Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais / Made available in DSpace on 2012-10-26T03:11:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 294800.pdf: 18136348 bytes, checksum: 69f44778567e563dcb5b116652627ba7 (MD5) / Neste trabalho, amostras de aço baixo carbono SAE 1004 foram submetidas ao tratamento termoquímico de nitretação via plasma DC, visando obter uma texturização superficial e estruturação da microestrutura. Foram realizados estudos em diferentes condições para tratamento superficial de nitretação variando-se a mistura gasosa N2-H2 e empregando duas máscaras diferentes para promover a texturização superficial: grids de cobre e grids de níquel. Três concentrações de nitrogênio na mistura gasosa N2-H2 (baixa concentração, 5% de N2; concentração clássica de nitretação, 75% de N2; e alta concentração 95% de N2) foram empregadas. Com a escolha dessas variáveis no processo de nitretação foi possível definir a melhor condição de nitretação para a texturização. A caracterização superficial e microestrutural das camadas nitretadas foram realizadas por microscopia ótica (MO) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Medidas da rugosidade evidenciaram a formação de um padrão regular na superfície e testes de microdureza avaliaram o endurecimento das regiões obtidas. Os resultados mostram que é possível promover a texturização superficial utilizando a nitretação via plasma DC com o auxílio de máscara, a qual promove a formação da camada de compostos somente em regiões onde a superfície não está protegida. Esta texturização mostrou-se mais eficiente quando utilizados os grids de cobre e estes bem aderidos, nas regiões periféricas. Medidas de rugosidade mostraram que a estruturação da camada de compostos promove uma expansão perpendicular à superfície, viabilizando assim a texturização. Testes de microdureza superficial, juntamente com a análise microestrutural da camada nitretada corroboraram a estruturação. A camada de compostos apresentou uma descontinuidade, com regiões onde não ocorreu a formação, ou a camada de compostos apresentou-se muito fina

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais / Made available in DSpace on 2012-10-22T17:11:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 251820.pdf: 48042837 bytes, checksum: 57f5bad2bba5c4315bcc7ab9b0b4ca67 (MD5) / Esta dissertação descreve o desenvolvimento de um novo reator de plasma, projetado especificamente para o uso da pulverização catódica que ocorre em descarga elétrica em regime anormal, para promover a modificação da composição química da superfície de peças (enriquecimento da camada da superfície com elementos de liga). No caso de componentes obtidos via metalurgia do pó, é possível processar o enriquecimento durante a etapa de sinterização ou, também, em um tratamento específico após a sinterização. Em um reator de plasma é gerado calor em consequência da colisão de íons e átomos neutros rápidos contra o cátodo da descarga. Quando a única fonte de geração de calor no reator é a descarga elétrica, a temperatura alcançada é função dos Parâmetros da descarga, isto é, a voltagem aplicada, a pressão do gás (ou mistura gasosa), a densidade de corrente e outros parâmetros do processo. Para possibilitar variar a temperatura independentemente dos parâmetros de condução da descaraga elétrica, o equipamento projetado e construído possui, dentro da mesma câmara, o sistema de eletrodos na geometria de ânodo-cátodo confinado para a geração do plasma e um sistema de aquecimento resistivo auxiliar. Uma vez que a voltagem aplicada às resitências elétricas é baixa (10 a 60 V), não ocorre interferência do sistema de aquecimento resisitivo na descarga elétrica gerada entre cátodo e ânodo. O trabalho compreendeu estudos teóricos sobre metalurgia do pó, plasma e metodologia de projetos, bem como a aplicação dos mesmos para a elaboração do projeto. Adotou-se uma metodologia de projetos de produtos industriais baseada nos conceitos implementados por Pahl & Beitz, que corresponde à seqüência de fases: projeto informacional, a partir do qual se obtêm informações necessárias no processo de tomada de Decisões; projeto conceitual, no qual a concepção do produto é escolhida de forma a melhor atender às necessidades requeridas; e na fase do projeto detalhado são elaborados os desenhos técnicos, com suas tolerâncias, bem como são definidas as instruções para a execução do mesmo. Foram também realizados estudos sistemáticos do processo de enriquecimento da superfície com molibdênio de amostras de ferro puro durante sinterização a plasma ou após sinterização. Foram avaliados os efeitos da energia de bombardeamento dos íons, da temperatura de tratamento, da configuração do potencial de plasma na deposição de Mo. Os resultados demonstram que o equipamento desenvolvido é adequado para o uso da pulverização catódica de descarga elétrica anormal para produzir modificação da composição química da superfície de peças, quando os parâmetros do processo são variados de forma controlada. This dissertation describes the development of a new plasma reactor, specifically projected for cathodic sputtering using abnormal glow discharge in order to promote the chemical composition modification on the surface of components (outer layer enrichment with alloying elements). In the case of components produced by powder metallurgy, it is possible achieve the enrichment during the sintering step or else, in a specific treatment after sintering. In a plasma reactor, the cathode is heated by the bombardment of ions and fast neutral atoms. When the only source of heat in the reactor is the electrical discharge, the reached temperature is function of the discharge parameters, i.e., the applied voltage, the gas pressure (or gaseous mixture), the current density and other plasma parameters. In order to vary the temperature independently from plasma discharge parameters, the projected and constructed equipment has, in the same reactor chamber, the electrode system in the anode-cathode confined geometry to generate the plasma and an auxiliary electrical resistive heating system. Since the voltage applied to the resistive heating elements is low (10 the 60 V), there is no interference of the resistive heating system in electrical discharge generated between cathode and anode. The work involved theoretical studies on powder metallurgy, plasma and project methodology, as well as the application of the same ones for the elaboration of the project. A project methodology of industrial products based in the concepts implemented for Pahl & Beitz was adopted. Such a methodology corresponds to the sequence: informational project, essential to taking decisions; conceptual project, in which the product concept is chosen with the aim of attending the required necessities; in the detailed project the drawings are elaborated, with its tolerances, and instructions for the execution of project are defined. Also, systematic studies of the surface molybdenum enrichment process of iron samples had been carried out during plasma sintering or after sintering. The effect of ion bombardment energy, treatment temperature and plasma potential configuration in the Mo deposition had been evaluated. The results demonstrate that the developed equipment is appropriate for cathodic sputtering in abnormal electric discharge to produce modification of the surface chemical composition of parts, controlling the process parameters.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais. / Made available in DSpace on 2012-10-23T21:38:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 258137.pdf: 3889394 bytes, checksum: 416b0c7e560a0b0fc745151fdc17d337 (MD5) / Na indústria metal-mecânica é frequente o emprego de tratamentos superficiais como forma de beneficiamento de peças e componentes mecânicos cujas solicitações estejam relacionadas com a superfície. A realização de tratamentos termoquímicos, a aplicação de filmes e mesmo a pintura podem ser comprometidas se contaminantes orgânicos estiverem presentes na superfície a ser tratada. Por esta razão a etapa de tratamento superficial deve ser precedida por processos de limpeza. No entanto, os processos de limpeza mais eficientes são baseados na utilização de substâncias prejudiciais ao meio ambiente, algumas delas já sob restrição normativa, como os clorofluorcarbonos. Dentre os meios alternativos de limpeza estão os plasmas, que aliam elevada reatividade química e baixo custo operacional em processos de impacto ambiental reduzido. Por este motivo alguns trabalhos têm surgido e apresentado a viabilidade da limpeza por plasma, sendo que em alguns casos estes processos já se encontram implementados industrialmente. Todavia, pouco se sabe a cerca dos mecanismos de limpeza por plasma, o que dificulta uma utilização mais ampla desta tecnologia. A região da descarga tem uma elevada complexidade reacional, pois somam-se efeitos de bombardeio e radiação aos fenômenos físico-químicos realizados pelas espécies ativas criadas no plasma. Por esta razão, no presente trabalho estudou-se a interação de uma pós-descarga microondas de Ar-O2 com o hexatriacontano. Nesta região foi possível estudar o papel das espécies neutras e excitadas na remoção de substâncias orgânicas. Os resultados obtidos indicam que o fluxo térmico entregue em reações superficiais que faz com que as temperaturas da amostra e da fase gasosa variem de maneira incontrolável ao longo do tratamento. Foi observado que os caminhos de reação tem elevada dependência da temperatura da amostra, e que o valor inicial desta temperatura e as concentrações de oxigênio atômico e molecular são os parâmetros chaves para controle do processo. Ao final foi testada a hipótese de pulsar o plama como forma de controle de temperatura da amostra. Este procedimento mostrou-se efetivo e assim pode-se realizar a gravura do hexatriacontano com controle da taxa de remoção e evitando a funcionalização da molécula orgânica. In mechanical industry it is very often to use superficial treatments for processing parts which are designed with different superficial requirements. Thermo chemical treatments, coatings and even painting can be affected by the presence of organic contaminants on the surface of the parts to be treated. That is the reason why superficial treatments must be preceded by a carefully cleaning process. However, most efficient cleaning processes are based on the use of environmental toxics substances. Some of then are even already restricted by environmental standards, as the Chlorofluorocarbons. Plasmas combine high chemical reactivity to low operational cost and can be mentioned as an alternative cleaning method. For this reason works have been presented the viability of plasma cleaning process. In some of these cases industrial applications of plasma cleaning are already working. Nevertheless not much is know about the mechanisms concerning plasma cleaning, and it still limits spreading this technology. In the region of the discharge effects of impingement and radiation are mixed with physical chemistry phenomena related to active species generated by plasma, so plasma reactional complexity is considerably high. For this reason in this work it was studied interaction between an Ar-O2 microwave post-discharge and hexatriacontane samples. In postdischarge it was possible to observe the role played by neutral and excited species on removal of organic substances. Results showed that thermal flow input in superficial reactions produces incontrollable variation of sample and gas phase during the treatment. It was observed that reaction paths are highly dependent of sample temperature, and also that initial temperature and molecular and atomic oxygen concentrations are the key parameters to process control. Finally it was tested plasma pulsing as a method to control sample temperature. This procedure has shown effectiveness, and so it is possible to etch hexatriacontano controlling removing rate and avoiding the functionalization of the organic molecule.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, 2008. / Submitted by Suelen Silva dos Santos (suelenunb@yahoo.com.br) on 2009-09-15T18:16:52Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao.pdf: 9572915 bytes, checksum: d03bccd927df98eae3f46f9b676cde11 (MD5) / Approved for entry into archive by Gomes Neide(nagomes2005@gmail.com) on 2010-07-01T18:06:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertacao.pdf: 9572915 bytes, checksum: d03bccd927df98eae3f46f9b676cde11 (MD5) / Made available in DSpace on 2010-07-01T18:06:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao.pdf: 9572915 bytes, checksum: d03bccd927df98eae3f46f9b676cde11 (MD5) Previous issue date: 2008-01 / A espectroscopia é uma das técnicas mais empregadas para o estudo de plasmas principalmente por se tratar de um método não intrusivo. Outras técnicas de diagnóstico de plasmas com sondas emissivas e analisadores de energia, realizam as medidas mas interferem nas configurações de campo bem como no próprio plasma, esfriando-o e promovendo recombinação de íons. Por outro lado, dados obtidos por espectroscopia permitem a caracterização de inúmeros fenômenos físicos tais como a temperatura de íons e composição do plasma. Dados de densidade de plasma, distribuição de velocidades e direção do fluxo do plasma são baseados no alargamento das linhas espectrais que são medidos diretamente com espectroscopia óptica. É possível também, utilizando técnicas de espectroscopia, medir efeitos como Stark e Zeeman bem como sua contribuição para o perfil da linha espectral obtida experimentalmente. Neste projeto desenvolveu-se um sistema de diagnóstico baseado em espectroscopia óptica aplicado a um propulsor a plasma por efeito Hall, PHALL- 01, do laboratório de plasma do IF-UnB. Foram realizadas tomadas de dados do espectro em toda região do visível (3000 a 8000 °A). Posteriormente verificou-se os picos mais persistentes classificando-os afim de se obter a composição do plasma. Realizou-se a medida do alargamento Doppler para o cálculo da temperatura de íons. Caracterizou-se também o plasma do PHALL-01 de forma a se estabelecer um regime estável e ideal de operação para que se estime a aplicabilidade deste tipo de propulsor e sua qualificação espacial. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Spectroscopy is one of the most used techniques concerning the study of plasma, owning particulary to the fact that it is a non-intrusive method. Others plasma diagnostic techniques with emissive probe and energy analyzers perform the desired measurement but interfere in the field configuration as well as in plasma itself provoking plasma cooling and ions recombination. On the other hand spectroscopy obtained data, allows characterization of many physical features such ions temperature and plasma composition. Density plasma data, velocity distribution and plasma flux direction are based on spectral lines broaden witch are measured directly from optical spectroscopy. By using spectroscopy techniques it is also possible to measure effects such as Stark and Zeeman’s as well as their contribution to experimental obtained spectral line profile. In this project it was developed an optical spectroscopy based system applied to the Plasma Hall Thruster PHALL-01 of UnB’s Plasma Laboratory. Data acquisition took place through the entire visible range (3000 to 8000 °A). Following, it was carried out a verification and subsequent classification of the most often appearing peaks for means of obtaining plasma composition. Doppler enlargement measurements were applied in order to calculate ions temperature. The PHALL-01’s plasma was also characterized so as to establish an ideal stable operation regime to estimate the applicability of this kind of thruster as well as its spatial qualification.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Química, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-03-18T21:07:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 332816.pdf: 3525918 bytes, checksum: 388e329f662cf492cd121ebb7bb33ff5 (MD5) Previous issue date: 2014 / A degradação do meio ambiente está ligada à ação direta do homem através de atividades industriais e da produção de bens de consumo que aumentam a emissão de gases nocivos e o consumo de energia. Desta forma, se faz necessário o desenvolvimento de tecnologias e de fontes de energia mais limpas e renováveis, possibilitando o desenvolvimento de economias mais sustentáveis e ambientalmente amigáveis. Neste contexto processos a plasma surgem como uma alternativa, possibilitando a geração de materiais com valor agregado como a produção de hidrogênio e de diferentes formas alotrópicas de carbono sólido. Pensando nisso, o foco principal desta dissertação, é o desenvolvimento, construção e teste de um sistema constituído de uma fonte elétrica, uma tocha de plasma AC acoplada a um reator utilizado na pirólise de um hidrocarboneto gasoso (C3H8). A tocha, a fonte elétrica e o reator foram desenvolvidos para este trabalho. O uso de capacitores e indutores na fonte elétrica para limitar a corrente foi de extrema importância para o funcionamento estável do sistema de plasma em diferentes atmosferas gasosas inclusive com a adição de vapor de água. Contudo, a potência explorada nos experimentos ficou limitada às condições das instalações elétricas do laboratório. Os resultados mostraram que a tocha de plasma pode ser utilizada tanto na pirólise de hidrocarbonetos gasosos quanto na oxidação parcial ou completa dos mesmos. A caracterização do sistema de plasma foi através das medições de tensão e corrente pelo tempo, com o auxilio de um osciloscópio. Os resultados mostraram que a tocha é do tipo gliding-arc. O material sólido obtido foi caracterizado através de espectroscopia Raman, MEV, MET, DXR e análise Termogravimétrica. Os resultados da caracterização mostram que o material é o negro de carbono policristalino turbostrático, sendo constituído por uma mistura de diferentes negros de carbono. Entretanto a estrutura que prevalece é um negro de carbono do tipo folha amassada.<br> / Abstract : Several environmental problems are linked to human activities such as industrial production of goods with increases the emission of harmful gases into the atmosphere and energy consumption. Thus, it is necessary to develop new technologies and sources of cleaner and renewable energy, enabling to develop a more sustainable and environmentally friendly process. In this context, the plasma technology is an alternative process to produce materials such as hydrogen and solid carbon with different allotropic forms. The main focus of this study is the development, construction and test of a plasma system consisting of a power source, a torch AC coupled to a reactor applied to the pyrolysis of a gaseous hydrocarbon (C3H8). The torch, the electric source and the reactor were developed specific for this work. The use of capacitors and inductors in the power supply is extremely important to limit the current and stabilize the operation of the plasma system in different gaseous atmospheres even with the addition of water vapor. However, the power used in the experiments was limited to the existing facilities in the laboratory. The results showed that the plasma torch can be used either in the pyrolysis or in the partial or complete oxidation of gaseous hydrocarbons. The characterization of the plasma system was done by measuring voltage and current over time, using an oscilloscope and the results showed that the torch is of a gliding arc-type. The solid material obtained was characterized by Raman spectroscopy, SEM, TEM, DXR and thermogravimetric analysis. The results of characterization showed that the material is carbon black turbostratic and polycrystalline, consisting of a mixture of different carbon blacks. However, the structure prevails is a carbon black like clamped paper sheet.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Química. / Made available in DSpace on 2012-10-26T09:26:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 303917.pdf: 2000217 bytes, checksum: 0474276782ae1fe191eba9a31bb9e2ae (MD5) / O presente trabalho enfoca o processo de degradação de três corantes azo em meio aquoso por plasma frio de descarga corona. A influência de parâmetros operacionais do sistema de trabalho, perfil cinético da degradação, efeito pós descarga, identificação de subprodutos de degradação e resultados da mineralização dos compostos foram estudadas. Neste estudo, foram escolhidos como modelo, três corantes monoazóicos com estrutura química semelhante: alaranjado de metila, vermelho de metila e amarelo de metila. Parâmetros operacionais como gap de descarga, potência aplicada, pH e temperatura do meio foram estudados na degradação dos corantes alaranjado de metila e vermelho de metila a fim de compreender a influência de cada parâmetro nas reações de degradação. Com base nesse estudo constatou-se, que a reação de degradação para ambos os corantes é favorecida quando a potência elétrica aplicada e a temperatura são aumentadas, mantendo constante o gap de descarga em 10 mm e em pH do meio ácido (2). Juntamente com o estudo da influência dos parâmetros operacionais foi realizado o estudo cinético das reações de degradação para os mesmos corantes. Para ambos, foi constatado que o perfil cinético da reação de degradação se ajusta ao modelo de ordem zero em relação aos corantes. Espécies químicas produzidas durante a reação de degradação como NO2-, NO3- e H2O2 foram identificadas no meio reacional. Através da cromatografia iônica, NO2- e NO3- foram quantificados em meio aquoso quando o plasma frio foi gerado em atmosfera de nitrogênio. Com base nisso, estima-se que o NO3- é possivelmente proveniente da oxidação do NO2- por H2O2. Estas espécies foram quantificadas e suas concentrações em fase aquosa são fortemente dependentes do tipo de gás de trabalho utilizado. Foi evidenciado que o chamado efeito pós descarga temporal, caracterizado pela degradação do corante em fase aquosa após aplicação do plasma, ocorre de acordo com um perfil cinético de pseudo primeira ordem; diferentemente da degradação direta pelo plasma. As espécies produzidas na degradação direta pelo plasma foram identificadas por espectrometria com ionização por eletronspray. Um possível esquema da reação de degradação foi proposto em função dos diferentes gases de trabalho utilizados na formação do plasma. Fica evidente a formação de espécies com peso molecular menor com o tempo de exposição ao plasma. A análise de carbono orgânico total indicou que quando o plasma é formado em atmosfera de argônio o percentual de remoção é maior. Em suma, o perfil cinético da reação de degradação para os corantes azo alaranjado de metila, vermelho de metila e amarelo de metila foi o mesmo e o processo caracterizado como ordem zero. / The present study describes the degradation process of three azo dyes in aqueous medium by corona discharge non thermal plasma. The influence of operating parameters on the working system, the degradation kinetic profile, the post-discharge effect, the identification of degradation byproducts, and the compounds mineralization results were studied. In this study, three monoazo dyes with similar chemical structure were chosen as a model: methyl orange, methyl red and methyl yellow. Operational parameters such as discharge gap, applied power, pH and temperature of the medium were studied on the degradation of the dyes methyl orange and methyl red in order to understand the influence of each parameter on the degradation reactions. Based on this study, it was found that the degradation reaction for both dyes is favored when the applied electric power and the temperature are increased, keeping a constant discharge gap of 10 mm and maintaining the acidic pH (2). Along with the study of the influence of operating parameters, a kinetic study of degradation reactions was performed for the same dyes. For both, it was found that the kinetic profile of the degradation reaction fits the model of zero order on the dye. Chemical species produced during the degradation reaction such as NO2-, NO3-and H2O2 were identified in the reaction medium. Through ion chromatography, NO2- and NO3- were measured in aqueous media when the non thermal plasma was generated in a nitrogen atmosphere. Based on that, it is estimated that the NO 3-is possibly coming from the oxidation of NO2- by H2O2. These species were quantified and their concentration in the aqueous phase are strongly dependent on the type of working gas used. It was evidenced that the called post-discharge temporal effect, characterized by the dye degradation in the aqueous phase after application of the plasma, takes place according to a pseudo first order kinetic profile, differently from direct degradation by plasma. The species produced by the plasma direct degradation were identified by ionization eletronspray spectrometry. A possible scheme of the degradation reaction was proposed according to the different working gases used to form the plasma. The formation of species with less molecular weight with the time of exposure to plasma became evident. The total organic carbon analysis indicated that when the plasma is formed in the argon atmosphere, the removal percentage is higher. In sum, the kinetic profile of the degradation reaction to the azo dyes methyl orange, methyl red and yellow methyl was the same and the process characterized as zero order.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Química. / Made available in DSpace on 2013-06-25T18:50:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 311570.pdf: 14161023 bytes, checksum: ba361cab54000c859ea50907198d84b0 (MD5) / Na presente tese, um sistema de plasma térmico de argônio foi aplicado para promover a pirólise do CH4 e da mistura CH4/CO2. O principal produto obtido na conversão do CH4 e CO2 por plasma térmico foi o gás de síntese (H2 + CO), com rendimento máximo de 72 % e 59 % de CO e H2 respectivamente. Na reforma do CH4, os resultados mostraram que a conversão do metano aumentou com o aumento da vazão de metano no sistema, chegando ao valor máximo de 98 %. O principal produto gasoso formado na reforma do metano foi o H2, que apresentou rendimento máximo de 98 %. Além de H2 e CO, foram identificados também: C2H2, C2H4, C3H4, C4H6 e C6 +. O produto sólido da reação foi caracterizado como sendo negro de carbono (carbon black) quando a reação foi realizada sem a presença de catalisador no sistema e nanotubos de carbono foram formados na presença de catalisadores. Para os estudos de adsorção, o negro de carbono foi ativado quimicamente com KOH e fisicamente com CO2, sendo que o potencial adsorvente do negro de carbono foi testado na remoção do corante Reativo Preto 5 em solução mostrando uma boa capacidade adsorvente. Na investigação das propriedades superficiais da amostra, o negro de carbono sem ativação apresentou SBET = 66 m2.g-1, enquanto as amostras de negro de carbono ativadas com KOH e OH/CO2 apresentaram SBET = 122 m2.g-1 e SBET = 480 m2.g-1 respectivamente, mostrando que os processos de ativação foram favoráveis ao aumento da área específica do negro de carbono. Por fim, nos estudos de pirólise realizados na presença dos catalisadores 10Ni/Al2O3, 10Ni/5Ce e 5Ni/Al2O3 foram obtidos nanotubos de carbono, sendo confirmados por espectroscopia Raman e MET. / Environmental problems are a direct result of human intervention in the different ecosystems around the globe. Due to increased industrial activity, the release of gases has become a serious environmental problem and there is a clear need to seek alternatives to promote the reduction of greenhouse gases in the atmosphere and also to develop processes capable of producing stable materials with added value. Of all the gases, CH4 and CO2 deserve special attention because they contribute to the greenhouse effect. In this context, one alternative to promote the reduction of such greenhouse gases in the atmosphere and obtain materials that have commercial application is thermal plasma pyrolysis, and the main products of interest obtained in the plasmainduced reactions are: hydrogen, different allotropic forms of carbon, and syngas. In this context, the focus of this research was to apply the thermal plasma of argon to promote the pyrolysis of CH4 and a CH4/CO2 mixture. The plasma torch used for the ionization of the argon arc was the non-transferred electric arc with a direct current (DC) power source. The gaseous products were identified and quantified by GC and the solid product was characterized by Raman spectroscopy, SEM, FEG, TEM, enthalpy of combustion, specific area, pore volume and average pore diameter. The effect of the gas flow and conversion ability were investigated. The results showed that the degradation of CH4 decreased with increased CO2 in the system, and the average conversion of CH4 in the CH4/CO2 mixture was 82.7%. The degradation percentage of CO2 also decreased with increased CO2 in the fixed system while maintaining the flow of methane. The main product in the conversion of CH4 and CO2 by thermal plasma was the synthesis gas (CO + H2), with maximum yields of 72.2% and 59.1% CO and H2, respectively. In the reforming of CH4 by thermal plasma, without the presence of CO2 in the system, the results showed that the conversion of methane increased with increasing flow of methane in the system, reaching a maximum value of 98.4%. The main gaseous product formed in the methane reforming was H2, which showed a maximum yield of 98.7%. In addition to CO and H2, the following were also identified: C2H2, C2H4, C3H4, C4H6 and C6 +. The solid product of the reaction was characterized as carbon black when the reaction was performed without the presence of a catalyst system and carbon nanotubes were formed in the presence of catalysts. TEM analysis of the carbon black showed the formation of aggregates and branching, with many open spaces expected, thus providing good adsorbent properties. For adsorption studies, the carbon black was activated chemically with KOH and physically with CO2, and the black carbon showed a high capacity as an adsorbent when tested in the removal of Reactive Black 5 dye in solution. In the investigation of the surface properties of the sample, the carbon black showed no activation (SBET = 66 m2.g-1) while the carbon black samples activated with KOH and KOH/CO2 gave values of SBET = 122 m2.g-1 and SBET = 480 m2.g-1 respectively. These results show that the activation processes favored an increase in the specific area of carbon black. In the analysis of porous materials, the carbon black samples which were non-activated and activated with KOH were characterized as macroporous materials, while the sample activated with CO2 was mesoporous. Carbon nanotubes were obtained in the studies conducted in the presence of 10Ni/Al2O3, 10Ni/5Ce and 5Ni/Al2O3 catalysts, as confirmed by Raman spectroscopy and TEM. In the Raman spectroscopy, the ID/IG ratio for all samples indicated the presence of carbon nanotubes with defects or impurities, and the sample obtained with 5Ni/Al2O3 had the lowest value for the ID/IG ratio indicating that the carbon nanotubes of this sample had higher purity than that of the other samples.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2013-07-16T00:04:46Z (GMT). No. of bitstreams: 0

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia dos Materiais. / Made available in DSpace on 2012-10-19T21:28:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 189799.pdf: 2299615 bytes, checksum: 3613a549f36637223f6b44ba31c08489 (MD5)

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais / Made available in DSpace on 2012-10-20T06:49:06Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-26T02:02:02Z : No. of bitstreams: 1 181976.pdf: 66735539 bytes, checksum: e54234f5758036a6c9d7162f1097aa53 (MD5) / Neste trabalho foi estudada a utilização de plasma (descarga luminescente anormal de corrente contínua - DLA) para a extração de ligantes e a sinterização de metal duro, WC - 10% Co. A pesquisa iniciou-se com a obtenção de amostras de metal duro, através da compactação uniaxial em matriz e da moldagem por injeção. Objetivando a definição das diversas variáveis da descarga, foi realizada uma caracterização do processo de aquecimento por plasma, obtendo-se as condições para viabilizar os processos térmicos estudados. Também, foi estudada a viabilidade da extração de ligantes por plasma, avaliando a influência dos parâmetros: temperatura e tempo da extração, mistura gasosa e taxa de aquecimento. Posteriormente foi estudada a sinterização em plasma (DLA) em diversos estágios da fase de aquecimento, até a temperatura de 13800C, caracterizando o processo através do parâmetro de densificação, análises por microscopia ótica e eletrônica e difração de raios X. Concomitantemente, estudou-se o efeito da utilização de distintos materiais como cátodo e ânodo da descarga, bem como de distintas misturas gasosas. Observou-se a formação de filmes sobre o metal duro, devido ao depósito de átomos provenientes do cátodo ("sputtering"). Finalmente, foi medido o teor de carbono no metal duro durante o seu processamento, e foi estudada, no plasma, a manutenção do teor de carbono estequiométrico usando uma mistura gasosa de Ar-H2-CH4. Nestes estudos constatou-se a formação de cristais de diamante na superfície do metal duro, concomitantemente a sua sinterização. A partir dos resultados obtidos, conclui-se que a utilização de plasma (DLA) para o processamento térmico do metal duro, em um ciclo único, é viável e eficaz.