Orientador: Elson Longo da Silva / Banca: Fenelon Martinho Lima Pontes / Banca: Ieda Lucia Viana Rosa / O Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi da Unesp / Resumo: Tungstatos em geral têm despertado um grande interesse tecnológico devido às suas propriedades eletro-ópticas, como material para as mais variadas aplicações dentro de faixa específica do espectro fotoluminescente. Neste trabalho, pós de tungstatos de bário (BaW 'O IND. 4') foram preparados pela síntese química de co-precipitação na presença de hidróxido de amônio e processados nos sistemas de hidrotermal convencional e em hidrotermal assistido por irradiação de microondas. Após síntese por co-precipitação, as amostras foram separadas em três grupos, onde no primeiro o material foi deixado em repouxo ao resguardo da luz na temperatura de 28ºC por 48 horas, para verificar se há formação da fase tetragonal. No segundo e terceiro grupo o material foi encaminhado para processamento em hidrotermal convencional e hidrotermal assistido por microondas na temperatura de 140°C em diferentes tempos. Cada material obtido nos três processos foi lavado com água destilada e seco com acetona. Posteriormente aos tratamentos técnicos os pós foram caracterizados utilizando as técnicas de difração de raios X (DRX), espectroscopia Raman com transformadas de Fourier, espectroscopia na região do ultravioleta visível (UV-Vis), Fotoluminescência (FL) e microscopia eletrônica de varredura por canhão de emissão de campo de alta resolução (MEV-FEG). / Abstract: Tungstates, in a general way, have attracted a great technological interest due to their electro-optical properties, as materials for the most diversified applications within the especific range of the photoluminecent spectra. In this work, powders of barium tungstates were prepared by coprecipitation in the presence of ammonium hydroxide. The materials were processed by conventional hydrothermal and also by microwave-assisted hydrothermal technique. After the synthesis by coprecipitation, the samples were aged in a light sensitive storage device at 28°C and 48°C, in order to investigate the formation of a tetragonal phase. In the second and third groups, the samples were heat-treated in the conventional and the microwave-assisted hydrothermal systems at 140°C for different times. Each sample of the three processes was washed with distilled water and drid with acetone. Subsequently to the heat treatments, the powders were characterized by X-Ray Diffraction (XRD), Fourier-transform Raman Spectrocopy, UV-Visible spectrocopy (UV-Vis), Photoluminescence (PL) and Field Emission Gun Scanning Electronic Microscopy (FEG). / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-01-23Bitstream added on 2014-06-13T19:29:35Z : No. of bitstreams: 1 limajr_lf_me_bauru.pdf: 7258197 bytes, checksum: 7ee09909389a4e99da47b8de66b8a905 (MD5) / Tungstatos em geral têm despertado um grande interesse tecnológico devido às suas propriedades eletro-ópticas, como material para as mais variadas aplicações dentro de faixa específica do espectro fotoluminescente. Neste trabalho, pós de tungstatos de bário (BaW 'O IND. 4') foram preparados pela síntese química de co-precipitação na presença de hidróxido de amônio e processados nos sistemas de hidrotermal convencional e em hidrotermal assistido por irradiação de microondas. Após síntese por co-precipitação, as amostras foram separadas em três grupos, onde no primeiro o material foi deixado em repouxo ao resguardo da luz na temperatura de 28ºC por 48 horas, para verificar se há formação da fase tetragonal. No segundo e terceiro grupo o material foi encaminhado para processamento em hidrotermal convencional e hidrotermal assistido por microondas na temperatura de 140°C em diferentes tempos. Cada material obtido nos três processos foi lavado com água destilada e seco com acetona. Posteriormente aos tratamentos técnicos os pós foram caracterizados utilizando as técnicas de difração de raios X (DRX), espectroscopia Raman com transformadas de Fourier, espectroscopia na região do ultravioleta visível (UV-Vis), Fotoluminescência (FL) e microscopia eletrônica de varredura por canhão de emissão de campo de alta resolução (MEV-FEG). / Tungstates, in a general way, have attracted a great technological interest due to their electro-optical properties, as materials for the most diversified applications within the especific range of the photoluminecent spectra. In this work, powders of barium tungstates were prepared by coprecipitation in the presence of ammonium hydroxide. The materials were processed by conventional hydrothermal and also by microwave-assisted hydrothermal technique. After the synthesis by coprecipitation, the samples were aged in a light sensitive storage device at 28°C and 48°C, in order to investigate the formation of a tetragonal phase. In the second and third groups, the samples were heat-treated in the conventional and the microwave-assisted hydrothermal systems at 140°C for different times. Each sample of the three processes was washed with distilled water and drid with acetone. Subsequently to the heat treatments, the powders were characterized by X-Ray Diffraction (XRD), Fourier-transform Raman Spectrocopy, UV-Visible spectrocopy (UV-Vis), Photoluminescence (PL) and Field Emission Gun Scanning Electronic Microscopy (FEG).

The fractionation of two biomass resources, red oak (Quercus rubra) chips and oil palm (Elaeis guineensis) trunk solids, into constitutive chemical components, cellulose, hemicelluloses (called "other carbohydrates") and non-carbohydrates (includes lignin, tannins, etc.), was studied quantitatively in terms of relative cleanness. Red oak chips were steam exploded using a batch reactor at five different treatment severities, Ro 5,000, 10,000, 15,000, 20,000 and 35,000. Steam exploded fibers (SEF) of each severity were extracted with water and alkali. Mass fractionation and summative analysis data of all solid biomass fractions were determined. These data were interpreted in term of a unifying clean fractionation concept designed to evaluate the effectiveness of the fractionation processes. Within a series of severities applied to a single biomass resource, the quantitative clean fractionation can be used to choose an optimum severity for the isolation of any particular component fraction. The red oak results revealed that 25 % (on average) of biomass solids were lost during steam explosion. Cellulose remained almost unaffected (retained in fibers form) by water and alkali extraction. About 35-55 % of the hemicelluloses can be recovered in the water extracted liquor fraction (WEL). The remaining non-cellulosic carbohydrates were lost during steam explosion, especially at high severity. At Ro 10,000 and above, alkali extracted fibers (AEF) consists almost entirely of cellulose and non-carbohydrates. The majority of the non-carbohydrates component (> 50 %) can be isolated by alkali extraction. The non-carbohydrate component harvested increased with severity to 67% at Ro 35,000. / Master of Science

Tenké vrstvy oxidu titaničitého byly imobilizovány na sodnovápenatá skla a skelný uhlík použitím jak techniky materiálového tisku tak metodou chemického napařování. Pro přípravu titaničitých solů byly použity metody sol-gelu a nebo hydrotermální syntézy. Struktura připravených vrstev byla zkoumána rastrovací elektronovou mikroskopií a mikroskopií atomárních sil. Krystalická struktura připravených TiO2 byla analyzovány pomocí XRD metody. Fotoindukováná superhidrofility pripravených vzorků byla charakterizována měřením kontaktních úhlů. Fotokatalytická aktivity připravených vzorků byla testována na fotokatalytické oxidaci 2,6-dichlorindofenolu a kyseliny mravenčí. V případě sol-gel vrstev byl zkoumán vliv množství naneseného TiO2 a množství PEG, který byl do solu přidán jako praskliny potlačující činidlo. V případě hydrotermálních vrstev byl zkoumán vliv času a teploty syntézy a množství vrstev na výslednou účinnost vzorku. U chemicky napařených vzorků byl zjišťován vliv intenzity záření. Byla porovnána fotokatalitická aktivita vrstev připravených materiálovým tiskem a chemickým napařováním a byl vyhodnocen nejaktivnější vzorek.

L’amidon, biopolymère de réserve, composant majeur des céréales et des plantes de grande culture, trouve de nombreuses applications industrielles après transformation hydrothermique. L’objectif de la thèse est d’étudier les modifications des propriétés structurales et fonctionnelles de l’amidon de maïs standard modifié par traitement physique, de type hydrothermique à l’aide de trois procédés. L’intensification des traitements, dans un contexte où le développement durable apparaît comme une priorité majeure, s’inscrit dans la large thématique de la valorisation des agro-ressources et du développement des procédés de transformation consacrés aux ressources carbonées renouvelables. La caractérisation des modifications des propriétés physicochimiques de l’amidon,générées par les traitements a été réalisée, dans l’objectif de relier les différences aux comportements thermique(transitions de phase, empesage) et rhéologique (comportement à l’écoulement et viscoélasticité) des amidons hydrotraités. Les traitements physiques appliqués aux amidons ont conduit à des modifications plus ou moins importantes de leurs structures. La maîtrise de l’utilisation de l'amidon nécessite la bonne connaissance des transitions de phase impliquées et des structures résultantes, fonction principalement de la teneur en eau et de la température. Dans cet objectif, une partie des travaux de thèse a été consacrée à la compréhension des phénomènes physiques à l’origine des transferts de matière et de chaleur dans le matériau amylacé pendant son hydrotraitement, ainsi que les équations régissant ces transferts. Un modèle phénomènologique de transfert couplé de masse et de chaleur a été développé, tenant compte des réactions biochimiques qui ont lieux simultanément dans le matériau, en présence d’eau et de chaleur. Les résultats de la modélisation numérique, à l’aide de la méthode des éléments finis, a permis de définir la répartition spatiale, des paramètres variables(température, teneur en eau,…), dont l’influence est déterminante sur la progression des réactions de fusion. / Starch, biopolymer of reserve, is the major component of cereals and of crop plants, has many industrial applications after hydrothermal processes. The objective of this work is to study the structural and function almodifications of standard maize starch by physical processes, as hydrothermal treatments (action of heat and moisture). The intensification of treatments, in a context of sustainable development, is nowadays a major challenge. This action belongs to the themes linked to the agri-resources valorisation and the development of the transformation processes devoted to the renewable carbonaceous resources. The impact of hydrothermaltreatments on starch physicochemical properties is extensively studied with the aim to connect the modificationof hydrotreated starches to their thermal (phase transitions, pasting) and rheological (flow and viscoelasticity)behaviours. The physical treatments applied to starches lead to important modifications of their structures,according to the processing conditions. The mastering of starch use requires the knowledge of implied phase transitions and resulting structures, which are mainly function of water content and temperature. In this aim, apart of this work was devoted to the comprehension of the physical phenomena responsible of the heat and mass transfer in the starch layer, during the treatment. A coupled heat and mass transfer model was developed, taking into account the biochemical reactions, which take place in the material simultaneously in presence of water and heat. Using the finite element method, the numerical simulation allowed to define the space distribution of the variable parameters (temperature, water content,…), which have a great influence on the progression of fusion reactions.

[ES] La normativa ambiental potencia la revalorización de los residuos industriales y motiva su utilización como materias primas para la obtención de nuevos materiales útiles, en lugar de que dichos residuos sean depositados en rellenos, que a la postre pueden generar pasivos ambientales. Dentro de este contexto se planificó la síntesis de la zeolita NaP1 código GIS, de amplia utilización en el campo ambiental para la descontaminación de aguas residuales, particularmente polutas con metales pesados y, la síntesis de la zeolita A código LTA, con aplicaciones en la industria de detergentes en reemplazo de los fosfatos, causantes de acelerar la eutrofización del agua de lagos; esto utilizando como materia prima los residuos industriales provenientes de los procesos y operaciones unitarias del pasivado del aluminio por oxidación electrolítica anódica. La presente investigación se enfoca en la recuperación indirecta del aluminio presente en los residuos industriales de anodizado de aluminio, transfiriéndolo a la estructura cristalina de las zeolitas. El residuo contiene elevadas concentraciones de aluminio, tal como lo prueban los resultados obtenidos mediante microscopía electrónica de barrido SEM (38.9% - 40.42%) y por espectroscopia de absorción atómica con llama AAS (37.16 g/100g); pero es pobre en contenido de silicio (0.93% - 0.74%) determinado por SEM y 1.83 g/100g determinado por AAS. Además, el residuo de anodizado de aluminio contiene concentraciones menores de cationes alcalinos y alcalinotérreos. El contenido de humedad del lodo es de 69.84% (n=28) y su pH cae en el rango 7.7 a 8.3 (1:5 w/v), que lo hace ligeramente alcalino. Se observó que la relación molar Si/Al es significativamente menor que la unidad, de lo cual se infiere que los residuos industriales tal como salen de la planta de tratamiento, no se pueden utilizar para la síntesis de zeolitas. La caracterización de los residuos industriales deshidratados a 100°C por 4 y 24 horas mediante microscopia electrónica de barrido (SEM) y difracción de rayos-X muestran un material básicamente amorfo, sin morfología externa apreciable. La composición fisicoquímica en términos del contenido de aluminio en los lodos de anodizado, permite plantear la recuperación del aluminio y cationes a través de la síntesis de zeolitas, utilizando como materia prima el residuo industrial, enriquecido con silicio proveniente de fuentes externas. Así para sintetizar la zeolita NaP1, código GIS, se enriqueció el lodo de anodizado con silicio proveniente de una solución de silicato de sodio grado analítico. Con la finalidad de identificar la concentración a la que se tiene los mejores resultados, se utilizó como agente de mineralización soluciones de NaOH en concentraciones 0.5M; 1.0M; 1.5M; 2.0M; 2.5M y 3.0M. Se instrumentó el método hidrotermal de síntesis a una temperatura constante de 100°C y 48 horas de tiempo de reacción, utilizando los residuos industriales húmedos. Los materiales obtenidos a las diferentes condiciones de síntesis se han caracterizado mediante difracción de rayos-X y SEM. Así, las concentraciones 1.5M, 2.0M, 2.5M y 3.0M del agente de mineralización NaOH conducen a la síntesis de la zeolita NaP1 código GIS. Sin embargo, el producto obtenido utilizando como agente de mineralización NaOH 1.5M presenta cristales con morfología externa muy bien definida, en forma de esferas de tamaño homogéneo. Este material presenta una relación molar Si/Al de 2.44 y una fórmula teórica 0.98Na2O•Al2O3•4.88SiO2•yH2O. Los materiales obtenidos con concentraciones más altas del agente de mineralización, aun presentando un difractograma de rayos-X correspondiente a la zeolita NaP1, en el microscopio electrónico muestran cristales poco formados y de tamaños muy diferentes. De esto se infiere que el agente de mineralización NaOH 1.5M presenta los mejores resultados en términos de morfología. Utilizando como fuente de enriquecimiento de silicio el silicato de sodio comercial, se sintetizó la zeoli / [CA] La normativa ambiental potència la revaloració dels residus industrials i motiva la seua utilització com a matèries primeres per a l'obtenció de nous materials útils, en lloc que aquests residus siguen depositats en farciments, que fet i fet poden generar passius ambientals. Dins d'aquest context es va planificar la síntesi de la zeolita NaP1 codi GIS, d'àmplia utilització en el camp ambiental per a la descontaminació d'aigües residuals, particularment contaminades amb metalls pesants i, la síntesi de la zeolita A codi LTA, amb aplicacions en la indústria de detergents en reemplaçament dels fosfats, causants d'accelerar l'eutrofització de l'aigua de llacs; això utilitzant com a matèria primera els residus industrials provinents dels processos i operacions unitàries del passivat de l'alumini per oxidació electrolítica anòdica. La present investigació s'enfoca en la recuperació indirecta de l'alumini present en els residus industrials d'anoditzat d'alumini, transferint-ho a l'estructura cristal·lina de les zeolites. El residu conté elevades concentracions d'alumini, tal com ho proven els resultats obtinguts mitjançant microscòpia electrònica d'escombratge SEM (38.9% - 40.42%) i per espectroscòpia d'absorció atòmica amb flama AAS (37.16 g/100g); però és pobre en contingut de silici (0.93% - 0.74%) determinat per SEM i 1.83 g/*100g determinat per AAS. A més, el residu d'anoditzat d'alumini conté concentracions menors de cations alcalins i alcalinoterris. El contingut d'humitat del llot és de 69.84% (n=28) i el seu pH cau en el rang 7.7 a 8.3 (1:5 w/v), que ho fa lleugerament alcalí. Es va observar que la relació molar Si/A l'és significativament menor que la unitat, de la qual cosa s'infereix que els residus industrials tal com ixen de la planta de tractament, no es poden utilitzar per a la síntesi de zeolites. La caracterització dels residus industrials deshidratats a 100 °C per 4 i 24 hores mitjançant microscòpia electrònica d'escombratge (SEM) i difracció de raigs-X mostren un materials bàsicament amorfs, sense morfologia externa apreciable. La composició fisicoquímica en termes del contingut d'alumini en els llots d'anoditzat, permet plantejar la recuperació de l'alumini i cations a través de la síntesi de zeolites, utilitzant com a matèria primera el residu industrial, enriquit amb silici provinent de fonts externes. Així per a sintetitzar la zeolita NaP1, codi GIS, es va enriquir el llot d'anoditzat amb silici provinent d'una solució de silicat de sodi grau analític. Amb la finalitat d'identificar la concentració a la qual es té els millors resultats, es va utilitzar com a agent de mineralització soluciones de NaOH en concentracions 0.5M; 1.0M; 1.5M; 2.0M; 2.5M i 3.0M. Es va instrumentar el mètode hidrotermal de síntesi a una temperatura constant de 100 °C i 48 hores de temps de reacció, utilitzant els residus industrials humits. Els materials obtinguts a les diferents condicions de síntesis s'han caracteritzat mitjançant difracció de raigs-X i SEM. Així, les concentracions 1.5M, 2.0M, 2.5M i 3.0M de l'agent de mineralització NaOH condueixen a la síntesi de la zeolita NaP1 codi GIS. No obstant això, el producte obtingut utilitzant com a agent de mineralització NaOH 1.5M presenta cristalls amb morfologia externa molt ben definida, en forma d'esferes de grandària homogènia. Aquest material presenta una relació molar Si/Al de 2.44 i una fórmula teòrica 0.98Na2O•Al2O3•4.88SiO2•yH2O. Els materials obtinguts amb concentracions més altes de l'agent de mineralització, encara presentant un difractograma de raigs-X corresponent a la zeolita NaP1, en el microscopi electrònic mostren cristalls poc formats i de grandàries molt diferents. D'això s'infereix que l'agent de mineralització NaOH 1.5M presenta els millors resultats en termes de morfologia. Utilitzant com a font d'enriquiment de silici el silicat de sodi comercial, es va sintetitzar la zeolita Linde Tipus A, Codi estructural HISSA (Associació International de zeolite / [EN] Environmental regulations promote the revaluation of industrial waste and encourage its use as raw materials to obtain new valuable materials, instead of such waste being deposited in landfills, which can ultimately generate environmental liabilities. Within this context, the synthesis of the GIS code NaP1 zeolite, widely used in the environmental field for the decontamination of wastewater, particularly polluted with heavy metals, and the synthesis of the LTA code zeolite A, with applications in industry. detergents to replace phosphates, which cause the eutrophication of lake water to accelerate, were planned using as raw material the industrial residues from the processes and unitary operations of aluminum passivation by anodic electrolytic oxidation. This research focuses on the indirect recovery of aluminum present in industrial waste from aluminum anodizing, transferring it to the crystalline structure of zeolites. The residue contains high concentrations of aluminum, as proven by the results obtained by scanning electron microscopy SEM (38.9% - 40.42%) and by atomic absorption spectroscopy with AAS flame (37.16 g/100g); but it is poor in silicon content (0.93% - 0.74%) determined by SEM and 1.83 g/100g determined by AAS. In addition, the aluminum anodizing residue contains lower concentrations of alkali and alkaline earth cations. The moisture content of the mud is 69.84% (n=28) and its pH falls in the range of 7.7 to 8.3 (1:5 w/v), which makes it slightly alkaline. It was observed that the Si/Al molar ratio is significantly less than unity, from which it is inferred that industrial waste as it leaves the treatment plant has to be modified to be used for the synthesis of zeolites. SEM and X-ray diffraction characterization of the aluminum-containing industrial waste dehydrated at 100°C for 4 and 24 hours show basically amorphous materials without appreciable external morphology. The physicochemical composition in terms of the aluminum content in the anodizing sludge allows us to propose the recovery of aluminum through the synthesis of zeolites, using industrial waste as raw material, and enriching it with silicon from external sources. Thus, to synthesize the zeolite NaP1, code GIS, the anodizing sludge was enriched with silicon from an analytical grade sodium silicate solution. To identify the concentration at which the best results are obtained, NaOH solutions at 0.5M concentrations were used as mineralization agents; 1.0M; 1.5M; 2.0M; 2.5M and 3.0M. The hydrothermal synthesis method was implemented at a constant temperature of 100°C and 48 hours of reaction time, using wet industrial waste. The materials obtained at the different synthesis conditions were characterized by X-ray diffraction and SEM. Thus, concentrations of 1.5M, 2.0M, 2.5M, and 3.0M of the mineralizing agent NaOH lead to the synthesis of the zeolite NaP1 code GIS. However, the product obtained using 1.5M NaOH as the mineralization agent presents crystals with a very well-defined external morphology in the form of spheres of homogeneous size. This material has a Si/Al molar ratio of 2.44 and a theoretical formula of 0.98Na2O•Al2O3•4.88SiO2•yH2O. The materials obtained with higher concentrations of the mineralization agent, even presenting an X-ray diffractogram corresponding to zeolite NaP1, show poorly formed crystals of very different sizes. From this, it is inferred that the 1.5M NaOH mineralization agent presents the best results in terms of morphology. Using commercial sodium silicate as the source of silicon enrichment, the Linde Type A zeolite, structural code IZA (International Zeolite Association) LTA, was synthesized. This product is obtained with a weight ratio of wet industrial residue to commercial sodium silicate of 2.6 to 1, using 1.5M NaOH as a mineralization agent at 85°C and a reaction time of 4 hours, resulting in a zeolite A code LTA with Si/Al molar ratio, 1.04 (sample 1A) and Si/Al 1.05 (sample 2A). Taking into account the r / Peñafiel Villarreal, F. (2022). Revalorización de lodos resultantes del pasivado de aluminio por oxidación anódica mediante su utilización en la síntesis de zeolitas NaP1 y LTA [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/183230