Orientador: Valdir Alves Guimarães / Banca: Konstantin Georgiev Koslov / Banca: Tessie Gouvea da Cruz / Resumo: Atualmente a indústria automotiva vem buscando soluções no sentido de desenvolver aços com maiores resistências mecânicas, proporcionando a redução de peso dos componentes. Tendo em vista a obtenção de melhores combinações resitência-peso, existe uma tendência de utilização de elementos microligantes como V, Nb, Al e Ti, que são adicionados no processo produtivo do aço, melhorando suas propriedades mecânicas. A utilização do nióbio em aços com baixo teor de carbono e seus efeitos tem sido amplamente pesquisada por vários anos, assim como a contribuição desta adição no refino de grão e aumento de resistência. No entanto várias pesquisas ainda são necessárias para estabelecer a influência da adição de nióbio em aços de médio e alto carbono. No presente trabalho, o principal objetivo é avaliar a influência da adição de nióbio no aço SAE 6150, verificando possíveis alterações de comportamento mecânico e microestrutural. Os aços foram fornecidos em duas composições químicas (com e sem nióbio) pela empresa Gerdau Aços Especiais. De posse das barras laminadas, foram feitos os tratamentos térmicos de normalização, têmpera e revenimento. Após os tratamentos térmicos, foram avaliados os comportamento mecânicos e microestruturais dos aços. Para a caracterização do material foram realizadas análises metalográficas, ensaios de tração, impacto, dureza e tenacidade à fratura. Os ensaios foram realizados de acordo com as normas da ASTM, no Departamento de Materiais e Tecnologia da FEG. Os resultados mostraram que o aço SAE 6150 com adição de nióbio apresentou melhores propriedades mecânicas e uma microestrutura mais refinada. O aço com adição de nióbio apresentou valores de resistência tração superiores. Com o aumento da resistência a tração o comportamento esperado para o aço com nióbio ...( Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Currently the automotive industry has been seeking solutions for develop steels with higher mechanical strengths, providing weight reduction of the components. In order to obtain better resistance-weight combinations there is a tendency to use micro-alloying elements such as V, Nb, Al and Ti, which are added in the steel production process, improving the mechanical properties. The use of niobium in steels with low carbon content and its effects has been widely studied for several years, as well as the contribution of this addition in refining grain and increased resistance. However, several researches are needed to establish the influence of the addition of niobium in medium and high carbon steels. In this study, the main objective is to evaluate the influence of the addition of niobium in SAE 6150 steel, for possible changes of mechanical and microstructural behavior. The steel was provided in two chemical compositions (with and without niobium) by Gerdau Special Steel Company. After the acquisition of rolled bars the following heat treatment were made, normalization, quench and temper. After heat treatments the mechanical and microestructural behavior of steels were evaluated. In the material characterization were made metallographic analysis, tensile, impact, hardness, and fatigue and fracture toughness. Tests were performed in accordance with ASTM standards in the Department of Materials and Technology of FEG.The results showed that SAE 6150 steel with addition of niobium showed better mechanical properties and a more refined microstructure. The steel with added niobium showed superior values of tensile strength. The increase of tensile strength the expected behavior for the steel with niobium was to decrease the fracture toughness, but the steel with niobium showed greater values for fracture toughness comparing the steel without niobium ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-04-24Bitstream added on 2014-06-13T19:21:30Z : No. of bitstreams: 1 souza_ecf_dr_araiq.pdf: 1912726 bytes, checksum: 2307761479da3506d743212298df0f82 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Nesta tese estudou-se a preparação de filmes finos de PZT não dopados e dopados com Nióbio, depositados sobre substratos de Pt/Ti/SiO2/Si para aplicações em memórias não voláteis de acesso randômico (NVRAM) e memórias ferroelétricas de acesso randômico (FeRAM). A dopagem dos filmes de PZT com Nióbio foi realizada visando obter valores ótimos nas propriedades ferroelétricas para a aplicação destes filmes como memórias ferroelétricas. Todavia, problemas como imprint, corrente de fuga e fadiga na polarização, estão presentes nos dispositivos de memórias contendo filmes de PZT sobre substratos platinizados. Para tentar resolver estes problemas, estudamos a produção de eletrodos de LaNiO3 depositados sobre substratos de SiO2/Si, para substituição dos substratos com eletrodos de Pt na preparação de filmes de PZT. Além disso, a dopagem do PZT com Nb levou a uma melhoria na resistência à fadiga em substratos platinizados. Os filmes foram preparados pelo método das soluções precursoras poliméricas. A influência do tratamento térmico, em forno convencional e em forno microondas, nas propriedades microestruturais e ferroelétricas dos filmes também foi avaliada. / In this thesis, we have studied the preparation of non-doped and Nb-doped PZT thin films deposited on Pt/Ti/SiO2/Si substrates for applications in NVRAM and FeRAM devices. Nb doping of PZT films produces good values of ferroelectric properties for the application as ferroelectric memories. PZT films on Pt electrodes present imprint, fatigue and leakage current. We have prepared LaNiO3 films on SiO2/Si substrates to substitute Pt electrodes. Moreover, Nb-doped PZT films deposited on Pt electrodes lead to improved fatigue resistance when compared with non doped PZT films. Non-doped and Nb-doped PZT thin films and LaNiO3 thin films were deposited by the polymeric precursor method. The influence of the thermal treatment in conventional and microwaves oven on the microstructural and ferroelectric properties was evaluated.

Made available in DSpace on 2015-09-17T15:26:01Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-04-17. Added 1 bitstream(s) on 2015-09-17T15:46:14Z : No. of bitstreams: 1 000848006.pdf: 16886943 bytes, checksum: eace8f6fed8da2ac19cee3c2a9e8b3d2 (MD5) / Atualmente a indústria automotiva vem buscando soluções no sentido de desenvolver aços com maiores resistências mecânicas, proporcionando a redução de peso dos componentes. Tendo em vista a obtenção de melhores combinações resitência-peso, existe uma tendência de utilização de elementos microligantes como V, Nb, Al e Ti, que são adicionados no processo produtivo do aço, melhorando suas propriedades mecânicas. A utilização do nióbio em aços com baixo teor de carbono e seus efeitos tem sido amplamente pesquisada por vários anos, assim como a contribuição desta adição no refino de grão e aumento de resistência. No entanto várias pesquisas ainda são necessárias para estabelecer a influência da adição de nióbio em aços de médio e alto carbono. No presente trabalho, o principal objetivo é avaliar a influência da adição de nióbio no aço SAE 6150, verificando possíveis alterações de comportamento mecânico e microestrutural. Os aços foram fornecidos em duas composições químicas (com e sem nióbio) pela empresa Gerdau Aços Especiais. De posse das barras laminadas, foram feitos os tratamentos térmicos de normalização, têmpera e revenimento. Após os tratamentos térmicos, foram avaliados os comportamento mecânicos e microestruturais dos aços. Para a caracterização do material foram realizadas análises metalográficas, ensaios de tração, impacto, dureza e tenacidade à fratura. Os ensaios foram realizados de acordo com as normas da ASTM, no Departamento de Materiais e Tecnologia da FEG. Os resultados mostraram que o aço SAE 6150 com adição de nióbio apresentou melhores propriedades mecânicas e uma microestrutura mais refinada. O aço com adição de nióbio apresentou valores de resistência tração superiores. Com o aumento da resistência a tração o comportamento esperado para o aço com nióbio ...( Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Currently the automotive industry has been seeking solutions for develop steels with higher mechanical strengths, providing weight reduction of the components. In order to obtain better resistance-weight combinations there is a tendency to use micro-alloying elements such as V, Nb, Al and Ti, which are added in the steel production process, improving the mechanical properties. The use of niobium in steels with low carbon content and its effects has been widely studied for several years, as well as the contribution of this addition in refining grain and increased resistance. However, several researches are needed to establish the influence of the addition of niobium in medium and high carbon steels. In this study, the main objective is to evaluate the influence of the addition of niobium in SAE 6150 steel, for possible changes of mechanical and microstructural behavior. The steel was provided in two chemical compositions (with and without niobium) by Gerdau Special Steel Company. After the acquisition of rolled bars the following heat treatment were made, normalization, quench and temper. After heat treatments the mechanical and microestructural behavior of steels were evaluated. In the material characterization were made metallographic analysis, tensile, impact, hardness, and fatigue and fracture toughness. Tests were performed in accordance with ASTM standards in the Department of Materials and Technology of FEG.The results showed that SAE 6150 steel with addition of niobium showed better mechanical properties and a more refined microstructure. The steel with added niobium showed superior values of tensile strength. The increase of tensile strength the expected behavior for the steel with niobium was to decrease the fracture toughness, but the steel with niobium showed greater values for fracture toughness comparing the steel without niobium ... (Complete abstract click electronic access below)

Resumo: As ligas Ti-Nb são apropriadas para uso em implantes devido a sua alta resistência e biocompatibilidade. Um dos métodos de obter estas ligas é a metalurgia do pó, pois ele permite obter peças próximas ao seu formato final. Teorias indicam que a razão de densificação varia inversamente como uma função do tamanho da partícula. O aumento de interesse na fabricação de materiais nanoestruturados (partículas menores que 100 nm) é devido à possibilidade de obter um material sinterizado em um tempo menor e em temperaturas mais baixas, com uma melhor densificação do que pós convencionais, pois é mais reativo. Neste trabalho, após hidrogenação e moagem de alta energia por até 60 min, obteve-se pós de hidreto de titânio e hidreto de nióbio, com estrutura ultrafina/nanométrica, que auxilia o processo de difusão numa posterior etapa de sinterização. Meios de moagem de diferentes materiais (aço inoxidável e nitreto de silício - Si3N4) foram usados. Independentemente dos meios de moagem usados, o material obtido apresentou aproximadamente 5% das partículas com valores cumulativos de tamanhos de até 100 nm. Mas, o material obtido do recipiente de Si3N4 após 20 min de moagem apresentou uma maior porcentagem de partículas com diâmetros médios equivalentes entre 40 nm e 1000 nm, correspondente a 29%. / Abstract: The Ti-Nb alloys are suitable for use in implants due to their high tensile strength and biocompatibility. One of the methods to obtain these alloys is the powder metallurgy, because it allowing to get pieces closer to near-net-shape. Theories showing that the densification rate range conversely like a function of the grain size. The great interest in the manufacturing of nanostructured materials - NsM (particles smaller than 100 nm) is due to possibility to obtain a sintered material in a smaller time and in more low temperatures than conventional powders, with the best densification, because it is more reactive. In this work, after hydrogenation and use of higher energy ball milling by until 60 min, were obtained powders of titanium hydride and niobium hydride, with ultra-fine/nanometric structure, what help in the diffusion process during a later stage of sintered. Milling medium of different materials (stainless steel and silicon nitride - Si3N4) were used. Independently of the grinding medium used, the material obtained exhibit approximating 5% of the particles with the cumulative values of size until 100 nm. But, is the possible to verify that the material obtained of the Si3N4 vessel, after milling by 20 min, exhibited a greater percentage of particles with average equivalent diameters between 40 nm and 1000 nm, than correspond to 29%. / Orientador: Tomaz Manabu Hashimoto / Coorientador: Carlos Alberto Alves Cairo / Banca: Antonio Jorge Abdalla / Banca: Alfeu Saraiva Ramos / Mestre

Orientador: José Arana Varela / Banca: Maria Aparecida Zaghete Bertochi / Banca: Miguel Jafelicci Junior / Banca: Andrea Simone Stucchi de Camargo / Banca: José Antonio Eiras / Resumo: Nesta tese estudou-se a preparação de filmes finos de PZT não dopados e dopados com Nióbio, depositados sobre substratos de Pt/Ti/SiO2/Si para aplicações em memórias não voláteis de acesso randômico (NVRAM) e memórias ferroelétricas de acesso randômico (FeRAM). A dopagem dos filmes de PZT com Nióbio foi realizada visando obter valores ótimos nas propriedades ferroelétricas para a aplicação destes filmes como memórias ferroelétricas. Todavia, problemas como imprint, corrente de fuga e fadiga na polarização, estão presentes nos dispositivos de memórias contendo filmes de PZT sobre substratos platinizados. Para tentar resolver estes problemas, estudamos a produção de eletrodos de LaNiO3 depositados sobre substratos de SiO2/Si, para substituição dos substratos com eletrodos de Pt na preparação de filmes de PZT. Além disso, a dopagem do PZT com Nb levou a uma melhoria na resistência à fadiga em substratos platinizados. Os filmes foram preparados pelo método das soluções precursoras poliméricas. A influência do tratamento térmico, em forno convencional e em forno microondas, nas propriedades microestruturais e ferroelétricas dos filmes também foi avaliada. / Abstract: In this thesis, we have studied the preparation of non-doped and Nb-doped PZT thin films deposited on Pt/Ti/SiO2/Si substrates for applications in NVRAM and FeRAM devices. Nb doping of PZT films produces good values of ferroelectric properties for the application as ferroelectric memories. PZT films on Pt electrodes present imprint, fatigue and leakage current. We have prepared LaNiO3 films on SiO2/Si substrates to substitute Pt electrodes. Moreover, Nb-doped PZT films deposited on Pt electrodes lead to improved fatigue resistance when compared with non doped PZT films. Non-doped and Nb-doped PZT thin films and LaNiO3 thin films were deposited by the polymeric precursor method. The influence of the thermal treatment in conventional and microwaves oven on the microstructural and ferroelectric properties was evaluated. / Doutor

As fibras naturais estao ganhando espaco no mercado como materia-prima por apresentarem caracteristicas desejaveis para aplicacoes industriais, por ser um material renovavel, biodegradavel e de baixo custo. Neste sentido, a exploracao da celulose vem crescendo, inclusive no estudo de compositos polimericos reforcados com fibras naturais. Este trabalho visa primeiramente a obtencao de hibridos celulose/oxido de niobio hidratado a partir do tratamento e modificacao do bagaco de cana-de-acucar, e posteriormente a geracao de compositos de matriz de polietileno de baixa densidade (PEBD) e carga de celulose modificada. O Nb2O5.nH2O foi gerado pelo metodo da precipitacao convencional, partindo-se de niobio metalico. Os hibridos foram produzidos nas proporcoes de 10, 20, 30 e 40% de oxido e caracterizados utilizando-se as seguintes tecnicas: difracao de raios X (DRX), espectroscopia de absorcao no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), termogravimetria (TG), calorimetria exploratoria diferencial (DSC) e microscopia eletronica de varredura (MEV). Os resultados indicam que houve boa interacao entre a fibra de celulose e o oxido de niobio hidratado em todas as proporcoes estudadas. Pelas curvas DSC em atmosfera oxidativa pode-se observar que o Nb2O5.nH2O agiu como um agente retardante a chamas. A proporcao do hibrido definida para a geracao dos compositos foi 90Cel/10Nb2O5.nH2O. Inicialmente foram fabricados os compositos reforcados apenas com celulose branqueada, (x)PEBD/(100-x)Cel, com x = 5, 10, 15 e 20, e realizado o estudo de suas propriedades fisico-quimicas: FTIR, TG, DSC, MEV; e dos testes mecanicos. A partir dos dados obtidos definiu-se a proporcao 5% de reforco para a geracao dos compositos reforcados com o hibrido, 95PEBD:5Cel/Nb2O5.nH2O, e tambem com a adicao do agente compatibilizante: polietileno modificado com anidrido maleico (PE-g-AM), 95PEBD:5Cel/Nb2O5.nH2O+5PE-g-AM. A insercao das fibras de celulose a matriz polimerica gera um material mais resistente e rigido e com menor deformacao, assim como a presenca do Nb2O5.nH2O. O PE-g-AM aumenta o valor do modulo elastico. A utilizacao de uma menor granulometria de carga promove uma maior dispersao e uniformidade da celulose da matriz. A dispersao das fibras na matriz dificulta o processo migracao das cadeias moleculares do PEBD, diminuindo o grau de cristalinidade. Os valores de ?Hf mostram que a adicao do inorganico enfraquece a interacao interfacial da matriz com o reforco, diminuindo a ?Hf e a XC. A presenca do Nb2O5.nH2O nos compositos gera um aumento da Tf. / Natural fibers are in prominent position in the researches as raw material for presenting characteristics desirable for industrial applications; it is a renewable material, biodegradable and low cost. Thus, the exploration of cellulose has been growing, including the study of polymer composites reinforced with natural fibers. This study primarily aims to obtain hybrids cellulose/hydrous niobium oxide from the treatment and modification of sugarcane bagasse, and subsequently the generation of composites with matrix of low density polyethylene (LDPE) and modified cellulose as reinforcement. The Nb2O5.nH2O was generated by the conventional precipitation method, starting from niobium metal. The hybrids were produced in proportions of 10, 20, 30 and 40% of oxide and characterized using the following techniques: x-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetry (TG), differential scanning calorimetry (DSC) and scanning electron microscopy (SEM). The results indicated good interaction between the cellulose fiber and niobium oxide hydrate in all ratios studied. For the DSC curves in oxidative atmosphere can be observed that the Nb2O5.nH2O acted as an agent flame retardant. The proportion of the hybrid set for the generation of composites was 90Cel/10Nb2O5.nH2O. Initially were manufactured composites reinforced only with bleached cellulose, (x)LDPE/(100-x)Cel, with x = 5, 10, 15 and 20, and was conducted the study the physicochemical properties: FTIR, TGA, DSC, SEM; and mechanical properties by the tensile tests. According to this results was defined the percentage of 5% for the generation of composites reinforced with hybrid 95PEBD:5Cel/Nb2O5.nH2O, and also with the addition of compatibilizing, polyethylene modified with maleic anhydride (PE-g-MA), 95PEBD:5Cel/Nb2O5.nH2O+5PE-g-MA. The inclusion of cellulose fibers to the polymer matrix creates a material more resistant and rigid and with a smaller deformation, as well as the presence of Nb2O5.nH2O. The PE-g-MA increases the value of elastic modulus. The use of a smaller particle size of load promotes greater uniformity and dispersion of the cellulose in the matrix. The dispersion of fibers in the matrix hinders the migration process of the molecular chains of LDPE, reducing the degree of crystallinity. ZHf values show that the addition of inorganic weakens the interaction at the matrix with the reinforcement, decreasing ZHf and XC. The presence of the Nb2O5.nH2O in composites generates an increase in Tf.

As fibras naturais estao ganhando espaco no mercado como materia-prima por apresentarem caracteristicas desejaveis para aplicacoes industriais, por ser um material renovavel, biodegradavel e de baixo custo. Neste sentido, a exploracao da celulose vem crescendo, inclusive no estudo de compositos polimericos reforcados com fibras naturais. Este trabalho visa primeiramente a obtencao de hibridos celulose/oxido de niobio hidratado a partir do tratamento e modificacao do bagaco de cana-de-acucar, e posteriormente a geracao de compositos de matriz de polietileno de baixa densidade (PEBD) e carga de celulose modificada. O Nb2O5.nH2O foi gerado pelo metodo da precipitacao convencional, partindo-se de niobio metalico. Os hibridos foram produzidos nas proporcoes de 10, 20, 30 e 40% de oxido e caracterizados utilizando-se as seguintes tecnicas: difracao de raios X (DRX), espectroscopia de absorcao no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), termogravimetria (TG), calorimetria exploratoria diferencial (DSC) e microscopia eletronica de varredura (MEV). Os resultados indicam que houve boa interacao entre a fibra de celulose e o oxido de niobio hidratado em todas as proporcoes estudadas. Pelas curvas DSC em atmosfera oxidativa pode-se observar que o Nb2O5.nH2O agiu como um agente retardante a chamas. A proporcao do hibrido definida para a geracao dos compositos foi 90Cel/10Nb2O5.nH2O. Inicialmente foram fabricados os compositos reforcados apenas com celulose branqueada, (x)PEBD/(100-x)Cel, com x = 5, 10, 15 e 20, e realizado o estudo de suas propriedades fisico-quimicas: FTIR, TG, DSC, MEV; e dos testes mecanicos. A partir dos dados obtidos definiu-se a proporcao 5% de reforco para a geracao dos compositos reforcados com o hibrido, 95PEBD:5Cel/Nb2O5.nH2O, e tambem com a adicao do agente compatibilizante: polietileno modificado com anidrido maleico (PE-g-AM), 95PEBD:5Cel/Nb2O5.nH2O+5PE-g-AM. A insercao das fibras de celulose a matriz polimerica gera um material mais resistente e rigido e com menor deformacao, assim como a presenca do Nb2O5.nH2O. O PE-g-AM aumenta o valor do modulo elastico. A utilizacao de uma menor granulometria de carga promove uma maior dispersao e uniformidade da celulose da matriz. A dispersao das fibras na matriz dificulta o processo migracao das cadeias moleculares do PEBD, diminuindo o grau de cristalinidade. Os valores de ?Hf mostram que a adicao do inorganico enfraquece a interacao interfacial da matriz com o reforco, diminuindo a ?Hf e a XC. A presenca do Nb2O5.nH2O nos compositos gera um aumento da Tf. / Natural fibers are in prominent position in the researches as raw material for presenting characteristics desirable for industrial applications; it is a renewable material, biodegradable and low cost. Thus, the exploration of cellulose has been growing, including the study of polymer composites reinforced with natural fibers. This study primarily aims to obtain hybrids cellulose/hydrous niobium oxide from the treatment and modification of sugarcane bagasse, and subsequently the generation of composites with matrix of low density polyethylene (LDPE) and modified cellulose as reinforcement. The Nb2O5.nH2O was generated by the conventional precipitation method, starting from niobium metal. The hybrids were produced in proportions of 10, 20, 30 and 40% of oxide and characterized using the following techniques: x-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetry (TG), differential scanning calorimetry (DSC) and scanning electron microscopy (SEM). The results indicated good interaction between the cellulose fiber and niobium oxide hydrate in all ratios studied. For the DSC curves in oxidative atmosphere can be observed that the Nb2O5.nH2O acted as an agent flame retardant. The proportion of the hybrid set for the generation of composites was 90Cel/10Nb2O5.nH2O. Initially were manufactured composites reinforced only with bleached cellulose, (x)LDPE/(100-x)Cel, with x = 5, 10, 15 and 20, and was conducted the study the physicochemical properties: FTIR, TGA, DSC, SEM; and mechanical properties by the tensile tests. According to this results was defined the percentage of 5% for the generation of composites reinforced with hybrid 95PEBD:5Cel/Nb2O5.nH2O, and also with the addition of compatibilizing, polyethylene modified with maleic anhydride (PE-g-MA), 95PEBD:5Cel/Nb2O5.nH2O+5PE-g-MA. The inclusion of cellulose fibers to the polymer matrix creates a material more resistant and rigid and with a smaller deformation, as well as the presence of Nb2O5.nH2O. The PE-g-MA increases the value of elastic modulus. The use of a smaller particle size of load promotes greater uniformity and dispersion of the cellulose in the matrix. The dispersion of fibers in the matrix hinders the migration process of the molecular chains of LDPE, reducing the degree of crystallinity. ZHf values show that the addition of inorganic weakens the interaction at the matrix with the reinforcement, decreasing ZHf and XC. The presence of the Nb2O5.nH2O in composites generates an increase in Tf.

Esta tesis de doctorado tuvo como objetivo evaluar la eliminación del antibiótico norfloxacino (NOR) por oxidación electroquímica avanzada (OEA). Se evaluó la influencia de parámetros de operación como la corriente aplicada, la concentración inicial del antibiótico y del electrolito soporte Na_2 SO_4, y el material que compone el ánodo en el proceso de OEA. Además, los diferentes materiales de ánodo se caracterizaron por voltametría cíclica, voltametría de barrido lineal y cronoamperometría. Los resultados mostraron que para electrodos de diamante dopado con boro (Si/DDB) la carga de boro influye en la cantidad de impurezas de carbono-sp2. Cuantas más impurezas de carbono-sp2 mayor es la posibilidad de generar electroquímicamente agentes oxidantes des del electrolito soporte, reduciendo la oxidación de los contaminantes por los radicales hidroxilo (HO^¿), fenómeno que se intensifica para el electrodo de Nb/DDB. Dependiendo de la corriente aplicada, y de la concentración de NOR y Na_2 SO_4, el antibiótico puede ser oxidado por transferencia directa de electrones con las impurezas de carbono-sp2 en la superficie del DDB, por iones persulfato y / o HO^¿. Cuando el reactor opera favoreciendo la generación de HO^¿, la degradación del NOR y la eliminación de la demanda química de oxígeno (DQO) son simultáneas. Por otro lado, en el momento en que el reactor opera favoreciendo la oxidación del NOR por intercambio de electrones con el DDB y por iones persulfato, la degradación del NOR y la reducción de la DQO no son paralelas, conduciendo a la formación de subproductos. Además, esta situación es más acentuada cuando la concentración del Na_2 SO_4 es mayor, actuando como aprisionador de HO^¿ para generar iones persulfato. Pequeñas diferencias en las proporciones de diamante-sp3/sp2-carbono no afectaron significativamente el proceso de OEA. El sustrato soporte de la película de diamante, Si, presentó mejores resultados en la eliminación de DQO que cuando el sustrato es Nb, debido a la diferencia en las razones sp3/sp2. Sin embargo, el proceso de OEA utilizando el Nb presentó un consumo energético 60% menor, lo que puede ser una ventaja tecnológica para la aplicación industrial. Se encontraron diferencias significativas en la degradación del NOR y la eliminación de DQO para electrodos no activos y activos para la reacción de evolución de oxígeno (REO). Los electrodos no activos para la REO obtuvieron una degradación del NOR y la remoción de DQO mucho mayores cuando se comparó con el electrodo activo para REO. La buena correlación entre los valores experimentales de degradación del NOR y los valores teóricos de la predicción a través del modelo matemático puede atribuirse al hecho de que la reacción debe haberse producido primordialmente por radicales hidroxilo y oxidación directa. Además, el modelo matemático podrá auxiliar la planificación experimental del proceso de OEA para oxidar otros contaminantes. Por lo tanto, la elección de los parámetros correctos puede mejorar la eficiencia del proceso electroquímico y evitar la formación de subproductos no deseados. / This doctoral thesis aimed to evaluate the removal of the antibiotic norfloxacin (NOR) by electrochemical advanced oxidation (EAO) process. The influence of operational parameters such as the applied current, the initial concentration of the antibiotic and the supporting electrolyte Na_2 SO_4, and the anode material were evaluated in the EAO process. In addition, the anode materials were characterized by cyclic voltammetry, linear sweep voltammetry and chronoamperometry. The results showed that, for boron doped diamond electrodes (Si/BDD), the boron load influences in the amount of carbon-sp2 impurities. The more carbon-sp2 impurities, higher was the possibility of electrochemically generating oxidizing agents from the supporting electrolyte, reducing the oxidation of the contaminants by hydroxyl radicals (HO^¿). This phenomenon intensifies for the Nb/BDD electrode. Depending on the applied current, and the concentration of NOR and Na_2 SO_4, the antibiotic can be oxidized by direct electron transfer with the carbon-sp2 impurities on the BDD surface and by persulfate ions and / or HO^¿. When the reactor was operated favoring the HO^¿ generation, NOR degradation and the removal of chemical oxygen demand (COD) were simultaneous. On the other hand, when the reactor was operated favoring the NOR oxidation by direct electron transfer and by persulfate ions, NOR degradation and COD reduction are not parallel, leading to the by-products generation. Besides, this situation was pronounced when the Na_2 SO_4 concentration is higher, acting as HO^¿ scavenger to generate persulfate ions. Small differences in the diamond-sp3/sp2-carbon ratio did not significantly affect the EAO process. The substrate of the diamond film Si when compared to Nb showed better COD removal due to the difference in sp3/sp2 ratios. However, the EAO process using Nb had a lower energy consumption of 60% when compared to Si, which may be a technological advantage for industrial application. Significant differences in NOR degradation and COD removal were found for non-active and active electrodes for the oxygen evolution reaction (OER). Non-active electrodes for OER obtained a higher NOR and COD removal when compared to the active electrode for OER. The good correlation between the experimental values of NOR degradation, and the theoretical one, can be attributed to the fact that, the reaction must have been conducted primarily by HO^¿ and direct oxidation. Besides, the mathematical model may help the experimental planning of the EAO process for oxidation of other contaminants. Therefore, choosing the correct parameters can improve the efficiency of the electrochemical process and prevent the unwanted by-products formation. / Aquesta tesi de doctorat va tenir com a objectiu avaluar l'eliminació de l'antibiòtic "Norfloxacino" (NOR) per oxidació electroquímica avançada (OEA). Es va avaluar la influència de paràmetres d'operació com el corrent aplicat, la concentració inicial de l'antibiòtic i de l'electròlit suport Na_2 SO_4, així com diferents materials anòdics en el procés d' OEA. A més, els diferents materials d'ànode es van caracteritzar mitjançant les tècniques de voltametria cíclica, voltametria de passada lineal i cronoamperometria. Els resultats van mostrar que per a elèctrodes de diamant dopat amb bor (Si/DDB) la càrrega de bor influeix en la quantitat d'impureses de carboni-sp2. Com més impureses de carboni-sp2 més gran és la possibilitat de generar electroquímicament agents oxidants des de l'electròlit suport, de forma que es redueix l'oxidació dels contaminants pels radicals hidroxil (HO^¿), fenomen que s'intensifica per a l'elèctrode de Nb/DDB. En funció del corrent aplicat i de la concentració de NOR i Na_2 SO_4, l'antibiòtic pot ser oxidat per transferència directa d'electrons amb les impureses de carboni-sp2 en la superfície del DDB, per ions persulfat i / o per radicals HO^¿. Quan el reactor opera amb unes condicions que afavoreixen la generació de HO^¿, la degradació del NOR i l'eliminació de la demanda química d'oxigen (DQO) són simultànies. D'altra banda, quan el reactor opera afavorint l'oxidació del NOR per intercanvi directe d'electrons i per ions persulfat, la degradació d'aquest i la reducció de la DQO no són paral·leles, amb la conseqüent formació de subproductes. A més, aquesta situació és més accentuada quan la concentració del Na_2 SO_4 és major, ja que actua com a segrestador de HO^¿ per generar ions persulfat. Xicotetes diferències en les proporcions de carboni-sp3/sp2 no van afectar significativament el procés d' OEA. El substrat de suport de la pel·lícula de diamant de Si va presentar millors resultats en l'eliminació de NOR que quan el substrat és de Nb, a causa de la diferència en el rati de carboni sp3/sp2. No obstant això, el procés d' OEA amb base Nb va presentar un consum energètic 60% menor, el que pot ser un avantatge tecnològic per a la seua posterior aplicació industrial. Es van trobar diferències significatives en la degradació del NOR i l'eliminació de DQO per a elèctrodes no actius i actius per a la reacció d'evolució d'oxigen (REO). Els elèctrodes no actius per a la REO van obtenir una degradació del NOR i una eliminació de DQO molt més gran que quan es va comparar amb l'elèctrode actiu per a la REO. La bona correlació entre els valors experimentals de degradació del NOR i els valors teòrics de la predicció a través del model matemàtic pot atribuir-se al fet que la reacció d'oxidació del NOR s'ha d'haver produït primordialment mitjançant l'atac dels radicals hidroxil i de l'oxidació directa. A més, el model matemàtic servirà de base per a la futura planificació experimental del procés d' OEA per oxidar altres contaminants. Per tant, l'elecció dels paràmetres d'operació correctes pot millorar l'eficiència del procés electroquímic i evitar la formació de subproductes no desitjats. / Wohlmuth Da Silva, S. (2018). TRATAMENTO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS CONTAMINADAS COM POLUENTES ORGÂNICOS EMERGENTES UTILIZANDO PROCESSOS AVANÇADOS DE OXIDAÇÃO [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/107958

Foi estudado, através de ensaio de tração, o Nb policristalino com teor de hidrogênio de 0 a 50 partes por milhão em peso (ppm-p) nas temperaturas de 223, 273 e 293 K. Os ensaios de tração a velocidades constantes foram realizados com taxas iniciais de deformaçao de 4,2 X 10-5 e 42 X 10-5 s-1 , e os parâmetros de ductilidade e resistência mecânica foram analisados em função da concentração de hidrogênio. Foram também obtidos o coeficiente de sensitividade a taxa de deformação (m) e o volume de ativação (V) através de ensaios de tração, alternando-se abruptamente a taxa de deformação entre os valores acima mencionados, em sucessivos pontos da curva tensão-deformação. Para o cálculo destes dois últimos parâmetros foi proposta uma análise detalhada, considerando-se os efeitos elásticos e o encruamento durante a deformação plástica uniforme. Todo o estudo foi acompanhado por análise fratográfica Que permitiu verificar três comportamentos de ruptura da liga Nb-H, dependendo do teor de hidrogênio e da temperatura. A 223K foi observado que há uma forte redução de ductilidade do Nb para teores de hidrogênio até 10 ppm-p, sendo que para este teor o seu comportamento foi totalmente frágil / Tensile testing at 223, 273 and 293 K was carried out on polycrystalline Nb dopped from 0 to 50 parts per million in weight (ppm-wt) of Hydrogen. The tensile testing at constant velocity was done at 4,2 X 10 -5 and 42 X 10-5 s-1 of initial strain rate, and the ductility and strength parameters was analysed as a function of the hydrogen content. It was also obtained the strain rate sensitivity (m) and the activation volume (V), from tensile testing, cycling between the two above specified strain rates, at several points of the stress-strain curve. For the calculation of this two last parameters it was proposed a detailed analysis, considering the elastic effect and the work hardening during the uniform plastic deformation. All these studies was followed by fratographic analysis that alowed the identification of three rupture behavior for the Nb-H alloy, depending of the temperature and the hydrogen content. At 223 K, it was observed that there is a strong embrittlement of Nb for hydrogen content up to 10 ppm-wt, and for this value the behavior was completely brittle

Foi estudado, através de ensaio de tração, o Nb policristalino com teor de hidrogênio de 0 a 50 partes por milhão em peso (ppm-p) nas temperaturas de 223, 273 e 293 K. Os ensaios de tração a velocidades constantes foram realizados com taxas iniciais de deformaçao de 4,2 X 10-5 e 42 X 10-5 s-1 , e os parâmetros de ductilidade e resistência mecânica foram analisados em função da concentração de hidrogênio. Foram também obtidos o coeficiente de sensitividade a taxa de deformação (m) e o volume de ativação (V) através de ensaios de tração, alternando-se abruptamente a taxa de deformação entre os valores acima mencionados, em sucessivos pontos da curva tensão-deformação. Para o cálculo destes dois últimos parâmetros foi proposta uma análise detalhada, considerando-se os efeitos elásticos e o encruamento durante a deformação plástica uniforme. Todo o estudo foi acompanhado por análise fratográfica Que permitiu verificar três comportamentos de ruptura da liga Nb-H, dependendo do teor de hidrogênio e da temperatura. A 223K foi observado que há uma forte redução de ductilidade do Nb para teores de hidrogênio até 10 ppm-p, sendo que para este teor o seu comportamento foi totalmente frágil / Tensile testing at 223, 273 and 293 K was carried out on polycrystalline Nb dopped from 0 to 50 parts per million in weight (ppm-wt) of Hydrogen. The tensile testing at constant velocity was done at 4,2 X 10 -5 and 42 X 10-5 s-1 of initial strain rate, and the ductility and strength parameters was analysed as a function of the hydrogen content. It was also obtained the strain rate sensitivity (m) and the activation volume (V), from tensile testing, cycling between the two above specified strain rates, at several points of the stress-strain curve. For the calculation of this two last parameters it was proposed a detailed analysis, considering the elastic effect and the work hardening during the uniform plastic deformation. All these studies was followed by fratographic analysis that alowed the identification of three rupture behavior for the Nb-H alloy, depending of the temperature and the hydrogen content. At 223 K, it was observed that there is a strong embrittlement of Nb for hydrogen content up to 10 ppm-wt, and for this value the behavior was completely brittle