Neste trabalho foi estudado o comportamento de fundações superficiais apoiadas em sistema de dupla camada, quando a superior é cimentada. O estudo consistiu-se de três etapas, chamadas de Etapa de Laboratório, Etapa Numérica e Etapa de Campo. Na Etapa de Laboratório foi verificada a viabilidade técnica de utilizar os resíduos industriais cinza pesada e cal de carbureto na estabilização de um solo residual de arenito botucatu. Estudou-se a reatividade da cinza pesada com a cal de carbureto, a influência da temperatura e do tempo de cura no desenvolvimento das reações pozolânicas, a influência de diferentes teores de resíduos na resistência à compressão simples, compressão diametral e durabilidade, objetivando definir uma mistura ótima e, ainda, o impacto ambiental da utilização da mistura ótima, através de ensaios de lixiviação e solubilização. Na Etapa Numérica foi estudado, através do Método dos Elementos Finitos, o comportamento de fundações superficiais apoiadas em dupla camada. O modelo utilizado para representar o comportamento do material cimentado e não-cimentado foi o elástico-plástico com critério de ruptura de Drucker-Prager e fluxo não-associado. Verificou-se, através de análise paramétrica, a influência da espessura da camada cimentada e do diâmetro da fundação, bem como a influência dos parâmetros dos materiais cimentado e não-cimentado na resposta carga x recalque de fundações superficiais. Na Etapa de Campo foram construídos aterros experimentais utilizando a mistura ótima determinada na Etapa de Laboratório e, sobre estes aterros, foram executados provas de carga de placas. A análise dos resultados obtidos nas três etapas levou às seguintes conclusões: é possível utilizar cinza pesada e cal de carbureto para estabilizar o solo residual de botucatu; o comportamento de fundações superficiais sobre solos cimentados é controlado pela relação espessura da camada cimentada diâmetro da fundação; os parâmetros ângulo de atrito e módulo de elasticidade da camada cimentada não influenciam os resultados de prova de carga; a ruptura da fundação é função de dois mecanismos progressivos, os quais são função das tensões de tração geradas na parte inferior da camada cimentada e das tensões cisalhantes existentes logo abaixo das bordas da fundação. / In this work the behavior of shallow foundations on a double layer system when the upper is cemented was studied. The study consisted of three stages named Laboratory Stage, Numerical Stage and Field Stage. In the Laboratory Stage the technical viability of using the industrial by-products such as bottom ash and carbide lime in the stabilization of a sandstone residual soil was verified. The reactivity of the bottom ash with carbide lime, the influence of the temperature and time of curing in the development of the pozzolanic reactions, the influence of different amounts of residues in the unconfined strength, tensile strength and durability, were studied. The objective of the later study was to define the optimum mixture. The environmental impact of using the residues was verified through lixiviation and solubilization tests. In the Numerical Stage the behavior of shallow foundations on double layer system was studied using the Finite Element Method. The elastic-perfectly plastic model with Drucker-Prager failure criteria and non-associated flow rule was used to represent the behavior of the cemented and uncemented materials. The influence of cemented layer thickness and diameter of the foundation, and the cemented and uncemented material parameters in the load x settlement response of shallow foundations was verified using parametric analysis. In the Field Stage three experimental fills were built using the optimum mixture determined in the Laboratory Stage on which plate load tests were executed. The analysis of the results obtained in the three stages led to the following conclusions: it is possible to use bottom ash and carbide lime to stabilize the sandstone residual soil; the behavior of foundations is governed by the thickness of the cemented layer/diameter of the foundation ratio; the parameters friction angle and elasticity module of the cemented layer do not influence the results of load test; the rupture of the foundation is function of two progressive mechanisms, which are function of the tension stress generated in the bottom part of the cemented layer and of the shear stress below the corner of the foundation; it is possible to estimate the load capacity regarding 2% of the relative settlement, through the methodology proposed in this work.

o objetivo do presente trabalho foi desenvolver um material adsorvente alternativo de íons sulfato a partir de um resíduo industrial abundante e renovável. Apesar da baixa toxicidade, concentrações elevadas destes íons inviabilizam o reciclo, o reuso e o descarte de efluentes. Para tanto, foi utilizado o resíduo do processamento de camarão que, após etapas de desmineralização, desproteinização e desacetilação, forneceu materiais quitinosos em forma de flakes com diferentes graus de desacetilação (GD), tendo sido selecionada a quitina com GD da ordem de 25% como sólido adsorvente. Os estudos de adsorção de íons sulfàto, realizados em frascos agitados com soluções sintéticas, mostraram valores de remoção da ordem de 92%, correspondente a uma capacidade de adsorção de 3,2 mEq.g-l. Estes resultados foram obtidos com o emprego de uma razão sólido/SO/- de 8,5 mg.mg-I, tempo de contato de 15 minutos e um pH de equilíbrio de 4,3 :t 0,3. Além da adsorção de íons sulfato, os resultados revelaram que quiti.na adsorve também íons molibdato (82% em 15 minutos e 92% em 60 minutos) sem qualquer interferência na adsorção de íons sulfato, fato considerado relevante no tratamento de efluentes de mineração de cobre e molibdênio. A adsorção dos íons sulfàto por quiti.na ocorre através do mecanismo de fisissorção por atração eletrostática, seguindo um modelo cinético de pseudo-segunda ordem, onde as etapas de transferência de massa dos íons não foram limitantes. A reversibilidade da adsorção, uma das características de processos que envolvem interações eletrostáticas, foi confirmada através de estudos de dessorção utilizando soluções de NaOH e permitiram verificar a possibilidade de regeneração do adsorvente. A cinética de adsorção em coluna de percolação, para uma granulometria de sólido e pH inicial do meio inferiores, foi maior do que a obtida no sistema de frascos agitados. Por outro lado, a capacidade de adsorção obtida a partir da curva de saturação em coluna de percolação foi praticamente a mesma obtida no sistema de :fIascosagitados. Nos estudos com efluentes industriais, o desempenho da quitina foi praticamente similar ao obtido com efluentes sintéticos, tendo sido atingidos elevados percentuais de adsorção. Estes resultados confirmam o potencial deste bioadsorvente para o tratamento de efluentes contendo altas concentrações de íons sulfato. Finalmente, são discutidas as considerações gerais do processo no contexto geral do tratamento de efluentes líquidos contendo compostos inorgânicos.

Este trabalho proporciona uma contribuição às técnicas de avaliação do desempenho de empresas industriais. Como objetivo geral examinou-se, fundamentalmente, a aplicação do método denominado Gráfico Radar para demonstração do desempenho econômico-financeiro de empresas localizadas no universo do setor siderúrgico brasileiro. O método consiste em demonstrar e sintetizar o sucesso (ou insucesso) obtido pelas empresas, através de gráficos, em forma de figuras geométricas, cujas áreas são delineadas pela combinação de indicadores. No presente caso, foram utilizados indicadores econômico-financeiros para realização de testes e análises que abrangeram o período de 1984 a 1988, incluindo o impacto de alterações dos parãmetros do modelo nos resultados. Em face dos exames executados e das evidências decorrentes dos resultados alcançados pelo estudo, destacaram-se aspectos positivos na aplicação do método. Entre outros, o Gráfico Radar possibilita rápida visualização e fácil interpretação do desempenho das empresas, além de propiciar a formação de um "ranking", das empresas sob análise, combinando vários indicadores. O estudo conclui que o Gráfico Radar é um método adequado para representar e demonstrar o desempenho econômicofinanceiro de empresas com fins lucrativos. O trabalho propõe, também, na sua conclusão, que outras pesquisas possam ser efetuadas para explorar, mais detalhadamente, as inúmeras possibilidades e alternativas apresentadas pelo método. / The purpose of this study is to make a contribution to the techniques which are presently in use for the evaluation of the performance of industrial firms. Basically, the general objective is to apply a new method, called "Radar Chart" to an analysis of the economic and financial performance of a group of companies which belong to the universe of the Brazilian Steel industry and to test the results. The method consists of showing the sums of the financial indexes used for measuring the performance of firms in the form of geometrical figures the areas of which are outlined by the values of the indicators. In this special case the indicators used refer to the 1984 - 1988 period. Performing the tests and analyzing the results it is easy to show that the new method presents several positive aspects. Among other advantages, Radar Charts allow for a rapid visualization and easy interpretation of the results and make it possible to elaborate a clear ranking of the companies tested. 3 The study concludes that Radar Chart is an adequate method to represent and determine the economic and financial performance of profit-oriented companies. Among the conclusions, the study also proposes that further research be done to explore the many possibilities and alternativas presented by the method in more detail.

O Brasil movimenta quantidades significativas de cargas minerais, porém o beneficiamento e a otimização das propriedades dessas cargas para a aplicação em polímeros ainda deve ser estudado. Definir as características e os ensaios importantes em função da aplicação da carga são bastante relevantes tanto para prever como para melhorar o desempenho do material. O objetivo do trabalho foi o de avaliar o efeito de diversas cargas minerais, calcário, caulim e talco, nas propriedades termomecânica e colorimétrica de compósitos particulados de polipropileno. No caso da resposta colorimétrica, utilizou-se o modelo de Kubelka-Munk para filmes plásticos translúcidos. Além das três cargas minerais citadas e especificamente para a avaliação do comportamento ótico dos compósitos foi também estudado o rutilo - TiO2 - comercial, pela sua ampla aplicação. Inicialmente foram beneficiadas e caracterizadas as cargas minerais. Essas cargas foram incorporadas em dois polipropilenos usando uma extrusora de duplo parafuso semi industrial e uma injetora industrial. Em alguns casos, para fazer a mistura, usou-se um misturador Haak. Para a obtenção dos resultados foram feitos, principalmente, ensaios de Tração, análise DSC, análise DMTA, análise colorimétrica e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados alcançados demonstram o efeito de cada carga mineral estudada em compósitos particulados de polipropileno quantificando e buscando explicações para os fenômenos ocorridos. Quanto ao modelamento das propriedades óticas, os resultados foram bastante satisfatórios para a previsão do espectro de reflectância dos materiais. / Brazil produces and markets significant quantities of mineral fillers. Notwithstanding, a lot must be studied on the improvement and the optimization of filler’s properties for the application in polymers. It is very relevant to define the important characteristics and assays, as a function of the filler’s application, when one tries to foresee or to improve the material’s performance characteristics. The objective of this work was to evaluate the effect of different mineral fillers (limestone, kaolin and talc) in the thermo mechanical and colorimetric properties of polypropylene particulate composites. To evaluate the colorimetric behavior, the Kubelka-Munk model for translucent plastic films was used. In addition to the three already mentioned minerals, widely applied commercial rutile – TiO2 – was also picked up for optical studies. Mineral fillers were initially prepared and characterized and then incorporated into two polypropylene samples, using a semi-industrial double-screw extruder and an industrial injector. In some cases, a Haak mixer was also used. Experimental essays included traction essays, DSC analysis, DMTA analysis, colorimetric analysis and scanning electron microscopy. The obtained results showed the effect of each mineral filler studied on the polypropylene particulate composites. The phenomena were quantified and explanations were proposed. Results have also been satisfactory in the forecasting of the material’s reflectance spectra.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2013-07-16T02:23:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 210658.pdf: 4194370 bytes, checksum: f0e949e5c9e6b278ce0af13f605debba (MD5) / Este trabalho trata do problema de controle de posição de robôs manipuladores com acionamento hidráulico. Tais robôs possuem grande potencial de aplicação nas indústrias de construção, equipamentos agrícolas, equipamentos de transporte e manuseio de materiais, equipamentos de mineração, manufatura, siderurgia, metalurgia, aviação, marinha e lazer, devido às vantagens de alta relação torque/dimensão e da flexibilidade de instalação de seus atuadores. Entretanto, existem diversas dificuldades para a obtenção de respostas precisas quando os atuadores são hidráulicos. Dentre elas, pode-se citar as dinâmicas pouco amortecidas, a não linearidade de zona morta das válvulas de controle, o atrito nas vedações dos atuadores, a obtenção dos parâmetros do sistema e, além disto, o forte acoplamento entre as dinâmicas não lineares do atuador e do braço mecânico em robôs hidráulicos. No levantamento do estado da arte de robôs hidráulicos, nota-se que os poucos controladores de robôs hidráulicos propostos na literatura atualizada não tratam de todas as dificuldades de controle. Então, desenvolve-se um modelo não linear de 5a ordem para o robô acionado hidraulicamente, incluindo-se a dinâmica do atrito baseada na microdeformação das rugosidades das superfícies em contato. A partir da observação do comportamento dinâmico das pressões nos orifícios das válvulas, propõe-se uma metodologia para identificação e compensação da zona morta em válvulas direcionais proporcionais. Com base no modelo do robô, utiliza-se a estratégia de controle em cascata que permite a divisão em dois subsistemas: o subsistema hidráulico e o subsistema mecânico. O controlador em cascata mostra-se adequado na implementação de técnicas de controle para compensação das dificuldades dinâmicas inerentes a cada subsistema, permite a compensação direta do atrito no subsistema mecânico e a utilização de um esquema centralizado para tratar do acoplamento dinâmico. Foi realizada a análise da estabilidade do sistema completo em malha fechada, com controlador cascata e observador de atrito, através do método direto de Lyapunov. Para fins de implementação experimental dos algoritmos de controle desenvolvidos, foi construído o protótipo de um robô manipulador acionado hidraulicamente. Resultados teóricos e experimentais mostram a validade e as características do controle em cascata proposto.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2013-07-16T03:21:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 247304.pdf: 5638476 bytes, checksum: 67fe310f60e50686f2074c2e5944dfd3 (MD5) / O presente trabalho aborda o retrofitting de manipuladores, através de uma proposta de modelo de referência para o desenvolvimento de controladores de robôs com arquitetura totalmente aberta. O enfoque principal é o desenvolvimento de um padrão de arquitetura funcional organizada em uma estrutura hierárquica, levando em consideração os requisitos e as tendências atuais para o desenvolvimento dessa modalidade de sistema. Esta dissertação pode ser dividida em três grandes etapas. A primeira, denominada de planejamento, estuda os requisitos, as definições e as categorias de controladores de arquitetura aberta e apresenta uma proposta de modelo de referência para o desenvolvimento de controladores de robôs. Na segunda etapa, nomeada de desenvolvimento, ocorre a criação integral de um controlador de robôs (i.e., do software, middleware, hardware e firmware) com arquitetura totalmente aberta. Baseando-se no modelo de referência proposto, enfatizando as tarefas de controle de posição e força. Por fim, apresenta-se a etapa de validação e experimentação, com a aplicação do controlador de robôs desenvolvido no manipulador industrial REIS Rv15 e a incorporação de um transdutor de força ao sistema. Assim, validando o retrofitting do manipulador com a implantação de uma estrutura de controle indireto de força. A concepção de controlador desenvolvida cumpriu os seguintes requisitos: alta capacidade de processamento, baixo custo, conectividade com outros sistemas, disponibilidade de acesso remoto, facilidade de manutenção, flexibilidade no desenvolvimento de algoritmos, integração com um computador pessoal e programação em alto nível. O estudo realizado neste trabalho agrega ao Laboratório de Robótica (LAR) o conhecimento integral da estrutura interna de um controlador de robôs com arquitetura aberta. Dessa forma, aumentando potencialmente as possibilidades de estudos na área da robótica, com um custo significativamente inferior as soluções disponíveis no mercado.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-05-23T04:18:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 345243.pdf: 1969441 bytes, checksum: 8b074c9d01828dc2d1d4028d7ad14054 (MD5) Previous issue date: 2016 / Um dos desafios da indústria têxtil é a remoção de corantes dos efluentes, considerando que muitos são recalcitrantes ao tratamento biológico. A biodegradação de corantes por lodo ativado possui algumas limitações, incluindo a complexidade da cadeia do corante. O biofilme, formado pelo aglomerado de células que crescem e se desenvolvem sobre um suporte, possui uma estrutura de células que faz com que a biodegradação seja potencializada, pois na sua espessura é criado um ambiente com gradiente de oxigênio possibilitando simultaneamente os metabolismos anaeróbio e aeróbio dos microrganismos, bem como a adsorção do componente a ser degradado e tornando-o disponível para a ação bacteriana. Neste trabalho estudou-se a biodegradação do corante, tipo RR141, por biofilme formado em suporte nutricional. O material utilizado para suporte do biofilme foi o adsorvente obtido da pirólise do lodo ativado biológico excedente do tratamento de efluentes da indústria têxtil, utilizando assim um subproduto da própria indústria visando uma otimização econômica para o suporte. Os nutrientes selecionados para a impregnação, e consequente formação do suporte nutricional, foram baseados na presença em meios de cultura basais para o desenvolvimento de microrganismos, sendo os que aparecem em maior concentração sendo eles o nitrogênio, fósforo e potássio. O objetivo da impregnação com nutrientes é obter uma superfície onde os microrganismos, provenientes de lodo ativado, possuam maior afinidade, facilitando assim a adesão e formação do biofilme. Primeiramente foram testados nutrientes de baixa complexidade como cloreto de amônio e nitrato de sódio, para nitrogênio e para fósforo e potássio utilizou-se os compostos KH2PO4 e K2HPO4. Através do planejamento fatorial, pode-se concluir que o fator mais significativo foi o nutriente nitrogênio. O suporte, sem ativação ácida, impregnado com cloreto de amônio e fosfato dipotássio apresentou a melhor biodegradação do corante, com percentual de remoção de 62,54%. A partir do conhecimento da significância do nutriente nitrogênio, estudou-se também compostos mais complexos, além do cloreto de amônio, como Ureia e Peptona. Para este caso, a ureia apresentou o biofilme com melhor desempenho de biodegradação (78,8%), pouca diferença quanto ao resultado da peptona (70%); considerando que a peptona é um nutriente complexo e com custo elevado, recomenda-se a ureia como o melhor resultado.<br> / Abstract : The textile effluent is a challenge for the industries employing the dyeing as finishing process of fabrics. The dyes added, the great majority of synthetic origin, remain in the dye bath and the effluent must be treated to remove these compounds before the final destination. Many studies have been developed to minimize the impacts of this pollutant in the environment, and produce more efficient processes. The biodegradation of dyes by activated sludge has some limitations including the complexity of the dye chain. The biofilm formed by a cluster of cells which grow and develop on a support, has a cell structure that promotes the biodegradation since in the thickness it is created an atmosphere with an oxygen gradient enabling the aerobic and anaerobic metabolism of microorganisms, as well as the component adsorbing to be degraded making it available. The aim of this work is to study the biodegradation of the dye RR141 type, using the biofilm formed in nutritional support. The material used for support of biofilm was obtained from the pyrolysis of the activated coal obtained from sludge of biological treatment of textile effluents. The pre-impregnated support with nutrient compounds that supplies nitrogen, potassium and phosphorus, makes the microorganisms present in activated sludge are attracted to the surface and form a biofilm denser and more power degradation. First they were tested with low complexity nutrients such as ammonium chloride and Sodium Nitrate to Nitrogen and to phosphorus and potassium it was used KH2PO4 and K2HPO4 compounds. Through factorial planning, it can be concluded that the most significant factor was the nitrogen nutrient. The support, without acid activation, impregnated with ammonium chloride and dipotassium phosphate showed the best biodegradation of the dye, with 62.54% removal percentage. From the knowledge of the nitrogen nutrient significance, more complex compounds besides ammonium chloride, such as Urea and Peptone, were also studied. In this case, urea had the best biodegradation performance (78.8%), with little difference in the peptone result (70%), considering that peptone is a complex nutrient and with high cost, it is recommended to Urea as the best result.

PINHEIRO, C. D. P. Impacto dos custos de de transação decorrentes de estruturas de governança híbrida na gestão da cadeia de suprimentos: estudo de caso em uma indústria de construção naval. 2015. 113 f. Dissertação (Mestrado em Logística e Pesquisa Operacional) – Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-11-12T16:44:44Z No. of bitstreams: 1 2015_dis_cdppinheiro.pdf: 1308849 bytes, checksum: 0755b696ba1148c964951efa40615866 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-11-12T18:16:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_dis_cdppinheiro.pdf: 1308849 bytes, checksum: 0755b696ba1148c964951efa40615866 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-12T18:16:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_dis_cdppinheiro.pdf: 1308849 bytes, checksum: 0755b696ba1148c964951efa40615866 (MD5) Previous issue date: 2015-08-13 / The goal of supply chain is to deliver a set of value-added products or services from its source to the final consumer. The Supply Chain Management (SCM) SCM improves the performance of the individual companies and the supply chain as a whole. However, this improvement is Just possible due to an efficient flow of materials, information, and finances. The degree of implementation of SCM depends on the levels of cooperation among agents and the Transaction Cost Economics (TCE) provides a key building block to analyze the costs incurred due to certain choices of governance structures and allows you to direct actions to reduce them. Thus, the Transaction Cost Economics (TCE) is an economic theory that provides an analytical framework for investigating the governance structure of contractual relations within a supply chain. The goal of this study is to identify the impact of transaction costs present in hybrid structures of governance in managing the business supply chain participating in the naval industry of Ceará. Based on the analytical categories defined by the ECT, it was possible to develop constructs that allowed visualization of the nodal points between the ECT and the GCS. Starting from such nodal points, the survey assessed the level of importance and the current state of analytical categories in the yard vision and subcontractors of the metallurgical area and identified the main causes and mitigating actions transaction costs occurring in the relationship between the same agents . The study also looked at chain shipyard supplies compared with the ideas aspects of GCS. Finally, the survey found that improvements in institutional conditions trespass, necessarily, for an improvement of the contractual and are inexcusable increased exchange of information safeguards, the definition of a plan for the chain, investment in human capital agents and long-term relationships management with subcontractors of the metallurgical area / A meta da cadeia de suprimentos é entregar um conjunto de produtos ou serviços de valor agregado desde uma determinada fonte até o consumidor final. A Gestão da Cadeia de Suprimentos (GCS) possibilita a melhora do desempenho de longo prazo das empresas individuais e da cadeia como um todo. Porém, tal eficiência só é possível devido ao fluxo eficiente materiais, informações e finanças. O grau de implementação da GCS depende dos diferentes graus de cooperação entre os agentes e a Economia dos Custos de Transação (ECT) oferece um importante apoio para a análise dos custos incorridos devido a certas estruturas de governança e direciona ações visando minimizá-los. A ECT é, portanto, uma teoria econômica provedora de um quadro analítico capaz de investigar as estruturas de governança das relações contratuais dentro de uma cadeia de suprimentos. O objetivo do presente estudo é identificar o impacto dos custos de transação presentes em estruturas de governança híbrida no gerenciamento da cadeia de suprimentos de empresas que participam do setor industrial naval do Ceará. Para tal, a dissertação utiliza uma metodologia exploratória e descritiva, aplicada com abordagens qualitativa e quantitativa. Quanto ao meio, a pesquisa se caracteriza como um estudo de caso. Tendo por base as categorias analíticas definidas pela ECT, foi possível desenvolver constructos que possibilitaram a visualização dos pontos nodais entre a ECT e a GCS. Partindo de tais pontos nodais, a pesquisa avaliou o nível de importância e a situação atual das categorias analíticas na visão do estaleiro e das subcontratadas da área metalúrgica e identificou as principais causas e ações mitigadoras dos custos de transação que ocorrem no relacionamento entre os mesmos agentes. O estudo analisou a cadeia de suprimentos do estaleiro em comparação com os aspectos ideias da GCS. Por fim, a pesquisa concluiu que as melhorias das condições institucionais transpassam, necessariamente, por um aprimoramento das salvaguardas contratuais e que são inescusáveis o aumento da troca de informações, a definição de um planejamento para a cadeia, o investimento no capital humano dos agentes e a gestão de relacionamentos de longo prazo com as subcontratadas da área metalúrgica.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2018-01-30T03:15:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 349696.pdf: 1950532 bytes, checksum: 2d416cd38b9adf7e67b05ddff7df6e4a (MD5) Previous issue date: 2017 / O processo de tingimento têxtil gera despejos com alto teor de substâncias orgânicas que necessitam receber tratamento antes de serem lançados ao meio ambiente. Estima-se que mundialmente são descartadas cerca de 700 mil toneladas de corante na forma de efluente têxtil. Neste sentido, diversas alternativas de tratamento são estudadas. Dentre elas, a adsorção vem recebendo destaque. Paralelamente, a preocupação com os resíduos sólidos é crescente, no âmbito de transformá-los em subprodutos e fontes de renda secundárias. Neste trabalho aplicaram-se técnicas para preparação de adsorvente carbonoso a partir de pirólise e ativação de retalhos da indústria da confecção têxtil. A pirólise ocorreu em temperaturas de 500 e 700 ºC e tempo de 70 e 120 min, a ativação foi realizada utilizado K2CO3. As amostras foram caracterizadas por Análise Termogravimétrica (TGA), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), área de superfície, volume de poros, Ponto de Carga Zero (PCZ), Ponto Isoelétrico (pIE), determinação de grupos funcionais por Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) e análises gravimétricas físico- químicas. As amostras foram também submetidas a ensaios de adsorção com corante Reactive Black 5 (RB5). Os resultados indicaram que o processo de ativação é fundamental para aumentar a eficiência de adsorção. A capacidade de adsorção para o adsorvente ativado com K2CO3 foi 7,7 mg.g-1, sete vezes maior do que a amostra sem ativação. O adsorvente apresentou estrutura porosa, alcançando 358,55 m².g-1 de área de superfície e características ácidas, com PCZ=5,4. Os ensaios cinéticos indicaram que a maior parte do corante é adsorvida nos primeiros 250 min de adsorção. O ajuste aos modelos cinéticos indica que a etapa limitante do processo é a difusão no poro e a adsorção na superfície. O ajuste aos modelos de equilíbrio de Langmuir indica a formação de monocamada. A adsorção é do tipo física e exotérmica. O adsorvente preparado representa uma excelente alternativa de reutilização do resíduo. Para o adsorvente ativado com K2CO3, 6 g.L-1 são suficientes para a remoção completa do corante RB5 em pH 3, capacidade de adsorção superior que o adsorvente comercial comparado. / Abstract : The textile dyeing process generates effluents with high level of organic substances that need to be treated before they are released into the environment. It is estimated that around 700 thousand tons of dye in the form of textile effluent are discharged worldwide. In this sense, several treatment alternatives are studied. Among them, the adsorption has been highlighted. At the same time, the concern with solid waste is increasing, in the scope of transforming them into by-products and secondary sources of income. In this work, techniques were applied for preparation of carbonaceous adsorbent from pyrolysis and activation of textile scraps from the clothing industry. The pyrolysis occurred at temperatures of 500 and 700 ºC and time of 70 and 120 min, the activation was performed using K2CO3. The samples were characterized by thermogravimetric analysis, scanning electron microscopy, surface area, pore volume, zero charge point, isoelectric point, determination of functional groups by Fourier transform infrared spectroscopy and physical-chemical gravimetric analyses. The samples were also submitted to adsorption experiments with dye Reactive Black 5. The results indicated that activation is essential to raise adsorption efficiency. The adsorption capacity for the adsorbent activated with K2CO3 was 7.7 mg.g-1, seven times higher than the non-activated sample. The adsorbent presented porous structure, reaching 358.55 m².g- 1 of surface area and acidic characteristics, with PCZ = 5.4. The best results were obtained for the solution at pH 3. Kinetic tests indicated that most of the dye is adsorbed in the first 250 min of adsorption. Adjustment to kinetic models indicates that the process limiting step is pore diffusion and adsorption at the surface. Adjustment to the Langmuir equilibrium model indicates monolayer formation. Adsorption is physical and exothermic. The adsorbent prepared represents an excellent alternative of reuse of the residue. For the adsorbent activated with K2CO3, 6 g.L-1 are sufficient for the complete removal of the RB5 dye at pH 3 and has higher adsorption capacity than the commercial adsorbent compared.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2018-01-30T03:16:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 349693.pdf: 3209833 bytes, checksum: 2cecc7c4afac5ed5225092295299b2d0 (MD5) Previous issue date: 2017 / Quatro macroalgas marinhas marrons, Ascophyllum nodosum, Fucus spiralis, Laminaria hyperborea e Pelvetia canaliculata, e duas macroalgas vermelhas, Gracilaria caudata e Gracilaria cervicornis foram investigadas como trocadores catiônicos naturais para a remoção de metais de transição presentes em efluentes petroquímicos sintéticos. O efluente apresentou alta condutividade devido às concentrações de cloretos, sulfatos, sódio e cálcio. Um modelo multicomponente de Langmuir foi capaz de predizer os dados de equilíbrio de troca iônica para os metais presentes no efluente sintético. Para as macroalgas marrons, a L. hyperborea apresentou maior capacidade de sorção para os metais de transição. As constantes de afinidade de equilíbrio para os grupos funcionais diminuíram na seguinte ordem: Cu > Zn > Ni ? Ca, exceto para L. hyperborea, que apresenta menor afinidade para o Ca. As curvas de ruptura de troca iônica, obtidas a partir de uma coluna de leito fixo empacotada com L. hyperborea bruta, conduziram a uma capacidade de operação de 1432, 148, 179 BV (volumes de leito) (7,2 BV/h) para Cu, Zn e Ni, respectivamente. A estratégia de tratamento consistiu na operação de duas colunas consecutivas, a primeira para remoção de íons Cu e a segunda para remoção de Zn e Ni. A eluição dos metais pesados da resina natural foi obtida com 10 e 6 BV de HCl para primeira e segunda colunas (0,4 M, 1,2 %), utilizando uma vazão de 3,6 BV/h. Para as macroalgas vermelhas, G. cervicornis mostrou maior seletividade para os metais de transição presentes no efluente sintético. As curvas de ruptura de troca iônica, obtidas a partir de uma coluna empacotada com G. cervicornis em bruto, conduziram a uma capacidade útil de 0,25 e 0,24 mEq/g para ciclos de operação 1 e 2. Para o primeiro ciclo de saturação, obteve-se uma capacidade de serviço de 1209 BV, tratando 18 L de influente com 8,5 g de resina natural. 90 % de eficiência de eluição dos íons metálicos a partir da biomassa saturada foi obtida com 13 BV de HCl (0,5 M, 1,5 %). A etapa de regeneração foi realizada com CaCl2 0,5 M a pH = 8,0, tornando possível a reutilização da biomassa no ciclo de saturação seguinte. Foi proposta uma estratégia de tratamento utilizando um sistema de colunas em série para aumentar o volume de água tratada utilizando a alga G. cervicornis como resina de troca catiônica natural, sendo possível a recuperação de cada metal de transição separadamente. Um modelo de transferência de massa, considerando um modelo de força motriz linear para difusão intrapartícula, foi capaz de predizer bem o processo de troca iônica para todas as espécies estudadas em sistemas batelada e de leito fixo. Comparando-se as duas espécies, as macroalgas marrons apresentam capacidade total de remoção superior às macroalgas vermelhas. Porém, o uso da alga G. cervicornis como resina catiônica natural oferece a possibilidade de separação de todos os íons metálicos, o que não é possível com a alga L. hyperborea. / Abstract : Four brown macro-algae, Ascophyllum nodosum, Fucus spiralis, Laminaria hyperborea and Pelvetia canaliculata, and two red macro- algae, Gracilaria caudata and Gracilaria cervicornis were investigated as natural cation exchangers for the removal of transition metals from a synthetic petrochemical wastewater. The wastewater presents a high conductivity due to chloride, sulfate, sodium and calcium. A Langmuir multicomponent model was able to predict the ion-exchange equilibrium data for transition metals present in the synthetic wastewater for the six macro-algae. Regarding the brown macroalgae, L. hyperborea showed a higher uptake capacity for transition metals. The equilibrium affinity constants for the functional groups decreased in the following order: Cu > Zn > Ni ? Ca, except for L. hyperborea, which presents a lower affinity for Ca. Ion-exchange breakthrough curves obtained from a fixed-bed column packed with raw L. hyperborea, led to an operating capacity of 1432, 148, 179 BV (Bed Volume) (7.2 BV/h) for Cu, Zn and Ni, respectively. The treatment strategy consisted in the operation of two consecutive columns, the first one for Cu ions removal and the second one for Zn and Ni removal. Transition metals elution from the natural resin was obtained with 10 and 6 BV of HCl for first and second columns (0.4 M, 1.2 %), using a flow rate of 3.6 BV/h. For the red macro-algae, G. cervicornis showed a higher selectivity for the transition metals present in the synthetic wastewater. Cation exchange breakthrough curves, obtained from a column packed with raw G. cervicornis, led to a useful capacity of 0.25 and 0.24 mEq/g for 1st and 2nd operation cycles. For the 1st saturation cycle, a service capacity of 1209 BV (Bed Volume) was obtained, treating 18 L of influent with 8.5 g of natural resin. Elution efficiency of 90 % for the transition metals was achieved with 13 BV of HCl (0.5 M, 1.5 %). The regeneration step was performed with CaCl2 0.5 M at pH = 8.0 making possible the biomass reuse in the next saturation cycle. A treatment strategy using a column system in series was proposed to increase the treated water volume using G. cervicornis as a natural cation exchange resin, being possible the recovery of transition metals from separate solutions. A mass transfer model, considering a linear driving force model for intraparticle diffusion, was able to predict well the ion exchange process for all species studied at batch and packed bed systems. Comparing the two species, brown macroalgae have a greater total removal capacity than red macroalgae. However, the use of algae G. cervicornis as a natural cationic resin offers the possibility of separation of all metallic ions, which is not possible with the L. hyperborea.