Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-02-09Bitstream added on 2014-06-13T20:53:31Z : No. of bitstreams: 1 chiappimjunior_w_me_rcla.pdf: 2018594 bytes, checksum: 4a7af8ef2e50d39549f7707e111c9d33 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O presente trabalho estuda as características estruturais de géis de sílica preparados a partir da sonohidrólise do Tetraetilortosilicato (TEOS) em função de diferentes quantidades de álcool isopropílico (IPA), denominado conjunto de amostras A, e em função de diferentes quantidades de dimetilformamida (DMF), denominado conjunto de amostras B. Os géis são estudados desde o estágio saturado (gel úmido) até o estágio do gel seco (aerogel e xerogel) resultante da secagem a pressão ambiente. As caracterizações estruturais das amostras são realizadas através das técnicas de Termogravimetria (TG), densidade aparente, análise de distribuição de tamanho de poros e área superficial por adsorção de nitrogênio, e espalhamento de raios X a baixo ângulo (SAXS). A sonohidrólise foi realizada a partir de volumes constantes das misturas reagentes, mantendo-se a mesma razão molar água/TEOS para as diferentes adições de IPA do conjunto A e também a mesma razão molar água/TEOS para as diferentes adições de DMF do conjunto B. Géis úmidos produzidos a partir da estimulação ultrassônica do TEOS com aumento da quantidade de IPA (conjunto A) exibem uma estrutura de fractal de massa com dimensão fractal D em torno de 2,0 e com tamanho característico  do fractal de massa crescendo de 4,1 nm para 5,1 nm, quando a razão molar [IPA]/[TEOS] cresce de 0 para 10,8. Os géis do conjunto B exibem uma estrutura fractal de massa com dimensão fractal D em torno de 2,2 e com  decrescendo de 9,2 nm para 7,8 nm quando a razão molar R = [DMF]/[TEOS] cresce de 0 para 4. Aerogéis foram obtidos após lavagem dos géis úmidos de ambos os conjuntos com IPA, para remoção de resíduos provenientes da sonohidrólise, e depois imersos em solução de trimetilclorosilano (TMCS) em álcool isopropílico, para modificação... / The present work studies the structural characteristics of silica gels prepared from the sonohydrolysis of tetraetoxisilane (TEOS) as a function of different amounts of isopropyl alcohol (IPA), which will be called the set of samples A, and for different amounts of dimethylformamide (DMF) , which will be called set of samples B. The gels are studied from the saturated stage (wet gel) until the stage of dry gel (xerogel and aerogel) that results from a drying process at ambient pressure. The samples are characterized by Termogravimetry (TG), apparent density, surface area and pores size distribution by nitrogen adsorption, and small-angle X-ray scattering (SAXS). The sonohydrolysis was carried out from reagent mixtures with constant volumes, keeping the same water/TEOS molar ratio for different additions of IPA in the set A and also the same water/TEOS molar ratio for different additions of DMF in the set B. Wet gels produced from the ultrasonic stimulation of TEOS with increasing the quantity of IPA (set A) exhibit a structure of fractal mass with fractal dimension D around 2.0 and with characteristic size  growing from 4.1 nm to 5.1 nm, when the [IPA]/[TEOS] molar ratio increases from 0 to 10,8. The gels of the set B exhibit a structure of fractal mass with fractal dimension D around 2.2 and with  decreasing from 9.2 nm to 7.8 nm when increasing the molar ratio R =[DMF]/[TEOS] from 0 to 4. Aerogels were obtained after washing the wet gels from both sets with IPA, to remove wastes from the sonohydrolysis, and then immersing them in a solution of trimethylchlorosilane (TMCS) in isopropyl alcohol, for the silica surface modification (silylation), and finally in pure isopropyl alcohol. The drying process narrows the range of characteristic lengths  of the original structure of fractal mass of the wet gels, however, it does not change... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2015-05-08T14:59:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ArquivoTotal.pdf: 9428315 bytes, checksum: 48c140981cf20867371ca9c0ebfcfec7 (MD5) Previous issue date: 2013-03-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The respective thesis aims to develop a cooling system that uses an adsorptive chiller for cooling water and subsequent use of this cold water for air conditioning environment, theoretically and experimentally verifying the performance of adsorption refrigeration system, these devices have several advantages, among them, the use of clean energy such as solar. Brazil is a country with high rates of stroke, with an average capacity 16-20 MJ / year / h, so it becomes quite conducive to harnessing this energy, and to be contributing to the reduction of fossil fuel consumption and reduction of harmful gases to the environment. The proposed system consists of flat solar collectors, which are used to convert solar energy into thermal, being last transferred to a heat transfer fluid that circulates through the collector which is then stored in a boiler, or a thermal fluid, to be used whenever required for heating the bed adsorptive a chiller, which is composed of bed adsorptive the finned annular ducts involved with the adsorbent (silica gel). Many studies have been developed with the aim of increasing the performance of these systems, these studies have focused primarily on increasing the mass transfer and heat of adsorption beds and using systems which run continuously through the use of two adsorption beds which work in different phases. Experimental studies in porous beds featuring different configurations were performed, observing thus which present higher rates adsorbent, and subsequently applied this setting in the construction of the porous bed adsorptive chiller. A computational model was developed theoretically allowing you to check your system's performance. / O respectivo trabalho de tese visa desenvolver um sistema de refrigeração que utiliza um chiller adsortivo para resfriamento de água e posterior uso desta água fria para climatização de ambiente, verificando teoricamente e experimentalmente o desempenho do sistema de refrigeração por adsorção, estes dispositivos apresentam várias vantagens, entre elas, o uso de energia limpa, como a solar. O Brasil é um país que apresenta grande índice de insolação, com uma capacidade média de 16 a 20 MJ/ano/h, desta forma torna-se bastante propício o aproveitamento desta energia, além de estar contribuindo para a redução do consumo de combustíveis fósseis e redução de gases nocivos ao meio-ambiente. O sistema proposto é composto por coletores solares planos, que são usados para converter a energia solar em térmica, sendo está última transferida para um fluido térmico que circula pelo coletor que posteriormente é armazenado em um boiler, podendo este fluido térmico, ser usado sempre que necessário para o aquecimento do leito adsortivo de um chiller, sendo este leito adsortivo composto por dutos aletados na forma anular envolvidos com o adsorvente (sílica gel). Muitos trabalhos vem sendo desenvolvidos com o intuito de aumentar o desempenho destes sistemas, estes estudos estão concentrados basicamente no aumento da transferência de massa e calor dos leitos adsortivos e utilização de sistemas que funcione continuamente através do uso de dois leitos adsortivos que trabalham em fases diferentes. Ensaios experimentais com leitos porosos apresentando configurações diferentes foram realizados, observando deste modo, qual apresentaria maiores taxas adsortivas, sendo posteriormente aplicada esta configuração na construção do leito poroso do chiller adsortivo. Um modelo computacional foi desenvolvido permitindo verificar teoricamente o desempenho do sistema.

Made available in DSpace on 2015-05-08T15:00:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ArquivoTotal.pdf: 2408759 bytes, checksum: 306581b7d014cb1d961e95fb513f27eb (MD5) Previous issue date: 2009-02-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This paper presents simple and feasible alternatives that will help improve the performance of a refrigeration system by adsorption, which uses solar energy as a heat source to promote the raising of the temperature of the porous bed, thus occurring, the process of desorption, which is the separation of the adsorbent adsorbato. The studies were made in the modification of the geometry of the absorber plate for triangular tube, which caused an increase in the area provided between the plate and the adsorbent, which were analyzed by a computer program that simulates the cycle of a refrigeration system by adsorption . Another study proposed is the removal of a concentric screen, which aims to promote the flow of radial adsorbato during the processes of sorption, the withdrawal of this screen aims to verify whether the change in the flow of adsorbato of radial to the axial an increase in the concentration of adsorbato the porous bed and if the phenomenon occurs throughout the entire adsorptive column, thus enabling a constructive process of collecting tubular simple plan, this phase of work, is shown through experimental results, verifying the concentration and temperature in two adsorptive columns during the adsorption. / O presente trabalho apresenta alternativas viáveis e simples que venham contribuir para melhorar o desempenho de um sistema de refrigeração por adsorção, que utiliza a energia solar como fonte de calor para promover a elevação da temperatura do leito poroso, ocorrendo assim, o processo de dessorção, que é a separação do adsorbato do adsorvente. Os estudos feitos constituíram na modificação da geometria da placa absorvedora de tubular para triangular, o que ocasionou um aumento na área de contanto entre a placa e o adsorvente, que foram analisadas através de um programa computacional que simula o ciclo de um sistema de refrigeração por adsorção. Outro estudo proposto é a retirada de uma tela concêntrica, que tem como finalidade promover o fluxo radial do adsorbato durante os processos de adsorção/dessorção, a retirada desta tela tem como objetivo verificar se com a modificação do fluxo do adsorbato de radial para axial a um aumento na concentração de adsorbato no leito poroso e se ocorre o fenômeno adsortivo ao longo de toda coluna, possibilitando assim, um processo construtivo do coletor plano tubular mais simples, esta etapa do trabalho, é apresentada através de resultados experimentais, verificando a concentração e temperatura em duas colunas adsortivas durante o período de adsorção.

Orientador: Fábio Simões de Vicente / Banca: Alexandre Mesquita / Banca: Ubirajara Pereira Rodrigues Filho / Resumo: Materiais híbridos de Sílica/Orgânico também conhecidos como Silicatos Modificados Organicamente (ORMOSIL) são muito estudados devido à variedade de alcóxidos de silício funcionalizados com moléculas orgânicas ligadas covalentemente ao silício (epóxi, vinil, amina, fenil, etc). Neste trabalho foram investigadas as propriedades elétricas de materiais híbridos de Sílica/orgânico à base de GPTS (3-glicidoxipropiltrimetoxisilano) e TEOS (tertraetilortosilicato), preparadas pelo processo sol-gel, a partir da hidrólise ácida. Os Materiais híbridos de Sílica/orgânico foram preparados por deposição do sol de GPTS/TEOS por dip-coating, em substratos de vidro. Eletrodos de ouro foram depositados paralelamente às faces da amostra para a realização de medidas de espectroscopia de impedância. O estudo foi realizado em amostras com diferentes composições de GPTS/TEOS e diferentes temperaturas de tratamentos térmicos de densificação, destas amostras em diferentes composições, foram realizadas medidas em diferentes temperaturas. Foi determinado que a condutividade aumenta com a concentração de GPTS na matriz híbrida, os valores foram de 8,04.10-9 S/cm e 8,74.10-10 S/cm, para os filmes GT(7:1) e GT(1:1), respectivamente. O mecanismo de transporte envolve íons H+ que transferem carga protônica ao oxigênio do epóxi proveniente do GPTS, esse mecanismo de transporte é descrito pelo mecanismo de Grotthuss. A energia de ativação diminuiu com a aumento da razão de GPTS, sendo 0,54 eV e 0,83 eV, para os filmes GT(7:1) e GT(3:1), respectivamente. Portanto, a concentração de GPTS, favorece a mobilidade de portadores na matriz, sendo também que o número de portadores de carga presentes na solução catalisadora aumenta proporcionalmente com a razão molar de GPTS. A temperatura de tratamento térmico de densificação favorece o processo de mobilidade dos portadores devido a eliminação de poros da matriz, aumentando a... / Abstract: Organic/silica hybrid materials also known as Organically Modified Silicates (ORMOSIL) have been object of study due to the diversity of organically functionalized silicon alcoxides with organic groups covalently bonded to the silicon (epoxy, vinyl, amino, phenyl, etc). This work aims the study of the electrical properties of the organic/silica hybrid materials prepared by sol-gel technique derived from the acid hydrolysis of 3- glycidoxypropyltrimethoxysilane (GPTS) and tetraethylorthosilicate (TEOS). Organic/silica hybrid films were deposited on glass substrates by dip-coating technique and sandwiched between gold electrodes to allow the impedance spectroscopy measurements. The study was carried out on film samples with different GPTS/TEOS molar ratio and films submitted to different thermal treatments for densification. Also impedance spectroscopy measurements were performed at different temperatures for samples with different GPTS/TEOS molar ratio. It was determined regarding the increase of the GPTS concentration in the hybrid matrix that the conductivity increases from 8.74x10- 10 S/cm to 8.04x10-9 S/cm for films GT(1:1) and GT(7:1), respectively. The transport mechanism involves H+ ions transfer protonic charge to the oxygen of epoxy groups, and this transport mechanism is described by Grotthuss model. The activation energy decreases with the increase of the increase of the GPTS concentration, being 0.83 eV and 0.54 eV and for the GT (3: 1) and GT (7: 1), respectively. Therefore, the concentration of GPTS, promotes the mobility of carriers in the matrix, and also the number of charge carriers present in the catalyst solution increases proportionately with the increase in the molar ratio of GPTS. The thermal treatment for densification promotes elimination of pores in the hybrid matrix favoring the mobility of charge carriers increasing the conductivity of the hybrid material. Key-words: sol-gel; organic/silica hybrid; electrical ... / Mestre

Orientador: Gustavo Rocha de Castro / Banca: Arnaldo Alves Cardoso / Banca: Maria Olimpia de Oliveira Rezende / Resumo: A determinação direta de metais presentes em baixas concentrações em amostras de águas naturais é geralmente dificultada devido à presença de espécies interferentes. Os metais que foram estudados, Cu (II), Pb(II), Co (II), Ni (II) e Cd (II) são de interesse ambiental em razão de seu uso intensivo, distribuição e por serem absolutamente não - degradáveis podem acumular - se em matrizes ambie ntais manifestando toxicidade. Ne ste projeto desenvolveu - se a sílica como suporte sólido para o ancoramento da molécula 4 - amino - 3 - hidrazino - 5 - mercapto - 1,2,4 - triazole e sua aplicação na adsorção/remoção de íons em solução aquosa. O material foi caracterizado por espectroscopia na r egião do infravermelho (FTIR), o qual apresentou bandas em 1690 - 1649 e 790 cm - 1, característica de ligações N - H de aminas primárias do ligante. A ressonância magnética nuclear de 13 C e 29 Si (RMN) comprovam o ancoramento do ligante. As medidas d e área de superfície específica pelo método de BET e diâmetro de poro resultaram em uma área de 795,51 ± 1,14 m2 g - 1 e poros numa gama de 1,1 a 7,1 nm. A Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) mostrou que o material tem formato esférico com tamanhos aproximadamente de 10 μm e a Análise por Energia Dispersiva de R aios X (EDX) mostro u uma distribuição homogênea do sililante por toda a superfície do material. Com isso, confirm ou - se a ocorrência da reação de modificação. O material foi aplicado em estudos de adsorção para determinação da sua capacidade máxima, bem como estudos da influê ncia do pH e estudos cinéticos no processo de equilíbrio Os experimentos foram realizados pelo método de batelada. O primeiro teste foi o pH PZC, que indica a melhor faixa de pH (5 - 9) para a adsorção. Os estudos de adsorção dos metais em solução apresentara m o melhor resultado quando o pH era igual a 6, o equilíbrio... / Abstract: The direct determination of metals present at trace levels in natural water samples is generally difficult due to the presence of interfering species. Metals that were studied, Cu(II), Pb(II), Co(II), Ni(II) and Cd(II) are of environmental interest because of its intensive use, distribution, and as a consequence of its non - degradability can be accumulated in environmental matrices manifesting toxicity. In this project was developed a mesoporous silica as solid support for the anchoring of 4 - amino - 3 - hydrazin o - 5 - mercapto - 1,2,4 - triazole molecule to be applied in the adsorption/removal of metals from aqueous solution. The material was characterized by infrared spectroscopy (FTIR), which showed bands at 1649 and 1690 - 790 cm - 1, characteristic of NH bonds of prima ry amines, existing in molecule ligand. The nuclear magnetic resonance 13 C and 29 Si (NMR) confirm the anchoring of the ligand. Measurements of specific surface area by the BET method and pore diam eter resulted in an area of 795.51 ± 1. 14 m 2 g - 1 and pores i n a range from 1.1 to 7.1 nm. Scanning Electron Microscopy (SEM) showed that the material has spherical shape with sizes of approximately 10 μ m and the analysis by Energy Dispersive X - ray (EDX) showed a homogeneous distribution of silylant over material su rface. Thus, it was confirmed the occurrence of the modification reaction. The material was applied in adsorption studies to determine its maximum adsorption capacity, as well as studies of the influence of pH and kinetic studies on the balance process. Th e experiments were performed by the batch method. The first test was the pH PZC which indicates the best pH range (5 - 9) for the adsorption. Adsorption studies showed the best results when pH was near 6 and the adsorption equilibrium was attained after 50 mi nutes of stirring time. For all species investigated the adsorption process is better described... / Mestre

Made available in DSpace on 2015-05-14T13:21:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 parte2.pdf: 1894727 bytes, checksum: 469404221959ad0f6ee8ac38affc2ff5 (MD5) Previous issue date: 2009-11-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The reaction between 3-aminopropyltriethoxysilane (AMPTS) with thioglycolic acid (TGA) resulted in a new sililante agent, AMPTGA. This matrix has nitrogen, oxygen and sulfur as basic centers, that have ability to adsorb metallic cations in solution. Immobilization of AMPTGA onto silica gel surface was developed by using conventional heterogeneous method, using toluene as solvent under reflux and stirred in an inert atmosphere at 100 °C. Another method was adopted in accordance with the principles of green chemistry, which water was used as solvent and at room temperature. The new solids were characterized by elemental analysis of CHNS, infrared spectroscopy, NMR 13C and 29Si, thermogravimetric analysis, surface area, and SEM (only AMPTGA). The reaction route using water, as solvent did not reach the desired immobilization. Moreover, the conventional approach to heterogeneous reaction was effective, the compound was called Sil-NTGA. The elemental analysis indicated the possible structures formed in agreement with the molar ratio C / N 3:1 for Sil-AMPTGA, 4:1 for Sil-NH2 and 5:1 for Sil-NTGA. The surface area were 429, 384, 193 and 0.43 m2g-1 for solids Sil-NH2, Sil-NTGA, Sil-AMPTGA and AMPTGA, respectively, which were lower than that of silica gel precursor 484 m2g-1. In all solid reported, the infrared spectra regions showed bands at 3400, 2930, 1100 cm-1 features to OH, -CH and Si-O-Si- stretch vibrations, respectively. For Sil-NTGA we also observed a band at 2520 cm-1 related to the group-SH stretch vibration. The NMR spectra signals of 13C and 29Si corroborate with the other results. Matrices, AMPTGA, Sil-AMPTGA and Sil-NTGA were applied to adsorption of divalent copper, nickel and cobalt in aqueous solution. The process of metal extraction was followed by the batch method and the maximum extraction (nf) found for each surface was: on the surface Sil-AMPTGA were 2.26, 1.50 and 0.89 mmol g-1 for Cu2+, Ni2+ and Co2+, respectively. On matrix AMPTGA, were 1.66, 1.34 and 1.33 mmol g-1 for Ni2+, Co2+ and Cu2+, respectively. While for Sil-NTGA, nf data were 1.84 mmol g-1, 1.18 mmol g-1 and 1.02 mmol g-1 for Cu2+, Ni2+ and Co2+, respectively. The isotherms of Sil-NTGA influenced by the ionic strength of the medium and pH variation showed that the coverage of cations increases with increasing pH and decreases with increasing ionic strength for all pH values. / A reação entre 3-aminopropiltrietoxissilano (AMPTS) com ácido tioglicolico (TGA) resultou em um novo agente sililante, AMPTGA. O AMPTGA apresenta centros básicos de nitrogênio, oxigênio e enxofre que possuem habilidade em adsorver cátions metálicos em solução. A imobilização do AMPTGA na superfície da sílica gel foi realizada pelo método heterogêneo convencional, utilizando-se tolueno como solvente, sob refluxo e agitação, em atmosfera inerte a 100ºC. O outro método foi adotado em acordo com os princípios da Química Verde, utilizando-se água como solvente e temperatura ambiente, sob agitação. Os novos sólidos foram caracterizados por análise elementar (CHNS), espectroscopia na região do infravermelho, RMN de 13C e 29Si, análise termogravimétrica, área superficial e MEV (apenas para o AMPTGA). De acordo com as caracterizações, a reação, utilizando o método que segue os princípios da Química Verde, não obteve a imobilização desejada. Por outro lado, no método convencional heterogêneo a reação foi efetiva, cujo composto obtido foi denominado Sil-NTGA. A análise elementar indicou as possíveis estruturas formadas, em concordância com as razões molares C/N 3:1 para Sil-AMPTGA, 4:1 para Sil-NH2 e 5:1 para Sil-NTGA. A área superficial foi de 429, 384, 193 e 0,43 m2g-1 para os sólidos Sil-NH2, Sil-NTGA, Sil-AMPTGA e AMPTGA, respectivamente, que foram inferiores ao da sílica gel pura, 484 m2g-1. Os espectros na região do infravermelho de todos os sólidos registraram bandas em 3400, 2930, 1100 cm-1 características de estiramento OH, CH e -Si-O-Si-, respectivamente. Para Sil-NTGA observou-se ainda uma banda em 2520 cm-1 relativa ao estiramento do grupo SH. Os sinais dos espectros de RMN de 13C e 29Si corroboram com os demais resultados. As matrizes, AMPTGA, Sil-AMPTGA e Sil-NTGA foram aplicadas em ensaios adsortivos de cátions divalentes de cobre, níquel e cobalto, em solução aquosa. As quantidades máximas adsorvidas por grama, nf, na superfície Sil-AMPTGA foram de 2,26, 1,50 e 0,89 mmolg-1 para Cu2+, Ni2+e Co2+, respectivamente. Para AMPTGA, os valores foram de 1,66, 1,34 e 1,33 mmolg-1 para Ni2+, Co2+ e Cu2+, respectivamente, enquanto que para Sil-NTGA, as adsorções foram de 1,84; 1,18 e 1,02 mmol g-1 para Cu2+, Ni2+ e Co2+, nesta ordem. As isotermas da Sil-NTGA influenciadas pela força iônica e variação do pH mostraram que o grau de cobertura dos cátions cresce com o aumento do pH e decresce com o aumento da força iônica para todos os valores de pH estudados. Os parâmetros termodinâmicos calculados para a superfície AMPTGA foram favoráveis aos processos adsortivos.

Orientador: Pedro Luiz Onófrio Volpe / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-17T00:32:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Perles_CarlosEduardo_D.pdf: 6498150 bytes, checksum: 75103c2ae445898658bf6015728f7fbe (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A idéia do trabalho desenvolvido surgiu da observação causal de um fenômeno, no qual partículas de sílicas amorfas eram arrastadas paralelamente às linhas de um campo elétrico DC ao qual esse material foi submetido. É um estudo inédito, não havendo nenhum relato na literatura, de forma que todo o instrumental foi exclusivamente projetado e montado em laboratório para possibilitar o desenvolvimento do trabalho proposto. Realizou-se um estudo científico completo do fenômeno observado, com a seguinte seqüência: observação do fenômeno proposição de modelo exploração do potencial de aplicação. As primeiras observações permitiram concluir que o arraste das partículas de sílica gel ao longo do campo elétrico só ocorria quando as partículas estavam hidratadas e que cargas elétricas eram ¿armazenadas¿ sobre essas partículas até atingirem um valor crítico no qual a força eletrostática agindo sobre elas superava as forças opostas (gravitacional e capilar). O fluxo de partículas entre os dois eletrodos gerava uma corrente elétrica através do sistema. Observações posteriores indicaram que, embora o filme de água superficial fosse essencial para a ocorrência do fenômeno, a taxa de transporte de cargas aumentava até determinado ponto com a diminuição da camada de hidratação. Resultados indicaram que não havia evidências de processos faradaícos ocorrendo, sugerindo que o fenômeno ocorre por injeção de elétrons diretamente na banda de condução do filme de água organizado sobre a sílica, com a formação de hidratos eletrônicos. Observações experimentais sob desidratação gradual dessas partículas, permitiram o estabelecimento de relações quantitativas entre os parâmetros obtidos das curvas experimentais e propriedades superficiais da sílica, como área específica, sugerindo o potencial de aplicação do fenômeno numa possível técnica analítica / Abstract: This work was developed based on a casual observation of an electrostatic phenomenon, in which particles of amorphous silica were dragged by a DC electric field in which that material was submitted. It is a study without absolutely any report in the literature and, thus, all the necessary instrumental was exclusively projected and assembled in the laboratory to make possible the development of this project. In this work a complete scientific study was performed to understand this phenomenon, following the sequence: phenomenon observation proposal of model exploration of the application potential. The first experimental data allowed to conclude that only hydrated silica particles are dragged by the electric field and that electric charges were stored on those particles until a value in wich the electric force overcame the opposite forces acting on the particles (gravitational and capillary). This flow of particles between the two metallic electrodes generates, in the system, an electric current. Subsequent experimental experiments confirmed that the superficial water layer was essential for the occurrence of the phenomenon, however, but the capacity to transport the charges increased with the decrease of the hydration layer. It was also possible to conclude that there are no evidences of redox reactions happening, indicating that the phenomenon occurs due the injection of electrons in the conduction band of the structured water film on the silica surface, by forming hydrated electrons (H2O)n -. The obtained data of the curves of electric current vs. time during gradual dehydration (flow of dry air 1 L min) allowed to establish quantitative relationships between obtained parameters of the experimental curves and the silica surface properties, as specific area, indicating a strong potential of application of this phenomenon in analytical techniques / Doutorado / Físico-Química / Doutor em Ciências

Orientador: Solange Cadore / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-06T15:19:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Macarovscha_GreiceTrevisan_M.pdf: 546378 bytes, checksum: 2be02ef563fade2678d099a3fe058ac5 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: A técnica de geração de hidretos é seletiva, devido à separação das espécies de interesse da matriz na forma de hidretos antes da atomização. Entretanto no sistema de pré-concentração de arsênio estudado observou-se alguns efeitos de interferência devidos principalmente à presença dos ânions fosfato e sulfato, em função do material sorvente utilizado. O sistema estudado é baseado na extração líquido-sólido para determinação de As utilizando uma mini coluna de vidro (0,3 x 3,5 cm) preenchida com 70 mg de sílica gel modificada com óxido de zircônio. Após 2 minutos de pré-concentração, o analito é eluído com ácido clorídrico 3 mol L preenchendo uma alça de 150 mL enquanto a segunda alça do sistema de injeção em fluxo com zonas coalescentes é preenchida com o reagente redutor, NaBH4 1,0 % (m/v). A arsina gerada é transportada a um tubo de quartzo com o auxílio de N2. Em condições otimizadas o fator de enriquecimento obtido é da ordem de 20 vezes, considerando o aumento da sensibilidade da curva analítica após a etapa de pré-concentração. Os limites de detecção e quantificação são, respectivamente, 0,05 e 0,35 mg L e o desvio padrão relativo foi sempre menor que 5 %. Para eliminar os efeitos de interferência foram testados alguns procedimentos tais como adição de mascarantes e mudanças na configuração do sistema. Os resultados mostraram que é possível determinar As na presença de um excesso de 10 mg L de fosfato e 1000 mg L de sulfato. A determinação de As em amostras de aços certificadas mostrou recuperação entre 102 e 112 %, com boa repetibilidade, mostrando que o sistema pode ser usado nas condições estabelecidas de interferência / Abstract The hydride generation is a selective technique due to the separation of interest species from the matrix before the atomization. However, the studied system showed some interferences effects in the preconcentration material mainly in the presence of phosphate and sulphate anions. The studied system for arsenic determination is based in an on-line liquid-solid extraction using a mini column (0.3 X 3.5 cm) containing 70 mg of SiO2/ZrO2. After 2 minutes the preconcentrated species are eluted with 3 mol L HCl, loading a 150 mL sampling loop, while a 1.0% NaBH4 solution loads a second loop. The arsine generated is carried to a quartz tube atomizer with N2. The preconcentration step allowed an enrichment factor of 20 times. The calculated limits of detection and quantification were 0.05 and 0.35 mg L of As, respectively, and the relative standard deviations were less than 5%. In order to overcome the interferences some procedures were evaluated like masking agentes and changing in the system configuration. As a result it is possible to determine As in an excess of 10 mg L of phosphate and 1000 mg L of sulphate. Arsenic determination in steels Reference Standard Materials of steels shows recovery between 102 and 112%, with good repeatability, concluding that the system is adequate to determine As in samples under established conditions of interference / Mestrado / Quimica Analitica / Mestre em Química

It is increasingly important to identify the nature of the interfacial water in biology in order to explain how biological functions and systems work. It is not simply a matter of which biomolecules are present in a cell, but also of how these biomolecules interact with one another. This body of work uses neutron scattering techniques to explain the nature of the vibrational dynamics of water interacting with biomolecules and systems that mimic the biological molecular crowding environment of a cell. Recent work in science has seen the synthesis of periodic mesoporous organosilicas with organic groups attached. In the first paper in this thesis, the use of one of these materials is highlighted to look at confined water, equivalent to the water found in a crowded cellular environment. Here it is shown that the properties of the water within the pores and water molecules around the surface were shown to be different and then identified as interfacial and bulk water respectively. In order to develop the investigation of interfacial water with biological matter, it seemed appropriate to start with the most basic molecules, amino acids. The second paper presents a complete survey of the 20 biologically important amino acids using one of the world's highest resolution neutron scattering spectrometer (TOSCA at ISIS, Rutherford Appleton Laboratory). Computer simulation of the experimental work through molecular dynamics, allows many vibrational modes to be assigned for the first time and correlated with the broader vibrational peaks previously observed for proteins. Comparison of the dry states with the hydrated states of amino acids, gives some insight into the sites within the amino acid side chains where water molecules are likely to bind. For serine this is the hydroxyl group in the side chain. The third paper focuses on IINS data of serine in more detail and discusses several low energy vibrational modes that have been assigned and for the first time, shows how the presence of water molecules changes the dynamic behaviour of librational and torsional modes differently. The combination of these studies allows a clearer picture of how water in biology interacts with biomolecules and of the importance of water to our existence.

[EN] This PhD study deals with the modelling of an adsorption system designed to provide air conditioning for vehicles, and is driven by the waste heat available from the water/glycol cooling circuit of the engine. The system is based on the sequential heating/cooling of two sorption beds containing a solid sorption material which desorbs or adsorbs water vapour. The condensation of the vapour is carried out by a cooling circuit while the subsequent evaporation of the condensed liquid is employed to produce the cooling effect, generating chilled water, which is then employed to cool down the air of the cabin. The developed model is fully dynamic and is based on zero-dimensional lumped parameter models for all the necessary components of the overall system including the engine, the beds, the heating circuit, the cooling circuit, the chilled water circuit and the vehicle cabin. The sorption bed model takes into account the non-equilibrium of the adsorption and desorption processes and is able to work with any kind of adsorbent materials, but the study has been restricted to silica gel and zeolite which are among the most appropriate materials for this application. The model is employed to simulate a standard driving cycle of a vehicle, evaluating the instantaneous available heat from the engine cooling system and the dynamic behaviour of the described sorption A/C system, resulting in the estimation of the evolution of the cabin temperature along the cycle. The model of the overall system has been developed under the MATLAB Simulink programming environment. The model of the adsorption system has been first validated against experimental results, showing its excellent capabilities to predict the dynamic behaviour of the system. The model was then used to analyse the influence of the main design parameters of the bed and the main operation parameters on the system's performance: cooling capacity and coefficient of performance (COP). This was done in order to provide rules for the optimal design and operation of this kind of systems. Finally, the model has been employed to analyse the overall system (engine, adsorption system, heating and cooling circuits, chilled water circuit and cabin) performance along a standard driving cycle, under various operation strategies with regards to the initial state of the adsorbent material in the beds, and operation conditions both for a car and a truck. The results show the difficulties of activating the system at the initial periods of the cycle, when the engine is warming up, and the difficulties to synchronise the operation of the system with the availability of waste energy. They also highlight the limitation in capacity of the designed system, showing that it would not able to fulfil the comfort requirements inside the cabin in hot days or after soaking conditions. Part of this PhD study was carried out in the frame of an R&D project called "Thermally Operated Mobile Air Conditioning Systems - TOPMACS", financially supported by the EU under the FP6 program, which was devoted to the evaluation of the feasibility and performance of potential sorption system solutions for the air conditioning of vehicles. / [ES] Esta tesis doctoral se centra en el modelado de un sistema de adsorción diseñado para proporcionar aire acondicionado de vehículos a partir del calor residual disponible en el circuito de refrigeración de agua/glicol del motor. El sistema se basa en el calentamiento/enfriamiento secuencial de dos reactores que contienen un material adsorbente sólido que desorbe o absorbe vapor de agua. La condensación del vapor se lleva a cabo mediante un circuito de refrigeración, mientras que la posterior evaporación del agua condensada se emplea para producir agua fría, que se emplea finalmente en enfriar el aire de la cabina. El modelo desarrollado es completamente dinámico y se basa en modelos cero dimensionales de parámetros concentrados, para todos y cada uno de los componentes del sistema global incluyendo el motor, los reactores, el circuito de calentamiento, el circuito de enfriamiento, el circuito de agua fría y la cabina del vehículo. El modelo del reactor contempla el no equilibrio de los procesos de adsorción o desorción y es capaz de trabajar con cualquier par de materiales adsorbentes. No obstante el estudio se ha restringido a gel de sílice y zeolita que se encuentran entre los materiales más adecuados para esta aplicación. El modelo se emplea para simular un ciclo de conducción estándar del vehículo, evaluando el calor disponible instantáneamente en el sistema de refrigeración del motor, y el comportamiento dinámico del sistema descrito adsorción-Aire Acondicionado, permitiendo como resultado principal la estimación de la evolución de la temperatura de la cabina a lo largo el ciclo. El modelo del sistema global se ha desarrollado en el marco del entorno de programación MATLAB Simulink. El modelo del sistema de adsorción se ha validado primero contra resultados experimentales demostrando las excelentes capacidades del modelo para predecir el comportamiento dinámico del sistema. A continuación, el modelo se ha aplicado para analizar la influencia de los principales parámetros de diseño del reactor, y de los principales parámetros de operación, sobre el rendimiento del sistema: la capacidad y coeficiente de operación (COP), con el fin de proporcionar directrices para el diseño y operación óptima de este tipo de sistemas. Por último, el modelo ha sido empleado para analizar el funcionamiento y prestaciones del sistema en su conjunto (motor, sistema de absorción, los circuitos de calefacción y refrigeración, circuito de agua fría, y la cabina) a lo largo de un ciclo de conducción estándar, bajo diferentes estrategias de operación en lo que se refiere al estado inicial del material adsorbente en los reactores, y las condiciones de operación, para el caso de un coche, y para el de un camión. Los resultados muestran las dificultades de la activación del sistema en los periodos iniciales del ciclo, cuando el motor se está calentando, y las dificultades para sincronizar el funcionamiento del sistema con la disponibilidad de energía térmica excedente del motor, así como la limitación en la capacidad de enfriamiento del sistema diseñado, que no resulta capaz de satisfacer los requerimientos mínimos de confort dentro de la cabina en los días calurosos o de enfriarlo con suficiente rapidez cuando el vehículo ha estado estacionado bajo el sol durante varias horas. Parte de este estudio de doctorado se ha llevado a cabo en el marco de un proyecto de I + D denominado " Thermally Operated Mobile Air Conditioning Systems - TOPMACS", financiado parcialmente por la UE en el marco del programa FP6, y que perseguía la evaluación de la viabilidad y el potencial de aplicación de soluciones de sistemas de adsorción activadas por el calor residual del motor para el aire acondicionado de vehículos. / [CAT] Aquesta tesi doctoral es centra en el model d'un sistema d'adsorció dissenyat per a proporcionar aire acondicionat a vehicles a partir de la calor residual disponible al circuit de refrigeració d'aigua / glicol del motor. El sistema es basa en l'escalfament / refredament seqüencial de dos reactors que contenen un material adsorbent sòlid que desorbeix o absorbeix vapor d'aigua. La condensació del vapor es porta a terme mitjançant un circuit de refrigeració, mentre que la posterior evaporació de l'aigua condensada s'utilitza per a produir aigua freda, que s'empra finalment en refredar l'aire de la cabina. El model desenvolupat és completament dinàmic i es basa en models zero dimensionals de paràmetres concentrats, per a tots i cada un dels components del sistema global incloent el motor, els reactors, el circuit d'escalfament, el circuit de refredament, el circuit d'aigua freda i la cabina del vehicle. El model del reactor contempla el no equilibri dels processos d'adsorció o desorció i és capaç de treballar amb qualsevol parell de materials adsorbents. No obstant això, l'estudi s'ha restringit a gel de sílice i zeolita que es troben entre els materials més adequats per a aquesta aplicació. El model s'utilitza per a simular un cicle de conducció estàndard del vehicle, avaluant la calor disponible instantàniament en el sistema de refrigeració del motor, i el comportament dinàmic del sistema descrit Adsorció-Aire Acondicionat, permetent com a resultat principal l'estimació de l'evolució de la temperatura de la cabina al llarg del cicle. El model del sistema global s'ha desenvolupat en l'entorn de programació MATLAB Simulink. El model del sistema d'adsorció s'ha validat primer amb resultats experimentals demostrant les excel¿lents capacitats del model per a predir el comportament dinàmic del sistema. A continuació, el model s'ha aplicat per analitzar la influència dels principals paràmetres de disseny del reactor, i dels principals paràmetres d'operació, sobre el rendiment del sistema: la capacitat i coeficient d'operació (COP), amb la finalitat de proporcionar directrius per al disseny i operació òptima d'aquest tipus de sistemes. Finalment, el model ha estat utilitzat per analitzar el funcionament i prestacions del sistema en el seu conjunt (motor, sistema d'absorció, els circuits de calefacció i refrigeració, circuit d'aigua freda, i la cabina) al llarg d'un cicle de conducció estàndard, sota diferents estratègies d'operació pel que fa a l'estat inicial del material adsorbent en els reactors, i les condicions d'operació, per al cas d'un cotxe, i per al d'un camió. Els resultats mostren les dificultats de l'activació del sistema en els períodes inicials del cicle, quan el motor s'està escalfant, i les dificultats per sincronitzar el funcionament del sistema amb la disponibilitat d'energia tèrmica excedent del motor, així com la limitació en la capacitat de refredament del sistema dissenyat, que no resulta capaç de satisfer els requeriments mínims de confort dins de la cabina en els dies calorosos o de refredar amb suficient rapidesa quan el vehicle ha estat estacionat sota el sol durant diverses hores. Part d'aquest estudi de doctorat s'ha dut a terme en el marc d'un projecte d'I + D denominat "Thermally Operated Mobile Air Conditioning Systems - TOPMACS", finançat parcialment per la UE en el marc del programa FP6, i que perseguia l'avaluació de la viabilitat i el potencial d'aplicació de solucions de sistemes d'adsorció activats per la calor residual del motor per a l'aire condicionat de vehicles. / Verde Trindade, M. (2015). MODELLING AND OPTIMIZATION OF AN ADSORPTION COOLING SYSTEM FOR AUTOMOTIVE APPLICATIONS [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/54120 / TESIS