Submitted by Alison Vanceto (alison-vanceto@hotmail.com) on 2017-03-20T12:19:29Z No. of bitstreams: 1 TeseCBB.pdf: 8155829 bytes, checksum: 9a5289c818bd72bed1bf08cb0aecbd14 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-04-20T12:57:24Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseCBB.pdf: 8155829 bytes, checksum: 9a5289c818bd72bed1bf08cb0aecbd14 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-04-20T12:57:31Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseCBB.pdf: 8155829 bytes, checksum: 9a5289c818bd72bed1bf08cb0aecbd14 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-20T13:11:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseCBB.pdf: 8155829 bytes, checksum: 9a5289c818bd72bed1bf08cb0aecbd14 (MD5) Previous issue date: 2016-09-12 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Ionic conductivity in glasses was first discovered and demonstrated by Warburg in 1884, but although it has been studied for over a century, the mechanisms underlying ionic conduction in glasses are not yet entirely clear. Glasses are commonly known to be electrical insulators, but some of them may present high conductivity and be candidates for different applications. The more conductive glasses result from the dissolution of halogenated salts in the glassy matrix, causing its ionic conductivity to increase by several orders of magnitude. Our approach proposes that glass can be compared to a solution in which a dissolved halogenated salt (solute) is weakly dissociated in the glassy matrix (solvent). This approach, called the weak electrolyte model, was initially proposed in the 70s to explain the almost exponential increase in the ionic conductivity of glasses in response to increasing concentrations of network modifiers (alkaline oxides). Our work proposes to expand this approach, correlating the increase in ionic conductivity with the increase in the thermodynamic activity of AgI. In addition, experiments were carried out at different temperatures in various glass compositions to confirm this correlation, using electromotive force (EMF) measurements to determine the thermodynamic activity and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) measurements to determine the ionic conductivity of these glasses. Ionic transport was also used to examine the structural relaxation of AgPO3 glass. The glass was heated to another fictive temperature in the glass transition range and its ionic conductivity measured in situ by EIS. The kinetic parameters of the structural relaxation process, i.e., structural relaxation time ( ) and stretching parameter (β), were determined as a function of time by fitting the experimental data to KWW equations. / A condutividade iônica em vidros foi observada e demonstrada pela primeira vez por Warburg em 1884, mas apesar de mais de um século dessa descoberta, os mecanismos pelos quais se dá essa condutividade iônica não são totalmente claros. Vidros, em geral, são conhecidos como isolantes elétricos, mas alguns deles podem apresentar uma alta condutividade e portanto bons candidatos para diferentes aplicações. Os vidros com os valores mais elevados de condutividade iônica resultam da dissolução de sais halogenados em uma matriz vítrea, resultando em um aumento de várias ordens de grandeza na propriedade. Nossa proposta é a de que vidros podem ser comparados com uma solução em que um sal halogenado dissolvido (soluto) está fracamente dissociado em uma matriz vítrea (solvente). Essa aproximação, chamada de modelo do eletrólito fraco, foi inicialmente proposta nos anos 70 para explicar o aumento quase exponencial da condutividade iônica em vidros em resposta ao aumento da concentração de modificadores de rede (óxidos alcalinos). Nosso trabalho propõe expandir essa aproximação, correlacionando o aumento da condutividade iônica com a atividade termodinâmica de AgI. Além disso, experimentos foram feitos em diferentes temperaturas com várias composições de vidro para confirmar essa correlação, usando medidas de força eletromotriz (FEM) para determinar a atividade termodinâmica e medidas de espectroscopia de impedância (IES) para determinar a condutividade iônica desses vidros. O transporte iônico também foi utilizado para estudar a relaxação estrutural de vidros AgPO3. O vidro, previamente equilibrado a uma temperatura fictícia inicial, foi tratado termicamente a uma outra temperatura fictícia próxima da temperatura de transição vítrea e a sua condutividade iônica medida in situ por EIS. Os parâmetros cinéticos do processo de relaxação estrutural, i.e., tempo de relaxação estrutural ( ) e o parâmetro exponencial (β), foram determinados em função do tempo pelo ajuste da equação KWW.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:35:06Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:00:28Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:29:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:00:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 00021.pdf: 1606472 bytes, checksum: 4f38a121461e5d25648934caac8b8b08 (MD5) / Tese (Doutoramento) / IEA/T / Instituto de Fisica, Universidade de Sao Paulo - IF/USP

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:09Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-12-17Bitstream added on 2014-06-13T19:58:43Z : No. of bitstreams: 1 salvi_dtb_me_araiq.pdf: 8254301 bytes, checksum: 206fba452475ee19cd840bec61eb7015 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Esta dissertação apresenta a preparação e caracterização de membranas condutoras iônicas baseadas em celulose produzida pela bactéria Gluconacetobacter xylinus. Estas membranas foram preparadas a partir da imersão de membranas de celulose bacteriana (CB) em soluções aquosas de ácidos (ácido acético e ácido trifluoroacético) e/ou plastificantes (trietanolamina e glicerol). Estrutura e perfil térmico destas membranas condutoras foram investigados por difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), termogravimetria (TG), calorimetria exploratória diferencial (DSC), espectroscopia vibracional na região do infravermelho (FTIR) e espectroscopia de espalhamento Raman. As propriedades elétricas foram avaliadas utilizando-se espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE). As análises de DRX mostram o aumento de plastificante diminui a cristalinidade das amostras, cujo recobrimento das microfibrilas pelo plastificante pode ser visualizado por análise de MEV, e os valores de condutividade iônica obtidos são maiores em comparação aos da CB seca. A condutividade na membrana é dependente do conteúdo de umidade e o plastificante age impedindo a desidratação da membrana. Foi observado também que combinações de ácido e plastificante resultaram em membranas com maiores condutividades do que aquelas em que houve apenas adição do plastificante, uma vez que a adição de ácidos pode aumentar a condutividade protônica / This dissertation presents the preparation and characterization of ionic conducting membranes based on cellulose produced by bacteria Gluconacetobacter xylinus. These membranes have been prepared from bacterial cellulose membranes (BC) soaked in acids (acetic and trifluoroacetic acids) and/or plasticizer (triethanolamine and glycerol) aqueous solutions. The structure and thermal behavior of the conducting membranes were investigated by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), thermogravimetry (TG), differential scanning calorymetry (DSC), infrared spectroscopy (FTIR) and Raman spectroscopy. Electrical properties were performed utilizing electrochemical impedance spectroscopy (EIS). From XRD analyses the amorphous phase becomes larger after increasing the amount of plasticizer that covers the cellulose microfibrils as revealed by SEM, and the obtained conductivity values were high in comparison to dried BC. The conductivity in the membrane is dependent on the moisture content and the plasticizer acts avoiding complete membrane dryness. It was also observed that the combination of acid and plasticizer resulted in membranes with higher ionic conductivity than plasticized ones, once the addition of acids may improve protonic conductivity

Orientador: Ervino Carlos Ziemath / Banca: Dante Luis Chinaglia / Banca: Victor Ciro Solano Reynoso / Resumo: Neste trabalho realizamos a polarização térmica em vidros silicatos com composição (%mol) 22Na2O.8CaO.65SiO2 .5MO2 (M = Si, Ti, Ge, Zr, Sn e Ce). A polarização térmica consiste em aplicar um campo elétrico DC de elevada intensidade (~1 MV/m) em amostras a altas temperaturas. Durante a polarização térmica é gerado um campo elétrico permanente no interior da amostra, na região do anodo, que é responsável por propriedades ópticas nãolineares. Submetemos à polarização térmica amostras dos vidros, com ~1,5 mm de espessura e área de 20 x 20 mm2. Utilizamos eletrodos de Au, com diâmetro de 1 cm. As amostras foram aquecidas no interior de um forno até ~145 oC e aplicamos um campo elétrico de 1 MV/m durante 60 min. Durante a aplicação do campo elétrico, medimos simultaneamente a corrente através do circuito e as temperaturas no forno e na amostra. A corrente elétrica medida no circuito está relacionada com a migração de íons Na+ no interior das amostras do anodo para o catodo. A diminuição da corrente após um determinado tempo de polarização é devido à formação de uma camada com ausência de íons Na+ (camada de depleção) junto ao anodo. Os diferentes cátions tetravalentes, M4+, inseridos no vidro têm funções particulares na estrutura deste e afetam de formas distintas a corrente elétrica. A energia de ativação para a condutividade elétrica em vidros soda-cal-sílica está associada à energia necessária para o íon Na+ transpor a barreira de potencial entre os interstícios adjacentes na rede vítrea. Para determinar a energia de ativação da condutividade elétrica DC, Eσ, destes vidros, submetemos amostras de cada composição a um campo elétrico de 1 MV/m, durante 2 segundos para diferentes temperaturas entre 100 e 220 ºC. Esta energia está relacionada com... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this work we performed thermal poling in glasses with composition (%mol) 22Na2O.8CaO.65SiO2 .5MO2 (M = Si, Ti, Ge, Zr, Sn and Ce). The thermal poling consist in apply a high intensity DC electric field (~1 MV/m) on samples at high temperatures. During the thermal poling process a permanent electric field is generated in the anode region of the sample, and this field is responsible for nonlinear optical properties of various glasses. We submit to thermal poling samples with ~1.5 mm in thickness and area of 20x20 mm2. We used gold electrodes with a diameter of 1 cm. The samples were heated inside a furnace to ~ 145 oC and an electric field of 1 MV/m was applied for 60 min. During the poling process, we measure simultaneously the current through the circuit and the temperatures in the furnace and of the sample. The electric current of the circuit is related to the migration of sodium ions in the bulk samples from the anode to the cathode. The current decrease with the poling time is due to the formation of a Na+ absent layer (depletion layer) near the anode surface. The different tetravalent cations, M4+, in the glass have different functions in their structures and affect the electrical current in particular manners. The activation energy for electrical conductivity in soda-lime-silica glasses is associated with energy for the Na+ ions to cross the potential barrier, which is submitted to the interstices of the glassy network, and jump into the nearest interstice. The activation energy of DC electrical conductivity, Eσ, of our samples of was determined by applying an electric field of 1 MV/m for 2 seconds, at different temperatures between 100 and 220 ºC. This energy is related to the current, I, through the equation ... The energy calculated is ~0.8 eV. To evaluate the structural and compositional changes of the samples surfaces that were in contact with the ... / Mestre

Poli(p-fenileno de tereftalamida) (PPTA), usualmente chamado de aramida, é uma fibra polimérica de baixa densidade que possui alta rigidez e resistência à tração, assim como excelente estabilidade térmica e química. Essa fibra é utilizada como reforço em materiais compósitos utilizados nas indústrias aeroespacial e automobilística, em artefatos de proteção balística e de proteção ao corte. No entanto, sua aplicação como reforço em materiais compósitos está limitada por sua baixa afinidade interfacial com matrizes poliméricas, devido a sua superfície lisa e relativamente inerte. Para superar esta desvantagem, diversos tratamentos foram desenvolvidos para modificar a superfície da aramida. Contudo, realizar essa modificação sem diminuir a resistência mecânica da fibra é um grande desafio, assim como desenvolver um método industrialmente viável. Líquidos iônicos (LI) apresentam-se como uma alternativa promissora para a compatibilização da aramida com matrizes poliméricas, devido à possibilidade de ajuste de suas propriedades com a escolha de ânions e cátions específicos. Dessa forma, o objetivo deste estudo é investigar a influência de diferentes LI nas propriedades adesivas entre Kevlar e uma resina epoxídica. Para tanto, as fibras foram submetidas a soluções de etanol e LI imidazólicos (cloreto de 1-n-butil-3-metilimidazólio, cloreto de 1-carboximetil-3-metilimidazólio, metanossulfonato de 1-trietilenoglicol monometil éter-3-metilimidazólio e metanossulfonato de 1-n-butil-3-metilimidazólio) e analisadas por espectroscopia do infravermelho, análise termogravimétrica e microscopia eletrônica de varredura. A resistência mecânica das fibras foi investigada por teste de tração e a interface foi caracterizada em termos de molhabilidade e adesão pelos testes de ângulo de contato e pull-out. Os resultados mostraram um aumento na molhabilidade e na adesão nas fibras tratadas com cloreto de 1- n-butil-3-metilimidazólico, metanossulfonato de 1-trietilenoglicol monometil éter-3- metilimidazólio e metanossulfonato de 1-n-butil-3-metilimidazólio. Dois compósitos laminados foram fabricados com os tecidos comercial e tratado com metanossulfonato de 1- trietilenoglicol monometil éter-3-metilimidazólio. Suas propriedades mecânicas foram aferidas por ensaios de tração e short beam. O compósito feito com o tecido tratado apresentou maior resistência mecânica, módulo e tensão de cisalhamento interlaminar. / Poly(p-phenylene terephthalamide) (PPTA), known as aramid, is a low density polymeric fiber that has high rigidity and exceptional tensile strength, as well as excellent thermal and chemical stability. It is used as reinforcement in composite materials in the aerospace and automobile industry and in ballistic and stab-resistant articles. However, its inferior interfacial affinity towards polymeric matrices due to its smooth surface hampers its use in composite materials, preventing full achievement of its potential as reinforcement. To overcome this drawback, various treatments have been applied to modify the aramid surface. Nevertheless it is a great challenge to introduce this modification without diminishing the fiber mechanical properties and to develop an industrially feasible process. Ionic liquids (IL) might be an alternative as compatibilizer in polymeric matrices reinforced with aramid fibers because of their unique set of physical-chemical properties that can be finely tuned by their chemical structures. Hence, the objective of this study is to investigate the influence of different IL on the adhesive properties between Kevlar and epoxy resin. Kevlar fibers were submitted to solutions of ethanol and imidazolium IL (1-n-butyl-3-methylimidazolium chloride, 1- carboxymethyl-3-methylimidazolium chloride, 1-n-hexadecyl-3-methylimidazolium chloride, 1- triethyleneglycol monomethyl ether-3-methylimidazolium methanesulfonate and 1-n-butyl-3- methylimidazolium methanesulfonate) and then analyzed by infrared spectroscopy, thermogravimetric analysis and scanning electron microscopy. The mechanical strength of the fibers was analyzed by tensile strength tests and the interface was characterized by contact angle measurements and pull-out tests. There was an increase in wettability and adhesion of the fibers treated with 1-n-butyl-3-methylimidazolium chloride, 1-triethyleneglycol monomethyl ether-3-methylimidazolium methanesulfonate and 1-n-butyl-3- methylimidazolium methanesulfonate. Two laminated composites were manufactured with commercial and 1-triethyleneglycol monomethyl ether-3-methylimidazolium methanesulfonate treated fabrics and their mechanical properties were measured with tensile strength and short beam test. The composite made with treated fabrics presented higher mechanical resistance, modulus and interfacial shear strength.

Os líquidos iônicos, por geralmente apresentar, em sua estrutura, uma cadeia alquílica apolar e uma parte polar, como o cátion imidazólio, podem ser considerados estruturas anfifílicas, e apresentam semelhanças com os tensoativos. Tais estruturas, devido a este caráter anfifílico, podem interagir com estruturas do tipo Lipossomas ou até mesmo com biomoléculas, como a BSA. Neste trabalho, foram sintetizados três líquidos iônicos inéditos, com rendimentos de 52 a 66%, acoplados a sistemas quirais derivados de aminoácidos naturais e de fácil obtenção, como a L-Cisteína, a L-Serina e a L-Treonina. Estes foram caracterizados tanto do ponto de vista estrutural, quanto por suas propriedades fotofísicas. Como procedimento metodológico utilizou-se de ciclocondensação de aminoácidos, esterificação de Steglich e alquilação para inserção de cadeia carbônica ao anel metil-imidazol. Para investigação e confirmação dessas estruturas utilizou-se de estudos de Ressonância Magnética de 1H e de 13C, Infravermelho, além das espectroscopias de absorção na região do UV-Vis e de emissão de fluorescência. Por fim, estes novos líquidos iônicos foram testados com lipossomas e BSA, cujos resultados mostraram boa interação com essas biomoléculas. / Ionic liquids can be considered as amphiphilic structures and have similarities with the surfactants, once they generally have an apolar alkyl chain and a polar moiety, such as the imidazolium cation. Such structures, due to this amphiphilic character, may interact with liposome structures or even with biomolecules, such as BSA. In this work, three new ionic liquids containing chiral systems derived from naturally occurring amino acids, such as L-Cysteine, L-Serine and L-Threonine were synthesized, with yields ranging from 52 to 66%. They were fully characterized both from the structural point of view, and by its photophysical properties. As methodological procedures, amino acid cyclocondensation, Steglich esterification and alkylation were used. In order to investigate and confirm these structures, magnetic resonance studies of 1H and 13C, infrared, as well as absorption spectroscopies in the UV-Vis region and fluorescence emission were used. At last, these new ionic liquids were tested with liposomes and BSA, and the results showed good interaction with these biomolecules.

Les travaux présentés dans ce manuscrit traitent de l'étude du dititanate de rubidium de stoechiométrie Rb$_{2}$Ti$_{2}$O$_{5}$. Ce matériau a été synthétisé dans les laboratoires du LPEM, en collaboration avec l'Institut des Matériaux Jean Rouxel de Nantes. Le procédé de synthèse par voie chimique est présenté de façon détaillée dans le manuscrit. Une caractérisation par diffraction de rayons X en fonction de la température, réalisée sur poudre et monocristal a montré que le groupe d'espace du composé est C2/m. Des calculs de relaxation structurale utilisant la théorie de la fonctionnelle de densité (DFT ) par méthode ab initio sont venus confirmer ces résultats. Une étude des modes vibratoires du réseau cristallin par spectroscopie Raman et IR en fonction de la température est aussi présentée dans ce manuscrit. Des calculs DFT sur les modes vibratoires du Rb$_{2}$Ti$_{2}$O$_{5}$ sont également présentés pour compléter l'étude spectroscopique. Des études par Microscope Electronique à Transmission ainsi que Microscope Electronique à Balayage viennent ajouter des informations sur la structure cristalline et la topographie du matériau. La majeure partie des travaux présentés dans ce manuscrit concerne des mesures de transport réalisées sur ce composé. Cette étude se compose d'un ensemble de mesures comportant des cycles I-V, Q-V et des mesures de permittivité en fréquence, le tout sur une large plage de température (100\,K-400\,K). Une valeur colossale de la permittivité relative (10$^8$) avec une variation de six ordres de grandeurs entre les basses et hautes fréquences, ainsi que des signatures dans les courants de polarisation de déplacement attestant d'un comportement de type ferroélectrique ont été mis en évidence. Nous avons montré que les échantillons de Rb$_{2}$Ti$_{2}$O$_{5}$ sont très faiblement conducteurs électroniquement mais de bons conducteurs ioniques. Nous avons mis en évidence des propriétés d'accumulation de charge ionique donnant lieu à des macro-dipôles expliquant une valeur colossale de la constante diélectrique. Ces propriétés s'activent dans une plage de température comprise entre 200K et 330K. Nous avons de surcroît démontré que ce matériau offrait de manière intrinsèque les propriétés d'un système de permittivité. / The work described in this thesis report deals with the dielectric investigation of the rubidium peroxititanate with stoechiometry Rb$_{2}$Ti$_{2}$O$_{5}$. This material has been synthetized in the LPEM (ESPCI Paris) with the collaboration of Institut des Matériaux Jean Rouxel (Nantes, France). The synthesis process is based on chemical solid state reactions and is detailed in this report. An X-Ray diffraction caracterization as function of the temperature was realized on powders and single cristals and showed that the material structure is C2/m. Structural relaxation computations using Density Functional Theory (DFT) confirmed these results. A deep investigation of the phonon modes by means of Raman and Infrared spectroscopy as function of temperature was also performed and results are presented and discussed in the thesis. DFT computations of the phonon modes of the Rb$_{2}$Ti$_{2}$O$_{5}$ are also displayed to finalize the structural study. Transverse Electron Miscroscopy and Scanning Electron Microscopy also brought useful information concerning the crystal structure and the topography of the materials. The main part of the work presented in this thesis is related to electrical transport measurements performed on Rb$_{2}$Ti$_{2}$O$_{5}$ crystals. This study consists of a temperature dependence investigation of I-V and Q-V cycles as well as permittivity measurements as function of frequency. We report a colossal relative permittivity (10$^8$) with a variation of almost six order of magnitude between low and high frequencies, and signatures in the displacement currents attesting of a huge variation of polarization due to ferroelectic-like behavior. We showed that the samples of Rb$_{2}$Ti$_{2}$O$_{5}$ are very weak electronic conductors (10$^{-9}$\,S.cm$^{-1}$) but very good ionic conductors (10$^{-3}$\,S.cm$^{-1}$). We have evidenced ionic charge accumulation properties giving rise to macro-dipoles explaining this colossal dielectric constant value. These properties were found to be activated within a temperature range of 200\,K -330\,K. In addition it was demonstrated that this material genuinely behaves as a memristive system.

Atualmente, pelo menos para fins de engenharia, os modelos preditivos de maior sucesso para coeficientes de atividade são os baseados em grupos funcionais, tais como UNIFAC e suas variantes. Enquanto esses modelos requerem grandes quantidades de dados experimentais, os baseados em COSMO-RS (COnductor-like Screening MOdel - for Real Solvents) requerem a calibração de um pequeno conjunto de parâmetros universais. No entanto, a precisão requerida por tarefas de engenharia, tais como a otimização de sistemas de separação, é maior do que a obtida por esta última categoria de modelos. Assim, um novo modelo é proposto neste trabalho, aqui chamado de F-SAC (Functional-Segment Activity Coefficient). Este novo modelo também é baseado no conceito de grupos funcionais, mas a energia de interação entre os grupos vem da teoria COSMO-RS. No presente trabalho, foram consideradas apenas misturas em que não há formação de ligação de hidrogênio ou quando esta pôde ser assumida negligenciável. Assim, foram necessários apenas três parâmetros para descrever cada grupo funcional. A princípio, uma vez ajustados os parâmetros de cada grupo, estes funcionariam para descrever a interação para qualquer par de grupos. Esta é a principal vantagem do modelo proposto. O número de parâmetros do modelo cresce proporcionalmente ao número de grupos funcionais, enquanto que no UNIFAC o número de parâmetros de interação cresce proporcionalmente ao quadrado do número de grupos. Para o banco de dados experimentais de coeficientes de atividade em diluição infinita considerado, a correlação do F-SAC apresentou um erro médio absoluto de 0,07 unidades de ln, enquanto que os modelos UNIFAC (Do) e COSMO-SAC apresentaram, respectivamente, erros de 0,12 e 0,21. O F-SAC foi também avaliado para mais de 1000 misturas binárias de um soluto dissolvido em líquido iônico com dados disponíveis na literatura. O modelo apresentou uma boa correlação aos dados experimentais, com erro médio absoluto de 0,17 unidades de ln, similar ao apresentado pelas misturas orgânicas. O poder de predição do novo modelo foi avaliado utilizando dados de equilíbrio líquido-vapor não considerados no procedimento de ajuste do modelo. Uma ótima concordância com os dados experimentais foi possível em toda a faixa de composição, bem como na predição de azeótropos. Esses resultados demonstram o potencial do modelo proposto. / At present, at least for engineering purposes, the most successful predictive models for activity coefficients are those based on functional groups, such as UNIFAC and its variants. While these models require large amounts of experimental data, the ones based on COSMO-RS require the calibration of a small set of universal parameters. However, the resolution required by engineering tasks, such as the optimization of separation systems, is higher than that obtained by COSMO-RS models. Thus, in this work a novel Functional-Segment Activity Coefficient (F-SAC) model is proposed. This new model is also based on the concept of functional groups, but the interaction energy between groups comes from the COSMO-RS theory. In this study, we considered only mixtures where there is no formation of hydrogen bonds or when they could be assumed negligible. Then, only three parameters were required to describe each functional group. In principle, once the parameters for each functional group are properly calibrated, they should work to describe the interactions with any other group. This is the main advantage of the proposed model, the number of model parameters grows linearly with the number of functional groups, whereas in UNIFAC the number of interaction parameters exhibit quadratic growth with respect to the number of groups. For the experimental database of infinite dilution activity coefficients considered, the correlation of F-SAC have shown a mean absolute error of 0.07 ln-unit. The UNIFAC (Do) and COSMO-SAC models presented errors of 0.12 and 0.21, respectively. F-SAC was also evaluated for more than 1000 binary mixtures of solute in ionic liquid with data available in the literature. Again, the model have shown good correlation to the experimental data, with mean absolute error of 0.17 ln-unit, similar to the performance with the organic mixtures. The predictive strength of the model was assessed by using vaporliquid equilibrium data not considered in the model fitting process. Very good agreement with experimental data was possible over the entire composition range, as well as in the prediction of azeotropes. These results demonstrate the potential of the proposed method.

Este estudo utilizou os princípios da glacioquímica para determinar e analisar as variações nas concentrações aniônicas de um testemunho de neve e firn obtido pela perfuração no manto de gelo da antártica ocidental no verão austral de 2004/05. O testemunho IC-6 (81°03'S, 79°51'W), de 34,65 m de profundidade, obtido a 750 m de altitude, foi subamostrado em sala limpa (CLASE 100), usando um sistema de derretimento contínuo desenvolvido pela equipe do Climate Change Institute (CCI) da Universidade do Maine (EUA). Esse processo gerou 1.368 amostras para análises por cromatografia iônica, cerca de 58 amostras por metro, permitindo detalhamento sazonal da variabilidade das concentrações dos íons majoritários. O testemunho representa 66 ± 3 anos de dados ambientais, segundo a datação baseada na variação sazonal dos íons Cl-, Na+, Mg+2 e SO4-2. O testemunho de 23,61 m em equivalente d’água, corrigido para variações em densidade, representa uma acumulação liquida média anual de 0,36 m (em equivalente d’água). Assim, a camada ao fundo foi formada no ano de 1938 (± 3 anos). As concentrações iônicas médias medidas no IC-6, são: [(Na+= 66,92 ± 2,32 μg L-1), (K+= 3,31 ± 0,18 μg L-1); (Mg+2= 10,07 ± 0,25 μg L-1); (Ca+2 = 16,93 ± 0,38 μg L-1); (Cl- = 155,74 ± 4,40 μg L-1); (NO3- = 56,01 ± 0,80 μg L-1); (SO4 2 = 55,65 ± 1,36 μg L-1); e (CH3SO3 (MS) = 14,11 ± 1,19 μg L-1)]. As maiores concentrações de Na+, Cl-, e Mg+2 foram interpretadas como picos de invernos, associadas diretamente ao aerossol dos mares circundantes em respostas, provavelmente, a advecção mais intensa de massas de ar (marinho) sobre as plataformas de gelo, e portanto são também traçadores marinhos. Já o perfil (série) de sulfato está em antifase, em relação às variações nas espécies Na+, Cl- e Mg+2. De origem predominantemente marinha, o sulfato total apresentou maiores concentrações durante a primavera e verão (períodos de maior atividade biológica nos mares circumpolares), possivelmente marcando a variação sazonal da atividade biológica na região. Embora em alguns intervalos essa ―antifase‖ não fique tão clara, é o que ocorre na maior parte do testemunho IC-6, condição que auxiliou na interpretação da variação sazonal observada principalmente na série do cloro. O perfil de excesso de sulfato apresenta perfil similar ao de sulfatos total, com picos concomitantes. Além da forte correlação com o íon SO4-2, também é observada uma correlação fraca a moderada com o íon nitrato. Picos concomitantes deste íon com o excesso de sulfato representam eventos episódicos como é o caso das erupções vulcânicas de grande magnitude. A variabilidade da concentração de nitrato não esta associada ao aerossol marinho, como aponta a falta de correlação entre esse ânion e o Cl-, Na+ e Mg2+. Porém, série de nitrato apresenta muitos períodos bem marcados e correlacionados com as concentrações de excesso de sulfato, devendo representar a ocorrência de eventos episódicos, como erupções vulcânicas. Entretanto, a análise de íons maiores nesse estudo não possibilitou a identificação de eventos específicos, será necessário o uso de técnicas complementares para determinação de elementos traços. Sugere-se que o nitrato seria transportado e depositado por massas de ar provenientes da estratosfera ou da alta troposfera e que grandes concentrações dessa espécie poderiam estar associadas ao registro de ocorrências de eventos vulcânicos. Essa característica parece ser coerente com os picos correlacionáveis nos perfis (séries) de nitrato e sulfatos. Além da variação sazonal (observada principalmente no perfil de cloro), foram identificados outros padrões recorrentes no tempo (ciclos), principalmente nas séries de dos íons Na+, Cl- e Mg2+ (origem marinha) e NO3-. O principal ciclo identificado, de aproximadamente 17,3 anos, necessita melhor investigação. A secundária, em torno de 10 anos, estaria associada ao ciclo solar (de 10,7 anos). Também são observados ciclos com períodos entre 2 a 5 anos, que poderiam estar associados ao fenômeno ENOS (El Niño - Oscilação Sul). Ao comparar as concentrações médias do IC-6 com de outros sítios no interior da Antártica, observa-se uma abrupta redução ao atravessar as montanhas Transantárticas em direção ao Polo Sul geográfico. Sugere-se que cordilheira esteja barrando o transporte dos aerossóis marinhos para o interior do continente devido a um efeito orográfico sobre a precipitação. / This study employed glaciochemical principles to determine and analyze the variation of anionic concentrations of a firn and snow core obtained from the Western Antarctic Ice Sheet, in the summer of 2004/05. The IC-6 core (81°03'S, 79°51'W), reaching 34.65 m in depth, was extracted at 750 m above sea level. This core was subsampled in a Class 100 clean room, employing a discrete continuous melting system developed by the team at the Climate Change Institute (CCI), University of Maine, USA. This process produced 1,368 samples for ionic chromatographic analyses, approximately 58 samples per meter, permitting a seasonal-scale resolution of the main ion concentrations and variabilities. This core represents 66 ± 3 years of environmental data, according to Cl-, Na+, Mg+2 e SO4-2 ion seasonal variations. The 23.61 m core, in water equivalent, corrected for the density variation, represents an annual net accumulation average rate of 0.36. The deepest layer was deposited in 1938 (± 3 ). Core mean ionic concentrations are: [(Na+= 66,92 ± 2,32 μg L-1); (K+= 3,31 ± 0,18 μg L-1); (Mg+2= 10,07 ± 0,25 μg L-1); (Ca+2 = 16,93 ± 0,38 μg L-1); (Cl- = 155,74 ± 4,40 μg L-1); (NO3- = 56,01 ± 0,80 μg L-1); (SO4 2 = 55,65 ± 1,36 μg L-1); and (CH3SO3 (MS) = 14,11 ± 1,19 μg L-1)]. The largest concentrations of Na+, Cl-, e Mg+2 were interpreted as winter peaks, directly associated with the aerosols from the surrounding seas, probably, in response to the intensification of marine air mass advection on the ice shelves, and, thus, also being marine tracers. The sulphate profile (series) presents an antiphase, with relation to Na+, Cl- e Mg+2 species variations. Predominantly of marine origin, total sulphates presented greater concentrations during Spring and Summer (periods of greater biologic activity in the Southern Ocean), possibly marking the seasonal variation of biologic activity in the region. Although in some intervals of this ―antiphase‖ are not clearly evident, they are consistent throughout most of the IC-6 core, assisting with the interpretation of the observed seasonal variations, particularly when related to chlorine data series. The sulphate excess profile is similar to total sulphate profile, showing concomitant spikes. Besides the strong correlation to tSO4-2 ion, a weak to moderate correlation was observed for nitrate ions. Coinciding peaks for this ion with excess sulphate may represent episodic events, such as presented by volcanic events of great magnitude. The nitrate concentration variability is not associated to marine aerosols, as shown by the lack of correlation between this anion and Cl-, Na+ e Mg2+. The nitrate series presents many well marked periods and seem to be correlated to excess sulphate concentrations, possibly representing the occurrence of episodic events, such as volcanic eruptions. Even so, the major ions analyses proposed by this work did not make the identification of such episodic events clear. Such events need to be addressed with complementary techniques to determine the specific trace elements. These results suggest that nitrate is transported and deposited by stratospheric or high tropospheric air masses, and that great concentrations of this species could be associated to the recorded volcanic events. This characteristic appears to be coherent with the spikes in the nitrate and sulphate profiles. Besides the seasonal variation (observed, principally, in the chlorine profile), other time cycle/patterns were identified, mainly those related to Na+, Cl- e Mg2+ ion series (of marine origin) and NO3-. The main identified cycle, approximately 17.3 years, ensues to be better investigated. A second cycle, presenting a 10 year period, is possibly associated to the solar cycle (10.7 years). Shorter cycles of 2 and 5 year periods could possibly be related to the ENSO phenomenon. On comparing average concentrations of the IC-6 core with other sites, farther within the Antarctic continent, an abrupt reduction was observed, from the Trans-Antarctic mountains to the Geographic South Pole, suggesting that this mountain range could be a barrier for marine aerosol transport to the interior of the continent, due to an orographic effect on the precipitation.