Orientador: Arnaldo Alves Cardoso / Banca: Mercedes de Moraes / Banca: Janaína Braga do Carmo / Banca: Lilian Rothschild Franco de Carvalho / Banca: Gisele Olimpio da Rocha / Resumo: Aerossóis são espécies sólidas ou líquidas suspendidas e/ou transportadas pelo ar, com diâmetro médio da ordem nano ou micrométrica. Os aerossóis podem modificar a atmosfera do planeta, afetar a saúde dos seres vivos, alterar a visibilidade e até mesmo o clima e a disponibilidade de água potável. Estes fatos justificam a necessidade de melhorar o conhecimento sobre suas características físicas e químicas. As rápidas mudanças na quantidade e composição dos aerossóis na atmosfera são resultados de atividades antrópicas que estão se intensificando como resultado de expansão econômica. Fora dos centros urbanos, as atividades relacionadas ao agronegócio são responsáveis por grande parte da emissão dos aerossóis. A região do centro-oeste paulista destaca-se pela grande área destinada à plantação de cana-de-açúcar. Parte significativa ainda utiliza a queima da palha para facilitação da colheita manual. O presente estudo descreve a caracterização química e física do material particulado atmosférico no interior do estado de São Paulo no período entre Maio de 2010 a Fevereiro de 2012. O maior número de amostras foi coletada na região central do estado, no município de Araraquara, dentro do Campus da Unesp, localizado a sudoeste da área urbana. Outras amostras foram coletadas a sudoeste do Estado, no município de Ourinhos, no Campus da UNESP, localizado a 5 km do centro urbano Nesta campanha participaram diferentes grupos de pesquisa. Para a coleta do aerossol utilizou-se filtros de Teflon e vazão de amostragem de ≈9 L min-1. Este procedimento possibilitou a coleta do material particulado suspenso total. Nas amostras coletadas foram determinadas as espécies iônicas solúveis em água por cromatografia de íons (NH4+, Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Cl-, NO3-, SO42-, PO43-, C2O42-. O equipamento utilizado não permitiu a separação das espécies orgânicas acetato e formiato, apresentadas aqui como a somatórias... / Abstract: Aerosols are suspended solid or liquid species and / or airborne, with an average diameter of the nano or micron order. Aerosols can modify the atmosphere of the planet, affect the health of living beings, change the visibility and even the weather and availability of drinking water. These facts justify the need to improve the knowledge about their physical and chemical characteristics. Rapid changes in the amount and composition of aerosols in the atmosphere are the result of human activities, which are increasing as a result of economic expansion. Outside urban centers , the activities related to agribusiness are responsible for much of the emission of aerosols. The region of the center - west of São Paulo is distinguished by large area for sugar cane crop. Significant part still uses the of straw burning to facilitate the manual harvesting. The present study describes the chemical and physical characterization of atmospheric particulate matter in the state of São Paulo in the period from May 2010 to February 2012. The largest number of samples was collected in the central region of the state, the city of Araraquara, UNESP at the Campus, located southwest of the urban area. Other samples were collected southwest of the state , in the Ourinhos city, at the campus of UNESP, located 5 km from the city center. Together the campaign participated different research groups. To collect the aerosol was used Teflon filters and flow sampling ≈ 9 L min-1. This procedure allowed the collection of total suspended particulate matter. In the collected samples were determined water soluble ionic species by ion chromatography (NH4+, Na+, K+ , Mg2+ , Ca2+ , Cl- , NO3- , SO42- , PO43- , C2O42-). Equipment used did not enabled the separation of organic species acetate and formate, shown here as the summation of these organic anions ( H3CCOO- + HCOO-). In parallel directly measurements were performed to get the number concentration of particles... / Doutor

Made available in DSpace on 2014-08-13T14:50:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-09-19Bitstream added on 2014-08-13T18:01:27Z : No. of bitstreams: 1 000747315_20151231.pdf: 570525 bytes, checksum: 3267d35098b01579a745293f68590199 (MD5) Bitstreams deleted on 2016-01-04T10:26:48Z: 000747315_20151231.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2016-01-04T10:28:38Z : No. of bitstreams: 1 000747315.pdf: 2387128 bytes, checksum: 66912d8d58c3818da96b0516f50c2314 (MD5) / Aerossóis são espécies sólidas ou líquidas suspendidas e/ou transportadas pelo ar, com diâmetro médio da ordem nano ou micrométrica. Os aerossóis podem modificar a atmosfera do planeta, afetar a saúde dos seres vivos, alterar a visibilidade e até mesmo o clima e a disponibilidade de água potável. Estes fatos justificam a necessidade de melhorar o conhecimento sobre suas características físicas e químicas. As rápidas mudanças na quantidade e composição dos aerossóis na atmosfera são resultados de atividades antrópicas que estão se intensificando como resultado de expansão econômica. Fora dos centros urbanos, as atividades relacionadas ao agronegócio são responsáveis por grande parte da emissão dos aerossóis. A região do centro-oeste paulista destaca-se pela grande área destinada à plantação de cana-de-açúcar. Parte significativa ainda utiliza a queima da palha para facilitação da colheita manual. O presente estudo descreve a caracterização química e física do material particulado atmosférico no interior do estado de São Paulo no período entre Maio de 2010 a Fevereiro de 2012. O maior número de amostras foi coletada na região central do estado, no município de Araraquara, dentro do Campus da Unesp, localizado a sudoeste da área urbana. Outras amostras foram coletadas a sudoeste do Estado, no município de Ourinhos, no Campus da UNESP, localizado a 5 km do centro urbano Nesta campanha participaram diferentes grupos de pesquisa. Para a coleta do aerossol utilizou-se filtros de Teflon e vazão de amostragem de ≈9 L min-1. Este procedimento possibilitou a coleta do material particulado suspenso total. Nas amostras coletadas foram determinadas as espécies iônicas solúveis em água por cromatografia de íons (NH4+, Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Cl-, NO3-, SO42-, PO43-, C2O42-. O equipamento utilizado não permitiu a separação das espécies orgânicas acetato e formiato, apresentadas aqui como a somatórias... / Aerosols are suspended solid or liquid species and / or airborne, with an average diameter of the nano or micron order. Aerosols can modify the atmosphere of the planet, affect the health of living beings, change the visibility and even the weather and availability of drinking water. These facts justify the need to improve the knowledge about their physical and chemical characteristics. Rapid changes in the amount and composition of aerosols in the atmosphere are the result of human activities, which are increasing as a result of economic expansion. Outside urban centers , the activities related to agribusiness are responsible for much of the emission of aerosols. The region of the center - west of São Paulo is distinguished by large area for sugar cane crop. Significant part still uses the of straw burning to facilitate the manual harvesting. The present study describes the chemical and physical characterization of atmospheric particulate matter in the state of São Paulo in the period from May 2010 to February 2012. The largest number of samples was collected in the central region of the state, the city of Araraquara, UNESP at the Campus, located southwest of the urban area. Other samples were collected southwest of the state , in the Ourinhos city, at the campus of UNESP, located 5 km from the city center. Together the campaign participated different research groups. To collect the aerosol was used Teflon filters and flow sampling ≈ 9 L min-1. This procedure allowed the collection of total suspended particulate matter. In the collected samples were determined water soluble ionic species by ion chromatography (NH4+, Na+, K+ , Mg2+ , Ca2+ , Cl- , NO3- , SO42- , PO43- , C2O42-). Equipment used did not enabled the separation of organic species acetate and formate, shown here as the summation of these organic anions ( H3CCOO- + HCOO-). In parallel directly measurements were performed to get the number concentration of particles...

Orientador: Arnaldo Alves Cardoso / Banca: Paulo Clairmont Feitosa de Lima Gomes / Banca: Theotonio Mendes Pauliquevis Júnior / Banca: Adalgiza Fornaro / Banca: Bernardino Ribeiro de Figueiredo / Resumo: Este trabalho buscou evidências para reconhecer mudanças sazonais nas emissões e consequentes mudanças na composição de aerossóis presentes em uma região subtropical a fetada pela queima de biomassa agrícola. Aquisições de dados de distribuição de tamanho e amostragem de aerossol foram feitas próximas ao centro geográfico do estado de São Paulo, no município de Araraquara. A composição iônica das espécies solúveis foram determinadas pela técnica da cromatografia de íons. Diferentes concentrações numéricas da fração mais fina de aerossóis mostraram ser dependentes de condições atmosféricas e, portanto, mostram variações sazonais na formação e crescimento de partículas. A o corrência preferencial de processos de nucleação homogênea, foram mais pronunciados durante os meses mais chuvosos de verão. Já os processos de nucleação heterogênea, foram favorecidos durante o inverno, quando ocorrem emissões mais intensas da queima de b iomassa. A moda de nucleação e a moda de Aitken foram favorecidas no período úmido (verão) e períodos de seca (inverno queima de biomassa), respectivamente. A moda de acumulação mostrou picos no verão e no inverno, o que pode ser explicado pelo crescimento das partículas por efeitos de higroscopicidade e reações heterogêneas concomitantes. Também buscou - se quantificar o possível efeito da presença de aerossóis localizados próximos ao solo nas propriedades das nuvens. Para buscar evidências de interção aeros sol - nuvem foram coletados dados a respeito do raio efetivo da gota e da profundidade óptica da nuvem. Estes dados foram obtidos pelo tratamento das medidas realizadas por satélites que orbitam sobre a região de estudo. Os resultados obtidos ao longo de ma is de um ano indicaram que as fontes de emissões regionais contribuem para a emissão de aerossóis primários ou formação de aerossóis secundários, que... / Abstract: This study aimed to recognize seasonal changes in emissions and consequent changes in the composition of aerosols present in a subtropical region affected by the agricultural biomass burning. Data acquisition relat ed to the size distribution and aerosol samples were taken near the geog raphical center of the São Paulo state, in the city of Araraquara. The ionic composition of the soluble species were determined by the ion - chromatography technique. Different numerical concentrations of the finer fraction of aerosols showed to be dependent of the atmospheric conditions and, thus, show ed seasonal variations in particle formation and growth. The preferential occurrence of homogeneous nucleation processes were more pronou nced during the rainy summer months. But, the heterogeneous nucleation processes were favored during the winter, when there are more intense emissions from biomass burning. The nucleation and Aitken modes were favored in the wet season (summer) and dry per iods (winter biomass burning), respectively. Accumulation mode showed peaks in summer and winter, which can be explained by the growth of the particles by the effects of hygroscopicity and concur rent heterogeneous reactions. This work also sought to quanti fy the possible effect of the presence of aerosols located close to the ground in the clouds properties.To seek evidence of aerosol - cloud interaction, data were collected about the effective radius of the drop and the optical depth of the cloud. These data were obtained from satellites that orbiting over the region of study. The results of the studies over more than one year indicated that the sources of regional emissions contribute to the emission of primary aerosols or formation of secondary aerosols, that can influence the cloud formation process. These facts suggest that the seasonal human activities in the region can alter the composition of the aerosol and this, in t... / Doutor

Orientador: Arnaldo Alves Cardoso / Coorientador: Maria Angélica Martins Costa / Banca: Andrew George Allen / Banca: Maria Lúcia Arruda de Moura Campos / Resumo: Este estudo foi desenvolvido com o objetivo de avaliar possíveis impactos de fontes antropogênicas na composição da atmosfera no litoral norte do estado de São Paulo, município de Caraguatatuba. Desde a primeira década do século XXI, este local sofre forte impacto de mudanças nas atividades econômicas impulsionadas pelo projeto de extração de óleo e gás contidos em reservas do pré-sal, pois a região é um dos polos de recebimento e distribuição de petróleo e derivados. Espera-se que o continuo aumento das instalações industriais, trânsito de veículos e embarcações e expansão da área urbana tenham continuidade ainda por muitos anos. Apesar dos possíveis efeitos que essas mudanças podem causar no ambiente não existe nenhum dado sobre composição da atmosfera local e este trabalho apresenta as primeiras medidas de gases ácidos e aerossol atmosférico. As amostragens foram feitas próximo aos limites da área urbana e, de forma concomitante, no alto da Serra do Mar e com isso buscou-se reconhecer possíveis alterações na composição química de gases e aerossol durante os processos de circulação de ar que usualmente ocorrem entre o continente e o oceano e que são influenciados também pelas emissões locais e reações fotoquímicas. Para avaliá-los foi feita caracterização química da atmosfera em relação aos componentes iônicos solúveis do aerossol, aos gases ácidos na fase gasosa e à amônia. Os aerossóis foram coletados por amostrador Hi-Vol, para distribuição do material particulado em sei... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This study was developed with the objective of evaluating the possible impacts of anthropic sources on the composition of the atmosphere of a littoral region (Caraguatatuba) located in the state of São Paulo (Brazil). This coastal region is under heavy impact from emissions of various compounds into the atmosphere. The site was chosen as a receiving center for oil and gas extraction products from deepwater reserves known as "pre-sal". The continued growth of industrial facilities, increased traffic of vehicles and ships, along with expansion of the urban area is expected to increase in the coming years. Despite the possible effects on the environment, there is no data on the composition of the local atmosphere. This work presents the first measurements made in the atmosphere of acid gases and aerosol. The samplings were made close to the urban limits of the city and concomitantly at a sampling point located high in the mountains. Possible changes in the chemical composition of gases and aerosols during air circulation processes, which usually occur between the continent and the ocean, have been studied. These processes are mainly influenced by local emissions, photochemical reactions and air circulation. Samples of formic acid, acetic acid, sulfur dioxide, hydrogen chloride and nitric acid were collected using sequential filtration with cellulose filters treated with sodium carbonate. Ammonia was collected with cellulose filter impregnated with oxalic acid. Samples of particu... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Maurício Araújo Zanardi / Coorientador: José Antônio Perrella Balestieri / Coorientador: Andreas Kempf / Banca: Alex Mendonça Bimbato / Banca: Márcio Teixeura Mendonça / Resumo: O motor de combustão interna é a principal fonte de energia de automóveis, sendo de grande importância para o setor de energia no mundo. Com o aparecimento de problemas relacionados com a emissão exagerada de poluentes e gases de efeito estufa, o desenvolvimento de modelos que corretamente descrevem os fenômenos físicos que ocorrem no interior da câmara de combustão de motores tornou-se relevante. Assim, na primeira parte deste trabalho a biblioteca de modelos de fonte aberta de dinâmica de fluidos computacional (CFD) OpenFOAM com módulos desenvolvidos na Universidade de Duisburg-Essen foi utilizada para investigar o efeito do volume das fendas no desenvolvimento da combustão em motores convencionais com ignição por centelha. As simulações de grandes escalas (LES, large eddy simulation) realizadas foram validadas com visualizações de câmeras de alta velocidade obtidas do motor óptico de Duisburg, que mostraram a presença de uma frente luminosa no interior da fenda anular que poderia ser associada a uma chama se propagando. Os resultados apresentados mostraram boa concordância qualitativa com os dados experimentais, o que permitiu concluir que no caso do motor de Duisburg, a chama é realmente capaz de penetrar no volume da fenda. Em seguida, um estudo sobre sprays combustíveis foi realizado, por se tratar de uma tendência muito promissora em motores modernos. Atenção especial foi dada aos fenômenos de conservação de momento, ruptura, evaporação e mistura do caso de teste "Spray G" da rede de combustão em motores (ECN, engine combustion network). Os processos de ruptura e evaporação foram investigados e simulados, sendo os resultados interpretados de acordo com os modelos utilizados. O comprimento de penetração foi validado com experimentos e uma boa concordância foi atingida. Finalmente, um estudo de sensibilidade da malha foi realizado e seus resultados apresentados e discutidos / Abstract: The internal combustion engine is the major energy source of automobiles and is of large importance for the energy sector worldwide. As problems related to exaggerated pollutant and greenhouse gases emissions emerged, the development of models to correctly describe the physical phenomena taking place inside the combustion chamber of engines became relevant. Thus, in the first part of this work the open source CFD library OpenFOAM with modules developed at the University of Duisburg-Essen was used to investigate the effect of the crevice volume on the performance of the combustion in port fuel injection spark ignition engines. The LES (large eddy simulation) simulations were validated against high speed flame visualization obtained from the Duisburg optical engine, which showed the presence of a luminous front inside the top land crevice that could be a wrinkled flame. The presented results showed good qualitative agreement with the experimental data, which allowed the conclusion that in the case of the Duisburg engine, the flame indeed penetrates into the crevice volume. Furthermore, a study on fuel sprays was performed, since this is a very promising trend related to modern engines. Special attention was given to the phenomena of momentum exchange, droplet breakup, evaporation and mixture from the test case "Spray G" provided by the Engine Combustion Network (ECN). The processes of droplet breakup and evaporation were investigated and simulated, being the results interpreted according to the models used. The penetration length was validated against experiments and good agreement was obtained. Finally, a mesh sensitivity study was performed and the results presented and discussed / Mestre

Made available in DSpace on 2015-09-17T15:26:45Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-06-25. Added 1 bitstream(s) on 2015-09-17T15:45:16Z : No. of bitstreams: 1 000846822.pdf: 4839529 bytes, checksum: c4b8326579b8c8a11a6d43fb64caa62f (MD5) / O motor de combustão interna é a principal fonte de energia de automóveis, sendo de grande importância para o setor de energia no mundo. Com o aparecimento de problemas relacionados com a emissão exagerada de poluentes e gases de efeito estufa, o desenvolvimento de modelos que corretamente descrevem os fenômenos físicos que ocorrem no interior da câmara de combustão de motores tornou-se relevante. Assim, na primeira parte deste trabalho a biblioteca de modelos de fonte aberta de dinâmica de fluidos computacional (CFD) OpenFOAM com módulos desenvolvidos na Universidade de Duisburg-Essen foi utilizada para investigar o efeito do volume das fendas no desenvolvimento da combustão em motores convencionais com ignição por centelha. As simulações de grandes escalas (LES, large eddy simulation) realizadas foram validadas com visualizações de câmeras de alta velocidade obtidas do motor óptico de Duisburg, que mostraram a presença de uma frente luminosa no interior da fenda anular que poderia ser associada a uma chama se propagando. Os resultados apresentados mostraram boa concordância qualitativa com os dados experimentais, o que permitiu concluir que no caso do motor de Duisburg, a chama é realmente capaz de penetrar no volume da fenda. Em seguida, um estudo sobre sprays combustíveis foi realizado, por se tratar de uma tendência muito promissora em motores modernos. Atenção especial foi dada aos fenômenos de conservação de momento, ruptura, evaporação e mistura do caso de teste Spray G da rede de combustão em motores (ECN, engine combustion network). Os processos de ruptura e evaporação foram investigados e simulados, sendo os resultados interpretados de acordo com os modelos utilizados. O comprimento de penetração foi validado com experimentos e uma boa concordância foi atingida. Finalmente, um estudo de sensibilidade da malha foi realizado e seus resultados apresentados e discutidos / The internal combustion engine is the major energy source of automobiles and is of large importance for the energy sector worldwide. As problems related to exaggerated pollutant and greenhouse gases emissions emerged, the development of models to correctly describe the physical phenomena taking place inside the combustion chamber of engines became relevant. Thus, in the first part of this work the open source CFD library OpenFOAM with modules developed at the University of Duisburg-Essen was used to investigate the effect of the crevice volume on the performance of the combustion in port fuel injection spark ignition engines. The LES (large eddy simulation) simulations were validated against high speed flame visualization obtained from the Duisburg optical engine, which showed the presence of a luminous front inside the top land crevice that could be a wrinkled flame. The presented results showed good qualitative agreement with the experimental data, which allowed the conclusion that in the case of the Duisburg engine, the flame indeed penetrates into the crevice volume. Furthermore, a study on fuel sprays was performed, since this is a very promising trend related to modern engines. Special attention was given to the phenomena of momentum exchange, droplet breakup, evaporation and mixture from the test case Spray G provided by the Engine Combustion Network (ECN). The processes of droplet breakup and evaporation were investigated and simulated, being the results interpreted according to the models used. The penetration length was validated against experiments and good agreement was obtained. Finally, a mesh sensitivity study was performed and the results presented and discussed

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Química, Florianópolis, 1013 / Made available in DSpace on 2013-12-05T22:50:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 318499.pdf: 1296350 bytes, checksum: 0810b355f951e541f6ec9b233a9805d8 (MD5) Previous issue date: 2013 / No Brasil, os procedimentos para a classificação dos resíduos sólidos em relação à sua toxicidade levam em consideração a solubilidade e biodisponibilidade de metais por meio de experimentos de extração utilizando soluções contendo ácido acético e hidróxido de sódio. A análise de soluções contendo compostos orgânicos e elementos de baixo potencial de ionização em espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS) pode gerar diversos efeitos negativos, promovendo interferências espectrais e não espectrais. Assim, este trabalho descreve a investigação e otimização das condições experimentais e instrumentais para suprimir o efeito do ácido acético e do sódio nas determinações de elementos-traço usando ICP-MS, comparando o desempenho de quatro diferentes nebulizadores (fluxo cruzado, dois nebulizadores concêntricos e um ultra-sônico), com o objetivo final de realizar a classificação de resíduos sólidos. Os experimentos mostraram que a robustez é variável para os diferentes nebulizadores, embora a determinação possa ser realizada em todos os sistemas com a adoção de procedimentos adequados de calibração. <br> / Abstract: Some matrices containing high concentrations of Ca, S and Cl may promote spectral interferences in inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). Sample introduction system is the principal component of the technique with potential to handle the magnitude of the interferences, and if properly selected, may decrease these interferences to not detected levels. In this context, the aim of this work is to evaluate a conventional cross flow nebulizer (CFN) coupled to a double pass Scott spray chamber and a micro concentric nebulizer (MCN) coupled to a cyclonic spray chamber, for decreasing spectral interferences caused by Ca, S and Cl in analysis by ICP-MS. First, an optimization for the parameters of nebulizer gas flow and RF power was carried out to a maximum intensity for the analytes and minimum for the same ratio polyatomic ion m/z. The study of the individual concentrations of Ca, S and Cl and analysis of samples showed that the CFN certified coupled to a mist chamber type Scott provided a lower incidence of spectral interferences from Ca, S and Cl coupled MCN than one mist chamber cyclonic for ratio m/z 75, 63, 59, 57, 60, 82, 88 and 51. To study the effect of the presence of Na over the intensification of these interferences, it was observed that the addition of Na time increased the signals for the ratio for polyatomic ions m/z 51, 63 and 75 and decreased the ratio of the signal to m/z 82.

Orientador: Gustavo Rocha de Castro / Banca: Maria del Pilar Taboada Sotomayor / Banca: Pedro de Magalhaes Padilha / Banca: Rafael Arromba de Sousa / Banca: José Augusto da Col / Resumo: A demanda por novos sistemas de nebulização e/ou introdução de amostras mais flexíveis e, preferencialmente, de baixo fluxo com aproveitamento total da solução em espectrometria atômica surge em decorrência da necessidade de desenvolvimento de novas interfaces para a hifenação com técnicas cromatográficas, a qual está sendo empregada em estudos de especiação química em que se tem pouca disponibilidade de amostras e necessidade de incremento da sensibilidade. Além disso, existe a possibilidade de criação de novas configurações de instrumentos portáteis, redução de custos e menor geração de descartes e efluentes. Neste contexto, foram estudados dois novos sistemas de introdução de amostras: nebulização eletrônica por malha oscilante e a geração fotoquímica de vapores. Nebulizadores de malha oscilante são dispositivos eletrônicos de geração de aerossol desenvolvidos para administração de fármacos específicos para doentes de fibrose cística dos pulmões. Trata-se de um dispositivo portátil, silencioso, sem a necessidade de gás para a geração do aerossol, produzindo um aerossol formado por gotículas de distribuição uniforme (monomodal) com tamanho de partículas de 3 µm. Não há relatos na literatura que, empregando estes sistemas em espectrometria atômica, haveria um grande potencial de abertura de um novo campo de estudos. Verificou-se que nebulizadores eletrônicos permitem que sejam promovidas determinações multielementares empregando apenas 100µL de solução da amostra com grande ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The need for new systems for nebulization and / or introduction of more flexible and preferably low flow samples with full use of the solution in atomic spectrometry arises through the need to develop new interfaces for the hyphenation with chromatographic techniques, which is being used in studies of chemical speciation in which there is little availability of samples and need for increased sensitivity. In addition, there is the possibility of creating new configurations of portable instruments, reducing costs and less generation of discards and effluents. In this context, two new systems of sample introduction were studied: electronic nebulization by vibrating mesh membrane and the photochemical generation of vapors. Vibrating mesh membrane nebulizers are electronic aerosol generation devices developed for administration of specific drugs to cystic fibrosis patients of the lungs. It is a portable, quiet device without the need for gas to generate the aerosol, producing an aerosol formed by uniformly distributed (monomodal) droplets with a particle size of 3 μm. There are no reports in the literature that, employing these systems in atomic spectrometry, there would be great potential for opening up a new field of study. It was verified that electronic nebulizers allow multielement determinations to be promoted employing only 100μL of sample solution with great increase of sensitivity, being able to vary between 10 until 200 times, depending on the element and wavelength. The... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-20T19:20:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 209020.pdf: 24136712 bytes, checksum: fc907e87f6a29821430128da6a521565 (MD5) / A qualidade do ar em interiores é um dos temas mais discutidos atualmente em condicionamento de ambientes, principalmente devido ao recrudescimento de diversos problemas a ela relacionados. Neste trabalho, o assunto foi analisado em profundidade, envolvendo aspectos como sua evolução histórica, os problemas mais comuns, as soluções, os métodos de análise e os instrumentos empregados para verificá-la. Através deste conjunto de conhecimentos, identificou-se a poluição biológica do ar ambiente como a linha a ser explorada, com ênfase para a transmissão de doenças infecciosas. Como a maioria dos estudos na área apresenta-se como análises epidemiológicas de casos já diagnosticados e em função da quase completa ausência de ferramentas para previsão do risco de transmissão em ambientes ocupados, propõe-se aqui a simulação numérica como método alternativo para avaliá-lo. Restringindo-se à transmissão de doenças infecciosas do aparelho respiratório, foi realizada uma ampla revisão bibliográfica sobre os processos físicos, químicos e biológicos relacionados ao mesmo. Desta revisão, a tuberculose foi escolhida como alvo de aplicação final do trabalho. Apesar deste direcionamento para a tuberculose, a modelação foi desenvolvida de forma a adaptar-se para o estudo de outras doenças transmitidas pelo ar. Conhecimentos específicos sobre a emissão de aerossóis contaminados, a etiologia das doenças, a aerobiologia de interiores, a microbiologia de espécies patogênicas, o transporte de particulado, a interação aerossol-ar, dentre outros, formam a base teórica do presente modelo. Cada um dos processos envolvidos no ciclo de transmissão da doença (produção de aerossol contaminado, evolução da viabilidade dos microorganismos, transporte partícula-ar, dispersão de partículas contaminadas, escoamento turbulento, transporte de calor e massa em ambientes e deposição de partículas no trato respiratório humano) foi representado por sub-modelos. O trabalho aplica o modelo a uma situação simplificada e apresenta como resultados mais importantes, a previsão do risco de infecção da tuberculose e da influência de alguns parâmetros do problema sobre o mesmo.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseMCRF.pdf: 11090482 bytes, checksum: acd91fb03f2001e7f8897df596f44b7d (MD5) Previous issue date: 2005-05-24 / Universidade Federal de Minas Gerais / The removal of submicron particles from gaseous streams is becoming an increasingly important operation, both in industrial (nanotechnology) as well as in occupational (inhalation of particula te matter) applications. Among the equipments commonly employed for the removal of particula tes of the gaseous stream, the electrostatic precipitator, ESP, is the one capable of removing particles of such size with high efficiency. Furthermore, it has other advantages as the low pressure drop and the flexibility of working at higher temperatures. Therefore, the objective of this research was to evaluate the influence of operational and design parameters in the efficiency of particle removal of a plate-wire ESP operating in the removal of submicron particles. The precipitator was built in acrylic, with copper plates as collecting electrodes and stainless steel wires as discharge electrodes. The study was divided in two stages: the first studied the collection of PM2.5 (high risk particle matter), using alumina, with median diameter of 0.6 mm and maximum diameter of 2.5 mm as test powder, while the stage 2 focused the nanometric range, utilizing particles of sodium chloride, with diameters between 8 and 100 nm. In stage 1, the project parameters analyzed were duct length (L), diameter of the discharge electrodes (2r) and spacing between them (2c); the operational variables were the electric field (E) and the air velocity (v). Each variable was evaluated in two levels, whose values were Lne = 15 and 30 cm; 2r = 0.045 and 0.025 cm; 2c = 4 and 2 cm; E = 5 and 8 kV/cm and, finally, v = 0.5 and 1.0 m/s. The process performance was evaluated through the analysis of the global efficiency of removal of the particula te matter, obtained through isokinetic sampling. In stage 2, the project parameter analyzed were the duct length (Lne), the ratio s/2c and the distance between the collection plates (2s) and the operational variables were the air velocity (v) and current density (j). Each operation variable was evaluated in three levels, whose values were v = 0.125, 0.25 and 0.50 m/s and j = 1.8, 2.8 and 3.8 mA/m2. The project parameters were studied in two leve ls, Lne = 15 and 30 cm and 2s = 0.04 and 0.06 m. The process performance was evaluated through the analysis of the removal efficiency of the particulates obtained by particle counting, with the use of the Condensation Particle Counter 3007, from TSI. It was observed that the precipitator possesses high collection efficiency, even in the nanometric size range, were efficiencies larger than 99% were obtained, depending on the used configuration. As expected, the increase in air velocity, as well as the decrease of the collecting plate length and of the generated current caused a decrease in the efficiency. Conversely, larger spacing between plates resulted in an increment in the efficiency, phenomenon also observed by some other researchers for larger particles. The ratio s/2c did not show a clear tendency in particle removal. When compared to models from the literature, the one that offered the better adjustment to the experimental data was the classic Deutsch model when used with a drag coefficient given by a modified version of the Li and Wang (2003a e b) equation. / A remoção de partículas submicrométricas de correntes gasosas tem-se constituído numa operação cada vez mais importante, tanto em aplicações industriais (nanotecnologia) quanto ocupacionais (inalação de material particulado). Dentre os equipamentos comumente empregados para a remoção de material particulado da corrente gasosa, o precipitador eletrostático é o que se apresenta mais apto a remover partículas de tal tamanho com alta eficiência. Desse modo, o objetivo desta pesquisa foi avaliar a influência dos parâmetros de operação e de projeto na eficiência de remoção de um precipitador eletrostático do tipo placa-fio, operando na remoção de partículas sub e nanométricas. O precipitador foi construído em acrílico e possui placas coletoras de cobre e eletrodos de descarga de aço inox. O estudo foi dividido em duas etapas: a primeira estudou a coleta de PM2,5 (material inalável de alto risco), utilizando alumina, com diâmetro mediano de 0,6 mm e diâmetro máximo de 2,5 mm, enquanto a etapa 2 focou a faixa nanométrica, utilizando partículas de cloreto de sódio, com diâmetros entre 8 e 100 nm. Na etapa 1, os parâmetros de projeto analisados foram comprimento do duto (Lne), diâmetro dos eletrodos de descarga (2r) e espaçamento entre os mesmos (2c) e as variáveis de operação foram o campo elétrico (E) e a velocidade de escoamento do ar (v). Cada variável foi avaliada em dois níveis, cujos valores foram Lne = 15 e 30 cm; 2r = 0,045 e 0,025 cm; 2c = 4 e 2 cm; E = 5 e 8 kV/cm e, finalmente, v = 0,5 e 1,0 m/s. O desempenho do processo foi avaliado através da análise da eficiência global de remoção do material particulado, obtida através de amostragem isocinética. Na etapa 2, os parâmetros de projeto analisados foram L, relação s/2c e distância entre as placas de coleta (2s) e as variáveis de operação foram v e densidade de corrente (j). Cada variável de operação foi avaliada em três níveis, cujos valores são v = 0,125, 0,25 e 0,50 m/s e jne = 1,8, 2,8 e 3,8 mA/m2. Já os parâmetros de projeto foram estudados em dois níveis, Lne = 15 e 30 cm e 2s = 0,04 e 0,06 m. O desempenho do processo foi avaliado através da análise da eficiência de remoção do material particulado, obtida através da contagem de partículas. Observou-se que o precipitador possui grande capacidade de coletar partículas até mesmo na faixa nanométrica, obtendo eficiências para alguns casos maiores que 99%, dependendo da configuração utilizada. Como esperado, o aumento da velocidade do gás, bem como a diminuição do comprimento das placas coletoras e da corrente gerada, causaram uma diminuição da eficiência. Em contrapartida, o maior espaçamento entre as placas acarretou um incremento na eficiência, fenômeno também observado por alguns outros pesquisadores para partículas maiores. A relação s/2c não apresentou uma tendência clara na remoção do material particulado. Quando avaliados os modelos presentes na literatura, aquele que melhor se ajustou aos dados experimentais foi o modelo clássico de Deutsch, quando utilizado o coeficiente de arraste dado por uma versão modificada da equação de Li e Wang (2003a e b).