A new multi-purpose surface analytical instrument (the Hallam instrument) is described, which combines the surface specific information obtained using x-ray photoelectron spectroscopy (XPS), with bulk information obtained using Energy Dispersive X-ray (EDX) detection. A 15kV electron gun and an ultra high vacuum EDX detector give the instrument an EDX mapping capability. To exploit this to its full potential, spatial alignment of EDX maps acquired at various electron beam energies, E[o], was required. The misalignment of images acquired at various E[o] values was investigated, and a means of describing the misalignment as a function of E[o] was presented. An algorithm was developed which would allow the alignment of offline images acquired at different E[o] values. This was demonstrated on images acquired on both the Hallam instrument and on a Phillips XL40 electron microscope. The small area XPS system developed by Kratos analytical gave a spatial resolution of 30pm at the centre of the field of view, although this deteriorated away from the centre. The reasons for this deterioration in spatial resolution were investigated, and two methods of improving the system were presented. The improvements were implemented on the Hallam instrument and demonstrated using a standard silver grid sample. The small area XPS was applied to a TiAINi coated stainless steel sample to demonstrate its application to real samples, and to display the spatial alignment between the XPS and EDX maps. Finally, the instrument was calibrated for quantitative XPS studies. This involves determining the response of the instrument as a function of the photoelectron kinetic energy. From several methods presented in the literature, the most appropriate was chosen for calibration of the 'Hallam' instrument. The effectiveness of the method used was assessed by recording spectrum intensity from pure elemental standards, and comparing the results with intensity values calculated using the calibration curves.

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2015-12-10T17:52:55Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2015-12-10T17:52:55Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2015-12-10T17:52:55Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2015-12-10T17:52:55Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Zeólitas sintetizadas a partir de cinzas leves e pesadas de carvão e modificadas com hexadeciltrimetilamônio (HDTMA) foram usadas como adsorvente para remoção dos corantes Solophenyl Navy (SN) e Solophenyl Turquesa (ST) e suas formas hidrolisadas, Solophenyl Navy hidrolisada (SNH) e Solophenyl Turquesa hidrolisada (STH), de efluente simulado de indústria têxtil. As zeólitas leve modificada (ZLM) e pesada modificada (ZPM) foram caracterizadas por diferentes técnicas, tais como, espectrometria de fluorescência de raios-X, difração de raios-X e microscopia eletrônica de varredura. As ZLM e ZPM apresentaram carga estrutural negativa devido à formação de uma bicamada parcial de HDTMA na superfície externa da zeólita. A concentração inicial dos corantes, o tempo de contato e o equilíbrio de adsorção foram avaliados. A cinética de adsorção de SN, ST, SNH e STH sobre as zeólitas seguiu o modelo de pseudo segunda- ordem. O tempo de equilíbrio foi de 20 min para SN e ST e 30 min para SNH e STH sobre ZLM, enquanto sobre ZPM foi de 60 min para SN e ST e 20 e 30 min para SNH e STH, respectivamente. Os modelos de Langmuir, Freundlich e Temkin foram aplicados para descrever as isotermas de adsorção. A adsorção dos corantes foi melhor descrita pelo modelo de Langmuir, com exceção dos sistemas SN/ZPM, SNH/ZPM e SNH/ZLM que seguiram modelo de Freundlich. As capacidades máximas de adsorção foram 3,64; 3,57; 2,91 e 4,93 mgL-1 para SN, ST, SNH e STH pela ZLM, respectivamente e 0,235; 0,492; 1,26 e 1,86 mgL-1 pela ZPM, nesta mesma ordem. O melhor desempenho dos corantes hidrolisados foi atribuído à redução do tamanho das moléculas dos corantes durante o processo de hidrólise. A toxicidade aguda dos corantes foi avaliada por diferentes organismos teste. O microcrustáceo C. dubia apresentou valores de EC50 de 1,25; 54,5; 0,78 e 2,56 mgL-1 para SN, ST, SNH e STH, respectivamente. A macrófita L. minor mostrou valores de EC50 de 18,9; 69,4; 10,9 e 70,9 mgL-1 para SN, ST, SNH e STH, respectivamente. As larvas de mosquitos C. tepperi mostraram valores de EC50 de 119 e 440 mgL-1 para a SN e ST, respectivamente. Com relação ao processo de adsorção, os efeitos agudos foram substancialmente reduzidos após o tratamento da solução aquosa de SN e ST com ZLM, assim como de suas formas hidrolisadas, apresentando nenhuma toxicidade após a remoção de 100% da cor. Após o tratamento dos corantes com ZPM houve um aumento da toxicidade, com exceção dos corantes SNH e STH que não apresentaram toxicidade após o tratamento. Testes de Avaliação e Identificação da Toxicidade foram realizados a fim de identificar quais substâncias estariam causando a toxicidade nos corantes SN, ST e no lixiviado de ZLM e ZPM. Os efeitos tóxicos foram reduzidos significativamente após a manipulação com Extração de Fase Sólida (SPE) e ácido etilenodiaminotetracético (EDTA) para o lixiviado de ZLM e ZPM. Os corantes mostraram redução na toxicidade após a manipulação com EDTA indicando que as substâncias tóxicas eram principalmente metais catiônicos. / Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP