Nas últimas décadas, tem havido um crescente interesse pelo desenvolvimento de novos sistemas propulsivos que permitam conciliar baixo custo, reduzido impacto ambiental, menor tempo de desenvolvimento e maior segurança de operação. Dentro deste contexto, este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de um combustível para motor foguete, com baixa toxicidade e elevada densidade de empuxo, à base de etanol e monoetanolamina catalisada com diferentes materiais catalíticos e hipergólico com o peróxido de hidrogênio (H2O2). Primeiramente, foi desenvolvido um sistema para concentração do H2O2. Paralelamente, foram estudados os fatores físicos e químicos que influenciam o tempo de indução do par hipergólico e elaborado um programa experimental para avaliar a velocidade de ignição dos diferentes combustíveis preparados a partir da dissolução de catalisadores em monoetanolamina. Dentre os materiais catalíticos testados o nitrato de cobre foi aquele que apresentou o melhor desempenho. A proporção dos constituintes do combustível, ideal, foi de 61,0% de monoetanolamina e 30,1% de etanol e 8,9% de Cu(NO3)2.3H2O em massa. Finalmente, os resultados analíticos e experimentais geraram informações para a fabricação e testes de um propulsor de 50 N de empuxo teórico, operando com este combustível e com H2O2 90% como oxidante. Este estudo mostrou que a adição de etanol ao sistema reduz, significativamente, o atraso de ignição e aumenta o impulso específico do sistema. O custo destes propelentes é bem inferior àqueles empregados tradicionalmente em propulsão e o desempenho bastante similar, não sendo, entretanto, agressivos ao meio ambiente. / In recent decades, interest in development of new propulsion systems has grown. The new systems reconcile low cost, reduced environmental impact, quick development, and safer operation. The objective of this study was to develop a rocket fuel that was not highly toxic and had high thrust density. The fuel is based on ethanol and monoethanolamine; Di_erent catalysts and hypergolic materials were used with hydrogen peroxide (H2O2). While an H2O2 concentration system system was developed, the physical and chemical factors that inuenced the induction time of hyperbolic pairs were studied and an experimental program was developed that would evaluate the ignition speed of di_erent catalysts that were dissolved in monoethanolamine. Copper nitrate was the best catalyst of those tested. The ideal ratio of fuel components was 61.0% monoethanolamine to 30.1% ethanol to 8.9% Cu(NO3) 2.3H2O by mass. Finally, the experimental and analytical results generated the information needed for manufacture and testing of the thruster. The thruster could theoretically generate 50 N of thrust using the ideal fuel and 90% H2O2 as an oxidant. This study showed that adding ethanol to the system signi_cantly reduced ignition delay and increased the system\'s speci_c thrust. This fuel costs much less that those that are normally used in rockets and the performance if very similar. In addition, it causes less damage to the environment.

A monoetanolamina (MEA) é um composto bifuncional pertencente à classe dos amino-álcoois, muito utilizado em processos industriais envolvendo a remoção de gases ácidos como SO2 , CO2 e H2S. A resina Amberlite XAD-7 é uma resina não-iônica de polaridade intermediária muito utilizada em procedimentos de pré-concentração de compostos orgânicos e íons metálicos. Neste trabalho, estudou-se a interação entre a superfície da resina XAD-7 e a MEA. Massas conhecidas da resina foram colocadas em contato com soluções de MEA em concentrações conhecidas, sob agitação durante certo intervalo de tempo. A quantidade de MEA adsorvida foi calculada considerando-se a diferença entre a concentração inicial e a concentração remanescente no sobrenadante, ambas obtidas a partir de medidas de absorbância, com utilização da reação de Berthelot modificada. Modelos cinéticos de pseudo-primeira e -segunda ordens, além do modelo de difusão intra-partícula, foram aplicados aos dados experimentais obtidos no estudo cinético. Entre estes modelos aplicados, o de pseudo-segunda ordem apresentou excelente ajuste aos dados experimentais. O estudo realizado em um determinado tempo de contato e variando-se a concentração inicial de MEA forneceu resultados experimentais que foram aplicados a três modelos de isotermas (Langmuir, Freundlich e Dubinin-Radushkevich). Destes ajustes, que mostraram excelente concordância, foram obtidos diferentes parâmetros termodinâmicos que definiram algumas características do processo de adsorção. Finalmente, estudos preliminares evidenciaram a retenção de SO32- na superfície da resina XAD-7 modificada com MEA, mostrando a possibilidade da utilização da XAD- 2 7/MEA para extração de SO32- presente em soluções ou de SO2 recolhido em solução alcalina. / Monoethanolamine (MEA) is a bifunctional compound which belongs to the amino- alcohol group, and it is widely used in industrial \"sweetening process\", which is based on the acidic gas (such as SO2 , CO2 and H2S) absorption. Amberlite XAD-7 is a non-polar resin with an intermediate polarity used to pre-concentrate organic compounds and transition metals. In this work, the interaction between the resin surface and MEA was studied. Known amounts of the resin were kept in contact with aqueous solutions of MEA and shaked under a constant rotation and during some defined intervals of time. The amount of adsorbed MEA was calculated as the difference between the initial concentration and remained concentration in the supernatant solution, which was determined applying the Berthelot´s reaction and the spectrophotometry. Kinetic models of pseudo-first and -second orders and intra-particle diffusion model were applied on experimental data collected from the kinetic study. Among these methods, the pseudo-second order model fulled fit on those experimental data. The experiments carried out under a constant time, but by changing the initial MEA concentration, led to other experimental data which were applied to three different isotherm models (Langmuir, Freundlich e Dubinin-Radushkevich). Each model showed a good fit, and for each one, different thermodynamic parameters were calculated and used to describe some adsorption characteristics. Finally, preliminary studies on the retention of SO32- onto the resin surface, previously modified with MEA, showed the possibility to extract SO32- found in aqueous solutions or SO2 recovered in alkaline media.

A monoetanolamina (MEA) é um composto bifuncional pertencente à classe dos amino-álcoois, muito utilizado em processos industriais envolvendo a remoção de gases ácidos como SO2 , CO2 e H2S. A resina Amberlite XAD-7 é uma resina não-iônica de polaridade intermediária muito utilizada em procedimentos de pré-concentração de compostos orgânicos e íons metálicos. Neste trabalho, estudou-se a interação entre a superfície da resina XAD-7 e a MEA. Massas conhecidas da resina foram colocadas em contato com soluções de MEA em concentrações conhecidas, sob agitação durante certo intervalo de tempo. A quantidade de MEA adsorvida foi calculada considerando-se a diferença entre a concentração inicial e a concentração remanescente no sobrenadante, ambas obtidas a partir de medidas de absorbância, com utilização da reação de Berthelot modificada. Modelos cinéticos de pseudo-primeira e -segunda ordens, além do modelo de difusão intra-partícula, foram aplicados aos dados experimentais obtidos no estudo cinético. Entre estes modelos aplicados, o de pseudo-segunda ordem apresentou excelente ajuste aos dados experimentais. O estudo realizado em um determinado tempo de contato e variando-se a concentração inicial de MEA forneceu resultados experimentais que foram aplicados a três modelos de isotermas (Langmuir, Freundlich e Dubinin-Radushkevich). Destes ajustes, que mostraram excelente concordância, foram obtidos diferentes parâmetros termodinâmicos que definiram algumas características do processo de adsorção. Finalmente, estudos preliminares evidenciaram a retenção de SO32- na superfície da resina XAD-7 modificada com MEA, mostrando a possibilidade da utilização da XAD- 2 7/MEA para extração de SO32- presente em soluções ou de SO2 recolhido em solução alcalina. / Monoethanolamine (MEA) is a bifunctional compound which belongs to the amino- alcohol group, and it is widely used in industrial \"sweetening process\", which is based on the acidic gas (such as SO2 , CO2 and H2S) absorption. Amberlite XAD-7 is a non-polar resin with an intermediate polarity used to pre-concentrate organic compounds and transition metals. In this work, the interaction between the resin surface and MEA was studied. Known amounts of the resin were kept in contact with aqueous solutions of MEA and shaked under a constant rotation and during some defined intervals of time. The amount of adsorbed MEA was calculated as the difference between the initial concentration and remained concentration in the supernatant solution, which was determined applying the Berthelot´s reaction and the spectrophotometry. Kinetic models of pseudo-first and -second orders and intra-particle diffusion model were applied on experimental data collected from the kinetic study. Among these methods, the pseudo-second order model fulled fit on those experimental data. The experiments carried out under a constant time, but by changing the initial MEA concentration, led to other experimental data which were applied to three different isotherm models (Langmuir, Freundlich e Dubinin-Radushkevich). Each model showed a good fit, and for each one, different thermodynamic parameters were calculated and used to describe some adsorption characteristics. Finally, preliminary studies on the retention of SO32- onto the resin surface, previously modified with MEA, showed the possibility to extract SO32- found in aqueous solutions or SO2 recovered in alkaline media.

A substituição da água por líquidos iônicos (LI) oferece uma alternativa promissora para o desenvolvimento de processos de separação de gases, principalmente devido à significativa demanda energética em processos convencionais que utilizam soluções aquosas de aminas. Esta proposta apresenta-se interessante por aliar as propriedades dos LI à reatividade de aminas perante o CO2. A físico-química que governa as interações entre os íons dos líquidos iônicos é bastante diversa das encontradas em solventes moleculares, sendo que ainda permanecem muitas questões fundamentais acerca destes materiais. A melhor compreensão das interações estabelecidas entre aminas e LI, e dos produtos formados após a reação com CO2, pode contribuir para o desenvolvimento de processos mais eficazes que permitam a substituição da água nos processos convencionais. O presente trabalho teve como objetivo investigar soluções das aminas primárias propilamina (PA), 2-metoxietilamina (MOEN) e monoetanolamina (MEA) em líquidos iônicos imidazólicos com diferentes ânions: 1-butil-3-metilimidazólio tetrafluoroborato (BMIBF4), hexafluorofosfato (BMIPF6), bis-(trifluorometilsulfonil)imida (BMITFSI) e dicianamida (BMIN(CN)2). Para tal, foram utilizadas as espectroscopias Raman e infravermelho (IR), cujos resultados foram suportados por cálculos baseados na teoria do funcional da densidade (DFT). Os resultados mostram que o modo de estiramento assimétrico do grupo NH2 das aminas, νas(NH2), é o mais adequado para se inferir sobre o grau de agregação das aminas em solventes orgânicos e em LI. No caso das reações das aminas com CO2 nos diferentes LI, o comportamento foi similar à reação com as aminas puras, ou seja, na PA houve cristalização, na MOEN, a formação de um líquido miscível com os LI, e na MEA, a formação de um gel com a subsequente separação de fases. Em particular, no caso da reação entre MEA e CO2 em LI, além da separação de fases, foi observada a diferente solubilidade dos produtos de reação dependendo do LI em questão. Em contraste ao processo convencional que utiliza soluções aquosas de aminas para a captura do CO2, acredita-se que a separação de fases observada em LI seja uma vantagem a ser explorada, já que permitiria um menor gasto energético na recuperação da amina absorvedora, além da recuperação do solvente não volátil / The replacement of water by ionic liquids (IL) offers a promising alternative for the development of gas separation processes, mainly due to the significant energy demand in conventional processes using aqueous solutions of amines. This proposal is exciting because it combines the properties of IL with the reactivity of amines towards CO2. The physical-chemistry that governs the interactions between the ionic liquids ions is quite different from those found in molecular solvents, and many fundamental questions still remain about these materials. A better understanding of the interactions between amines and IL, and the products formed after the reaction with CO2, may contribute to the development of more efficient processes to enable the replacement of water in conventional processes. This study aimed to investigate solutions of the primary amines propylamine (PA), 2-methoxyethylamine (MOEN) and monoethanolamine (MEA) in imidazolium ionic liquids with different anions: 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate (BMIBF4), hexafluorophosphate (BMIPF6), bis (trifluoromethylsulfonyl)imide (BMITFSI) and dicyanamide (BMIN(CN)2). For these purposes, the Raman and infrared (IR) spectroscopies were used, whose results were supported by calculations based on density functional theory (DFT). The results show that the asymmetric stretching mode of the amines group NH2, νas(NH2), are the most suitable for inferring the degree of aggregation of amines in organic solvents and IL. In the case of reactions of amines with CO2 in different IL, the behavior was similar to the reactions with neat amines, that is, it was observed crystallization with PA, the formation of a liquid miscible with IL in MOEN, and the formation of a gel-like product with subsequent phase separation in MEA. In particular, the case of the reaction between MEA and CO2 in IL, in addition to the phase separation, it was observed the different solubility of the reaction products depending on the IL concerned. In contrast to the conventional process using aqueous solutions of amines for the capture of CO2, it is believed that the phase separation observed in IL is an advantage to be exploited, since they allow lower energy consumption in the recovery of the amine absorber, besides the recovery of the non-volatile solvent.

A substituição da água por líquidos iônicos (LI) oferece uma alternativa promissora para o desenvolvimento de processos de separação de gases, principalmente devido à significativa demanda energética em processos convencionais que utilizam soluções aquosas de aminas. Esta proposta apresenta-se interessante por aliar as propriedades dos LI à reatividade de aminas perante o CO2. A físico-química que governa as interações entre os íons dos líquidos iônicos é bastante diversa das encontradas em solventes moleculares, sendo que ainda permanecem muitas questões fundamentais acerca destes materiais. A melhor compreensão das interações estabelecidas entre aminas e LI, e dos produtos formados após a reação com CO2, pode contribuir para o desenvolvimento de processos mais eficazes que permitam a substituição da água nos processos convencionais. O presente trabalho teve como objetivo investigar soluções das aminas primárias propilamina (PA), 2-metoxietilamina (MOEN) e monoetanolamina (MEA) em líquidos iônicos imidazólicos com diferentes ânions: 1-butil-3-metilimidazólio tetrafluoroborato (BMIBF4), hexafluorofosfato (BMIPF6), bis-(trifluorometilsulfonil)imida (BMITFSI) e dicianamida (BMIN(CN)2). Para tal, foram utilizadas as espectroscopias Raman e infravermelho (IR), cujos resultados foram suportados por cálculos baseados na teoria do funcional da densidade (DFT). Os resultados mostram que o modo de estiramento assimétrico do grupo NH2 das aminas, νas(NH2), é o mais adequado para se inferir sobre o grau de agregação das aminas em solventes orgânicos e em LI. No caso das reações das aminas com CO2 nos diferentes LI, o comportamento foi similar à reação com as aminas puras, ou seja, na PA houve cristalização, na MOEN, a formação de um líquido miscível com os LI, e na MEA, a formação de um gel com a subsequente separação de fases. Em particular, no caso da reação entre MEA e CO2 em LI, além da separação de fases, foi observada a diferente solubilidade dos produtos de reação dependendo do LI em questão. Em contraste ao processo convencional que utiliza soluções aquosas de aminas para a captura do CO2, acredita-se que a separação de fases observada em LI seja uma vantagem a ser explorada, já que permitiria um menor gasto energético na recuperação da amina absorvedora, além da recuperação do solvente não volátil / The replacement of water by ionic liquids (IL) offers a promising alternative for the development of gas separation processes, mainly due to the significant energy demand in conventional processes using aqueous solutions of amines. This proposal is exciting because it combines the properties of IL with the reactivity of amines towards CO2. The physical-chemistry that governs the interactions between the ionic liquids ions is quite different from those found in molecular solvents, and many fundamental questions still remain about these materials. A better understanding of the interactions between amines and IL, and the products formed after the reaction with CO2, may contribute to the development of more efficient processes to enable the replacement of water in conventional processes. This study aimed to investigate solutions of the primary amines propylamine (PA), 2-methoxyethylamine (MOEN) and monoethanolamine (MEA) in imidazolium ionic liquids with different anions: 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate (BMIBF4), hexafluorophosphate (BMIPF6), bis (trifluoromethylsulfonyl)imide (BMITFSI) and dicyanamide (BMIN(CN)2). For these purposes, the Raman and infrared (IR) spectroscopies were used, whose results were supported by calculations based on density functional theory (DFT). The results show that the asymmetric stretching mode of the amines group NH2, νas(NH2), are the most suitable for inferring the degree of aggregation of amines in organic solvents and IL. In the case of reactions of amines with CO2 in different IL, the behavior was similar to the reactions with neat amines, that is, it was observed crystallization with PA, the formation of a liquid miscible with IL in MOEN, and the formation of a gel-like product with subsequent phase separation in MEA. In particular, the case of the reaction between MEA and CO2 in IL, in addition to the phase separation, it was observed the different solubility of the reaction products depending on the IL concerned. In contrast to the conventional process using aqueous solutions of amines for the capture of CO2, it is believed that the phase separation observed in IL is an advantage to be exploited, since they allow lower energy consumption in the recovery of the amine absorber, besides the recovery of the non-volatile solvent.