Orientadores: Meuris Gurgel Carlos da Silva, Onelia Aparecida Andreo dos Santos / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-24T22:59:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bedin_Sidmara_M.pdf: 4205652 bytes, checksum: d622e46268c9acb2352410201461233c (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Diariamente, uma grande quantidade de fluxos de água sofre contaminação por compostos orgânicos como, por exemplo, o benzeno, tolueno e xileno (BTX), os quais são compostos tóxicos e nocivos ao meio ambiente e aos seres humanos. Sendo assim, o estudo de técnicas de remoção e tratamento desses poluentes vem se tornando tema de muitas pesquisas. A adsorção tem se mostrado uma técnica bastante eficiente, pois atende aos limites da legislação, apresenta baixo consumo energético e custo de processo, ainda mais quando se faz uso de um adsorvente alternativo, como é o caso da argila organofílica. Nesse trabalho foi proposto avaliar a argila esmectítica sódica nacional Fluidgel, na forma natural e organofilizada, como materiais adsorventes alternativos na remoção dos compostos orgânicos BTX de soluções aquosas, em ensaios em sistema batelada e em sistema dinâmico. A argila organofílica foi preparada a partir da argila comercial e do sal quaternário de amônia HDTMA e se verificou a capacidade de troca catiônicas dos adsorventes. Foram realizadas técnicas de caracterização com a finalidade de determinar a área superficial do material, estrutura de poros, estrutura cristalina, morfologia de superfície, composição química, perda de massa e água e identificação de grupos funcionais de superfície. Testes preliminares comprovaram o caráter hidrofóbico da argila organofílica e sua afinidade por compostos orgânicos, bem como o caráter hidrofílico da argila comercial. Ensaios cinéticos de pH mostraram que o mesmo não afeta de maneira significativa o processo de adsorção. Os ensaios cinéticos de adsorção realizados em sistema batelada alcançaram o equilíbrio em 3h e apresentaram porcentagens de remoção de poluente superiores a 90%, com concentração inicial de 1,09 mmol/L. Os modelos cinéticos analisados foram o de pseudoprimeira ordem, pseudossegunda ordem e o de difusão intrapartícula, sendo que o modelo de pseudossegunda ordem melhor descreveu os dados experimentais. Para as isotermas de equilíbrios, testou-se as temperaturas de 35, 25 e 15 oC, sendo a maior capacidade de remoção com a maior temperatura, indicando que a adsorção nesse caso é de natureza endotérmica. Os modelos de isotermas avaliados foram Langmuir, Freundlich, Sips, DSL, MSAM e D-R, porém apenas o modelo de D-R descreveu de maneira satisfatória os dados experimentais. Pela análise dos parâmetros termodinâmicos, verificou-se que o processo de adsorção em estudo é espontâneo, favorecido a altas temperaturas e que possivelmente ocorre fisissorção. Devido à alta volatilidade dos compostos BTX, foi feita uma adaptação na adsorção em sistema dinâmico através de coluna de leito fixo e se realizou um ensaio cinético em leito de adsorção. A ordem de remoção dos compostos orgânicos, para ambas as argilas, foi xileno > tolueno > benzeno / Abstract: Daily a large amount of water flows suffers contamination by organic compounds as, for example, benzene, toluene and xylene (BTX), which are toxic compounds and harmful to the environment and to humans. Thus, the study of techniques for removal and treatment of these pollutants has become the subject of much research. The adsorption has proven to be a very effective technique because it meets the limits of the law, has low energy consumption and process cost, further when it makes use of an alternative adsorbent, as is the case with organoclay. In this study, it was proposed evaluate the national sodium smectite clay Fluidgel , in the natural and organophilizated form, as an alternative adsorbent material to the removal of organic compounds BTX from aqueous solutions in batch and dynamic system essays. The organoclay was prepared from the commercial clay and the quaternary ammonium salt HDTMA and it was verified the cationic exchange capacity of the adsorbents. Were performed characterization techniques in order to determine the surface area of the material, pore structure, crystal structure, surface morphology, chemical composition, mass and water loss and identification of surface functional groups. Preliminary tests confirmed the hydrophobic character of the organoclay and their affinity for organic compounds and the hydrophilic character of the commercial clay. pH kinetic experiments showed that the same does not affect significantly the adsorption process. Kinetic assays of adsorption performed in batch system reached equilibrium in 3 hours and showed pollutant removal percentages greater than 90%, with an initial concentration of 1.09 mmol/L. The kinetic models analyzed were the pseudo first order, pseudo second order and the intraparticle diffusion, being that the pseudo second order model best described the experimental data. For the equilibrium isotherm, was tested at temperatures of 35, 25 and 15 °C, being the largest removal capacity with the greatest temperature, indicating that the adsorption of this case is endothermic in nature. The isotherm models evaluated were Langmuir, Freundlich, Sips, DSL, MSAM and D-R, but only the D-R model described satisfactorily the experimental data. By the analysis of the thermodynamic parameters, it was found that the adsorption in study is spontaneous and favorable at high temperatures and that possibly occurs physisorption. Due to the high volatility of BTX compounds, it was made an adaptation to dynamic adsorption system through fixed bed column and a kinetic assay was carried out in adsorption bed. The order of removal of organic compounds for both clays was xylene > toluene > benzene / Mestrado / Engenharia Química / Mestra em Engenharia Química

Orientadores: Melissa Gurgel Adeodato Vieira, Ambrósio Florêncio de Almeida Neto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-21T04:22:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GaonaGalindo_LuzStella_M.pdf: 4431618 bytes, checksum: c30f71e68b49dd362a3ed8f70bde5a0a (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Neste trabalho foi avaliada a capacidade de remoção de metais pesados comumente encontrados em efluentes e aterros sanitários da região metropolitana de Campinas, mais especificamente o chumbo e o cádmio, utilizando argila bentonítica sódica tipo Fluidgel extraída de jazias do nordeste brasileiro (Boa Vista - PB). A argila Fluidgel foi fornecida na forma comercial, composto de argila natural com a adição de carbonato de sódio. A argila Fluidgel comercial foi submetida a um tratamento ácido, uma vez que o pH natural desta ocasionava precipitação química do chumbo e do cádmio, sendo denominada Fluidgel TA. A argila Fluidgel comercial foi submetida ao tratamento térmico e químico por um período de 24 horas a temperatura de 750 ºC, com o objetivo de melhorar sua estabilidade física, sendo denominada Fluidgel TACal. As técnicas empregadas para a caracterização das argilas visando informações importantes para conhecer a viabilidade das suas propriedades na remoção de metais foram realizadas por termogravimetria (TG), calorimetria exploratória (DSC), difração de raios-X (DRX), espectroscopia de infravermelho (FTIR), área superficial, picnometria a gás hélio, microscopia eletrônica de varredura (MEV)/(EDS) e capacidade de troca catiônica (CTC). As técnicas de remoção estudadas neste trabalho foram a de banho finito e de leito fixo, permitindo avaliar os mecanismos e taxas de remoção dos íons de chumbo e cádmio, a partir da realização de curvas de equilíbrio e cinéticas de cada íon. A adsorção de Cd2+ e Pb2+ foi estudada em sistema estático e dinâmico para as argilas Fluidgel TA e Fluidgel TACal. A argila Fluidgel comercial não foi utilizada no processo de adsorção destes metais, já que seu alto teor de carbonatos ocasionou a precipitação química, além de não apresentar resistência mecânica adequada para aplicação posterior em sistema dinâmico de leito fixo. Os ensaios monocomponentes em sistema estático e dinâmico mostraram que o chumbo tem maior afinidade pelos sítios das argilas. Verificou-se a partir dos resultados obtidos em banho que as quantidades máximas adsorvidas pela argila Fluidgel TA foram de 0,038 e de 0,035 mmol de metal/g de argila, para o cádmio e o chumbo respectivamente. Utilizando argila Fluidgel TACal a quantidade máxima adsorvida de cádmio não foi significativa (0,005mmol/g), sendo para o chumbo de 0,033 mmol de metal/g de argila, podendo-se observar que a capacidade de remoção foi reduzida devido ao tratamento térmico. A partir das curvas de ruptura obtidas nas diferentes vazões verificou-se os diferentes comportamentos, indicando a forte influência da vazão nas resistências difusionais, mostrando que na vazão de 1 mL/min foi obtido um valor baixo de comprimento da ZTM (3,413), bem como uma baixa resistência à transferência de massa para a remoção de chumbo pela argila FluidgelTACal. Para regeneração dos leitos de argila FluidgelTACal foi utilizado o CaCl2 como eluente. A remoção do chumbo obtida até saturação do leito de argila FluidgelTACal, no primeiro ciclo foi de 0,03782 mmol/g, diminuindo no segundo e terceiro ciclos (0,02478 e 0,02060 mmol/g) / Abstract: This study aimed to evaluate the ability to remove heavy metals commonly found in industrial wastewater and landfills in the metropolitan region of Campinas, specifically lead and cadmium using as adsorbent sodic bentonite clay type Fluidgel, which was obtained from Boa Vista, Paraíba, located in the northeastem region of Brazil. Fluidgel was provided as a commercial product processed, being composed of natural clay with sodium carbonate addition. Fluidgel in nature was subjected to acid treatment because the pH of this clay occasioned chemical precipitation of lead and cadmium, it was named Fluidgel TA. In order to improve the physical stability, the Fluidgel clay was also carried out a chemical and thermal treatment for a period of 24 hours at 750 oC and it was named as Fluidgel TACal. The techniques employed for the characterization of clays seeking important information to identify the viability of their properties in the removal of metals and it was performed by thermogravimetry, scanning calorimetry, X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared (FTIR), Thermal Analysis (TG and DSC), Scanning Electron Microscopy (SEM) with chemical analysis by Energy Dispersive X-ray (EDX), surface area, helium pycnometry, and cation exchange capacity. The removal techniques discussed in this work were realized in the finite bath and fixed bed with the purpose to evaluate the mechanisms and removal rates of lead and cadmium. The adsorption of Cd2+ and Pb2+ was studied in the finite bath and fixed bed systems using Fluidgel TA and Fluidgel TACal. Fluidgel was not used in the process of adsorption of these metals, due to their high content of carbonates caused the precipitation chemistry, besides it type of clay did not has mechanical strength suitable for application in dynamic system of fixed bed. According to obtained results, sorption affinity of clays towards lead is larger than their affinity towards cadmium. The results obtained in a finite bath showed that the maximum amount adsorbed by the clay Fluidgel TA was 0.038 and 0.035 mmol of metal/g of clay, for cadmium and lead, respectively. Using clay Fluidgel TACal the maximum amount of adsorbed cadmium was not significant (0.005 mmol / g), whereas for lead was of 0.033 mmol of metal / g of clay, can be observed that the removal capacity has been reduced due to heat treatment. Fixed bed experiments were developed evaluating the breakthrough curves obtained by different flow rates showed different behavior, indicating a strong influence on the flow rate of diffusional resistance, can observed that using the flow rate of 1 mL/min was obtained a low value of the length of the mass transfer zone (MTZ) of 3.413 and moreover, a low resistance to mass transfer to remove lead with Fluidgel TACal clay. The CaCl2 was used as eluent with the purpose to regeneration of the beds using Fluidgel TACal clay. The study conducted in fixed bed system for lead in cycles of adsorption/desorption showed that in the first cycle was 0.03782 mmol/g, reducing the second and third cycles (0.02478 and 0.02060 mmol /g) / Mestrado / Processos em Tecnologia Química / Mestra em Engenharia Química

Orientadores: Edson Tomaz, Melissa Gurgel Adeodato Vieira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-21T00:17:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RuedaMartin_DianaCarolina_M.pdf: 3295429 bytes, checksum: a11ed6a42de1d5bf4bee6daf90a706e9 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O crescimento industrial aliado ao uso de derivados do petróleo geram inúmeros compostos orgânicos voláteis (COV) que são continuamente emitidos para a atmosfera, degradando a qualidade do ar e acarretando sérios problemas à saúde humana e ao meio ambiente. Dentre os COVs, os chamados BTEX (Benzeno, Tolueno, Etil-benzeno e Xileno), são os mais importantes em termos de toxicidade e contribuição para a poluição secundária com ozônio troposférico. Os compostos BTEX estão presentes como matérias-primas ou insumos em diversos processos industriais. Dentre as técnicas comumente empregadas para remoção de gases poluentes, destaca-se a adsorção por sua simplicidade e alta eficiência. A escolha do adsorvente é fundamental para a aplicabilidade deste processo em larga escala. Este trabalho utilizou uma argila bentonita sódica comercial nacional denominada "Fluidgel" para a remoção de o-xileno de efluente gasoso a qual foi caracterizada a partir de um estudo físico-mineralógico in natura-organofílico, avaliando suas propriedades adsortivas e qualitativas do processo de organofilização, morfologia e composição química, a fim de aumentar sua afinidade por compostos orgânicos voláteis. A organofilização foi realizada utilizando-se sal quaternário de Brometo de Hexadeciltrimetilamonio (HDTMA-Br). O sistema experimental dinâmico de adsorção consiste em um leito poroso, um saturador do composto contaminante, e um analisador de gases HC 51M com detector de ionização de chama (FID). As curvas de ruptura foram obtidas a três temperaturas diferentes, de modo que foi analisado o efeito da temperatura no comportamento da adsorção em argilas bentonitas organofílicas, e com isso a obtenção das isotermas de adsorção do composto, sendo as mesmas ajustadas por modelos de equilíbrio da literatura. Os parâmetros de eficiência do processo como quantidade útil e total removida, comprimento da Zona de Transferência de Massa (ZTM) e porcentagem total de remoção foram determinados. Um estudo termodinâmico revelou que o processo adsortivo é exotérmico e espontâneo / Abstract: The industrial growth allied to use of petroleum products generate numerous volatile organic compounds (VOC) that are continuously emitted to the atmosphere, degrading air quality and causing serious problems to human health and environment. Among the VOC, the so-called BTEX (benzene, toluene, ethyl benzene, and xylene), are the most important in terms of toxicity and contribution to secondary with tropospheric ozone pollution. BTEX compounds are present as raw materials or inputs in several industrial processes. One of the most commonly techniques employed for removing gaseous pollutants is adsorption because of its simplicity and high efficiency. The choice of adsorbent is fundamental to the applicability of this process in large scale. This work used a Brazilian commercial sodium bentonite clay called "Fluidgel" for the removal of o-xylene gas effluent which was characterized from a physical and mineralogical organophilic-in nature study, evaluating their adsorptive properties and qualitative process organophilization, morphology and chemical composition in order to increase its affinity for volatile organic compounds. The organophillization was performed using a quaternary salt of hexadecyltrimethylammonium bromide (HDTMA-Br). The dynamic experimental system consisted of a porous bed adsorption, a saturator for the contaminant and a continuous HC analyzer working with flame ionization detector (FID). The breakthrough curves were obtained at three different temperatures, so the effect of temperature on adsorption in bentonites organoclays was investigated. The adsorption isotherms of compound were fitted by equilibrium models (Langmuir and Freundlich). The parameters of efficiency such as useful and total amount removed, length of the mass transfer Zone (ZTM) and total removal percentage were determined. A thermodynamic study revealed that the adsorption process is exothermic and spontaneous / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestra em Engenharia Química

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:07:10Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo6982_1.pdf: 3416304 bytes, checksum: b1d9e5cb8afa1260c5b07c7ecd57551d (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 1991 / As argilas que capeiam o horizonte de gipsita da bacia sedimentar do Araripe são constituídas por uma assembléia mineral diversificada, onde participam, além de argilominerais (predominantes), uma fração detrítica grosseira composta essencialmente por quartzo, feldspatos e, principalmente, por calcita e gipsita. Os argilominerais presentes nessas argilas pertencem aos grupos das esmectitas, das micas e da caulinita. As viscosidades aparente e plástica, medidas em dispersões aquosas na concentração de 6% de argilas tratadas com carbonato de sódio, apresentaram valores abaixo dos especificados pela Petrobrás, para uso como agente tixotrópico em fluidos de perfuração de poços. A diálise dessas dispersões de argilas sódicas não proporcionou melhoria nas propriedades reológicas medidas. Algumas argilas apresentam propriedades adsortivas após ativação ácida, permitindo que sejam utilizadas como agente descorante de óleo de soja.

Orientador: Ana Rita Morales / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-04T05:43:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paiva_LucileneBetegade_M.pdf: 4006345 bytes, checksum: 9786d53438d0e9a01f5470de52299a30 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: O estudo de nanocompóssitos, objeto deste trabalho, foi por duas partes experimentais independentes. Na primeira parte experimental foi estudada a obtenção de montmorilonita orgnofilica a partir do tratamento de troca de cátions sódio de uma montmorilonita sódica por cátions orgânicos do sal quaternário de amônio brometo de hexadecil trimetil amônio em solução aquosa, para preparação de nanocompósitos com matrizes poliméricas. Os materiais obtidos foram caracterizados pelas técnicas de espectroscopia vibracional na região do infravermelho (FT-IR) e difração de raios-x, e os resultados mostraram que o processo de modificação é complexo e requer estudo aprofundado. Também foram preparadas composições de polipropileno e montmorilonita sódica pela técnica de intercalação direta da montmoritolonita sódica com brometo de hadecil trimetil amônio com compatibilizante reativo e em algumas composições foi adicionado polipropileno graftizado com anidrido maleico. Esta técnica vida à intercalação simultânea de íons de sal quaternário de amônio na montmorilonita, tornando-a organofilica com intercalação das cadeias da matriz polimérica entre as camadas de argilas. Os materiais foram caracterizados pela técnica de difração de raios-x que mostrou que não foi possível obter nanocmpósitos com o emprego desta metodologia. Na segunda parte experimental, foram preparados nanocompósitos de propileno e montmorilonita organofilica comercial com polipropileno graftizado com anidrido maléico como agente compatibilizante pela técnica de intercalação do fundido por extrusora de dupla rosca ...Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: The study of nanocomposites, object of this project, was divided in two independent experimental parts. In the first esperimental part the obtention of organophilic montmorillonite from the cation xchange of a Na-montmorillonite for cations of quaternary hexadecyl trimethyl ammonium bromide, in aqueous solution, to prepare polymeric nanocomposites was studied. The obtained materials were characterized by FT-IR and x-ray and results showed that the modification process is complex and requires further study. Compositions of polypropylene and NA-montmorillonite made from melt intercalation direct technique of Na-montmorillonite with hexadecyl trimethyl ammonium bromide as reactive compatibilizer were also prepared (note that in some compositions polypropylene-graftmaleic anhydride was added). This techique is used in order to have the simultaneous intercalation of alkylammmonium ions in montmorillonite, making in organophilic, with the intercalation of the polymeric chains into the interlayer of the clay. The materials were characterized by x-ray and the results showed no effect on the clay modification for nanomomposites. In the second part, nanocomposites of polypropylene and commercial montmorillonite organophilic with polypropylene-graft-maleic anhydride as coupling agent were prepared though the melt intercalation by twin-screw extruder. The materials were characterized by x-ray, tensile and impact according ASTM D638 and D256 test methods, respectively, scanning electronic microscopy, thermogravimetric analysis, flammability test UL-94 and reflectance spectrophotometry ...Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Mestrado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Mestre em Engenharia Química

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2015-02-27T20:08:22Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_OrganofilizacaoMgbentonitaBacia.pdf: 1714772 bytes, checksum: 7c5e0ddc8cbfadef0297db3dc0a9b7f7 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2015-03-02T16:00:15Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_OrganofilizacaoMgbentonitaBacia.pdf: 1714772 bytes, checksum: 7c5e0ddc8cbfadef0297db3dc0a9b7f7 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-02T16:00:15Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_OrganofilizacaoMgbentonitaBacia.pdf: 1714772 bytes, checksum: 7c5e0ddc8cbfadef0297db3dc0a9b7f7 (MD5) Previous issue date: 2014 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Bentonitas são argilas que tem como seu principal constituinte argilominerais do grupo da esmectita, predominantemente montmorillonita. De acordo com o cátion predominante no espaço intercamada da esmectita, a bentonita pode ser classificada como sódica, cálcica ou magnesiana. Essas argilas possuem vasta aplicação industrial, como fluidos de perfuração, pelotização, moldes de fundição, dentre outros. Para algumas aplicações mais específicas e que agregam maior valor ao produto final, como na síntese de nanocompósitos polímero/argila, faz-se necessário à intercalação de íons orgânicos na intercamada do argilomineral. No Brasil, a produção industrial de argilas organofílicas é pequena e voltada para os mercados de tintas, graxas e resinas de poliéster. Empresas do setor de bentonitas, que ainda não estão produzindo esse tipo de material, vêm mostrando crescente interesse nesta aplicação. Dentro desse contexto, este trabalho buscou avaliar o potencial da Bentonita Formosa, uma Mg-bentonita recentemente descrita e relativamente abundante no nordeste do Brasil, na produção de argilas organofílicas e sua aplicação em síntese de nanocompósitos polímero/argila. Para isso, foram realizadas sínteses variando a concentração dos íons surfactantes hexadeciltrimetilamônio (HDTMA+) e dodeciltrimetilamônio (DTMA+) em 0,7, 1,0 e 1,5 vezes o valor de CEC, com tempo de reação de 12 horas e variação de temperatura de 25 ºC e 80 ºC. A Mg-Bentonita in natura e ativada com carbonato de sódio foi utilizada como material de partida. Tanto o material de partida como as argilas organofílicas obtidas foram caracterizadas por DRX, DTA/TG e IV. As argilas que apresentaram melhores resultados de intercalação foram utilizadas nas proporções de 1%, 3% e 10% para a síntese de nanocompósitos poli(metacrilato de metila) (PMMA)/argila. As análises de DRX confirmaram a intercalação dos íons orgânicos no espaço intercamada da Mg-esmectita com e sem ativação. Com os resultados de IV foi possível observar que a razão de confôrmeros gauche/trans diminui com o aumento do espaçamento basal. Os resultados de DTA/TG confirmaram a estabilidade térmica das argilas organofílicas à temperatura máxima de 200 °C, o que possibilita a utilização desse material em síntese de nanocompósitos polímero/argila obtidos por processo de fusão. A análise de DRX confirmou a intercalação do PMMA no espaço intercamada da Mg-esmectita em todos os nanocompósitos produzidos. Com as análises de DSC foi possível observar o aumento da temperatura de transição vítrea para todos os nanocompósitos, quando comparados com PMMA puro. Com isso, é possível concluir que a Mg-Bentonita pode ser intercalada com íons alquilamônio, sem a necessidade prévia de ativação sódica, formando argilas organofílicas, assim como sua utilização em síntese de nanocompósitos. Essa possibilidade de utilização da Mg-bentonita in natura pode representar uma importante diferença em termos de custos de processo, na comparação com as bentonitas cálcicas existentes no Brasil, ou mesmo as importadas, que precisam ser ativadas durante o beneficiamento. Finalmente, acredita-se que a pesquisa deve avançar com a avaliação das propriedades mecânicas dos nanocompósitos produzidos neste trabalho, visando as diferentes possibilidades de aplicações desses materiais. / Bentonites are clays whose main constituent is a clay mineral of the smectite group, mainly montmorillonite. According to the predominant cation that occupies the interlayer space of the smectite, they can be classified as sodium-, calcium- or magnesian-bentonites. Such clays have wide industrial applications, such as: drilling fluids, pelletizing, foundry molds, among others. For some specific applications that add greater value to the final product, as in the synthesis of polymer/clay nanocomposites, it is necessary to intercalate organic ions in the interlayer of the clay mineral. In Brazil, industrial production of organoclays is small and geared towards the markets of paints, greases and polyester resins. Most companies that exploit bentonites for the traditional uses and do not produce this type of material are showing increasing interest in this new kind of application. In this context, this study aimed to evaluate the potential of the Formosa Bentonite in the production of organoclays and its application in the synthesis of polymer/clay nanocomposites. Formosa is a Mg-bentonite recently described and relatively abundant in northeastern Brazil. For this purpose, synthesis experiments were carried out by varying the concentration of two surfactants: hexadecyltrimethylammonium ions (HDTMA+) and dodecyltrimethylammonium (DTMA+), in the concentrations 0.7, 1.0 and 1.5 times the value of CEC, with reaction time of 12 hours and temperature variation of 25 ºC and 80 ºC. The Mg-bentonite was used as starting material both in natura and activated with sodium carbonate. Both the starting material and the organoclays obtained were characterized by XRD, DTA/TG and FTIR. The clays that exhibited better intercalation results were used in the proportions of 1%, 3% and 10% for further synthesis of the polymer (PMMA)/clay nanocomposites. The XRD results confirmed the intercalation of organic ions in the interlayer space of the Mg-smectite, for both in natura and activated samples. According to FTIR results, it was observed that the ratio of gauche/trans conformers decreases with the increasing of basal spacing. The results of DTA/TG confirm the thermal stability of organoclays at a maximum temperature of 200 °C, allowing the use of such material in the synthesis of polymer/clay nanocomposites obtained by the fusion process. XRD patterns confirmed the intercalation of PMMA in the interlayer space of the Mgsmectite for all nanocomposites produced. With the DSC analysis, it was possible to observe the increase in glass transition temperature for all nanocomposites in comparison with pure PMMA. Thus, it is possible to conclude that the Mg-bentonite can be intercalated with alkylammonium ions, without previous sodium activation, forming organoclays, as well as their use in the synthesis of nanocomposites. This possibility of using natural (non-activated) Mg-bentonite may represent an important difference in terms of process costs, in comparison with existing Ca-bentonites in Brazil, or even the imported, that need to be activated during beneficiation. Finally, one believes that the research should proceed with the evaluation of mechanical properties of the nanocomposites produced in this work, aiming future possibilities of application for such materials.

Made available in DSpace on 2015-06-17T19:34:55Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-12-13. Added 1 bitstream(s) on 2015-06-18T12:46:46Z : No. of bitstreams: 1 000830083.pdf: 2125068 bytes, checksum: a36614be470fefaeaadbf4edbf6efc34 (MD5) / A produção de revestimentos cerâmicos no Brasil atingiu quase 1 bilhão de m² em 2013. Mais de 60% dos produtos foram produzidos no Polo Cerâmico de Santa Gertrudes (PSG). Neste polo, 73 % dos revestimentos cerâmicos foram fabricados pelo processo via seca tradicional. Na fabricação via seca do PSG são utilizadas apenas rochas da Formação Corumbataí extraídas da região, o que diminui os custos com o transporte da matéria-prima. Por outro lado, nesta região, a poluição atmosférica e o assoreamento dos rios são relacionados em parte à grande quantidade de poeira gerada nas etapas de secagem da matéria-prima cerâmica. Nesse sentido, as empresas do PSG necessitam substituir seus atuais pátios de secagens por secadores industriais ou quaisquer alternativas que não causem a dissipação de particulados no meio ambiente. No entanto, as matérias-primas que têm sido submetidas à secagem forçada têm produzido peças que quebram ou trincam durante o processo industrial. A fim de entender o comportamento das argilas expostas à secagem forçada, três tipos de matérias-primas utilizadas pelas indústrias cerâmicas, D (dura), I (intermediária) e M (mole) foram selecionadas para o presente estudo. A caracterização dos argilominerais foram feitas utilizando difração de raios X, petrografia, análise por infravermelho, análise termogravimétrica, MEV e MET. A análise quantitativa por difração de raios X mostrou que D, I e M contêm respectivamente 53, 63 e 64 % de argilominerais. Illita e esmectita são os principais argilominerais, provavelmente com uma pequena quantidade de interestratificados illita-esmectita. A amostra I e M contêm caulinita, que também se apresenta como interestratificados caulinita-esmectita. Tratamentos térmicos foram realizados em diferentes temperaturas (100°C, 200°C e 300°C) nas amostras D, I e M na fração < 2 μm. O difratograma após a secagem forçada indica um progressivo colapso das... / The ceramic tiles production in Brazil reached almost 1 billion m² in 2013. More than 60% of these tiles were produced in the Ceramic District of Santa Gertrudes (CDSG). The main advantage of ceramic industries from Santa Gertrudes district is an application of the dry grinding process, which is much more profitable than the wet grinding process, used worldwide. The dry grinding process accounted for 73 % of tiles production in the CDSG in 2013. For the dry route of tiles production, only rocks from Corumbataí Fm. in the region are used, which decreases costs for raw material transportation. On the other hand, the booming ceramic industry in the Santa Gertrudes district has caused air pollution and river silting due to large amount of dust generated by drying and transportation the raw material. Ceramic companies need to replace their current beneficiation areas by industrial dryers. However, the batch whose raw materials were drying forced has produced tiles that break or crack during the industrial process. Three types of raw materials, D (slightly weathered), I (weathered) and M (highly weathered) were examined in the present study in order to better understand the behavior of clays during the drying process. Clay minerals characterization were made using qualitative and quantitative XRD, petrographic studies, infrared spectroscopy (FTIR), thermo gravimetric analysis (DTA-TG-DTG), SEM e TEM. Quantitative XRD analysis showed that D, I and M contain 53, 63 and 64 wt.% of clay minerals, respectively. Illite and smectite are the main minerals, probably with a small amount of mixed-layered illite-smectite. Sample M contains also kaolinite that according to XRD analysis may be accompanied with mixed-layered kaolinite-smectite. Thermal experiment was realized in different temperatures (100°C, 200°C and 300°C) for fraction < 2 μm. Air dried XRD pattern indicated smectite collapses over 100°C. After 200°C and 300°C the ethylene glycol...

Orientador: Antenor Zanardo / Coorientador: Mário Luiz de Sá Carneiro Chaves / Banca: Carolina Del Roveri / Banca: Rogers Raphael da Rocha / Banca: Fábio Ramos Dias de Andrade / Banca: José Francisco Marciano Motta / Resumo: A produção de revestimentos cerâmicos no Brasil atingiu quase 1 bilhão de m² em 2013. Mais de 60% dos produtos foram produzidos no Polo Cerâmico de Santa Gertrudes (PSG). Neste polo, 73 % dos revestimentos cerâmicos foram fabricados pelo processo via seca tradicional. Na fabricação via seca do PSG são utilizadas apenas rochas da Formação Corumbataí extraídas da região, o que diminui os custos com o transporte da matéria-prima. Por outro lado, nesta região, a poluição atmosférica e o assoreamento dos rios são relacionados em parte à grande quantidade de poeira gerada nas etapas de secagem da matéria-prima cerâmica. Nesse sentido, as empresas do PSG necessitam substituir seus atuais pátios de secagens por secadores industriais ou quaisquer alternativas que não causem a dissipação de particulados no meio ambiente. No entanto, as matérias-primas que têm sido submetidas à secagem forçada têm produzido peças que quebram ou trincam durante o processo industrial. A fim de entender o comportamento das argilas expostas à secagem forçada, três tipos de matérias-primas utilizadas pelas indústrias cerâmicas, D (dura), I (intermediária) e M (mole) foram selecionadas para o presente estudo. A caracterização dos argilominerais foram feitas utilizando difração de raios X, petrografia, análise por infravermelho, análise termogravimétrica, MEV e MET. A análise quantitativa por difração de raios X mostrou que D, I e M contêm respectivamente 53, 63 e 64 % de argilominerais. Illita e esmectita são os principais argilominerais, provavelmente com uma pequena quantidade de interestratificados illita-esmectita. A amostra I e M contêm caulinita, que também se apresenta como interestratificados caulinita-esmectita. Tratamentos térmicos foram realizados em diferentes temperaturas (100°C, 200°C e 300°C) nas amostras D, I e M na fração < 2 μm. O difratograma após a secagem forçada indica um progressivo colapso das... / Abstract: The ceramic tiles production in Brazil reached almost 1 billion m² in 2013. More than 60% of these tiles were produced in the Ceramic District of Santa Gertrudes (CDSG). The main advantage of ceramic industries from Santa Gertrudes district is an application of the dry grinding process, which is much more profitable than the wet grinding process, used worldwide. The dry grinding process accounted for 73 % of tiles production in the CDSG in 2013. For the dry route of tiles production, only rocks from Corumbataí Fm. in the region are used, which decreases costs for raw material transportation. On the other hand, the booming ceramic industry in the Santa Gertrudes district has caused air pollution and river silting due to large amount of dust generated by drying and transportation the raw material. Ceramic companies need to replace their current beneficiation areas by industrial dryers. However, the batch whose raw materials were drying forced has produced tiles that break or crack during the industrial process. Three types of raw materials, D (slightly weathered), I (weathered) and M (highly weathered) were examined in the present study in order to better understand the behavior of clays during the drying process. Clay minerals characterization were made using qualitative and quantitative XRD, petrographic studies, infrared spectroscopy (FTIR), thermo gravimetric analysis (DTA-TG-DTG), SEM e TEM. Quantitative XRD analysis showed that D, I and M contain 53, 63 and 64 wt.% of clay minerals, respectively. Illite and smectite are the main minerals, probably with a small amount of mixed-layered illite-smectite. Sample M contains also kaolinite that according to XRD analysis may be accompanied with mixed-layered kaolinite-smectite. Thermal experiment was realized in different temperatures (100°C, 200°C and 300°C) for fraction < 2 μm. Air dried XRD pattern indicated smectite collapses over 100°C. After 200°C and 300°C the ethylene glycol... / Doutor

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The contamination by toxic metals has been a serious environmental problem. Many researches have been developed with the objective the environmental remediation. The adsorption has been one of the most used process by researchers to remove metals in recent years. In this work, it was studied the use of natural clays of the state of Sergipe, with high levels of kaolinite and montmorillonite as adsorbent materials to remove Pb (II), Cd (II) and Cu (II) in aqueous solution. It was investigated the adsorption conditions including contact time, pH and adsorption isotherms. Using kaolinite equilibrium of adsorption for the three metals was reached at about 30 min, and a contact time of 60 min was chosen. In the beginning of study was conducted at pH of metal nitrate solutions (pH 5.2 ± 0.2) resulting in a maximum removal of 86.0 %, 43.2 % and 34.3 % for Pb (II), Cd (II) and Cu (II) respectively. The pH 7.0 was determined to be the most efficient for the removal of Pb (II) ( 99.9 %), Cd (II) (82.9 %) and Cu (II) (97.9 %). The Langmuir isotherm was the model with the best fit to the adsorption data obtained for the three metals, with Qo of 1.511 mg g-1 for Pb (II); 0.853 mg g-1 for Cd (II) and 0.417 mg g-1 for Cu (II). In the application of natural clay containing montmorillonite, it was obtained; high removal percentages for Pb (II), Cd (II) and Cu (II). The adsorption equilibrium was reached in the first minutes and the contact time of 30 min was selected, with maximum adsorption of 99.54 %; 93.37 %; 99.48 % for Pb(II), Cd (II) and Cu (II) in natural pH of metal in the pH (pH 5.2 ± 2). In pH study, it was observed that the pH variations did not alter significantly the adsorption of metals. Among the models applied, Langmuir was the best fitted one for the three adsorbents applied in this work with Qo of 6.98 mg g-1 1.48 mg g-1 and 2.07 mg g-1 for Pb (II), Cd (II) and Cu (II) respectively. The results show clays that have high levels either kaolinite or montmorillonite show appropriate features for application in the process of adsorption of Pb (II), Cd (II) and Cu (II). / A contaminação por metais tóxicos representa um sério problema ambiental. Inúmeras pesquisas têm sido desenvolvidas tendo como objetivo a remediação ambiental. A adsorção tem sido um dos processos mais utilizados por pesquisadores nos últimos anos para remover metais. No presente trabalho, foi estudada a utilização das argilas naturais do estado de Sergipe, contendo alto teor de caulinita e montmorilonita como materiais adsorventes para remoção do Pb (II), Cd (II) e Cu (II) em solução aquosa. Foram investigadas as condições de adsorção incluindo tempo de contato, pH e isotermas de adsorção. Na utilização da argila caulinita natural, o equilíbrio de adsorção para os três metais foi alcançado em torno de 30 min, sendo utilizado nos experimentos o tempo de contato de 60 min. Inicialmente, o estudo foi desenvolvido no pH das soluções dos nitratos dos metais (pH 5,2 ± 0,2), obtendo-se uma remoção máxima de 86,0 % para o Pb (II), 43,2 % para Cd (II) e 34,3 % para Cu (II). A avaliação do efeito do pH sobre a adsorção mostrou que o aumento do pH favorece a remoção até certo valor, acima do qual os íons metálicos são precipitados como hidróxidos insolúveis. O pH 7,0 foi determinado como sendo o mais adequado para a remoção do Pb (II) ( 99,9 %), Cd (II) (82,9 %) e Cu (II) (97,9 %). A isoterma de Langmuir foi a que melhor se ajustou aos dados de adsorção obtidos para os três metais, com Qo de 1,51 mg g-1 para o Pb (II); 0,85 mg g-1 para o Cd (II) e 0,42 mg g-1 para o Cu (II). Na aplicação da argila natural contendo montmorilonita, obtiveram-se altas percentagens de remoção para o Pb (II), Cd (II) e Cu (II). O equilíbrio de adsorção foi alcançado nos primeiros minutos, sendo otimizado o tempo de contato de 30 min, com máxima adsorção de 99,54 %, 93,37 %, 99,48 % para o Pb (II), Cd (II) e Cu (II) em pH natural das soluções dos respectivos metais (pH 5,2 ± 0,2). No estudo de pH observou-se que a variação deste mesmo não alterou significativamente a adsorção dos metais. Entre os modelos aplicados, o de Langmuir mostrou-se mais adequado para os três adsorvatos estudados neste trabalho, com Qo de 6,98 mg g-1 para o Pb (II); 1,48 mg g-1 para o Cd (II) e 2,07 mg g-1 para o Cu (II). Os resultados apresentados mostram que as argilas contendo alto teor de caulinita ou montmorilonita apresentam características apropriadas para sua aplicação no processo de adsorção do Pb (II), Cd (II) e Cu (II).

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-03-26T21:02:13Z No. of bitstreams: 1 BRUNO RAFAEL PEREIRA NUNES - TESE PPGEQ 2015..pdf: 3320363 bytes, checksum: d83a00c2d4dc7666e6ffe3a4d74cc8de (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-26T21:02:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BRUNO RAFAEL PEREIRA NUNES - TESE PPGEQ 2015..pdf: 3320363 bytes, checksum: d83a00c2d4dc7666e6ffe3a4d74cc8de (MD5) Previous issue date: 2015-07-03 / A biomassa tem sido uma interessante fonte de energia renovável, pois está disponível em grandes quantidades, possui baixo custo e se apresenta como uma alternativa viável para conversão em produtos químicos de alto valor agregado e de biocombustíveis. No Brasil, no curto prazo, o bagaço de cana-de-açúcar é a fonte de biomassa com maior potencial para uso como insumo industrial. Dentre os métodos utilizados para conversão da biomassa, a hidrólise utilizando catalisadores sólidos têm despertado interesse em pesquisadores de todo mundo e surge como alternativa às técnicas mais utilizadas. Devido a disponibilidade, baixo custo e propriedades de superfície, objetivou-se a avaliação do uso da argila vermiculita como catalisador no processo de hidrólise do bagaço de cana. Realizou-se a ativação ácida da argila, utilizando os ácidos sulfúrico (3M) e fluorídrico (4M), e os pré-tratamentos químico, com hidróxido de sódio (4%) e ácido sulfúrico (3%), e hidrotérmico do bagaço de cana, sendo os processos conduzidos com controle de tempo e de temperatura. Antes e após a aplicação dos tratamentos foram determinadas a composição do bagaço e as propriedades texturais da argila, além da caracterização dos materiais por meio de análises de DRX, MEV, TG/DTG e DSC. Com relação a composição do bagaço, quando se utilizou o método químico de pré-tratamento foram alcançados 75,88 e 73,88% de solubilização das frações lignina e hemicelulose, respectivamente, enquanto que para o método hidrotérmico não houve alteração significativa. As análises por DRX permitiram verificar alterações na cristalinidade do material e as análises por MEV mostraram modificações na morfologia do bagaço, para os dois tipos de pré- tratamento. Por meio das análises de TG/DTG e DSC comprovou-se a degradação da hemicelulose e lignina, quando se utilizou o pré-tratamento químico. A caracterização da vermiculita mostrou que o tratamento ácido provocou alterações significativas no material, tornando-o amorfo, com maior área superficial e volume de poros. A argila natural apresentou área superficial de 14,69 m²/g e as tratadas com ácido sulfúrico e fosfórico 296,65 e 306,88 m²/g, respectivamente. O volume de poros foi elevado de 0,019 cm³/g para 0,273 e 0,297 cm³/g, respectivamente. Entretanto, não foram observadas mudanças expressivas na estabilidade térmica, no arranjo lamelar e no diâmetro de poros, que apresentou um valor médio de 3,8 nm, sendo o material classificado como mesoporoso. Os testes catalíticos utilizando a argila, natural e ativada com ácido, como catalisador na hidrólise da celulose comercial e do bagaço de cana, in natura e pré-tratado, foram realizados em autoclaves e estufa onde avaliou-se a influência da temperatura, do tempo de reação e da quantidade de catalisador presente no meio reacional. A vermiculita apresentou atividade catalítica em todas as reações. Os melhores resultados na geração de açúcares fermentescíveis foram observados quando se utilizou a argila tratada com ácido fosfórico na hidrólise do bagaço de cana pré-tratado pelo método hidrotérmico, alcançando-se rendimentos em glicose e xilose de 38,02% e 80,26%, respectivamente, para os tempos de 2 e 1h, temperatura de 200°C e razão entre a massa de catalisador e biomassa de 2:1. / Biomass has been an interesting renewable energy source because it is available in large quantities, has low cost and is presented as a viable alternative for conversion into chemical products with high added value and biofuels. In Brazil, in the short time, the sugarcane bagasse is the source of biomass with the greatest potential for use as an industrial input. Among the methods used for conversion of biomass hydrolysis using solid catalysts have attracted interest in researchers from around the world and is an alternative to commonly used technique. Due to the availability, low cost and surface properties, aimed to evaluate the use of vermiculite clay as a catalyst in the process of hydrolysis of sugarcane bagasse. Performed by acid activation of the clay, using sulfuric (3M) and fluoridric acid (4M) and the chemical, with sodium hydroxide (4%) and sulfuric acid (3%), and the hydrothermal pre-treatments of sugarcane bagasse. The processes were conducted with control of time and temperature. Before and after the treatments application were determined the composition of the bagasse and textural properties of the clay, in addition the material was characterized by XRD, SEM, TG/DTG and DSC analysis. Regarding the composition of the bagasse, when using the chemical method of pre-treatment was achieved 75.88 and 73.88% solubilization of lignin and hemicellulose fractions, respectively, while for the hydrothermal method showed no significant alteration. The XRD analysis allowed to verify changes in crystallinity and SEM analysis showed changes in the morphology of bagasse, for the two types of pre-treatment. The TG / DTG and DSC analysis proven to degradation of hemicellulose and lignin, when using chemical pre-treatment. The characterization of vermiculite showed that acid treatment caused significant changes in the material making it amorphous, with higher surface area and pore volume. The natural clay presented surface area of 14.69 m²/g and treated with sulfuric and phosphoric acid 296.65 and 306.88 m²/g, respectively. The pore volume was 0.019 cm³/g to 0.273 and 0.297 cm³/g, respectively. However, there were no significant changes in thermal stability, the lamellar arrangement and diameter of pores, which presented an average value of 3.8 nm, classified as mesoporous materials. The catalytic tests using natural and activated with acid clay as a catalyst in the hydrolysis of commercial cellulose and in nature and pre-treated sugarcane bagasse were performed in autoclaves and greenhouse where it was evaluated the influence of temperature, time reaction and the amount of catalyst present in the reaction medium. The vermiculite showed catalytic activity in all reactions. The best results in the generation of fermentable sugars were observed when using treated with phosphoric acid clay in the hydrolysis of pretreated bagasse by hydrothermal method, achieving glucose and xylose yields of 38.02% and 80.26% respectively, for times of 2 and 1 h, 200 °C and the mass ratio of the catalyst and biomass 2:1.