2), em eletrodos de difusão gasosa (EDG). Considerando os cinco eletrodos estudados (Printex não modificado e modificado com 0,1, 0,5, 1,0 e 2,0% de FQA) foi realizada uma avaliação sobre qual eletrodo seria o mais apto a ser utilizado nos trabalhos de degradação dos fármacos. Para isso fez-se a análise da concentração de peróxido de hidrogênio eletrogerada, o consumo energético e a cinética envolvida no processo. Os resultados mostraram um aumento significativo na produção de peróxido para os eletrodos modificados com 0,5 e 1,0% de FQA. Sendo que o eletrodo sem modificação atingiu um máximo de 215 ppm de H2O2 em um potencial de -1,4 V com um consumo energético de 29 kWh kg-1 de H2O2. O eletrodo modificado com 0,5% de FQA alcançou 566 pmm de H2O2 em um potencial de -1,4 V com um consumo energético de 14 kWh kg-1 de H2O2. Estudou-se também a degradação dos antibióticos amoxicilina e ampicilina (AMX e AMP) com anodos condutores comerciais de diamante dopados com boro. A influência da densidade de corrente aplicada (15, 30 e 60 mA cm-2) para o mesmo eletrólito de suporte (3 g / L de Na2SO4) e a mesma concentração inicial de antibióticos (100 mg dm-3 cada) foi avaliada. A mineralização total dos antibióticos foi atingida. Além disso, o processo foi encontrado para ser mais eficiente na densidade de corrente de 30 mA cm-2. Os resultados demonstram a importância dos processos eletroquímicos mediados na degradação de AMX e AMP. Esta influência foi confirmada por alguns testes em que a eletrólise foi acoplada à radiação UV ou à radiação ultrassônica. O uso de radiação UV resulta em uma degradação menos eficiente, enquanto que o ultrassom melhora um pouco a taxa de mineralização quando comparado ao processo eletrolítico simples. / Drugs have been the focus of several studies and researches due to the finding of their occurrence in several environmental compartments. These compounds, especially antibiotics, present limited biodegradation and continuous introduction into water systems because of incorrect disposal, elimination by excretion of part of the ingested dose and, mainly, by the manufacturing process in the pharmaceutical industries. As conventional mode of treatment have been shown to be ineffective, electrochemical technology associated with advanced oxidative processes (POA) has been shown to be an efficient way of degradation of these compounds. In several studies, gas diffusion electrodes (EDG) are presented as a promising option with respect to hydrogen peroxide electrogeneration, one of the main sources of hydroxyl radical used in POAs. In this aspect, studies on modifiers appear that can act as catalysts in this process. In this work the electrochemical behavior of two organic modifiers supported in Printex 6L carbon matrix was studied. The organic compounds chosen, belonging to the class of quinones, were 2-tert-butyl-9,10-anthraquinone (TBA) and 9,10-phenanthraquinone (FQA). The studies were performed on a rotating disk / ring electrode (RRDE), depositing a porous micro-layer, containing or not the modifier, on the glassy carbon of this electrode. Through the results of cyclic and linear voltammetry the generation of hydrogen peroxide can be evaluated, which was superior to the micro-layers with addition of the modifiers. The material with 0.5% (w / w) of FQA was the most efficient of all, with 30% more yield when compared to the Printex matrix and 6% higher when compared to the same amount of TBA in peroxide production . It was also studied the efficiency of the FQA for the production of hydrogen peroxide (H2O2) from the reduction reaction of gaseous oxygen (O2) in gaseous diffusion electrodes (EDG). Considering the five electrodes studied (Printex not modified and modified with 0.1, 0.5, 1.0 and 2.0% of FQA) an evaluation was made on which electrode would be the most suitable to be used in the degradation works of the drugs. For that, the analysis of the hydrogen peroxide concentration, the energy consumption and the kinetics involved in the process were analyzed. The results showed a significant increase in peroxide production for electrodes modified with 0.5 and 1.0% of FQA. Since the unmodified electrode reached a maximum of 215 ppm of H2O2 at a potential of -1.4 V with an energy consumption of 29 kWh kg-1 of H2O2. The electrode modified with 0.5% of FQA reached 566 pmm of H2O2 at a potential of -1.4 V with an energetic consumption of 14 kWh kg-1 of H2O2. The degradation of antibiotics amoxicillin and ampicillin (AMX and AMP) with commercial boron-doped diamond conducting anodes was also studied. The influence of the applied current density (15, 30 and 60 mA cm-2) for the same support electrolyte (3 g / L Na2SO4) and the same initial concentration of antibiotics (100 mg dm-3 each) was evaluated. Total mineralization of antibiotics was achieved. In addition, the process was found to be more efficient at current density of 30 mA cm-2. The results demonstrate the importance of the electrochemical processes mediated in the degradation of AMX and AMP. This influence was confirmed by some tests in which the electrolysis was coupled to UV radiation or to ultrasonic radiation. The use of UV radiation results in less efficient degradation, while ultrasound improves the rate of mineralization somewhat compared to the simple electrolyte process.

O hidrogênio é visto como um importante combustível alternativo aos combustíveis convencionais, como a gasolina e o óleo diesel, devido a sua alta eficiência energética e não geração de poluentes. Porém, a maior parte do hidrogênio produzido é proveniente de fontes não renováveis, como o gás natural e o petróleo. Novas tecnologias para a geração de hidrogênio vem sendo estudadas e dentre elas se destaca a reação de reforma a vapor de compostos oxigenados. Os ácidos graxos voláteis gerados durante o tratamento anaeróbio de águas residuárias constitui uma matéria-prima interessante para a produção de hidrogênio a partir de biomassa. Os principais produtos gerados no tratamento de águas residuárias são o etanol, o ácido acético e o ácido butírico, este, chega a representar 35 % em massa podendo ser utilizado como molécula modelo na reação de reforma a vapor. Neste trabalho, foram desenvolvidos catalisadores a base de níquel (Ni) modificados com vanádio (V), zinco (Zn) e nióbio (Nb) suportados em alumina (γ-Al2O3), visando minimizar os depósitos carbonáceos, assim como aumentar a atividade e seletividade para o hidrogênio na reação de reforma a vapor do ácido butírico. Os catalisadores foram modificados com diferentes teores de V, Zn e Nb (2,5, 5 e 10 % em massa). Nas reações feitas a 600 ºC utilizando razão estequiométrica ácido butírico:vapor, dentre os catalisadores modificados com V, o com 5 % (10Ni2,5VAl2O3) apresentou o melhor desempenho, chegando a uma conversão de 86 % para o ácido butírico, além de aumentar a estabilidade do catalisador quando comparado ao catalisador contendo apenas Ni (10NiAl2O3). Para o grupo de catalisadores modificados com Zn, o catalisador com 10 % em massa de Zn (10Ni10ZnAl2O3) apresentou uma conversão de 83 %, sendo este grupo o com menor taxa de formação de carbono. Dentre os catalisadores modificados com Nb, o com menor teor (10Ni2,5NbAl2O3) foi o que apresentou o melhor desempenho, alcançado uma conversão de 82 %. Testes catalíticos utilizando excesso de água mostraram alta conversão, superiores a 90 %, e alta seletividade para H2. Dessa forma, a adição de metais com diferentes propriedades pode contribuir para uma maior seletividade para hidrogênio, seja pela redução dos depósitos de carbono ou pela melhora na estabilidade catalítica.  / Hydrogen is an important alternative fuel to conventional fuels, such as gasoline and diesel, due to its high energy efficiency and non-generation of pollutants. However, most of the hydrogen produced comes from non-renewable sources such as natural gas and diesel oil. New technologies for the generation of hydrogen have been studied, among them the reaction of steam reforming of oxygenated compounds. Volatile fatty acids generated during the anaerobic treatment of wastewater are an interesting raw material for the production of hydrogen from biomass. The main products generated in the treatment of wastewater are ethanol, acetic acid and butyric acid, which represents 35% by mass and can be used as a model molecule in the steam reforming reaction. In this work, nickel-based (Ni) catalysts modified with vanadium (V), zinc (Zn) and niobium (Nb) supported on alumina (γ-Al2O3) were developed, aiming at minimizing carbonaceous deposits, as well as increasing activity and selectivity for the hydrogen in the steam reforming reaction of butyric acid. The catalysts were modified with different levels of V, Zn and Nb (2.5, 5 and 10 % by mass). In the reactions made at 600 ºC using stoichiometric butyric acid: steam ratio, among the catalysts modified with V, the 5 % (10Ni2,5VAl2O3) showed the best performance, reaching a conversion of 86 % to butyric acid, besides increasing The stability of the catalyst when compared to the catalyst containing only Ni (10NiAl2O3). For the group of catalysts modified with Zn, the catalyst with 10 % by mass of Zn (10Ni10ZnAl2O3) showed a conversion of 83 %, this group being the one with the lowest rate of carbon formation. Among the catalysts modified with Nb, the one with the lowest content (10Ni2,5NbAl2O3) was the one that presented the best performance, achieving a conversion of 82 %. Catalytic tests using excess water showed high conversion, higher than 90%, and high selectivity for H2. Thus, the addition of metals with different properties may contribute to a higher selectivity for hydrogen, either by reducing carbon deposits or by improving catalytic stability.

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:48:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Edneia Santos Oliveira Lourenco.pdf: 5280645 bytes, checksum: bb2af8a91bbf46aad38c5e7d4f97076d (MD5) Previous issue date: 2006-07-13 / This research had as objective to evaluate the efficiency of the reactive means in the removal of aromatical hydrocarbons BTEX (Benzene, Toluene, Etil Benzene and Xylenes) in the ground, coming of leak of gasoline, either in fuel stations or underground tanks, and to explain the physico-chemical mechanisms that occuring on the system. The experiment was carried in laboratorial scale, in two types of permeable reactive barriers (PRB), called of AS (H2O2 + soil ) and ACA (H2O2 + activated coal) with the purpose to reduce the BTEX concentration through oxidation reaction or activated coal adsorption. For analysis of the efficiency of the barriers the BTEX concentrations in the sample of the gasoline when entering in the PRB and of the percolate in times of retention pre-established of 24, 36, 48, 60, 72 and 84 hours, using gas chromatography. The gotten results had shown that the two reactive barriers had reduced the BTEX concentration, being the ACA barrier the most efficient one. The effect has been attributed to the activated coal, which accomplishes the BTEX natural adsorption due to similarity in the polarity of its molecule with the BTEX composites, and still it acts as catalyst improving the oxidant action of hydrogen peroxide. The process, beyond to be efficient in the reduction of the BTEX concentrations, presents low cost and the advantage of the activated coal be regenerated. / Esta pesquisa teve como objetivo avaliar a eficiência dos meios reativos na remoção de hidrocarbonetos aromáticos BTEX (Benzeno, Tolueno, Etilbenzeno e Xilenos) no solo, provenientes de vazamento de gasolina, seja em postos de combustíveis ou em tanques subterrâneos e explicar os mecanismos físico-químicos que ocorrem no sistema. O experimento foi realizado em escala laboratorial, em dois tipos de barreiras reativas permeáveis (BRP), denominadas de AS (H2O2+ solo) e de ACA (H2O2 + carvão ativado) com a finalidade de reduzir a concentração dos BTEX por meio de reação de oxidação ou por adsorção do carvão ativado. Para análise da eficiência das barreiras foram determinadas as concentrações dos BTEX presentes na amostra da gasolina ao entrar na BRP e do percolado em tempos de retenção pré-estabelecidos de 24, 36, 48, 60, 72 e 84 horas, utilizando cromatografia gasosa. Os resultados obtidos mostraram que as duas barreiras reativas reduziram as concentrações dos BTEX, sendo a barreira ACA a mais eficiente. O efeito foi atribuído ao carvão ativado, que realiza a adsorção natural dos BTEX, devido à semelhança na polaridade de sua molécula com os compostos BTEX, além de atuar como catalisador melhorando a ação oxidante do peróxido de hidrogênio. O processo, além de ser eficiente na redução das concentrações dos BTEX, apresenta baixo custo e o carvão ativado pode ser regenerado.

As fontes hídricas disponíveis para o consumo humano vêm sendo comprometidas. Para resolver este problema, várias técnicas de detecção de contaminação fecal foram desenvolvidas. Em 1982, Manja e colegas desenvolveram método H2S que é simples, rápida e de baixo custo e detecta bactérias produtoras de H2S e, assim, a contaminação fecal. Neste trabalho foi analisada a eficácia de detecção de micro-organismos produtores de H2S frente a adição de L-cistina (125mg/L e 250mg/L) e desoxicolato de sódio (DS) (0,1% e 0,3%) e na presença de bactérias não produtoras de H2S para verificar se a presença destas bactérias interferem na detecção dos isolados H2S+. Assim, comparou-se o teste H2S com a membrana filtrante e o Colilert®. Os resultados deste estudo indicam que o meio H2S com adição de 0,3% de desoxicolato de sódio se mostrou mais rápido e sensível. Quando comparado com outras metodologias clássicas, o meio com 0,3% apresentou uma ligeira queda na sensibilidade mas o método H2S se mostrou mais sensível que o Colilert. / Water supply for human consumption have been compromised. Several detection methods for fecal contamination have been developed to solve this problem. Manja and co-workers (1982) developed a simple, fast and low-cost method for fecal contamination based on detection of sulfate-reducing bacteria, the H2S method. This work aimed to analyse the detection efficiency of the H2S method under different conditions: with L-cystine (125mg/L e 250mg/L) and sodium deoxycholate (0.1% e 0.3%). Also, non-sulfate-reducing bacteria interference were evaluated. Comparison tests were made through membrane filtration and Colilert®. Our results indicate a faster and more sensible for the 0.3% sodium deoxycholate condition. Compared to other classic methodologies, the 0.3% sodium deoxycholate condition slightly decrease the sensibility. However the H2S method was more sensitive than the Colilert one.

O hidrogênio é estudado como alternativa ao uso de combustíveis fósseis para geração de energia, uma vez que é um combustível renovável, apresenta alta concentração de energia por unidade de massa e não gera gases causadores do efeito estufa. Entre os processos de produção de hidrogênio destaca-se o processo fermentativo, pois é um processo de baixo custo quando comparado com outros processos e possibilita unir tratamento de efluente e geração de energia. Neste sentido, este trabalho teve como proposta estudar parâmetros envolvidos no processo de produção fermentativo do \'H IND.2\'. O trabalho envolveu três etapas. Na primeira etapa, foi estudada a produção de hidrogênio a partir de sacarose empregando reatores anaeróbios de leito fixo de fluxo ascendente. Na primeira fase, comparou-se o desempenho de diferentes matérias suportes (argila, carvão vegetal e polietileno) e tempos de detenção hidráulica (TDH) (0,5 e 2h). Na segunda fase, testaram-se diferentes porosidades (50, 75 e 91%) do leito de polietileno TDH de 0,5 h. Os resultados mostraram que TDHs menores e maiores porosidades promovem maiores e contínuas produções de \'H IND.2\'. Na segunda fase, avaliou-se a produção de \'H IND.2\' a partir de quatro inóculos: metanogênico tratamento termicamente e três provenientes de biomassa aderidas aos materiais suportes empregados na primeira etapa. Todos inóculos produziram \'H IND.2\'. Na terceira etapa, avaliou-se a viabilidade de produzir \'H IND.2\' a partir de diferentes águas residuárias (sacarose, esgoto sanitário, vinhaça e glicerina). Houve conversão de hidrogênio a partir de todas as águas residuárias e a vinhaça mostrou ser o efluente mais promissor para esta finalidade. As análises biológicas mostraram baixa diversidade de fungos e bactérias, porém todos associados com o processo de formação de \'H IND.2\'. A varredura dos parâmetros estudados neste trabalho proporcionou o entendimento do processo, assim como, o mapeamento das variáveis adequadas para o projeto e viabilidade da aplicação de reatores desenvolvidos para geração de hidrogênio. / The hydrogen obtained by fermentative production is studied as an alternative process to provide energy instead of fossil fuel application. Moreover, hydrogen is a renewable fuel, has high energy content per unit weight (122 kJ/g), generates clean energy without pollution and produces no greenhouse gases. The fermentative process has low cost when it is compared with traditional process and photosynthetic process, because hydrogen can be produced from wastewater by anaerobic treatment process. For that reason, the aim of this research was to study some parameters involved in the hydrogen production by fermentative process. Three steps were developed. In the first step, it was studied the hydrogen production from sucrose using up-flow anaerobic packed-bed reactor, this step was divide in two phases. In the first phase three support materials (clay beads, vegetal coal and polyethylene) and two hydraulic retention times (0.5 and 2 h) were tested. In the second phase three porosities (50, 75 and 91%) of polyethylene bed were tested. The results demonstrated that the low HRT and high porosities provided high hydrogen production, although, the support materials did not show significant difference in the hydrogen production and in the biomass developed. In the second phase, four inocula were used in order to produce hydrogen: thermal pre-treated methanogenic sludge; and the others three came from the reactors used in the first phase. All inocula were able to produce hydrogen. In the third step hydrogen production was obtained from three wastewaters (domestic wastewater, vinasse and glycerol) and a control (sucrose) in batch reactors. The wastewaters and control produced hydrogen and the vinasse showed the highest production. This research makes available the comprehension on the influence of the different parameters in processes projected for hydrogen production and it makes viable to apply in full-scale.

Os ímãs permanentes de terras-raras desempenham um papel vital na indústria de dispositivos eletromagnéticos. As principais aplicações destes materiais na indústria são na produção de motores para veículos elétricos e híbridos e geradores para turbinas eólicas. Com a restrição chinesa a exportação de terras-raras em 2010, os elevados preços e a necessidade de substituição dos terras-raras pesados (Dy e Tb) nos ímãs permanentes, há um interesse mundial por alternativas. No processamento de ímãs permanentes de terras-raras, a moagem é uma etapa determinante, controlando e homogeneizando a microestrutura final do ímã, aumentando as propriedades magnéticas. O presente trabalho avalia a influência de diferentes tempos de moagem na microestrutura e nas propriedades magnéticas de ímãs permanentes sinterizados. Os ímãs foram preparados via metalurgia do pó, a partir de pós obtidos pelo processo de decrepitação por hidrogênio (HD) feito na liga Strip-Casting de composição (Nd,Pr)13,49Fe77,72B6Co1,1Al1,2Nb0,28Cu0,2. A moagem dos pós foi realizada em meio de ciclohexano em Moinho Planetário de Alta Energia, durante um período entre 30 e 75 minutos, com intervalos regulares de 15 minutos, a uma velocidade fixa de 200 rpm. Os ímãs produzidos foram caracterizados por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia de Energia Dispersiva (EDS), Difração de Raios-X (DRX), as propriedades magnéticas foram obtidas por meio de Permeâmetro e a textura cristalográfica dos ímãs foi calculada a partir dos difratogramas obtidos. O ímã produzido com 45 minutos de moagem (45-B) apresentou remanência Br = 1,38 T, coercividade intrínseca iHc = 880 KA.m-1, produto de energia máximo BHmáx = 330 KJ.m-1, fator de quadratura SF= 0,95 e grau de alinhamento < cos&theta; > = 0,96. / Rare-earth permanent magnets plays a vital role on the electromagnetic devices industry. The major applications of this material industrially are in the production of motors for electric and hybrid vehicles and magnetic generators for wind turbines. With the Chinese restriction of rare-earth exportations in 2010, the high prices and the need to substitute the heavy rare-earths (Dy,Tb) in the permanent magnets, there is a global interest in alternatives. In the processing of rare earth permanent magnets, the milling process is a determinant step, controlling and homogenizing the microstructure of the magnet, increasing its properties. The present work evaluates the influence of different high energy planetary ball milling times on the microstructure and the magnetic properties of sintered permanent magnets. The magnets were prepared via conventional powder metallurgy route, using powders obtained by the hydrogen decrepitation process (HD) made in the (Nd, Pr)13.49Fe77.72B6Co1,1Al1,2Nb0,28Cu0,2. Strip-Casting alloy. The milling process was carried under ciclohexane medium, using a High Energy Planetary Mill for a period between 30 and 75 minutes, with regular intervals of 15 minutes at a speed of 200 rpm. The magnets were characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM), Dispersive Energy Spectroscopy (EDS), X-ray Diffraction (XRD), and magnetic properties were obtained by Permeameter. The magnet produced with 45 minutes of milling (45-B) presented Br = 1.38 T, intrinsic coercivity iHc = 880 KA.m-1, maximum energy product BHMÁX = 330 KJ.m-1 , squareness factor SF = 0,95 and alignment degree < cos&theta; > = 0,96.