Tese de mestrado integrado. Engenharia Química. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Submitted by Renorbio (renorbioba@ufba.br) on 2018-04-25T16:13:25Z No. of bitstreams: 1 Tese de Doutorado - Arão Cardoso Viana.pdf: 3467427 bytes, checksum: c423452ce1188e8d7a75cb9f7cce41ec (MD5) / Approved for entry into archive by Delba Rosa (delba@ufba.br) on 2018-05-04T14:22:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Tese de Doutorado - Arão Cardoso Viana.pdf: 3467427 bytes, checksum: c423452ce1188e8d7a75cb9f7cce41ec (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-04T14:22:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese de Doutorado - Arão Cardoso Viana.pdf: 3467427 bytes, checksum: c423452ce1188e8d7a75cb9f7cce41ec (MD5) / Fund coord de aperfeicoamento de pessoal de nivel sup e cons nac de desenvolvimento cientifico e tecnologico. / O uso de feromônios tem sido uma alternativa eficiente para monitoramento e controle de pragas, mantendo a população em níveis economicamente aceitáveis. Para o controle do Rhynchophorus palmarum (broca do coqueiro), o uso de agrotóxicos não é viável, sendo usado o feromônio de agregação rincoforol como isca para captura em conjunto com armadilhas. Em virtude de condições ambientais, a cinética de evaporação dessa substância pode ser prejudicada ocasionando taxas de liberação excessivas ou baixas para detecção pelo R. palmarum. O presente estudo teve como objetivo avaliar o uso de matrizes inorgânicas e uma matriz orgânica como dispositivo para liberação controlada do rincoforol. Foi realizado a validação de método analítico para identificação e quantificação do rincoforol por cromatografia gasosa acoplada a um detector de espectrometria de massas, tanto na sua forma pura como também do recuperado após adsorção nas matrizes. Foram sintetizadas ou adquiridas as estruturas inorgânicas: Zeólitos (ZSM-5 SAR 30/50/80; MCM-22 SAR 30/50/80; Zeólito L; Zeólito Y amoniacal e Sódico; Silicalita-1), Argilas (Montmorilonita K10 e KSF; caulim) e Na-Magadiíta, como também a estrutura orgânica amilose de batata. Caracterização das matrizes foram realizadas, mostrando similaridade com matrizes obtidas através de padrões fornecidos pela literatura. Avaliações da estabilidade do rincoforol adsorvido nas matrizes e posterior recuperação com solução de n-hexano, foram analisadas através do método analítico desenvolvido, mostrando no t = 24h resultados positivos para recuperação nas estruturas: Silicalita-1 (93,17%); Zeólito L (93,62%); ZSM-5 SAR30 (91,26%); Na-Magadiíta (89,05%), caulim (88,3%) e amilose de batata (95,23%). As demais estruturas avaliadas apresentaram degradação total ou parcial do rincoforol, obtendo produtos de degradação através de reações de desidratação e eterificação. Para avaliação da estabilidade do feromônio durante seu armazenamento já adsorvido nas matrizes, avaliação do recuperado foi realizada durante 180 dias com intervalos de 30 dias. Foi demonstrando que a estrutura Caulim não foi adequada, por apresentar degradação parcial e volatilização do rincoforol no tempo de até 60 dias. As demais estruturas apresentaram apenas perda na intensidade do sinal, demonstrando perda da massa adsorvida por evaporação sem ocorrer conjuntamente formação de novos produtos de degradação. As estruturas que apresentaram maior resultado para uso como dispositivo de liberação controlada do rincoforol foram: Na-Magadiíta; Zeólito-Y e Silicalita-1. Com os resultados obtidos, foi possível concluir que as matrizes inorgânicas silicalita-1, zeólito L e Na-Magadiíta, como também matriz orgânica amilose de batata são as matrizes mais promissora para uso como dispositivo de liberação controlada do feromônio de agregação rincoforol. / The use of pheromones has been an efficient alternative for the monitoring and control of pests, keeping the population at levels that are economically acceptable. For the control of Rhynchophorus palmarum (South American palm weevil), the use of pesticides is not viable, and the aggregation pheromone rhynchophorol is used as bait to capture it along with traps. Due to environmental conditions, this substance’s evaporation kinetics can be damaged, causing excessive or low release rates for detection by R. Palmarum. The objective of this study was to evaluate the use of inorganic matrices and one organic matrix as a device for controlled release of rhynchophorol. Validation of analytical method to identify and quantify rhynchophorol was carried out by gas chromatography coupled to a mass spectrometry detector, for both its pure form and the amount recovered after adsorption on the matrices. The following inorganic structures were synthesized or purchased: Zeolites (ZSM-5 SAR 30/50/80; MCM-22 SAR 30/50/80; zeolite-L; ammonium and sodium zeolite-Y; Silicalite-1), Clays (K10 and KSF Montmorillonit; Kaolin) and Na-Magadiite, as well as the organic structure potato starch. The matrices were characterized and showed similarities to matrices obtained through standards provided by the literature. Stability of the rhynchophorol adsorbed on matrices and subsequently recovered with n-hexane solution was analyzed using the analytical method developed, showing positive results at t = 24h for recovery in the structures: Silicalite-1 (93.17%); zeolite-L (93.62%); Zsm- 5 SAR30 (91.26%); Na-Magadiite (89.05%), kaolin (88.3%) and potato starch (95.23%). The other structures evaluated showed total or partial degradation of rhynchophorol, obtaining degradation products by dehydration and etherification reactions. To assess the stability of the pheromone during its storage already adsorbed on the matrices, the recovered amount was evaluated for 180 days, at 30-day intervals. It was demonstrated that the Kaolin structure was not adequate, since it led to partial degradation and volatilization of rhynchophorol in the time of up to 60 days. The other structures showed only loss of signal intensity, demonstrating loss of the adsorbed mass by evaporation without simultaneous formation of new degradation products. The structures that showed the best results for use as rhynchophorol controlled-release device were: Na-Magadiite; zeolite-Y and Silicalite-1. With the obtained results, it was possible to conclude that the inorganic matrices silicalite-1, zeolite-L and Na-Magadiite, as well as the organic matrix potato starch, are the most promising ones to be used as a device for controlled release of the aggregation pheromone rhynchophorol.

Submitted by Albertina Ferreira (albertina2010@gmail.com) on 2018-06-08T18:30:59Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) DissertaçãoPPGEC-Almeida D.J..pdf: 6607772 bytes, checksum: b66235e95203902025e76b8331109f52 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2018-06-11T14:06:58Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) DissertaçãoPPGEC-Almeida D.J..pdf: 6607772 bytes, checksum: b66235e95203902025e76b8331109f52 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2018-06-11T14:09:21Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) DissertaçãoPPGEC-Almeida D.J..pdf: 6607772 bytes, checksum: b66235e95203902025e76b8331109f52 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-11T14:09:21Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) DissertaçãoPPGEC-Almeida D.J..pdf: 6607772 bytes, checksum: b66235e95203902025e76b8331109f52 (MD5) Previous issue date: 2018-03-29 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Atypical situations in Amazonas State, which contribute to the accelerated deterioration of conventional pavements, raise the need to develop specific paving solutions. This work aims to identify changes of the mechanical and microstructural properties of tropical soil with cement (8.20%) and chemical additive based on synthetic zeolite, called Roadcem® (RC) at different rates (0%, 0.087% and 0.174%). Changing its moisture condition during compaction (0%, 30% and 60% of optimum moisture) and different curing conditions (wet, submerged and under cycles of durability), in order to represent the expected conditions of the execution. After extensive characterization of the materials used, non-confined compression tests and diametral compression stress, mass loss through the durability test and investigation of microscopic changes were performed. Systematic procedures for soil stabilization work with cement and RC are also proposed. An experimental stretch was built, structural design developed and its mechanical performance evaluated. A regression model considering the results of compressive strength of the material for condition of curing under cycles of durability (R² = 0.85) indicated maximum resistance predicted for 0.174 % RC and 0% increase of moisture, in the value of 5, 97 MPa. With excess water, the chemical reactions that promote the greatest interaction between the grains do not occur at the same intensity. Rates of 0.174% RC reduced the mass loss to 0.6% for samples molded at optimal moisture in the durability test. Ettringite crystals and lower occurrence of fractures was observed only in samples with RC additive in microstructural analysis. The proposed work procedures describe in a broad way the steps to be successful in the execution of subgrade soil stabilization with cement and RC additive. The resistance of the samples extracted from the experimental section reach 3,01 MPa after 28 days curing and the track presented with no surface cracks evolution. Thus, the results indicated that RC additive contributed with mechanical properties conservation under studied conditions. / Situações atípicas no estado do Amazonas, que contribuem para a deterioração acelerada dos pavimentos convencionais, despertam a necessidade de desenvolver soluções específicas. Este estudo buscou identificar as alterações nas propriedades mecânicas e microestruturais de solo tropical com cimento (8,20 %) e aditivo químico a base de zeólito sintético, denominado Roadcem® (RC) em diferentes taxas (0 %, 0,087 % e 0,174 %). Os teores de umidade na compactação foram variados em 0 %, 30 % e 60 % da umidade ótima. O processo de cura foi realizado de três formas: via úmida, submersa e sob ciclos de molhagem e secagem. Após caracterização dos materiais, realizou-se ensaios de compressão não-confinada e tração por compressão diametral, perda de massa pelo ensaio de durabilidade e investigação das alterações microscópicas. Adicionalmente, foi proposto procedimentos sistemáticos de execução de obra de estabilização do solo de subleito com cimento e RC. Um trecho experimental foi construído, projeto estrutural desenvolvido e seu desempenho mecânico avaliado. Um modelo de regressão, considerando os resultados de resistência à compressão do material, indicou máxima resistência predita para condição de cura sob ciclos de durabilidade (R² = 0,85), com 0,174 % de RC e 0 % de acréscimo de umidade, no valor de 5,97 MPa. Nas amostras com excesso de água, as reações químicas que promovem a maior interação entre os grãos não ocorrem na mesma intensidade. No ensaio de durabilidade, amostras com 0,174 % de RC reduziram a perda de massa em 0,6 % para as moldadas na umidade ótima e indicou redução na taxa de absorção para todas umidades na compactação. Cristais de etringita e menor ocorrência de fraturas foi observada apenas em amostras com aditivo RC. Os procedimentos de obra propostos descreveram de maneira ampla as etapas afim de obter sucesso na execução de estabilização de solos de subleito. A resistência à compressão das amostras extraídas do trecho experimental obteve média de 3,01 MPa para 28 dias e não houve evolução de trincas superficiais. De modo geral, os resultados indicaram que a adição do aditivo RC contribui com a conservação das propriedades mecânicas nas condições estudadas.

A presença de ovos de helmintos é um dos principais problemas do reúso de esgotos tratados na irrigação agrícola e no reúso urbano não potável. Isso porque pode haver contaminação dos trabalhadores que manipulam a água de reúso e da população consumidora. Os ovos de helmintos não são removidos com eficiência por meio de operações e processos unitários convencionais. Esses processos não possibilitam a remoção de ovos de helmintos a níveis estabelecidos pelas diretrizes da Organização Mundial da Saúde (OMS) para o reúso. Avaliar a filtração até a gravidade, como unidade complementar de tratamento, para a remoção de ovos de helmintos é o objetivo desta pesquisa. Como os efluentes de estações de tratamento de esgotos locais apresentam concentrações muito variáveis de ovos de helmintos, foi utilizada uma solução sintética de ovos padronizados Ascaris suum. A solução sintética preparada com o uso dos ovos padronizados foi usada na determinação dos parâmetros de operação do processo de filtração. Após esses ensaios, foram realizados testes em escala piloto com esgoto tratado, objetivando o estudo da influência da matéria orgânica, dos sólidos e de outros interferentes do processo. Os experimentos com solução sintética foram desenvolvidos nos laboratórios do Centro Internacional de Referência em Reúso de Água (CIRRA), da Escola Politécnica da USP. As experiências com esgoto tratado foram realizadas na ETE do ABC, da SABESP. Os resultados mostraram que as três colunas de filtração foram muito eficientes na remoção dos ovos de helmintos, produzindo um efluente com concentração final inferior a 1 ovo/l. Além disso, a filtração possibilitou a remoção de sólidos suspensos totais, turbidez, cor e material orgânico particulado, resultando em um efluente com grande potencial para ser reusado na irrigação agrícola, bem como no reúso urbano não potável. / Helminth eggs are one of the major problems regarding the reuse of treated sewage in agriculture and non-potable urban irrigation since both workers who handle the effluent and the consumer population might become contaminated. Helminth eggs are not efficiently removed by conventional unit operations and processes, which do not allow the removal of helminth eggs at levels established by the World Health Organization guidelines. The objective of this research is to assess the gravity filtration as an additional unit of treatment for the removal of helminth eggs. Since local effluent sewage treatment stations have highly variable concentrations of helminth eggs, a synthetic solution of standardized Ascaris suum was used. The synthetic solution prepared with standardized eggs was used to determine the operating parameters of the filtration process. Following the trials, pilot scale tests with treated sewage were conducted aimed at evaluating the influence of organic materials, solids, among other materials which might interfere in the process. Experiments with synthetic solution were performed in the laboratory of the International Center of Water Reuse - CIRRA, at the Polytechnic School of the University of São Paulo. Experiments with treated sewage were performed at ETE - ABC, SABESP. The results showed that the three filtration columns were very efficient in removing helminth eggs, which resulted in an effluent with a final concentration of < 1 egg/L. In addition, the filtration allowed the removal of total suspended solids, turbidity, color, and particulate organic material, resulting in an effluent with great potential to be reused in irrigation as well as in non-potable urban reuse.

A presença de ovos de helmintos é um dos principais problemas do reúso de esgotos tratados na irrigação agrícola e no reúso urbano não potável. Isso porque pode haver contaminação dos trabalhadores que manipulam a água de reúso e da população consumidora. Os ovos de helmintos não são removidos com eficiência por meio de operações e processos unitários convencionais. Esses processos não possibilitam a remoção de ovos de helmintos a níveis estabelecidos pelas diretrizes da Organização Mundial da Saúde (OMS) para o reúso. Avaliar a filtração até a gravidade, como unidade complementar de tratamento, para a remoção de ovos de helmintos é o objetivo desta pesquisa. Como os efluentes de estações de tratamento de esgotos locais apresentam concentrações muito variáveis de ovos de helmintos, foi utilizada uma solução sintética de ovos padronizados Ascaris suum. A solução sintética preparada com o uso dos ovos padronizados foi usada na determinação dos parâmetros de operação do processo de filtração. Após esses ensaios, foram realizados testes em escala piloto com esgoto tratado, objetivando o estudo da influência da matéria orgânica, dos sólidos e de outros interferentes do processo. Os experimentos com solução sintética foram desenvolvidos nos laboratórios do Centro Internacional de Referência em Reúso de Água (CIRRA), da Escola Politécnica da USP. As experiências com esgoto tratado foram realizadas na ETE do ABC, da SABESP. Os resultados mostraram que as três colunas de filtração foram muito eficientes na remoção dos ovos de helmintos, produzindo um efluente com concentração final inferior a 1 ovo/l. Além disso, a filtração possibilitou a remoção de sólidos suspensos totais, turbidez, cor e material orgânico particulado, resultando em um efluente com grande potencial para ser reusado na irrigação agrícola, bem como no reúso urbano não potável. / Helminth eggs are one of the major problems regarding the reuse of treated sewage in agriculture and non-potable urban irrigation since both workers who handle the effluent and the consumer population might become contaminated. Helminth eggs are not efficiently removed by conventional unit operations and processes, which do not allow the removal of helminth eggs at levels established by the World Health Organization guidelines. The objective of this research is to assess the gravity filtration as an additional unit of treatment for the removal of helminth eggs. Since local effluent sewage treatment stations have highly variable concentrations of helminth eggs, a synthetic solution of standardized Ascaris suum was used. The synthetic solution prepared with standardized eggs was used to determine the operating parameters of the filtration process. Following the trials, pilot scale tests with treated sewage were conducted aimed at evaluating the influence of organic materials, solids, among other materials which might interfere in the process. Experiments with synthetic solution were performed in the laboratory of the International Center of Water Reuse - CIRRA, at the Polytechnic School of the University of São Paulo. Experiments with treated sewage were performed at ETE - ABC, SABESP. The results showed that the three filtration columns were very efficient in removing helminth eggs, which resulted in an effluent with a final concentration of < 1 egg/L. In addition, the filtration allowed the removal of total suspended solids, turbidity, color, and particulate organic material, resulting in an effluent with great potential to be reused in irrigation as well as in non-potable urban reuse.

Submitted by Ana Hilda Fonseca (anahilda@ufba.br) on 2016-04-29T15:57:07Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Maurício Brandão dos Santos.pdf: 3641159 bytes, checksum: 88e0cb2e8aa02b484840cb026ee24d5f (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Hilda Fonseca (anahilda@ufba.br) on 2016-05-12T16:07:25Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação Maurício Brandão dos Santos.pdf: 3641159 bytes, checksum: 88e0cb2e8aa02b484840cb026ee24d5f (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-12T16:07:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação Maurício Brandão dos Santos.pdf: 3641159 bytes, checksum: 88e0cb2e8aa02b484840cb026ee24d5f (MD5) / CAPES / A produção de biodiesel no Brasil é hoje uma realidade, mas para que o processo seja economicamente viável faz-se necessário o aproveitamento do glicerol obtido como coproduto. Produtos mais rentáveis podem ser obtidos por diversas rotas catalíticas. A acroleína que é um intermediário químico na produção de ácido acrílico e seus polímeros pode ser obtida pela desidratação de glicerol, em fase gasosa. Esta reação é favorecida sobre catalisadores ácidos, especialmente os zeólitos. Estes materiais são aluminossilicatos microporosos, com estrutura tridimensional e acidez que pode ser ajustada pela razão molar SiO2/Al2O3. A depender da estrutura do zeólito, de sua acidez e propriedades texturais, podem ser obtidas altas conversões e seletividades na desidratação do glicerol a acroleína, em fase gasosa, mas geralmente observa-se rápida desativação pela deposição de coque. Os melhores resultados de conversão de glicerol na literatura foram obtidos com o zeólito H-β e o H-ZSM-5. Porém, apesar do zeólito ferrierita apresentar baixa conversão e da não existência de estudos exploratórios dessa topologia na literatura Kim e colaboradores apontam melhores seletividades a acroleína para o zeólito ferrieita. O zeólito ferrierita (FER) é composto estruturalmente por canais com anéis de dez membros intersectados perpendicularmente a canais formados por anéis de oito membros. A síntese hidrotérmica estática deste zeólito pode ser realizada em meio hidróxido ou fluoreto. Ademais, diferentes composições de gel de síntese são encontradas na literatura utilizando diferentes agentes direcionadores de estrutura. Neste trabalho a síntese do zeólito ferrierita foi realizada utilizando etilenodiamina, em meio hidróxido e piridina e/ou n-butilamina para o meio fluoreto, com diferentes razões molares SiO2/Al2O3. Os materiais foram caracterizados e avaliados cataliticamente na desidratação do glicerol a acroleína em fase gasosa. A utilização de ar sintético como gás de arraste, regenera sítios ácidos coqueados nas primeiras horas de teste catalítico e, mantém a conversão de glicerol e a seletividade a acroleína praticamente constantes nas demais horas de reação. A medida que aumenta a razão SiO2/Al2O3 maior a fração de sítios ácidos moderados e melhor o desempenho catalítico. A temperatura de 300ºC foi a que conduziu melhores atividades para os zeólitos obtidos nos dois meios. A medida que se aumenta o tempo espacial, maior a seletividade a acroleína. A variação da razão H2O/glicerol indicou que, mesmo com o aumento da concentração de glicerol para 50%, se obteve resultados de conversão e seletividades próxima àquelas da solução 36,6%, o que é de extrema importância no aproveitamento de glicerol. Os catalisadores obtidos em meio fluoreto apresentaram ativos na desidratação do glicerol, mesmo apresentando menor densidade total de sítios ácidos. Além disso, estes catalisadores após teste catalítico apresentam baixa desativação e pouca percentagem de coque deposita / Biodiesel production in Brazil is a reality, but that the process is economically viable it is necessary the use of glycerol obtained as co-product. Various catalytic routes can obtain most profitable products. The acrolein, which is a chemical intermediate in the production of acrylic acid and its polymers, can be obtained by dehydration of glycerol in the gas phase. This reaction is favored over acid catalysts, especially zeolites. These materials are microporous aluminosilicates with three dimensional structure and acidity can be adjusted by the SiO2/Al2O3 molar ratio. Depending on the zeolite structure, acidity and textural properties can be obtained in high conversions and selectivities dehydration of glycerol to acrolein in the gas phase, but typically observed rapid deactivation by coking. The best conversion of glycerol results in the literature have been obtained with H-β zeolite and H-ZSM-5. However, despite the ferrierite zeolite have low conversion and lack of exploratory studies of this topology in literature Kim et al. point out best selectivities for acrolein ferrieita zeolite. The zeolite ferrierite (FER) consists structurally by channels with rings ten members intersected perpendicularly to channels formed by rings of eight members. The static hydrothermal synthesis of the zeolite can be performed in the middle hydroxide or fluoride. Furthermore, different synthesis gel compositions are found in the literature using different drivers agents structure. In this paper the synthesis of zeolite ferrierite as performed using ethylenediamine in the middle hydroxide and pyridine and/ or n- butylamine in fluoride medium with different SiO2/Al2O3 molar ratios. The materials were characterized and evaluated in the catalytic dehydration of glycerol to acrolein in the gas phase. The use of synthetic air as carrier gas, regenerates the coque in the acid sites in the early hours of catalytic test and keeping the conversion of glycerol and the selectivity to acrolein nearly constant in the remaining hours of reaction. As increases the SiO2/Al2O3 higher the fraction of moderate acid sites and the best catalytic performance. The temperature was 300°C led to the best activities for the zeolites obtained in two ways. As one increases the space time, the higher the selectivity to acrolein. The variation of the ratio H2O/glycerol indicated that even with increasing glycerol concentration for 50% conversion was obtained results and those of the next solution selectivity 36.6%, which is extremely important in the use of glycerol. The catalysts obtained in medium fluoride had assets in glycerol dehydration, even with lower total density of acid sites. Further, these catalysts after the catalytic test and deactivation have low low percentage of deposited coke.