Apesar da água ser o líquido mais comum na natureza, suas características ainda não estão totalmente explicadas. A relação entre a forma do potencial intermolecular efetivo que representa as interações presentes na água, as várias anomalias presentes e a possível existência de dupla criticalidade ainda é uma questão em aberto. Para tentar entender esses comportamentos muitos modelos físicos foram propostos. Alguns levam em conta todas as interações na molécula enquanto outros tratam as mesmas como esferas que interagem através de um potencial efetivo. Recentemente descobriu-se que a água apresenta, além de anomalias termodinâmicas, anomalia na difusão translacional e rotacional. Mostrou-se que, para o modelo computacional SPC/E para água, as anomalias dinâmicas estão conectadas com a temperatura de máxima densidade (TMD) e que as anomalias dinâmicas ocupam uma região maior que a TMD no diagrama de fases pressão vs. temperatura. Além disso, o coeficiente de difusão apresenta uma mudança de comportamento na região super fria do diagrama de fases. Nessa região a difusão segue uma Lei Arrhenius em baixas temperaturas e quando cruza a Linha de Widom passa a se comportar de maneira não-Arrhenius. Essa transição no coeficiente de difusão (chamada transição dinâmica) estaria associada a presença de um segundo ponto crítico na região super resfriada do diagrama de fases da água. Neste trabalho são investigados três modelos simples tipo água: O primeiro é o Gás de Rede Associativo (GRA) em duas dimensões. Neste modelo se estudou a relação entre polimorfismo (presença de diferentes fases com estruturas diferentes) e transição dinâmica. O segundo modelo estudado é uma generalização em três dimensões do GRA, onde foi investigado a relação entre as anomalias na densidade e difusão translacional e qual a relação entre polimorfismo e transição dinâmica. Finalmente o terceiro modelo estudado é o gás de rede bidimensional Bell-Lavis. Este estudo consiste em analisar as propriedades do diagrama de fases do modelo, estudar a relação entre a anomalia na densidade e difusão translacional e a relação entre polimorfismo e transição dinâmica. Os resultados mostram que é possível estudar propriedades de sistemas complexos, como a água e outros líquido estruturados, com modelos simplificados e obter mecanismos genéricos para determinados comportamentos globais. / Although water is ubiquitous in nature, its characteristics are not well understood. The relation between the shape of the effective intermolecular potential that represents the interactions present in water, the various anomalies and a possible existence of double criticality is still an open question. In order to understand these behaviors different physical models have been proposed. Some take account all interactions between molecules while others treat molecules as spheres that interact through an effective potential. Recently it was discovered that, besides the thermodynamics anomalies, water also exhibits rotational and translational diffusion anomalous behavior. It was shown that for the computational model SPC/E for water the dynamic anomalies are connected with the temperature of maximum density (TMD) and that the dynamic anomalies appear at the pressure vs. temperature phase diagram in a region outside the TMD. Besides, diffusion coefficient display a change in its behavior in the super cooled region of the phase diagram. In this region diffusivity exhibits an Arrhenius behavior in low temperatures and, crossing the Widom line, it exhibits a non-Arrhenius behavior. This transition is called dynamic transition and would be related to a critical point in the super cooled region of the phase diagram. In this work we investigate three simple water-like models: the first one is the Associating Lattice Gas (ALG) in two dimensions. In this model was studied the relation between polimorfism (the presence of different phases with different structures) and dynamic transitions. The second model is a three dimension generalization of the ALG model, where was studied the relation between density and translational diffusion anomalies and the relation between polimorfism and dynamic transitions. Finally, the third model is the two dimensional lattice gas Bell-Lavis. This work consists in analyze the phase diagram properties of the model, study what is the relation between density and translational diffusion anomaly and the relation between polimorfism and dynamic transitions. The results show that is possible to study some properties of complex systems, like water and other structured liquids, with very simple models and obtain generic mechanisms to some global behaviors.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação de Mestrado Profissional em Ensino de Física, Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-06-20T17:15:28Z No. of bitstreams: 1 2017_CleberTavaresMachado.pdf: 7046541 bytes, checksum: cfb78e5dd5315bef4811dbc2eff14a49 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-06-20T19:20:25Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_CleberTavaresMachado.pdf: 7046541 bytes, checksum: cfb78e5dd5315bef4811dbc2eff14a49 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-20T19:20:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_CleberTavaresMachado.pdf: 7046541 bytes, checksum: cfb78e5dd5315bef4811dbc2eff14a49 (MD5) Previous issue date: 2017-06-20 / O presente trabalho teve como temática a prática avaliativa na disciplina de Física, tendo como principal objetivo a construção dos mapas conceituais pelos estudantes, com o intuito de avaliá-los. São apresentados mapas conceituais elaborados por grupos de estudantes de ensino médio regular, em regime de cooperação. Os mapas conceituais foram construídos ao final de 46 horas aulas sobre conceitos básicos de Termodinâmica, por intermédio de aulas expositivas e de estudos dirigidos, no qual o objeto de estudo é a avaliação entre os grupos. A questão focal é a termodinâmica relacionada aos conceitos básicos e às unidades de conteúdo. Os resultados alcançados comprovaram a eficácia das avaliações em pares, por meio de estudos dirigidos das unidades de conteúdos e da complexidade de um processo avaliativo, utilizando-se da construção dos mapas conceituais, em uma mudança nos procedimentos usuais em sala de aula. A possibilidade de os estudantes serem incluídos no processo de avaliação é ratificada pela correlação verificada entre as avaliações feitas pelo professor e pelos alunos. Um livreto sobre mapas conceituais com tutorial explicando como utilizar o programa CmapTools foi construído como produto educacional. / The present work had as its theme the evaluation practice in the discipline of Physics, having as main objective the construction of the conceptual maps by the students, with the purpose of evaluating them. Conceptual maps elaborated by groups of regular high school students are presented. The conceptual maps were constructed at the end of 46 hours classes on basic concepts of thermodynamics, through lectures and guided studies, in which the object of study is the evaluation between groups. The focal issue is thermodynamics related to the basic concepts and units of content. The results obtained proved the effectiveness of the peer evaluations, through directed studies of the units of contents and the complexity of an evaluation process, using the construction of conceptual maps, in a change in the usual procedures in the classroom. The possibility for students to be included in the evaluation process is confirmed by the correlation between the assessments made by the teacher and the students. A concept map booklet with tutorial explaining how to use the CmapTools program was built as an educational product.

Pós fluxantes são escórias sintéticas utilizadas no processamento do aço via lingotamento contínuo com o objetivo de promover maior qualidade superficial ao produto lingotado. Para tanto, os pós fluxantes desempenham as seguintes funções: (i) promoção do isolamento térmico e químico do aço, (ii) absorção das inclusões nãometálicas provenientes do aço, (iii) promoção da lubrificação do molde e (iv) controle da transferência de calor entre o aço e o molde. O bom desempenho de cada função está diretamente relacionado às propriedades físicas e químicas que os pós apresentam, as quais são funções de sua composição química. Durante o processo de lingotamento, os pós fluxantes sofrem alterações em sua composição original proporcionadas por diferentes mecanismos que afetam as propriedades dos pós fluxantes. Um dos principais mecanismos responsáveis pelas alterações da composição das escórias é a interação química que ocorre entre o aço líquido e o pó fluxante fundido. Nesse trabalho foram realizadas simulações via aplicativo termodinâmico FactSage com o intuito de avaliar as interações entre metal líquido e escória. Três sistemas simples para a escória – um ternário (CaO-Al2O3-SiO2), um quaternário (CaO-Al2O3-SiO2-MgO) e um quinário (CaO-Al2O3-SiO2-MgO-Na2O) – e uma liga de Fe saturada em alumínio e oxigênio – 0,1%, 0,01% e 0,001% de Al – foram escolhidos para a realização das simulações, visando avaliar o incremento de Al2O3 da escória através da interação entre o alumínio dissolvido no ferro e a sílica presente na escória. O aumento do teor de alumina na escória foi quantificado para cada um dos três sistemas estudados em função do teor de Al e da razão S/M (kg de pó fluxante/t de metal líquido). Foram realizadas curvas de resfriamento para as escórias – que sofreram alterações em sua composição – para avaliar a influência da variação da composição sobre o comportamento de solidificação destas, baseadas em diagramas pseudobinários. Por fim, foram realizados cálculos de viscosidade para estas escórias através do modelo IRSID, para analisar a influência da composição sobre a viscosidade. Mostrou-se, para as condições escolhidas, que as alterações da composição química das escórias devido às interações entre metal líquido e escória são significativas, afetando as propriedades dos pós fluxantes, tais como seu comportamento de solidificação e sua viscosidade. / Mold powders are synthetic slags used in steel processing via continuous casting in order to promote greater surface quality to casting product. Thus, the mold powders perform the following functions: (i) promotion of the thermal and chemical insulate of steel, (ii) absorption of non-metallic inclusions from the steel, (iii) promotion of the lubrication of the mold and (iv) control of the heat transfer between steel and mold. The good performance of each function is directly related to physical and chemical properties presented by the powders, which are functions of their chemical compositions. During casting process, the mold powders undergo changes in their original composition provided by different mechanisms that affect the properties of mold powders. One of the main mechanisms responsible for changes in the composition of the slag is the chemical interaction that occurs between liquid steel and molten mold powders. In this work, simulations were carried out via thermodynamics software FactSage with the purpose of evaluating the interactions between the liquid metal and slag. Three simple systems – a ternary (CaO-Al2O3-SiO2), a quaternary (CaO-Al2O3- SiO2-MgO) and a quinary (CaO-Al2O3-SiO2-MgO-Na2O) – and a Fe alloy saturated with aluminum and oxygen – 0,1%, 0,01% and 0,001% Al – were chosen to perform the simulations in order to evaluate the increase of Al2O3 in slag through the interaction between the dissolved aluminum in iron and silica present in the slag. The increase of alumina content in the slag was quantified for each of the three systems studied as a function of Al content and the ratio S/M (mold powder kg/t liquid metal). Cooling curves were performed for slags – that suffered changes in their composition – to assess the influence of the composition variation on the behavior of slags, based on the pseudo-binary diagrams. Calculations of viscosity for these slags through the IRSID model to analyze the influence of chemical composition on the viscosity were performed. For the conditions chosen, it was shown that changes in chemical composition of the slag due to interactions between liquid metal and slag are significant, affecting the properties of fluxing powders, such as the solidification behavior and viscosity.

Submitted by maria angelica Varella (angelica@sibi.ufrj.br) on 2018-01-26T15:04:27Z No. of bitstreams: 1 139453.pdf: 1499399 bytes, checksum: e1adade3a50e3b69e9f394ae83fb48e9 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-26T15:04:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 139453.pdf: 1499399 bytes, checksum: e1adade3a50e3b69e9f394ae83fb48e9 (MD5) Previous issue date: 1975-07 / Determina-se o transiente de temperatura desenvolvido após o acoplamento de um cilindro circular oco, previamente aquecido, com outro maciço, de material diferente. Obtém-se em seguida o campo de tensões principais supondo um processo quase estático e um comportamento termoelástico linear dos materiais. Um caso de pré-aquecimento levando a uma condição inicial de temperatura não uniforme foi comparado com o caso uniforme quanto à possibilidade de ocorrência de plastificação durante o resfriamento e quanto a tensão residual de fretagem. / The temperature transiente after the coupling of a pre-heated hollow cylinder with a solid one of different material is determined. The principal stresses field is then obtained suposing a quasi-static process anda linear thermoelastic behaviar of the materials. One case of pre-heating leading to a non-uniform initial temperature field was compared with the uniform one with respect to shrinkage efficiency and the possibility of yelding of the material during the cooling process.

Submitted by maria angelica Varella (angelica@sibi.ufrj.br) on 2018-01-30T17:01:05Z No. of bitstreams: 1 149336.pdf: 2291968 bytes, checksum: 41ddccc8411a85e9cb2b3d0b279e23da (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-30T17:01:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 149336.pdf: 2291968 bytes, checksum: 41ddccc8411a85e9cb2b3d0b279e23da (MD5) Previous issue date: 1978-12 / Uma repassagem no clássico método dos elementos finitos é feita, juntamente com o estudo das técnicas numéricas a serem usadas para tratar campos térmicos transientes e permanentes. O método quasi-finito é, também utilizado, com vários aspectos da estratégia apresentados em detalhes. Este método é aplicável a problemas que não podem ser tratados facilmente pelo método dos elementos finitos. Exemplo comparativo dos métodos e exemplos onde se mostra a flexibilidade do método quasi-finito são apresentados. / A review of the classical finite element method is given together with a study of the numerical techniques to be used to deal with transient and steady state thermal fields. The quasi-finite approach is also used with various aspects of the the strategy presented in detail. This method is applied to handle problems which cannot be treated easily with the finite element method. A comparative example of the two methods and examples showing the flexibility of the quasi-finite method are presented.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3074.pdf: 6552929 bytes, checksum: a641e68a527c5b2c24808e78f26d828e (MD5) Previous issue date: 2010-03-12 / Universidade Federal de Minas Gerais / Refractory castables in the Al2O3-SiO2-SiC-C system are applied in the iron making process, including runners for molten slags and metals. Over the past years, several attempts to increase the carbon content of these materials have been performed, aiming to attain good performance when in contact with slags and bath, due to the low wettability of the carbon particles. However, carbon is highly vulnerable to oxidation. Therefore some actions, such as the use of antioxidants, are necessary to keep this element in the refractory microstructure during service. In this work the main objective is the design and development of castable formulations in the system Al2O3-SiO2-SiC-C containing 7 and 10 wt% of a mixture of carbon sources (pitch, coke and carbon black). Besides that, the evolution of the refractories reactions, associated to the use of one of the following antioxidants (Si, B4C and sodium borosilicate glass) or their combination, was investigated by several experimental and practical (i.e. application of one composition on a tilting runner in a metallurgical company) tests and by the thermodynamic simulations developed in the FactSage® software. The wettability technique, using the sessile drop method, was also applied in the evaluation of the interactions between slags and the castables. It was verified that the combined use of three antioxidants resulted in lower oxidation and excellent thermo-mechanical properties for the designed castables. However, when one of the compositions were applied in a tilting runner equipment, a superior mass loss was observed due to the refractory peeling. The excessive sintering of some parts of the castable (and the chemical corrosion at the contact with molten metal/slag led to the wearing of this material. Additionally, thermodynamic calculations pointed out that the Al4O4C, Al2OC, TiO2, and other antioxidants are good options for the refractory system investigated in this work. / Concretos refratários do sistema Al2O3-SiO2-SiC-C são utilizados no processo siderúrgico em equipamentos responsáveis pelo transporte de escórias e metais fundidos. Muitas são as tentativas em aumentar o teor de carbono destes materiais, visando garantir um melhor desempenho frente ao contato com escórias líquidas e o banho, devido a limitada molhabilidade das partículas de carbono. Porém, o carbono é altamente susceptível à oxidação, e assim, algumas medidas como o uso de aditivos antioxidantes tornam-se necessárias para manter este elemento na estrutura dos refratários ao longo do processo de operação. Neste trabalho propôs-se o estudo e desenvolvimento de formulações de concretos do sistema Al2O3-SiO2-SiC-C contendo 7 e 10%-p de uma mistura de fontes de carbono (piche, coque e negro de fumo). Além disso, a evolução das transformações decorrentes do emprego de três antioxidantes (Si, B4C e borosilicato de sódio) de forma isolada ou combinada foi investigada por meio de vários ensaios experimentais e práticos (com a aplicação de uma das composições em uma bica basculante em uma empresa siderúrgica), além do uso de simulações termodinâmicas efetuadas utilizandose o programa FactSage®. A técnica da molhabilidade, pelo método da gota séssil, também foi utilizada na avaliação da interação entre escórias e refratários. Foi verificado que os concretos que continham a adição conjunta dos três antioxidantes estudados apresentaram menor oxidação e excelentes propriedades termomecânicas. No entanto, quando uma das composições foi aplicada em uma bica basculante verificou-se uma superior perda de massa, em relação à composição comercial utilizada, devido ao lascamento do refratário. A ação conjunta da excessiva sinterização em algumas regiões do concreto e a corrosão química no contato com metal/escória fundidos contribuíram para o desgaste deste material. Adicionalmente, cálculos termodinâmicos indicaram que os antioxidantes Al4O4C, Al2OC, TiO2, entre outros, são boas opções para o sistema refratário avaliado neste trabalho.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:39:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 336800 bytes, checksum: dcf5acc894daffbac73af611c780a432 (MD5) Previous issue date: 2013-02-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The water temperature in agricultural systems influences the development and production of crops, the effect is mostly observed in hydroponic crops where water is the medium in which they are dissolved nutrients for plant development. The mechanisms of action of high dilutions are still unknown. One of the theories associated with the effect of molecular preparations not to water molecules, and the energy present. The biophysical effect of water molecules has not been theorized, however, could prove knowledge of the physical properties of high dilutions to justify their effects. Among them is prominent vibrational energy. The vibration of the water molecule is increased after the process of succussion can be no exchange of energy between the water molecule and the solute molecule. The objective was to evaluate the effect of the six powers prepared high dilution Rhus tox. manipulated on two vehicles (distilled water and 70% ethanol) in water at 40 °C (representing elevated temperature) and evaluating the temperature in steps manipulation high dilution Baptisia tinctoria 3C, Baptisia tinctoria 12C, Atropa belladonna 3C, Atropa belladonna 12C, Hydrophobinum 6C and Hydrophobinum 12C for 72 hours after preparation. In assessing prepared high dilution of Rhus tox. time was observed equilibrium water temperature 40 °C and stabilization of temperature when in contact with water at room temperature (25 °C). There was no significant difference between the effects of high dilution prepared Rhus tox. manipulated with vehicles distilled water and 70% ethanol. There was less time spent in the temperature stabilization the samples treated with the high dilution prepared Rhus tox. 3C, however no significant difference between the effects of preparations Rhus tox. in powers 5C, 7C, 9C and 11C. When evaluating the temperature in steps of preparing high dilutions of various treatments powers were selected with a view to compare the variables in different concentrations of solute. It was observed from the time of preparation until at least 48 hours after which the prepared high dilution the temperature is higher than the vehicle and solution phases. Differences among treatments in which there is dispersed solute and the solute concentration treatments below the inverse Avogadro's number can be compared immediately after sample preparation and after 48 hours. The highest average temperature of cooked high dilution is related to the process of succussion. / A temperatura da água em sistemas agrícolas influencia no desenvolvimento e produção de lavouras, o efeito é observado principalmente em cultivos hidropônicos onde a água é o veículo em que estão dissolvidos os nutrientes necessários ao desenvolvimento das plantas. Os mecanismos de atuação de altas diluições ainda são desconhecidos. Uma das teorias associa o efeito das preparações não moleculares às moléculas de água, e a energia presente. O efeito biofísico das moléculas de água não foi teorizado, entretanto, conhecimentos da física poderiam revelar propriedades das altas diluições que justificassem seus efeitos. Dentre esses conhecimentos é destaque a energia vibratória. O movimento vibratório da molécula de água é aumentado após o processo de sucussão podendo haver permuta de energia entre a molécula da água e a molécula do soluto. O objetivo foi avaliar o efeito de seis potências do preparado de alta diluição Rhus tox. manipulado em dois veículos (água destilada e etanol 70%) em água a 40 °C (representando temperatura elevada) e avaliar a temperatura nas etapas de manipulação dos preparados de alta diluição Baptisia tinctoria 3C, Baptisia tinctoria 12C, Atropa belladona 3C, Atropa belladona 12C, Hydrophobinum 6C e Hydrophobinum 12C por até 72 horas após o preparo. Na avaliação dos preparados de alta diluição de Rhus tox. foi observado o tempo de equilíbrio de temperatura da água à 40 °C, e estabilização da temperatura quando em contato com a água em temperatura ambiente (25 °C). Não houve diferença significativa entre os efeitos dos preparados de alta diluição de Rhus tox. manipulados com os veículos água destilada e etanol 70%. Houve menor tempo gasto na estabilização da temperatura nas amostras tratadas com o preparado de alta diluição Rhus tox. 3C, entretanto não houve diferença significativa entre os efeitos dos preparados de Rhus tox. nas potências 5C, 7C, 9C e 11C. Ao avaliar a temperatura nas etapas de preparo de altas diluições tratamentos de diversas potências foram selecionados com intuito de comparar as variáveis em diversas concentrações do soluto. Foi observado, desde o momento do preparo até no minímo 48 horas após, que no preparado de alta diluição a temperatura é superior em relação as fases veículo e solução. Diferenças entre tratamentos em que há soluto disperso e os tratamentos com concentração de soluto abaixo do inverso do Número de Avogadro podem ser comparadas imediatamente após o preparo das amostras e 48 horas após. A maior média de temperatura dos preparados de alta diluição está relacionada ao processo de sucussão.

As indústrias têxteis têm contribuído diretamente para a contaminação do meio ambiente, principalmente devido ao descarte dos efluentes que são gerados no processo de tingimento das fibras. Geralmente, esses efluentes apresentam coloração acentuada e composição variável. Por isso, existe uma grande preocupação em se realizar o tratamento adequado dos mesmos. Dentre as técnicas utilizadas para essa finalidade, a adsorção tem recebido especial atenção, por ser altamente eficiente e apresentar baixo custo. Neste contexto, o presente trabalho teve por objetivo avaliar a capacidade adsorvente de um compósito à base de haloisita nanotubular (HNT) e de nanopartículas de magnetita (Fe3O4) na remoção do corante catiônico verde de malaquita (MG) em meio aquoso. Primeiramente, o compósito de HNT-Fe3O4 foi preparado através do método de precipitação química, utilizando uma solução de sais de ferro (II) e (III), e HNT. Em seguida, o mesmo foi caracterizado por meio das técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia por dispersão em energia por raios X (EDS), microscopia eletrônica de transmissão (MET), difração de raios X (DRX), determinação da área superficial específica e tamanhos de poro, utilizando o método de Brunauer, Emmet e Teller (BET) e determinação do pH no ponto de carga zero (pHPCZ). Após a caracterização, a capacidade de adsorção do compósito de HNT-Fe3O4 foi investigada em sistema de batelada, sob temperatura controlada (25 °C). A concentração remanescente de MG nos experimentos de adsorção foi estimada por meio da técnica de espectroscopia de absorção molecular na região do visível, utilizando uma curva de calibração externa. Além disso, a influência de parâmetros experimentais, como velocidade de agitação do sistema, massa de adsorvente, pH inicial do meio, concentração inicial do corante e tempo de contato foi igualmente avaliada. Com relação à cinética de adsorção, o modelo de pseudossegunda ordem foi o que melhor descreveu o processo. No que se refere ao equilíbrio de adsorção, os resultados experimentais (R2 = 0,9578) apresentaram um melhor ajuste à isoterma de Freundlich, com valores para a constante de Freundlich (kF) e capacidade máxima de adsorção (qm) iguais a 1,86 L g-1 e 44,25 mg g-1. Os dados termodinâmicos revelaram um processo de adsorção físico e espontâneo, com valores de ΔG°ads, ΔH°ads e ΔS°ads iguais a -4,61 kJ mol-1, -28,13 kJ mol-1 e -77,60 J mol-1 K-1, respectivamente. Por fim, o compósito de HNT-Fe3O4 demonstrou ser um adsorvente eficiente na remoção do corante catiônico MG em meio aquoso, podendo ser reutilizado em mais de um ciclo de remoção, sem perdas significativas de propriedades após o processo de regeneração por calcinação. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2015-07-10T18:01:59Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Catusa De Marco.pdf: 2319252 bytes, checksum: 036ed363d77222aacc66562d741f81f3 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-07-10T18:02:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Catusa De Marco.pdf: 2319252 bytes, checksum: 036ed363d77222aacc66562d741f81f3 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior. / Textile industries have directly contributed to the contamination of the environment, mainly due to the disposal of effluents, which are generated in the dyeing process. Frequently, these effluents have different colors and variable compositions. Therefore, there is great concern in performing the appropriate treatment of them. Among the techniques used for this purpose, adsorption has received special attention because it is highly efficient and presents low cost. In this context, this study aimed to evaluate the adsorbent capacity of a composite based on nanotubular halloysite (HNT) and magnetite nanoparticles (Fe3O4) for the removal of cationic dye malachite green (MG) in aqueous medium. Firstly, the HNT-Fe3O4 composite was prepared by the chemical precipitation method using a solution of iron salts (II) and (III), and HNT. Then, it was characterized by means of several techniques including scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), specific surface area and pore size, using the Brunauer, Emmett and Teller method (BET), and determination of pH at the point of zero charge (pHPZC). After the characterization, the adsorption capacity of the HNT-Fe3O4 composite was investigated in a batch system, under controlled temperature (25 °C). The remaining concentration of MG in adsorption experiments was estimated using the molecular absorption spectroscopy in the visible region with an external calibration curve. Furthermore, the influence of experimental parameters, such as system stirring rate, adsorbent mass, initial pH, initial dye concentration and contact time were also evaluated. The experimental results showed that the adsorption kinetics was better described using a pseudo-second-order model. Regarding the adsorption equilibrium, Freundlich isotherm showed a better fit (R2 = 0.9578) to adsorption data, with values for the Freundlich constant (kF) and maximum adsorption capacity (qm) equal to 1.86 L g-1 and 44.25 mg g-1. On the other hand, the thermodynamic parameters revealed a physical and spontaneous adsorption process, with values of ΔG°ads, ΔH°ads, and ΔS°ads equal to -4.61 kJ mol-1, -28.13 kJ mol-1, and -77.60 J mol-1 K-1, respectively. Finally, the composite HNT-Fe3O4 proved to be a good adsorbent for the removal of MG cationic dye in aqueous medium and can be reused for several adsorption cycles without losing significant properties after the regeneration process by calcination.

O desenvolvimento de novas tecnologias para o tratamento de efluentes contendo corantes tem sido alvo de grande interesse nos últimos anos, devido ao aumento da conscientização acerca da preservação ambiental, além da rigidez da legislação específica. Neste contexto, a adsorção tem se mostrado uma técnica bastante promissora para a remoção de cor, uma vez que apresenta custo relativamente baixo, além de possuir apreciável eficiência. Considerando os aspectos mencionados, este trabalho teve por objetivo avaliar a capacidade adsorvente de um resíduo sólido proveniente da indústria de suco de maçã na remoção do corante catiônico azul de metileno em meio aquoso. Após sua coleta e preparação, o bagaço de maçã foi caracterizado por meio de várias técnicas, como análise elementar, espectroscopia no infravermelho com Transformada de Fourier, espectroscopia de ressonância magnética nuclear de carbono-13 no estado sólido, análise termogravimétrica e microscopia eletrônica de varredura. A área superficial específica, bem como o diâmetro médio das partículas e o pH no ponto de carga zero foram igualmente determinados. Após a caracterização, a capacidade de adsorção do bagaço de maçã foi investigada em sistema de batelada. A concentração de corante remanescente em todos os experimentos de adsorção foi estimada por meio de uma curva de calibração, utilizando-se a técnica de espectroscopia de absorção molecular na região do visível. Além disso, a influência de parâmetros experimentais, tais como concentração inicial do corante, massa de adsorvente, pH do meio, velocidade de agitação do sistema e temperatura, foi avaliada por meio da execução de planejamento fatorial. Com relação ao equilíbrio de adsorção, foi verificado que a isoterma de Langmuir foi a que melhor se ajustou aos resultados experimentais em todas as temperaturas avaliadas, apresentando valores para a constante de Langmuir (KL) e para a capacidade máxima de adsorção (qm) nas faixas 0,0951 a 0,1122 L mg-1 e 97,60 a 133,15 mg g-1, respectivamente. Do ponto de vista termodinâmico, os resultados revelaram um processo físico e espontâneo, com valores de ΔG°ads menores do que -0,59 kJ mol-1, enquanto que ΔH°ads e ΔS°ads resultaram em -19,84 kJ mol-1 e -62,72 J mol-1 K-1, respectivamente. No que se refere à cinética de adsorção, o modelo de pseudossegunda ordem foi o que melhor descreveu o processo. O estudo dos mecanismos de transferência de massa demonstrou que o processo de adsorção é controlado tanto pela difusão no filme estagnado que recobre as partículas, quanto pela difusão intrapartícula no interior dos poros das mesmas para a maior parte das condições de processo verificadas. Os valores para o coeficiente de transferência de massa através do filme estagnado (kf) situaram-se na faixa de 0,57 × 10-6 a 3,13 × 10-5 m min-1, enquanto que a constante de velocidade de difusão intrapartícula (kint) ficou compreendida entre 4,43 e 9,81 mg g-1 min-1. Por fim, o bagaço de maçã mostrou ser um bom adsorvente para a remoção do corante catiônico azul de metileno, podendo ser reutilizado em mais de um ciclo de remoção, sem perdas significativas de propriedades após o processo de regeneração utilizando etanol como solvente. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2016-07-22T19:21:35Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Luis Rafael Bonetto.pdf: 3625274 bytes, checksum: b586378c3ea99b12edd36246954da943 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-22T19:21:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Luis Rafael Bonetto.pdf: 3625274 bytes, checksum: b586378c3ea99b12edd36246954da943 (MD5) Previous issue date: 2016-07-22 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES. / The development of new technologies for the treatment of wastewater containing dyes has generated a great interest in recent years, due to increase awareness about environmental preservation, in addition to the rigidity of specific legislation. In this sense, the adsorption has been a promising technique for color removal, once it offers relatively low-cost, besides to be endowed appreciable efficiency. Considering the mentioned aspects, this study aimed to evaluate the adsorption capacity of a solid agro-industrial waste from apple juice industry (pomace) in the removal of methylene blue cationic dye in aqueous medium. After its collection and preparation, the biomass was characterized by means of several techniques, including elemental analysis, Fourier transform infrared spectroscopy, solid-state 13C nuclear magnetic resonance spectroscopy, thermogravimetric analysis and scanning electron microscopy. The specific surface area, as well as the average diameter of the particles and the pH at the point of zero charge were also determined. After characterization, the adsorption capacity of the apple pomace was investigated in a batch system. The concentration of dye in all remaining adsorption experiments was estimated using a calibration curve by means of molecular absorption spectroscopy in the visible region. Furthermore, the influence of experimental parameters such as initial dye concentration, adsorbent amount, pH of the medium, stirring rate of the system and temperature were also evaluated by a factorial design. Concerning the adsorption equilibrium, the Langmuir isotherm provided the best fit for the experimental data for all temperature evaluated, with values for the Langmuir constant (KL) and maximum adsorption capacity (qm) situated in the ranges from 0.0951 to 0.1122 L mg-¹ and 97.60 to 133.15 mg g-¹, respectively. From the thermodynamic point of view, the results revealed a physical and spontaneous adsorption process, with values lower than -0.59 kJ mol-1 for ΔG°ads, while ΔH°ads and ΔS°ads resulted in -19.84 kJ mol-1 and -62.72 J mol-1 K-1, respectively. The adsorption kinetics was better described using a pseudo-second-order model. Studies on the mechanisms of mass transfer have shown that the adsorption process is controlled by either diffusion on the stagnant film that covering the particles and intraparticle diffusion inside particle porous in the most part of experimental conditions tested. The values of stagnant film mass transfer coefficient (kf) lie within 0.57 × 10-6 to 3.13 × 10-5 m min-1 range, while intraparticle diffusion rate constant (kint) remained between 4.43 and 9.81 mg g-1 min-1. Finally, the apple pomace shown to be a suitable adsorbent for the removal of methylene blue cationic dye and can be reused for several adsorption cycles without significant properties losses after the regeneration process using ethanol as a solvent.

Made available in DSpace on 2015-05-14T13:21:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2772098 bytes, checksum: 3c1518599ff53c3339b74cffefd4da7a (MD5) Previous issue date: 2010-09-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In this work were synthesized, characterized and studied experimentally and theoretically, the compounds of general formula [MX3 (L)], where M = Sb or Bi, X = Cl, Br, L = 2,2'-bipyridine (Bpy), 1,10-phenanthroline (Phen). The synthesized compounds were characterized by elemental analysis (C, H, N, Cl and Br), thermal analysis (TG / DTA) and absorption spectroscopy in the infrared region. The results of elemental analysis suggest a stoichiometry of 1:1 salt / ligand in agreement with the stoichiometry suggested by thermogravimetric analysis. The infrared data of the ligands when compared with those of the adducts indicate a strengthening of the CC bonds, CN the aromatic ring with the coordination.The Thermochemical parameters were obtained experimentally by solution calorimetry. The enthalpy of reaction, acid-Lewis base, determined by calorimetry indicate the strongest basic character of Phen compared to metals. Enthalpies of metal-nitrogen bond follows the order of bonding strength: [BiBr3(Phen)] > [SbCl3(Phen)] > [BiBr3(Bpy)] > [SbCl3(Bpy)]. The theoretical studies were aimed to the structural properties and thermochemistry in the gas phase, through the semi-empirical PM3 method. The results of the calculations predict a geometry type distorted square pyramidal for all the adducts studied, indicating the strong influence of the lone pair of electrons of metals over distance of bond metal-nitrogen. Dipole moments are calculated in the range 10-14D, suggesting a large polar character of the compounds studied. / Nesse trabalho foram sintetizados, caracterizados e estudados experimentalmente e teoricamente, os compostos de formula geral [MX3(L)], onde M = Sb ou Bi; X= Cl, Br; L= 2,2 -bipiridina (Bpy) , 1,10-fenantrolina (Phen). Os compostos sintetizados foram caracterizados por análise elementar (C,H,N,Cl e Br), análise térmica (TG/DTA) e espectroscopia de absorção na região do infravermelho. Os resultados da analise elementar sugerem uma estequiometria de 1:1 sal/ligante em concordância com a estequiometria sugerida pela análise termogravimétrica. Os dados de infravermelho dos ligantes quando comparados com os do adutos indicam um fortalecimento das ligações CC,CN do anel aromático com a coordenação. Os parâmetros termoquímicos foram obtidos experimentalmente por calorimetria em solução. As entalpias de reação, ácido-base de Lewis, determinadas por calorimetria indicam o maior caráter básico da Phen frente aos metais estudados. Das entalpias de ligação metal-nitrogênio segue a ordem de força de ligação: [BiBr3(Phen)] > [SbCl3(Phen)] > [BiBr3(Bpy)] ] > [SbCl3(Bpy)]. Os estudos teóricos foram realizados visando as propriedades estruturais e termoquímicas em fase gasosa, através do método sem-empírico PM3. Os resultados dos cálculos predizem uma geometria do tipo pirâmide de base quadrada distorcida para todos os adutos estudados, indicando a forte influência do par de elétrons isolado dos metais sobre as distâncias de ligação metal-nitrogênio. Os momentos de dipolo calculados estão na faixa 10-14D, sugerindo um elevado caráter polar dos compostos estudados.