Células a combustível de membrana trocadora de prótons (PEMFC) são dispositivos promissores para a conversão de energia em aplicações portáteis e estacionárias. Seu desempenho é fortemente influenciado pelas características da sua camada de difusão de gás (GDL), tais como morfologia, condutividade elétrica, porosidade, estabilidade química e resistência mecânica. A GDL também deve mostrar um equilíbrio entre hidrofobicidade e hidrofilicidade para garantir que o sistema operacional da célula funcione sem obstrução das vias de fluxo de gases, mas ainda mantendo uma umidade adequada. Neste trabalho, um processo simples foi desenvolvido para produzir GDL para PEMFC, visando obter um material alternativo aos já existentes no mercado como o tecido e o papel de carbono reduzindo o custo do produto final. As GDLs foram produzidas com fibras de carbono curtas dispersas em resina poliuretana (PU), seguida de prensagem a quente. Após o processo de tratamento térmico, as GDL foram tratadas, em uma suspensão contendo nanopartículas de carbono dispersas na solução de PTFE, através do processo de dip-coating. Estudou-se a influência da razão PU: fibra de carbono, e o teor de nanopartículas de carbono Vulcan adicionado à resina PU. As GDL obtidas foram caracterizadas quanto à morfologia, condutividade elétrica, análise térmica, ângulo de contato e ensaio de tração. Os resultados mostraram que a melhor proporção de resina PU:fibra de carbono foi de 1:1, que apresentou uma menor resistividade (2,68 × 10-5 Ω.m). Nas GDLs pós-tratadas com PTFE contendo diferentes teores de nanopartículas de carbono VULCAN, o melhor resultado obtido foram das amostras do sistema de proporção PU:fibra de carbono com 0,20 g de nanopartículas de carbono Vulcan na solução de PTFE (PU1:1_0,20). Esse sistema apresentou bons resultados quanto à hidrofobicidade, apresentando ângulo de contato (105°-126°) e de resistividade (da ordem de 10-5 Ω.m). Além disso, as GDLs obtidas com adição de carbono Vulcan na resina PU (1:1) obtiveram ótimos resultados de ângulo de contato (129°-138°) e resistividade (da ordem de 10-3-10-5 Ω.m), porém com baixa resistência mecânica e em todos os sistemas estudados pode-se verificar uma boa dispersão da fibras na resina PU através da análise por MEV. Os resultados em geral indicam que o material obtido tem potencial aplicação em células do tipo PEMFC. / Proton exchange membrane fuel cells (PEMFC) are promising devices for energy conversion for portable and stationary applications. Their performance is strongly influenced by the characteristics of their gas diffusion layer (GDL) such as morphology, electrical conductivity, porosity, chemical stability and mechanical strength. The GDL must also show a balance between hydrophobicity and hydrophilicity to ensure that the fuel cell system operates without obstruction of gas flow but maintaining adequate moisture content. In this work, a simple process was developed to produce GDL for PEMFC, seeking to obtain an alternative material whilst helping reducing the overall cost. The GDLs were produced by dispersing short carbon fibers in a polyurethane (PU) resin, followed by hot pressing/curing and dip-coating in a suspension of carbon nanoparticles in PTFE solution. After the curing process, the GDL’s were treated in a suspension containing carbon nanoparticles in a solution of PTFE, used for dip-coating process. The influence of PU/carbon fiber ratio and the content of Vulcan carbon powder added to the PU resin were studied. The influence of the content of Vulcan carbon powder added to the PTFE solution for the GDL’s post-treatment was also addressed. The GDL’s obtained were characterized regarding morphological (by SEM), electrical conductivity, thermal analysis, contact angle and tensile test. The following parameters were studied: the PU amount in the carbon fiber, and the content of Vulcan carbon powder in the PTFE solution and in the PU resin, focusing on the final homogeneity and electrical conductivity of the system. The results showed that the most suitable PU resin:carbon fiber ratio was 1:1, which showed the lowest resistivity (2.68 × 10-5 Ω.m). When this sample was post-treated with PTFE using different amounts of Vulcan carbon powder and immersion times, the best result was obtained for the sample with 0.20 g of carbon Vulcan nanoparticles in the solution of PTFE (PU1:1_0,20). This system showed good hydrophobicity results, contact angle (105°-126°), and resistivity in the order of 10-5 Ω.m. Besides, the GDL obtained by adding carbon Vulcan in the PU resin (1:1) showed excellent results for contact angle (129°-138°) and resistivity (~10-4 Ω.m), even though the mechanical strength was low and all the studied systems showed good fiber dispersion in PU resin as verified by SEM analysis. In general, the results indicate that the obtained material has potential use in PEMFC.

Terpolímeros de etileno-propileno-1-penteno foram sintetizados empregando três sistemas catalíticos diferentes: rac-Et(Ind)2ZrCl2, Me2C(Cp)(Flu)ZrCl2 e o sistema suportado Cp2ZrCl2/MAO/SiO2 todos ativados com MAO. A razão de etileno e propileno foram variadas e duas concentrações de 1-penteno foram empregadas. Neste trabalho são apresentados os resultados qualitativos e quantitativos de caracterização destes terpolímeros através da técnica de ressonância magnética de carbono 13 (RMN de 13C) onde são apresentados os deslocamentos químicos observados e devidamente identificados, assim como a análise quantitativa das tríades, do comprimento médio das unidades consecutivas e das razões de reatividade. O efeito da adição de 1-penteno ao sistema etileno-propileno foi avaliado através dos resultados da atividade catalítica, incorporação de comonômero, propriedades térmicas, massa molar e propriedades mecânicas, para os três sistemas catalíticos em questão. Também foi avaliada a heterogeneidade de algumas amostras através do fracionamento por eluição com gradiente de temperatura (p-TREF). Para a atividade catalítica a ordem foi rac-EtInd2ZrCl2 > Cp2ZrCl2/MAO/SiO2 > i-Pr(Flu)(Cp)ZrCl2. O catalisador indenil foi o que proporcionou uma maior incorporação de termonômero, mostrando ser o catalisador mais eficiente para síntese de terpolímeros. Quanto ao catalisador suportado Cp2ZrCl2/MAO/SiO2, a incorporação de comonômero e termonômero foi bastante baixa e ele se mostrou inativo quando altas concentrações de propileno foram empregadas. O catalisador i-Pr(Flu)(Cp)ZrCl2 apresentou baixa atividade para a produção de copolímero etileno-propileno, e também não levou a formação de polímeros com concentração mais alta de propileno e terpolímeros. Com a análise de RMN de 13C foi possível caracterizar a estrutura do material, onde ficou demonstrado que ocorre uma competição entre propileno e o 1-penteno pela incorporação no polímero. À medida que aumenta a concentração de propileno no meio reacional, reduz-se a incorporação de 1-penteno nos terpolímeros, já para os copolímeros de propileno - 1-penteno, ocorre um aumento na incorporação de 1-penteno. A incorporação de propeno acarreta uma diminuição das unidades cristalizáveis de etileno, provocando um decréscimo na temperatura de fusão e massa molecular. Com concentrações mais altas de propileno ocorre um aumento das unidades cristalizáveis do propeno e, conseqüentemente, a cristalinidade aumenta. Análises dinâmico-mecânicas dos copolímeros e terpolímeros indicaram que o conteúdo de comonômero tem grande influência nas transições α e β. Para as propriedades mecânicas observou-se que a maior inserção de comonômero reduz a cristalinidade do material fazendo com que os terpolímeros apresentem um módulo menor do que os homopolímeros e também dos copolímeros, apresentando um comportamento elastomérico. / Series of ethylene (E), propylene (P) and 1-pentene (A) copolymers and terpolymers, differing in monomer composition ratio, were synthesized using (rac-Et(Ind)2ZrCl2/MAO), (Me2C(Cp)(Flu)ZrCl2/MAO and, (Cp2ZrCl2/MAO/SiO2/MAO) supported on silica impregnated with MAO as catalytic systems. The ratio of ethylene and propylene was varied from 0 to 100 and two concentrations of 1-pentene were employed. The catalytic activities at 25oC and atmospheric pressure were compared. A detailed study of ¹³C NMR chemical shifts, triad sequences distributions, monomer-average sequence lengths and reactivity ratios for the terpolymers is presented. The effect of the addition of 1-pentene to the ethylene-propylene was evaluated by the results of the catalytic activity, comonomer incorporation, thermal properties, mechanical properties and molecular weight. The heterogeneity of some samples was studied through the fractionation by elution with gradient of temperature (p-TREF). For the catalytic activity the order was rac-EtInd2ZrCl2 > Cp2ZrCl2/MAO/SiO2 >i-Pr(Flu)(Cp)ZrCl2. The indenyl catalyst presented the largest incorporation of termonomer, showing to be the most effective catalyst for synthesis of the terpolymers. The supported catalyst, Cp2ZrCl2/MAO/SiO2, presented an incorporation of termonomer quite low, and it was inactive when high concentrations of propylene were employed. The catalyst i-Pr(Flu)(Cp)ZrCl2 showed low activity in ethylene-propylene copolymerization at low propylene concentrations and it was inactive in terpolymerization. The 13C NMR analysis allowed to characterize the structure of the material., It was shown that there is a competition between propylene and 1-pentene for the incorporation into the polymer, when the propylene concentration increases there is a decrease of the 1-pentene concentration. The incorporation of propylene produces a reduction of the ethylene crystalline units, causing a decrease in the melting temperature and in the molecular weight. At higher concentrations of propylene there is an increase of the crystallizable units of propene and consequently an increase in the melting temperature. Dynamic-mechanical-thermal analyses of these copolymers and terpolymers showed that the comonomer content has great influence on the α- and β-transitions. For the mechanical properties it was observed that the increase in comonomer reduces the crystallinity of the material so that terpolymers have a lower module than homopolymers and copolymers and show an elastomeric behavior.

Esse trabalho teve como objetivo a obtenção de camadas duplas de diferentes monossilanos sobre um mesmo substrato de aço AISI 1010, bem como a avaliação de seu desempenho na proteção contra a corrosão do aço quando utilizado em combinação com diferentes tipos de tinta. Os resultados foram comparados àqueles obtidos com amostras de aço fosfatizadas. A obtenção das camadas de silanos se deu através do método de imersão. O estudo compreendeu a fixação de parâmetros para a obtenção das camadas e a análise das mesmas por meio da técnica de espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) em meio de NaCl 0,1 M. Os silanos utilizados nesse trabalho foram os seguintes: AAPTS (Aminoetilaminopropiltrimetoxisilano), PhTMS (Feniltrimetoxisilano), GPTMS (Glicidoxipropiltrimetoxisilano), TEOS (Tetraetoxisilano), VS (Viniltrietoxisilano) e VTMOS (Viniltrimetoxisilano). A partir dos resultados de EIE foi escolhido o melhor tempo de hidrólise e o melhor solvente para cada silano e a partir daí foram formadas as camadas duplas, combinando diferentes silanos. A análise por EIE também foi utilizada para verificar se a camada dupla de diferentes silanos realmente oferecia uma maior proteção do que uma camada simples. Com a vantagem em termos de proteção dada pela camada dupla, os substratos silanizados foram pintados com uma demão de tinta acrílica ou tinta poliuretânica (PU). A partir de então, a combinação silanos/tinta foi avaliada por meio de testes de aderência, para verificar a adesão das tintas ao substrato silanizado, e por meio de ensaios de névoa salina para verificar a proteção conferida à amostra por essa combinação. Também foram feitos ensaios de microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de energia dispersiva (MEV/EDS) para avaliar a presença de silício nas camadas de silanos já formadas. De uma maneira geral, os resultados dos testes de aderência para as amostras silanizadas foram tão bons quanto os resultados das amostras fosfatizadas. Já para a névoa salina, os resultados foram, em sua maioria, inferiores aos resultados das amostras fosfatizadas. Apesar de não superar as amostras fosfatizadas em todos os quesitos avaliados, os resultados com revestimentos de silanos mostraram-se promissores. / The aim of this work is to obtain double layers of different mono-silanes over the same AISI 1010 steel substrate, as well as to evaluate its performance in the protection against steel corrosion when used in combination with different kinds of paints. The results obtained were compared with the results obtained to phosphated samples. Obtaining of silane layers was given by the dip-coating method. The study comprehended the establishment of the layers obtaining parameters and the layers analysis by the electrochemical impedance spectroscopy (EIS) method in a NaCl 0,1M electrolyte. The silanes used in this work were the following: AAPTS (Aminoethylaminopropyltrimethoxysilane), PhTMS (Phenyltrimethoxysilane), GPTMS (Glycidoxypropyltrimethoxysilane), TEOS (Tetraethoxysilane), VS (Vinyltriethoxysilane) and VTMOS (Vinyltrimethoxysilane). From the EIS results, the best hydrolysis time and the best solvent to each silane were chosen and then the silane double layer was formed, being each layer made from a different silane. The EIS analysis was also used to verify that the double layer of different silanes really offered greater protection than a single layer. With the advantage in terms of protection given by the double layer, the silane double layered substrates were painted with a single coating of acrylic or polyurethane (PU) paint. From this point, the combination silane/paint was evaluated on their adherence and performance in salt spray tests to verify the protection given to the sample for that combination. Scanning electron microscopy and energy dispersive spectroscopy (SEM/EDS) were also made to evaluate the silicon levels in silylated substrates. In general, the results of adhesion tests to the silylated samples were as good as the results of phosphated samples. For the salt spray tests, the results were, in most cases, lower than the results of phosphated samples. Though not overcoming the phosphated samples in all queries assessed, the results with silane coatings are shown to be quite promising.

A possibilidade da utilização de sistemas eficientes para inspeção tem despertado o interesse da indústria. Isto porque descontinuidades com diferentes geometrias e orientações podem surgir em um componente durante sua fabricação ou durante seu funcionamento, podendo ocasionar uma falha catastrófica no material, gerando prejuízos à empresa. Métodos tradicionais como o ensaio radiográfico e o ensaio manual por ultra-som não garantem uma inspeção totalmente confiável, devido a suas limitações, principalmente, na monitoração e no dimensionamento destes defeitos. Assim, este trabalho apresenta a técnica TOFD como uma ferramenta eficiente na determinação da profundidade de refletores artificiais usinados em blocos de aço SAE 1022. Visando o desenvolvimento de metodologias que facilitem a compreensão da técnica, este trabalho serve de referência para aplicações mais avançadas, como por exemplo, o monitoramento do crescimento de trincas em serviço e a inspeção de materiais soldados. Quatro corpos de provas com espessuras de, aproximadamente, 25mm, apresentando diferentes geometrias e profundidades de entalhes, foram confeccionados. Fatores como o ângulo da sapata, freqüência e separação dos cabeçotes são determinantes para se alcançar a variação ideal para cada tipo de defeito. Os resultados mostram que tanto para defeitos aflorando na superfície de varredura quanto para defeitos aflorando na superfície oposta, o dimensionamento pode ser bem preciso, se a variação adequada para cada caso for selecionada. Além disso, para a análise de defeitos esféricos internos, é possível obter um erro experimental dentro do tolerável para todas as profundidades dimensionadas. / The possibility of the use of efficient systems for inspection has attracted the interest of industry. This is because discontinuities with different geometries and orientations may arise in a component during its manufacture or in service and may cause a catastrophic failure in the material, generating damage to the company. Traditionals methods as radiographic test and ultrasound manual test does not guarantee an inspection totally reliable, because of theirs limitations, mainly, in the monitoring and in the sizing of this defects. Then, this work to present TOFD technique as an efficient tool to determine the height of artificials reflectors machined in samples of SAE 1022 steel. To develop methodologies to facilitate the understanding of the technique, this work serves as a reference for more advanced applications, for example, the monitoring of cracks growth in service and the inspection of welded materials. Four samples with thickness around 25mm, having different notches geometries and heights were made. Factors as shoe angle, frequency and probe separation are determinants to reach ideal variation for each defect type. Results show that as for notches breaking in the surface inspected as for notches breaking in the inside surface, opposite the scanned surface, sizing can be precise, if the correct variation was chosen. Besides, for spherical defects inside the material it is possible to obtain an experimental error tolerable for all heights sized.

A primeira parte deste trabalho consiste no estudo da regiosseletividade nas reações de nucleófilos de carbono sililados com faces homotópicas a íons N-acilpiridínios. Foram realizados experimentos com controle de temperatura e solvente a fim de estabelecer uma boa condição para a geração dos íons N-acilpiridínios, bem como para as reações de adição dos nucleófilos. As reações com os cátions derivados da piridina, 2-picolina, e da 2-metoxipiridina levaram à formação dos produtos de adição na posição C-4 do anel piridínico e a reação com o cátion derivado da 4-metoxipiridina levou à formação do produto de adição à posição C-2 do anel piridínico. Todas as reações mostraram-se regiosseletivas. Não sendo observado, em nenhum caso, a presença de régio-isômeros. Na segunda parte, realizou-se o estudo da diastereosseletividade nas reações de adição de nucleófilos de carbono sililados aos mesmos íons N-acilpiridínios, empregando-se nucleófilos com faces enantiotópicas. Entretanto, este estudo não permitiu avaliar a diastereosseletividade simples nas reações com os cátions derivados da piridina, visto que os produtos de adição na posição C-4 continham um único centro assimétrico. Por outro lado, as reações destes nucleófilos com os cátions N-acilpiridínios derivados da 2-metoxipiridina e 4-metoxipiridina não se processaram e, portanto o estudo da diastereosseletividade não pode ser efetuado. / In the first part of this work, the regioselectivity of addition reaction of sililated carbon nucleophiles with homotopic faces to N-acilpiridinium ions were investigated. A set of different reactions was performed like temperature's control and solvents to establish a suitable protocol for generations of N-acilpiridinium cations as well as their addition reactions of the nucleophile. The reactions with the cations derived from pyridine, 2-picoline and 2-methoxypyridine afforded only C-4 substituted adducts while the addition reaction employing the N-acilpiridinium cation derived from 4- methoxypyridine afforded the respective C-2 substituted product. These reactions shown to be regioselective and the presence of region-isomers were not detected. In the second part we investigated the diastereoselectivity of the addition reactions of sililated carbon nucleophiles which enantiotopic faces. However, this study did not permit to evaluate the simple diastereoselectivity in the addition reactions with the cations derived from pyridine, 2-picoline and 2-methoxypyridine due to only one stereocenter to be formed in the C-4 substituted adducts. Unfortunately, the addition reactions of these nucleophiles to the N-acilpiridinium cation derived from 4- methoxypyridine did not proceed; therefore, the simple diastereoselectivity was not evaluated.

Submitted by Leila da Silva (leilalyra@gmail.com) on 2017-11-16T17:26:26Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Leila Lyra - Final..pdf: 3200768 bytes, checksum: a9452d20d4befe4735f362b296694419 (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Reis (vanessa.jamile@ufba.br) on 2017-11-20T14:42:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação - Leila Lyra - Final..pdf: 3200768 bytes, checksum: a9452d20d4befe4735f362b296694419 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-20T14:42:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação - Leila Lyra - Final..pdf: 3200768 bytes, checksum: a9452d20d4befe4735f362b296694419 (MD5) / CAPES / O desenvolvimento de novas técnicas de preparação de formulações terapêuticas é de grande interesse da indústria farmacêutica, entre as quais se destaca a micronização com fluido supercrítico, que permite a obtenção de micro e nanopartículas, isentas de solventes residuais, além da possibilidade de alteração da sua morfologia, e o processamento a temperaturas amenas evitando problemas de degradação térmica. Essas vantagens tornam a micronização supercrítica atrativa em comparação às técnicas tradicionais de micronização de partículas. Entre as diversas técnicas de micronização de partículas usando fluidos supercríticos, uma das mais promissoras é a técnica de precipitação usando antissolvente supercrítico (SAS). Na presente dissertação, estudou-se o processo de micronização SAS da levotiroxina sódica, hormônio sintético aplicado no tratamento de pacientes com hipotireoidismo, e de 3 chalconas (transchalcona, chalcona CH8 e NAT 22), empregadas no tratamento da leishmaniose, usando-se dióxido de carbono como antissolvente supercrítico. As quatro drogas apresentam problemas de baixa biodisponibilidade, que pode ser melhorada alterando-se a sua morfologia e a distribuição de tamanho das partículas, resultando no aumento da eficácia terapêutica das suas formulações. As corridas experimentais de micronização supercrítica dessas drogas, em escala de bancada, foram precedidas de estudos de equilíbrio de fases a alta pressão, para delimitar no diagrama de fases dos respectivos sistemas ternários droga+solvente orgânico+CO2 supercrítico a região em que se forma uma única fase, acima do ponto crítico da mistura, e identificar a faixa de temperatura e pressão mais apropriada à operação da micronização SAS. A caracterização do material micronizado foi feita por microscopia eletrônica de varredura (MEV), para identificar a morfologia e a ordem de grandeza dos tamanhos das partículas, e a técnica de difração laser (dynamic light scattering - DLS) foi empregada para determinar a distribuição de tamanhos das partículas. Os resultados para a levotiroxina sódica revelaram a alteração da morfologia do material original e uma distribuição de tamanhos de partículas tanto na faixa micrométrica Da Silva, L. L. P.- PEI/ UFBA,2016 9 quanto na faixa nanométrica. Para as três chalconas, os resultados da micronização indicaram uma limitação da técnica SAS, incapaz de evitar o problema da ressolubilização da droga durante a despressurização do sistema, o que pode ser explicado também pela afinidade química solvente-antissolvente supercrítico-droga.

171 f. / Submitted by Ana Hilda Fonseca (anahilda@ufba.br) on 2013-04-05T16:20:08Z No. of bitstreams: 1 TESE de JOSÉ VIEIRA.pdf: 3149916 bytes, checksum: ae97b9529d9f037894f8f11cdb43a595 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Hilda Fonseca(anahilda@ufba.br) on 2013-05-09T12:23:39Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TESE de JOSÉ VIEIRA.pdf: 3149916 bytes, checksum: ae97b9529d9f037894f8f11cdb43a595 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-05-09T12:23:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TESE de JOSÉ VIEIRA.pdf: 3149916 bytes, checksum: ae97b9529d9f037894f8f11cdb43a595 (MD5) Previous issue date: 2011 / CAPES / Catalisadores de cobre, impregnados ou não com cério, suportados em y-Al2O3, hidróxidos duplos lamelares (LDHs) baseados em Mg/Al, e zeólitas (ZSM-5, Y e MCM-22), foram preparados, caracterizados e avaliados com o objetivo de investigar a influência do ambiente químico e das propriedades físico-químicas destes suportes sobre a atividade na reação de oxidação preferencial de monóxido de carbono (PROX). Os catalisadores suportados em y-Al2O3 foram preparados pelos métodos da decomposição térmica e coprecipitação dos nitratos de Cu, Ce, e Al. Os catalisadores suportados nas hidrotalcitas e nas zeólitas foram preparados por troca catiônica. Eles foram submetidos a diversos métodos de ativação e caracterizados por ICP OES, FRX, DRX, FTIR, TPR-H2, TG/DTG, isoterma de adsorção de N2, MEV e teste catalítico na reação de oxidação preferencial e CO em atmosfera rica em hidrogênio com e sem H2O. O catalisador mais ativo, preparado pelo método da coprecipitação dos nitratos (CP), também foi testado na presença de H2O e CO2 e mostrou-se pouco afetado pela presença desses contaminantes. Seu desempenho satisfatório pode ser atribuído às suas propriedades texturais e químicas, e à alta dispersão das fases de cobre no material nanoparticulado do suporte y-Al2O3. A topologia e o ambiente químico gerados pela y-alumina, além das características texturais da sua superfície foram mais favoráveis à dispersão das espécies ativas de e à interação Cu-Ce, o que facilitou a redutibilidade das espécies de Cu. Por outro lado, a bidimensionalidade das LDHs e as topologias MWW, FAU e MFI das zeólitas mostraram-se menos eficazes para a formação e estabilização das espécies ativas de cobre para a reação PROX . / Salvador

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. / Made available in DSpace on 2012-10-24T10:00:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 262745.pdf: 3244240 bytes, checksum: 39dbe07fa73b29d0be34045569319974 (MD5) / O aquecimento global observado na atualidade é, em grande parte, de responsabilidade do aumento das emissões de CO2 para atmosfera em virtude de ações antrópicas. Uma das mais promissoras técnicas de captura de dióxido de carbono consiste na sua separação através de processos adsortivos. O adsorvente ideal para utilização em larga escala deve ser seletivo para CO2 e possuir grande capacidade adsortiva, mas ao mesmo tempo deve ser de fácil regeneração. Neste trabalho, foi estudada a separação de CO2 através de adsorção. Adsorventes seletivos para CO2 foram estudados para a separação de CO2 de outros gases sob condições experimentais variadas. Um carvão ativado comercial e uma zeólita 13X foram selecionados. Para o aumento da basicidade superficial do sólido, carvão ativado foi funcionalizado com uma amina primária em duas diferentes proporções amina:carvão e estes sólidos foram nomeados CPHCL-1 e CPHCL-2. Os sólidos adsorventes foram caracterizados através de medidas de isotermas de sorção de nitrogênio líquido. A área BET e o volume de microporos do carvão ativado foram o dobro da área e do volume de microporos da zeólita 13X. Os carvões funcionalizados com a amina cloridrato de 3-cloropropilamina apresentaram uma diminuição da sua área BET - de 1053 m²/g para 915,8 m²/g no CPAHCL-1 e para 664,6 m²/g no CPHCL-2. Isotermas de equilíbrio de adsorção de dióxido de carbono e nitrogênio sobre o carvão ativado e a zeólita 13X foram determinadas gravimetricamente nas temperaturas de 28°C-30°C, 50°C, 100°C e 150°C e pressões até 50,0 bar. Para o adequado tratamento das quantidades adsorvidas obtidas, foi utilizado um protocolo para diferenciar a quantidade adsorvida em excesso da quantidade adsorvida absoluta. A densidade da fase gás foi calculada a partir de uma equação cúbica de estado e o volume da fase adsorvida foi calculada assumindo que a densidade desta fase é igual a densidade da fase líquida. Os modelos teóricos de isotermas Toth e multisítio-Langmuir foram ajustados aos resultados experimentais. Isotermas de equilíbrio de adsorção de dióxido de carbono sobre CPHCL-2 foram determinadas volumetricamente nas temperaturas de 25°C, 50°C, 100°C e 150°C e pressões até 1,0 bar. Os valores experimentais foram ajustados a isoterma linear (modelo de Henry). A dependência com a temperatura do equilíbrio de adsorção foi descrito pela equação de Van't Hoff. O carvão ativado mostrou ter maior capacidade de adsorção de CO2 na ampla faixa de pressão estudada. No entanto, zeólita 13X mostrou-se ser mais seletiva ao dióxido de carbono. Medidas de XPS, FTIR, CHN e conteúdo de enxofre foram realizados para se identificar as mudanças químicas sofridas pelo carvão ativado através do seu enriquecimento com N. Apesar do aumento do conteúdo de N, CPHCL-2 mostrou uma diminuição na capacidade de adsorção para CO2. Também foram estudadas as dinâmicas de adsorção de dióxido de carbono na presença de inerte, N2 e de mistura N2/CO/SO2. Foi avaliada a influência da presença de N2 sobre a capacidade de adsorção dos sólidos adsorventes para CO2. Conclui-se que os sólidos estudados utilizam toda a sua capacidade de adsorção de CO2 mesmo quando está presente outro adsorvato. Um modelo baseado na aproximação Linear Drive Force para o balanço de massa, incluindo balanço de energia e de quantidade de movimento, foi proposto e reproduziu satisfatoriamente todas as curvas de ruptura de adsorção de dióxido de carbono e de nitrogênio. O modelo proposto foi utilizado para descrever a separação de mistura de CO2/N2 pelo processo PSA e as simulações mostraram razoável acordo com os resultados experimentais.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-10-27T03:05:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 335760.pdf: 3716077 bytes, checksum: d105dd95945abe69e5212429542f425c (MD5) Previous issue date: 2015 / Foi estudado um carvão ativado purificado cubano (CA/ML) como matéria-prima e produtos acabados para a indústria médico farmacêutica. Foram realizados estudos comparativos in vitro da adsorção de farmacos em fluido gástrico simulado (estudo pré-clinico) em CA e validação de comprimidos de carvão/pepsina (distúrbios gástricos) com tecnologias farmacêutica para zona climática IV em escala de bancada. Foram escolhidos para comparação dos resultados 6 padrões comerciais utilizados internacionalmente pela indústria médica farmacêutica : Norit B Eur (Alemanha), BDH (Inglatérra), Merck (Alemanha), Norit E Supra (Holanda), Panreac (Espanha) e Ch3J (China). Este estudo envolveu desde a obtenção do material CA/ML até a fase final dos lotes de fabricação (5440 unidades) de comprimidos de carvão/pepsina em escala de bancada e com seu correspondente estudo temporal de estabilidade acelerada (6 meses) e estabilidade de vida na prateleira (30 meses). Para a implementação de todo o exposto, foi feita em primeira instância, uma avaliação conforme a United States Pharmacopeia (USP 31-NF27). Neste caso, CA/ML atingiu os requerimentos básicos estabelecidos pelas normas como matérias-primas farmacêuticas. Diferentes ensaios foram realizados em paralelo como: análise da textura da superfície por adsorção de N2 a 77 K, FTIR, potencial zeta, isotermas de adsorção de farmacos (teofilina, paracetamol e diazepam) e determinações de parâmetros termodinâmicos. Os modelos de Langmuir (LTI e LTII), DR, Temkin, Freundlich, BET, Halsey, Harkins e Jura foram empregados para analisar os dados experimentais em sua forma linearizada. Em todos os processos de adsorc¸a~o foi encontrado que ?G < 0, e que há interações não eletrostáticas no plano hidrófobo do CA com o anel aromático dos medicamentos. Para a molécula de paracetamol, o processo é endotérmico, ?H > 0, e ocorre por adsorc¸a~o fi´sica ?H=5 até 28,61 kJ/mol, com valores qe experimentais = 470-750 mg/g. Os modelos que melhor se adequaram aos dados experimentais são: DR (R2 = 0,98) > T (R2 = 0,97) > LTII (R2 = 0,96). Para a molécula de teofilina, o processo é exotérmico (?H < 0) e ocorre por adsorção quase qui´mica com ?H = -36,81 até -88,70 kJ/mol, e valores de qe experimentais = 300-587 mg/g. O modelo que melhor se ajustou aos dados experimentais foi LTI (R2 = 0,98). No caso da molécula de diazepam, o processo é endotérmico (?Hxiv> 0) e ocorre por adsorção quase química com ?H = 9,83 até 67,44 kJ/mol e com valores de qe experimentais = 210-405 mg/g. O modelo que melhor se adequou aos dados experimentais foi LTI (R2 = 0,99). O modelo de Langmuir foi o modelo que mais predominou nos processos de adsorção. O estudo de estabilidade temporal dos compromidos produzidos com CA/ML e CA/NE empregando a formulação cubano revelou que os dois produtos mantêm suas qualidades químico-físicas e tecnológicas de acordo com as disposições das normas farmacêuticas, para ambos os tempos de testes, 6 meses e 30 meses. Não houve diferenças significativas (a=0,95%) entre os dois produtos e com as normas estabelecidas. Todos os resultados obtidos e testes indicam que o carvão ativado cubano (CA/ML) pode ser considerado um possível candidato para uso na indústria médico-farmacêutica, como suspensão antídoto e como comprimido de carvão/pepsina.<br> / Abstract : A Cuban activated carbon (AC/ML) was studied as raw material and finished products for the pharmaceutical industry according to comparative studies in vitro of adsorption the drug in simulated gastric fluid (antidote suspension) and validation of tablets carvão/pepsin (stomach upset) within the pharmaceutical climatic zone IV at bench scale. Six commercial international standards were chosen for the comparison of results: Norit B Eur (Germany), BDH (England), Merck (Germany), Norit Supra E (Netherlands), Panreac (Spain) and test Ch3J (China). This study covers the material from the production of CA/ML until the final stage of manufacturing lots (5440 units) of tablets of carbon/pepsin at bench scale and its corresponding temporal accelerated stability study (6 months) and stability shelf life (30 months). An assessment under the United States Pharmacopeia (USP 31-NF27) was performed, and AC/ML reached the basic requirements established by the standards as pharmaceutical raw materials. Several tests were carried out such as analysis of the surface texture by adsorption of CO2 and N2 at 273 K and 77 K, FTIR, zeta potential, adsorption isotherms with drugs (theophylline, acetaminophen and diazepam), determination of thermodynamic parameters. Models of Langmuir (LTI and LTII), DR, Temkin, Freundlich, BET, Halsey, Harkins and Jura were employed to analyze the experimental data in linearized form. In all cases adsorption was found that ?G < 0, and it occurs predominantly by non-electrostatic interactions in the AC plan hydrophobic aromatic ring with the drugs. For acetaminophen molecule the process is endothermic, ?H > 0, and occurs by physical adsorption with ?H = 5 to 28,61 kJ /mol, and experimental values of qe= 470-750 mg/g. The models that best fit the experimental data are: DR (R2 = 0,98) > T (R2 = 0,97)> LTII (R2 = 0,96). For theophylline molecule the process is exothermic, ?H < 0, and chemical adsorption occurs with ?H = -36,81 to - 88,70 kJ/mol, with values of qe experimental = 300-587 mg/g. The model that best fits the experimental data is LTI (R2 = 0,98). In the case of diazepam molecule the process is endothermic, ?H > 0, and chemical adsorption occurs with ?H = 9,83 to 67,44 kJ/mol and qe experimental values of 210-405 mg/g. The model that best fits the experimental data is LTI (R2 = 0,99). Langmuir model is the most relevant model for the adsorption in the present study. The study of temporal stability of AC/ML and AC/NE produced with Cuban formulation revealed that the two products retainxvitheir chemical-physical and technological properties in accordance with pharmaceutical standards. There were no significant differences (a = 0,95%) between the two products and according to established standards. All tests and results indicate that the Cuban activated carbon (AC/ML) can be considered a possible candidaté for use in the pharmaceutical industry as an antidote suspension and as compressed carbon/pepsin.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-11-10T03:09:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 335958.pdf: 1235795 bytes, checksum: 46ba1281e15a823b96af08c1345c6f31 (MD5) Previous issue date: 2015 / O efeito bacteriostático do CO2 torna-o como o principal gás usado em embalagens com atmosfera modificada para alimentos que não respiram. O objetivo deste trabalho determinar a solubilidade do CO2 em carne de cordeiro a diferentes temperaturas e a sua influência nas características físico-químicas do produto. O método manométrico foi empregado para obtenção de dados da concentração do CO2 em filés de pernil de cordeiro a 2, 6 e 10oC e a pressão de 200 kPa, considerando um sistema ideal de acordo com a Lei de Henry. A influência da concentração de gás nas características físico-químicas foi avaliada através dos parâmetros de aw, cor, pH, textura e perda de massa por cocção. Verificou-se também o efeito do CO2 na microestrutura da carne através das microscopias eletrônicas de varredura antes e após a aplicação do gás. Para verificar a estabilidade microbiológica da carne após processo foram analisadas contagem para bactérias psicotróficas, ácido láticas, aeróbicas e anaeróbicas. A solubilidade do CO2 na carne de cordeiro foi maior à temperaturas mais baixas (2 oC) com maior concentração de gás absorvida pela carne, de 3701 ppm. Enquanto que a mais baixa concentração absorvida foi a 10 oC, de 2699 ppm. O pH das amostras de carnes diminuiu após o processo de solubilização, efeito esperado em função da presença do CO2 no meio, mostrando-se efetivo na inibição do crescimento dos micro-organismos estudados, mantendo a contagem abaixo dos limites estabelecidos pela legislação. Através das análises de imagens foi possível observar formação de fissuras entre o perimísio das fibras musculares provavelmente devido à presença do gás absorvido pela carne. Houve diminuição do conteúdo de umidade das amostras em todas as condições estudadas. A perda de massa por cocção, a força máxima de corte e as propriedades mecânicas da carne não apresentaram diferença significativa entre as amostras antes e após o CO2, nas três temperaturas. A cor apresentou significativa variação entre as diferentes localizações das amostras, superfície exposta ao gás, parte interna e superfície inferior.<br> / Abstract : The CO2 is main gas gassed in package of modified atmosphere for non-respiring foods because of bacteriostatic effect of the make the principal. The objective this work was to determinate the solubility of CO2 in the lamb meat at different temperatures and to evaluate the influence of the gas in the physico-chemical and microbiological characteristics The manometer method was ased to determine the CO2 concentration data inside the steak lamb at 2, 6 and 10°C and the pressure of 200 kPa, considering as a ideal system and according Henry law. The influence of the concentration of gas on characteristics physic-chemical were evaluated across of aw, color, pH, texture and PPC. The effect of CO2 on microstructure of meat was evaluated by means of scanning electronic microscope before and after the gas injection process. The microbiological analysis was performed for the psychotropic bacteria, lactic acid, aerobic and anaerobic mesophilic. The solubility of CO2 in the lamb meat was higher at lower temperature (2 °C) with high absorption of gas of 3701 PPM. The other hand, lower solubility values and lower gas absorption (2699 PPM) obtained at higher temperature (10°C). The pH of the samples meat decreased after the solubilization process, as expected because of the presence of CO2 in the meat, showing their effectivity to inhibit the growing of microorganisms studied, and shows that values found are in accordance with the limits of the international legislation. Image analysis shows presence of fissures in the perimysium of muscle fibers probably due to the presence of gas absorbed by meat. Moisture content decreased for the all samples studied. There was mass loss for the samples cooked, maximum cut force and TPA, showed no significant difference between the sample before and after CO2 solubilization, at three temperatures. The color, presented significant variation between the different regions of the samples as surface exposed to gas, internal part and bottom surface.