Investigamos o sistema formado por dois condensados aprisionados em estados hiperfinos diferentes do Rubídio, num potencial em forma de charuto, ou seja, num sistema físico real e quase-unidimensional. É investigada a dependência das soluções das equações de Gross-Pitaevski com a separação entre as armadilhas, bem como com o parâmetro de acoplamento de Josephson, para três valores diferentes do número total de átomos aprisionados. Para alguns conjuntos de parâmetros constatamos a existência de estados metaestáveis. O observável que escolhemos para caracterizar tal sistema físico foi a separação média entre os pacotes, pois os dois ramos de soluções encontramos correspondem a soluções mais juntas ou mais separadas espacialmente. / We study the system formed by two coupled condensates of different Rubidium hyperfine states trapped in a cigar shaped potential, that is, a real quasi one-dimensional system. The dependency of the solution of the Gross-Pitaevski equations is investigated as a function of trap displacement and Josephson coupling parameter for three different values of the total trapped atoms number. For some sets of parameters we report the existence of metastable states. The observable we chose to characterize this system was the mean separation between the packages, because we found two branches which correspond to closer or more separated solutions.

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The aim of the project is to investigate how a more viscous, gel like formulation can be made of BioGaia´s Prodentis Drops, which is a probiotic product for oral use. The two different strains of Lactobacillus reuteri that are used in the product, together called L. reuteri Prodentis, have been clinically proven to be effective in treatment of gingivitis and caries formation. The existing product is a highly liquid oil suspension that has been described as too runny and difficult to get into tooth pockets and between teeth. Therefore a gel formulation would be preferred. Pre-trials were excecuted to see what combinations and quantities of ingredients could work. Three different formulations using 3 %, 5 % and 7 % beeswax as thickening agent proceeded to another round of trials, as well as one formulation where the original oil was exchanged for hydrogenated rapeseed oil. In the beeswax formulations fumed silicon dioxide was being used as well. Three different analyses were executed, considering bacterial survival, viscosity and phase separation of gels. The bacterial survival proved to be acceptable in all samples even after 14 days of incubation in 37oC. The formulation with 7 % beeswax was the most viscous one, followed by 5 % beeswax, 3 % beeswax and the formulation with hydrogenated oil, respectively. Phase separation could be seen in the hydrogenated oil formulation already after seven days and even more so after 14 days. There were also signs of separation in the formulation with 3 % beeswax after 14 days. It was concluded that in further development of the Prodentis Drops it is recommendable to proceed with the 5 % beeswax formulation.

Polymer-modified bitumen (PMB) is a high-performance material for road construction and maintenance. But its storage stability and phase separation behaviour are still not sufficiently understood and need to be studied toward a more successful and sustainable application of PMB. In this thesis, the equilibrium thermodynamics and phase separation dynamics of PMB are investigated with the aim at a fundamental understanding on PMB storage stability and phase separation behaviour. The development of polymer modifiers for paving bitumen is reviewed. The phase separation process in unstable PMBs is captured by fluorescence microscopy at the storage temperature (180 °C). A coupled phase-field model of diffusion and flow is developed to simulate and predict the PMB storage stability and phase separation behaviour. The temperature dependency of PMB phase separation behaviour is modelled by introducing temperature-dependent model parameters between 140 °C and 180 °C. This model is implemented in a finite element software package and calibrated with the experimental observations of real PMBs. The results indicate that storage stability and phase separation behaviour of PMB are strongly dependent on the specific combination of the base bitumen and polymer. An unstable PMB starts to separate into two phases by diffusion, because of the poor polymer-bitumen compatibility. Once the density difference between the two phases becomes sufficiently significant, gravity starts to drive the flow of the two phases and accelerates the separation in the vertical direction. The proposed model, based on the Cahn-Hilliard equation, Flory-Huggins theory and Navier-Stokes equations, is capable of capturing the stability differences among the investigated PMBs and their distinct microstructures at different temperatures. The various material parameters of the PMBs determine the differences in the phase separation behaviour in terms of stability and temperature dependency. The developed model is able to simulate and explain the resulting differences due to the material parameters. The outcome of this study may thus assist in future efforts of ensuring storage stability and sustainable application of PMB. / Polymermodifierade bitumen (PMB) är ett högpresterande material för väganläggning och underhåll. Men PMB:s lagringsstabilitet och fassepareringsegenskaper är inte tillräckligt förstådda än och behöver studeras för en mer framgångsrik och hållbar användning av PMB. I denna avhandling studeras termodynamisk jämvikt och fasseparation av PMB med målsättning att uppnå en grundläggande förståelse av PMB:s lagringsstabilitet och fassepareringsegenskaper. Utvecklingen av polymermodifierade bitumen sammanfattas. Fasseparationsprocessen av instabil PMB:s studeras med hjälp av fluorescens mikroskopi vid lagringstemperatur (180 °C). En kopplad fas-fälts modell som beskriver diffusion och flöde har utvecklats för att simulera och förutsäga PMB:s lagringsstabilitet och fassepareringsegenskaper. Temperaturberoendet hos PMB:s fasseparation har beskrivits genom att införa temperaturberoende modellparametrar mellan 140 °C och 180 °C. Denna modell är införd i ett finit element program och kalibrerad med experimentella observationer på verkliga PMB. Resultaten indikerar att lagringsstabiliteten och fasseparationen hos PMB är starkt beroende av den specifika kombinationen av basbitumen och polymer. En instabil PMB börjar separera i två faser genom diffusion, beroende på dålig bitumen-polymer kompatibilitet. När skillnaden i densitet mellan de två faserna blir tillräckligt stor kommer gravitationen att driva flödet av de två faserna och accelerera separationen i vertikalled. Den föreslagna modellen, baserad på Cahn-Hilliards ekvation, Flory-Huggins teori och Navier-Stokes ekvation, kan beskriva stabilitetsskillnaderna mellan de undersökta PMB:erna och deras distinkta mikrostruktur vid olika temperaturer. De olika materialparametrarna hos PMB bestämmer skillnaden i fassepareringsegenskaper i termer av stabilitet och temperaturberoende. Den utvecklade modellen kan simulera och förklara de resulterande skillnaderna på grund av materialparametrarna. Resultatet av denna studie kan bidra till att säkerställa lagringsstabilitet och hållbara applikationer för PMB. / <p>QC 20161102</p>

The surface response of a polymer substrate to external stimuli such as initial wetting is controlled by the outermost molecular layer. Thus, changes on the nanoscale may be engaged to control macroscale wetting behavior. Our work has predominantly focused on surface modification of conventional polyurethane coatings (HMDI-BD-PTMO). Studies on network constrained phase separation and facile polydimethylsiloxane surface functionalization led to the discovery of a simpler one-step and more general approach to functional polymer surfaces that we have designated as “Bottle-Brush Nanoglass” (BB-NG) after the two principle components: (a) a polyoxetane soft block “spine” with side chain “A” bristles and triethoxysilyl chain ends and (b) an alkoxysilane that together with BB chain ends comprise precursors to a “nanoglass”, NG phase. This paper focuses on the extent of modification for a conventional aliphatic polyurethane using a range of fluoropolyoxetane (poly(trifluoroethoxymethyl-methyl oxetane) diol) or 3F diol based modifier concentrations. Upon generating a blend of the polyurethane with the modifier, the BB-NG which is a minor constituent of the blend, phase separates to provide the topmost layer of the coating. Initial results demonstrate that the modified polymer coatings exhibit an expected increase in contact angles with water. Wetting behavior was characterized using the sessile drop technique as well as Dynamic Contact Analysis (DCA, Wilhelmy Plate). Surface composition as well as near surface topology and morphology are characterized by X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) and Tapping Mode Atomic Force Microscopy (TM-AFM) respectively. Contrast in phase images reflect the surface modulus and viscoelasticity, from which physical form or compositional differences may be deduced. These characteristics have also been explored in our study by hardness tests via nanoindentation.

O tratamento de água residuária rica em sulfato por via de processo anaeróbio é um grande desafio, devido ao potencial de redução do sulfato pela via biológica a sulfeto, o que pode inviabilizar o aproveitamento do biogás e afetar o tratamento por seus efeitos tóxicos e inibitórios. Neste contexto, o presente trabalho investigou a potencial aplicação da separação de fase para minimizar tais problemas de operação. A operação de reator de primeira fase visa estabelecer um ambiente sulfetogênico sob condições acidogênicas. Os efeitos da pré-acidificação da água residuária sobre a produção de metano foram avaliados por meio do monitoramento de dois reatores metanogênicos, um sistema de fase única alimentado com água residuária rica em sulfato e um sistema de duas fases alimentado com água residuária acidificada. Em todos os casos foram utilizados reatores anaeróbios de leito estruturado, aplicada condições termofílica de temperatura (55°C). Para o sistema de primeira fase, dois reatores com diferentes materiais foram comparados: reator com cilindros de polietileno de baixa densidade (RAS-PEBD) com cinco etapas de operação (13 subetapas) e outro reator com cubos de espuma de poliuretano (RAS-PU) com quatro etapas de operação. As principais estratégias operacionais para otimização da redução do sulfato a variação do tempo de detenção hidráulica (TDH: 6-15 h RAS-PEBD; 12 - 16 h RAS-PU ), carga orgânica volumétrica (COVafl: 10 - 20,0 kg-DQO m-3 d-1 - RAS-PEBD; 15 - 20 kg-DQO m-3 d-1 - RAS-PU), carga de sulfato volumétrica (CSV: 3,2-16,0 kg-SO4 m-3 d-1 - RAS-PEBD; 4 - 8 kg-SO4 m-3 d-1 - RAS-PU) e velocidade ascensional (Va: 0,06 3,35 m h-1 - RAS-PEBD; 3,42 7,9 m h-1 - RAS-PU). Após longo período de adaptação da biomassa no RAS-PEBD, verificou-se o aumento da eficiência e stripping do sulfeto. A recirculação controlada do efluente foi um fator chave para melhoria do sistema. O mesmo não foi obtido em RAS-PU, apresentando perda de desempenho devido a problemas de colmatação e subsequente aparecimento de vias preferenciais. O efluente do reator de primeira fase com carga de sulfato residual menor que 7% (COVefl de 15,12 kg-DQO m-3d-1 e sulfeto de 256 mg L-1, subetapa X) foi aplicado em reator metanogênico de segunda fase (RMI). Considerando a comparação entre os sistemas metanogênicos, fixou-se uma carga orgânica (CO) inicial de 2,5 g-DQO d-1, sendo aumentada até 5 g d-1. A partida do reator de fase única apresentou limitações, requerendo aplicação de baixos valores de CO, o que demandou 140 dias até a estabilização para a carga de 5 g-DQO d-1. Por sua vez, o sistema com duas fases necessitou de 102 dias e apresentou maior geração de metano (RMI 1,95 L-CH4 d-1 e RMII 1,76 L-CH4 d-1). A separação de fases permitiu a geração de efluente acidificado com menores concentrações de sulfato residual, resultando em maior produção de metano e reduzida concentração de sulfeto no biogás no sistema de duas fases, quando comparado ao sistema de fase única. / The treatment of sulfate-rich wastewater via anaerobic processes is challenging, due to the potential biological sulfate reduction to sulfide, which limits biogas use and affect treatment performance due to toxic and inhibitory effects. In this context, this study investigated the potential application of phase separation to minimize such operating problems. The operation of the first-stage reactor aimed to establish a sulfidogenic environment under acidogenic conditions. The effects of pre-acidifying the wastewater over methane production was further assessed through monitoring two methanogenic reactors, i.e., one single-phased system fed with raw sulfate-rich wastewater and one two-phased system fed with acidified wastewater. In all cases anaerobic structured-bed reactors were used as well as thermophilic temperature conditions were applied (55ºC). For the first-phase system, two reactors with different materials were compared: reactor with low density polyethylene cylinders (RAS-PEBD) with five operating steps (13 sub-stages) and another reactor with polyurethane foam cubes (RAS-PU) with four operating steps. The main operational strategies for the optimization of sulfate reduction were the variation of hydraulic retention time (HRT: 6-15 h RAS-PEBD; 12-16 h RAS-PU:), organic loading rate (OLRinfl: 10-20 kg-COD m-3 d-1 - RAS-PEBD; 15-20 kg-COD m-3 d-1 - RAS-PU), sulfate loading rate (SLR: 3.2-16.0 kg-SO4 m-3 d-1 - RAS-PEBD; 4 - 8 kg-SO4 m-3 d-1 RAS-PU), and upflow velocity (Vu: 0.06 - 3.35 m h-1 - RAS-PEBD ; 3.42-7.9 m h-1-RAS-PU). After a long period of biomass adaptation in RAS-PEBD, increasing efficiency patterns and sulfide stripping were observed. Controlling effluent recirculation was the key-factor to improve system performance. The same pattern was not obtained in RAS-PU, which presented performance losses due to clogging-related problems and the subsequent establishment of preferential pathways. The effluent from the first-phase reactor with residual sulfate load rate of less than 7% (OLRefl of 15.12 kg m-3 d-1 and sulfide of 256 mg L-1, sub-step X) was applied to a second-phase methanogenic reactor. Considering the comparison between the methanogenic systems, an initial organic load (OL) of 2.5 g-COD d-1 was set, which was further increased up to 5 g d-1. The start-up of the single-phase reactor presented limitations, requiring the application of lower OL values, in order to require 140 days up to the stabilization of the load of 5 g-COD d-1. In turn, the two-phase system required 102 days and presented higher methane generation rates metano (RMI 1,95 L-CH4 d-1 and RMII 1,76 L-CH4 d-1). Phase separation enabled the generation of an acidified effluent with lower residual sulfate concentrations, leading to higher methane production and low sulfide concentration in the biogas in the two-phase system, when compared to the single phase system.

Made available in DSpace on 2017-07-10T19:24:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Kathia Regina Kunzler.pdf: 523941 bytes, checksum: 8ed94d83614d01c75827ea2d6825948d (MD5) Previous issue date: 2010-02-01 / The liquid waste from the cassava starch has a high organic load mainly due to high concentration of carbohydrates, which provides an ideal medium for the development of fermentative bacteria. The use of anaerobic reactors with media support provides increased contact area of microorganisms in the reactor and better fixation of these, resulting in the possibility of applying higher daily organic loads and a considerable reduction of detention time required for the treatment of tributary. In this context, the objective of this paper is to conduct a study of the process of digestion in two anaerobic biofilter with bamboo in the treatment of effluent of cassava starch, by evaluating the performance of systems and determining the kinetic constants of the degradation of organic matter along the reactors. The anaerobic reactors used were made of PVC tubes showing relations diameter:length 1:3 and 1:6. Along the profile of the reactors were installed five sampling points of effluent spread halfway, through which the samples were collected for determination of rate constant of consumption of organic matter and the kinetic model which best represents the consumption of organic matter along the profile of the systems. The two reactors were filled with a support medium consisting of rings of bamboo and useful volume calculated for the reactors was 6.8 and 6.0 L for the diameter: length ratio of 1:3 and 1:6, respectively. To measure the amount of biogas produced, each reactor was connected to a gas tank partially filled with a solution of 3% H2SO4 and 25% NaCl. The organic loading applied to the system were 0.519, 1.156, 1.471, 3.049, 3.813, 4.347, 4.708 and 5.601 g.L-1d-1 and the process was evaluated daily for two weeks throughout the analysis of COD removal, TS and VS, for VA/TA and volume of biogas as a function of COD consumed. At the end of the fifteen days of evaluation system, samples were collected along the profile of the reactors and analyzed to verify the COD consumption of organic matter along the reactors. The results showed that the various diameter lengths of the reactors did not influence their efficiency with respect to removals of COD, TS and VS for organic loads applied. The systems also showed a stable behavior in relation to the ratio VA/TA for all charges assessed, suggesting withstand higher organic loads. The first order kinetic model was best represented the kinetic consumption of organic matter with respect to the reactor diameter to length is 1:6 and a rate constant k 3,4.10-2 h-1. For the reactor with diameter ratio: 1:3 length to second-order kinetic model was best represented the behavior of the system for this variable, the rate constant k obtained from 1,96.10-4 h-1. / orgânica, principalmente devido à elevada concentração de carboidratos, o que proporciona um meio ideal para o desenvolvimento de bactérias fermentativas. A utilização de reatores anaeróbios com meio suporte proporciona o aumento da área de contato dos microorganismos no reator e melhor fixação destes, resultando na possibilidade de aplicação de cargas orgânicas diárias mais elevadas e uma redução considerável do tempo de detenção necessário para o tratamento do afluente. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é realizar um estudo do processo de biodigestão em dois reatores anaeróbios com biofiltro de bambu, no tratamento de efluente de fecularia de mandioca, através da avaliação do desempenho dos sistemas e determinação das constantes cinéticas de degradação da matéria orgânica ao longo dos reatores. Os reatores anaeróbios utilizados foram fabricados com tubos de PVC apresentando relações diâmetro:comprimento 1:3 e 1:6. Ao longo do perfil dos reatores foram instalados cinco pontos de amostragem de efluente, distribuídos equidistantemente, através dos quais foram coletadas as amostras para determinação da constante cinética de consumo de matéria orgânica e do modelo cinético que melhor represente o consumo de matéria orgânica ao longo do perfil dos sistemas. Os dois reatores foram preenchidos com meio suporte constituídos de anéis de bambu e o volume útil calculado para os reatores foi de 6,8 e 6,0 L para a relação diâmetro:comprimento de 1:3 e 1:6, respectivamente. Para a mensuração da quantidade de biogás produzida, cada reator foi conectado a um gasômetro preenchido parcialmente com uma solução de 3% de H2SO4 e 25% de NaCl. As cargas orgânicas aplicadas ao sistema foram 0,519; 1,156; 1,471; 3,049; 3,813; 4,347; 4,708 e 5,601 g.L-1d-1, sendo o processo avaliado diariamente durante quinze dias após a estabilização do processo, através das análises de DQO, ST e SV, relação AV/AT e volume de biogás produzido em função da DQO consumida. Ao final dos quinze dias de avaliação dos sistemas, amostras foram coletadas ao longo do perfil dos reatores e analisadas quanto ao parâmetro DQO, para verificação do consumo de matéria orgânica ao longo dos reatores. Os resultados obtidos demonstraram que as relações diâmetro:comprimento dos reatores não influenciaram na eficiência dos mesmos quanto às remoções de DQO, ST e SV para as cargas orgânicas aplicadas. Os sistemas apresentaram também comportamento estável em relação à razão AV/AT, para todas as cargas avaliadas, sugerindo suportarem cargas orgânicas mais elevadas. O modelo cinético de primeira ordem foi o que melhor representou o comportamento cinético de consumo de matéria orgânica para o reator com relação diâmetro:comprimento 1:6, com constante cinética (k) de 3,4.10-2 h-1. Para o reator com relação diâmetro:comprimento 1:3 o modelo cinético de segunda ordem foi o que melhor representou o consumo da matéria orgânica, com constante cinética (k) de 1,96.10-4 h-1.

Ce travail de thèse vise à apporter des connaissances structurales et fonctionnelles sur les protéines du gluten. Pour cela, nous utilisons les concepts et méthodes de la physique des polymères et de la matière molle. Plus précisément, nous optimisons un protocole d’extraction basé sur la séparation de phases liquide-liquide. Ce dernier permet d’obtenir des isolats de protéines à différents rapports massiques gluténines/gliadines que nous étudions ensuite dans un solvant eau/éthanol 50/50 (v/v). Les résultats, montrent que les protéines se comportent comme des chaînes de polymères en solvant θ, en régime dilué et semi-dilué avec des tailles caractéristiques définis par diffusion de rayons X et de neutrons aux petits angles. De plus, 2 tailles d’objets sont distinguées en régime dilué par diffusion dynamique de la lumière: d’une part des protéines monomériques de l’ordre d’une dizaine de nanomètres associées aux  et -gliadines et à des polymères de gluténines de faibles masses molaires et d’autre part des assemblages polymériques de l’ordre de 100 nm, principalement composés de ω-gliadines et polymères de gluténines de haute masse molaire. Ces assemblages sont mis en avant par une combinaison de mesures réalisées par chromatographie d’exclusion de taille et par fractionnement par flux de forces asymétrique et permettent de rationaliser les diagrammes de phases de ces mélanges protéiques, en fonction de la température. L’étude de la dynamique de séparation de phases de ces mélanges protéiques, par diffusion de rayons X aux petits angles, montre que celle-ci est pilotée par un phénomène de décomposition spinodale. Cette décomposition peut être arrêtée lors de trempes en température profondes mais également observée à toutes les températures de trempe, pour les échantillons les plus riches en gluténines, formant un gel dès le régime monophasique, d’après leur étude par rhéologie / The aim of this thesis is to provide structural and functional knowledge on wheat gluten proteins. For that, we use the physical methods and the concept of soft matter. We optimize an extraction protocol based on a liquid-liquid phase separation. With this protocol, we obtain protein batches with different glutenin/gliadin mass ratios, which we then study in a 50/50 water/ethanol solvent (v/v). We show that proteins behave like polymer chains in θ solvent in dilute and semi-dilute regime, whose characteristic size are extracted by small angle X-ray and neutron scattering. Moreover, two sizes of objects are evidenced in dilute regime by dynamic light scattering: monomeric proteins with a size around 10 nm which can be associated to α/β, and γ-gliadins and polymeric glutenins with low molecular weight and polymeric assemblies with a size around 100 nm composed of ω-gliadins and glutenins polymers with high molecular weight. These assemblies are revealed by a combination of size exclusion chromatography and asymmetric flow field flow fractionation and allow one to rationalize the phase diagrams of the protein mixtures with temperature. The study of the dynamics of the phase separation of these protein mixtures by small angle X-ray scattering shows that the phase separation proceeds through a spinodal decomposition phenomenon. An arrested phase separation is observed for deep quenches but also at all temperature quenches for the most glutenin rich samples, which are gels in the monophasic regime, as confirmed by rheology.

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:48:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Kathia Regina Kunzler.pdf: 523941 bytes, checksum: 8ed94d83614d01c75827ea2d6825948d (MD5) Previous issue date: 2010-02-01 / The liquid waste from the cassava starch has a high organic load mainly due to high concentration of carbohydrates, which provides an ideal medium for the development of fermentative bacteria. The use of anaerobic reactors with media support provides increased contact area of microorganisms in the reactor and better fixation of these, resulting in the possibility of applying higher daily organic loads and a considerable reduction of detention time required for the treatment of tributary. In this context, the objective of this paper is to conduct a study of the process of digestion in two anaerobic biofilter with bamboo in the treatment of effluent of cassava starch, by evaluating the performance of systems and determining the kinetic constants of the degradation of organic matter along the reactors. The anaerobic reactors used were made of PVC tubes showing relations diameter:length 1:3 and 1:6. Along the profile of the reactors were installed five sampling points of effluent spread halfway, through which the samples were collected for determination of rate constant of consumption of organic matter and the kinetic model which best represents the consumption of organic matter along the profile of the systems. The two reactors were filled with a support medium consisting of rings of bamboo and useful volume calculated for the reactors was 6.8 and 6.0 L for the diameter: length ratio of 1:3 and 1:6, respectively. To measure the amount of biogas produced, each reactor was connected to a gas tank partially filled with a solution of 3% H2SO4 and 25% NaCl. The organic loading applied to the system were 0.519, 1.156, 1.471, 3.049, 3.813, 4.347, 4.708 and 5.601 g.L-1d-1 and the process was evaluated daily for two weeks throughout the analysis of COD removal, TS and VS, for VA/TA and volume of biogas as a function of COD consumed. At the end of the fifteen days of evaluation system, samples were collected along the profile of the reactors and analyzed to verify the COD consumption of organic matter along the reactors. The results showed that the various diameter lengths of the reactors did not influence their efficiency with respect to removals of COD, TS and VS for organic loads applied. The systems also showed a stable behavior in relation to the ratio VA/TA for all charges assessed, suggesting withstand higher organic loads. The first order kinetic model was best represented the kinetic consumption of organic matter with respect to the reactor diameter to length is 1:6 and a rate constant k 3,4.10-2 h-1. For the reactor with diameter ratio: 1:3 length to second-order kinetic model was best represented the behavior of the system for this variable, the rate constant k obtained from 1,96.10-4 h-1. / orgânica, principalmente devido à elevada concentração de carboidratos, o que proporciona um meio ideal para o desenvolvimento de bactérias fermentativas. A utilização de reatores anaeróbios com meio suporte proporciona o aumento da área de contato dos microorganismos no reator e melhor fixação destes, resultando na possibilidade de aplicação de cargas orgânicas diárias mais elevadas e uma redução considerável do tempo de detenção necessário para o tratamento do afluente. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é realizar um estudo do processo de biodigestão em dois reatores anaeróbios com biofiltro de bambu, no tratamento de efluente de fecularia de mandioca, através da avaliação do desempenho dos sistemas e determinação das constantes cinéticas de degradação da matéria orgânica ao longo dos reatores. Os reatores anaeróbios utilizados foram fabricados com tubos de PVC apresentando relações diâmetro:comprimento 1:3 e 1:6. Ao longo do perfil dos reatores foram instalados cinco pontos de amostragem de efluente, distribuídos equidistantemente, através dos quais foram coletadas as amostras para determinação da constante cinética de consumo de matéria orgânica e do modelo cinético que melhor represente o consumo de matéria orgânica ao longo do perfil dos sistemas. Os dois reatores foram preenchidos com meio suporte constituídos de anéis de bambu e o volume útil calculado para os reatores foi de 6,8 e 6,0 L para a relação diâmetro:comprimento de 1:3 e 1:6, respectivamente. Para a mensuração da quantidade de biogás produzida, cada reator foi conectado a um gasômetro preenchido parcialmente com uma solução de 3% de H2SO4 e 25% de NaCl. As cargas orgânicas aplicadas ao sistema foram 0,519; 1,156; 1,471; 3,049; 3,813; 4,347; 4,708 e 5,601 g.L-1d-1, sendo o processo avaliado diariamente durante quinze dias após a estabilização do processo, através das análises de DQO, ST e SV, relação AV/AT e volume de biogás produzido em função da DQO consumida. Ao final dos quinze dias de avaliação dos sistemas, amostras foram coletadas ao longo do perfil dos reatores e analisadas quanto ao parâmetro DQO, para verificação do consumo de matéria orgânica ao longo dos reatores. Os resultados obtidos demonstraram que as relações diâmetro:comprimento dos reatores não influenciaram na eficiência dos mesmos quanto às remoções de DQO, ST e SV para as cargas orgânicas aplicadas. Os sistemas apresentaram também comportamento estável em relação à razão AV/AT, para todas as cargas avaliadas, sugerindo suportarem cargas orgânicas mais elevadas. O modelo cinético de primeira ordem foi o que melhor representou o comportamento cinético de consumo de matéria orgânica para o reator com relação diâmetro:comprimento 1:6, com constante cinética (k) de 3,4.10-2 h-1. Para o reator com relação diâmetro:comprimento 1:3 o modelo cinético de segunda ordem foi o que melhor representou o consumo da matéria orgânica, com constante cinética (k) de 1,96.10-4 h-1.

Este trabalho contempla um estudo sistemático das propriedades elétricas de óxidos cerâmicos a base de manganês. Ênfase foi dada a sistemas onde uma correlação forte entre os graus de liberdade de carga, spin e rede com ordenamento orbital resultam em um estado fundamental heterogêneo, devido a uma separação de fases. Com esse objetivo, foram preparadas amostras policristalinas e monocristalinas de Nd0.5Ca0.5Mn1-xCrxO3, 0.0 x 0.07. A caracterização destas amostras, via medidas de transporte elétrico (T) e de susceptibilidade magnética (T), revelou a ocorrência de uma temperatura de ordenamento de carga CO em TCO 250 K e que uma substituição pequena de Mn por Cr resulta na supressão desse estado CO, induzindo uma transição de fase do tipo metal-isolante (MI) no sistema. Concomitantemente a esta transição MI observa-se uma transição de fase do estado paramagnético PA isolante para um estado ferromagnético FM metálico em TMI ~ TC ~ 140 K. A análise combinada dos resultados experimentais de resistividade elétrica (T,H), magnetização (T) e de espectroscopia de impedância Z(,T) revelaram uma coexistência e competição entre fases na determinação do estado fundamental dessas manganitas. Tal competição foi observada ocorrer em uma larga faixa de temperatura, ou seja, abaixo da temperatura TCO 250 K até a mais baixa temperatura estudada de 1.4 K. Os dados também permitiram concluir que a natureza do estado fundamental desses materiais compreende de uma mistura de fases isolantes entre as temperaturas TCO 250 K e TMI ~ TC ~ 140 K. Por outro lado, e abaixo de TMI, o estado fundamental do sistema pode ser visualizado como sendo composto de uma fina mistura de duas fases: uma com ordenamento de carga e orbital (CO/OO) e de caráter isolante e uma outra ordenada ferromagneticamente FM e com características metálicas. A natureza deste estado fundamental heterogêneo foi confirmada através de medidas de relaxação da resistência elétrica (T,t) obtidas nas duas regiões de temperatura acima citadas. Os dados de (T,t) ainda permitiram concluir que o estado fundamental desses materiais além de heterogêneo é dinâmico, como esperado em um cenário de separação de fases. Uma outra característica desse estado heterogêneo, notadamente abaixo de TMI, é que o mesmo responde de forma não convencional a estímulos diversos, incluindo grandes excitações de corrente elétrica aplicada I. Nesse contexto, a natureza heterogênea do estado CO para T < TCO, bem como da coexistência de fases CO e FM em T < TMI foi provada via um estudo sistemático das propriedades de transporte e magnetização usando diferentes intensidades de corrente elétrica aplicada em medidas de (T,I), M(T,I) e através de curvas características V-I. A observação de fenômenos não lineares, principalmente em curvas características V-I, indicou que os mesmos são precursores de transições de fase abruptas, quando altas densidades de corrente são aplicadas nos materiais. Os dados também permitiram concluir que a corrente elétrica não é distribuída homogeneamente neste estado fundamental heterogêneo. Isto implica em uma localização de corrente e conseqüente efeito Joule dentro do material. A dissipação devido ao efeito Joule é responsável por um auto-aquecimento do material e pode ser suficiente para induzir transições de fase devido ao aumento de temperatura da amostra. A aplicação de um modelo simples de dissipação de calor aplicado aos dados experimentais indicam que o fenômeno de localização de corrente e efeito Joule são fundamentais para o entendimento de transições de fase induzidas por corrente elétrica nessas manganitas. / A systematic study of the electrical properties in doped manganese oxides is presented. Special attention was given to compositions where the strong correlation between charge, spin, and lattice degrees of freedom with orbital ordering resulting in a heterogeneous ground state leads to phase separation. To do this work, polycrystalline and monocrystalline Nd0,5Ca0,5Mn1-xCrxO3, 0,0 x 0,07 samples were prepared. The results obtained through electrical transport (T) and, magnetic susceptibility (T) have revealed the occurrence of charge ordering at TCO 250 K. A small partial substitution of Mn by Cr results in a suppression of the long range charge ordering state and induces both a magnetic from paramagnetic PA to ferromagnetic FM and a electronic from insulating to metallic phase transition at TMI ~ TC ~ 140 K. A combined analysis of the experimental results performed through (T,H), (T), and impedance spectroscopy Z(,T) revealed the coexistence of competing phases in the ground state of these manganites. Such a competition has been found in a large temperature range, from TCO 250 down to 1,4 K. In addition, it is suggested that the ground state comprises a delicate mixture of insulating phases between TCO 250 K e TMI ~ TC ~ 140 K. On the other hand, below TMI, the ground state can be visualized as comprised of two phases: (1) insulating charge orbital ordering (CO/OO) and (2) ferromagnetic metallic phases. The nature of this heterogeneous ground state was confirmed through relaxation measurements (T,t) performed in both temperature intervals cited above. The data indicated that besides to be heterogeneous this ground state is dynamical, as expected in the phase separation scenario. Moreover, this ground state responds in an unconventional fashion when the system is stimulated by electrical current, notably below TMI. Within this context, the heterogeneous nature of the CO state for T < TCO, and the coexistence of CO and FM phases for T < TMI, were studied through magnetic and electrical measurements using electrical current of different magnitude (T,I), M(T,I) and characteristic V-I curves. The non-linear phenomena are precursors of the very sharp transition when high electrical current density is applied. The data also allows to conclude that the electrical current is not homogeneously distributed throughout the sample in this ground state. Differently, the electrical current is localized in thin channels bringing about a large self-heating Joule effect. We argue that the dissipation due to Joule effect is responsible for the self-heating which in turn is large enough to induce phase transition due to the temperature raise. The application of a simple heat dissipation model to the experimental data reveals that both the electrical current localization phenomenon and the Joule effect are very important to the understanding of the current-induced phase transition in these manganites.