A contaminação por metais pesados em corpos hídricos tem sido extensivamente tratada com motivo de grande preocupação sobretudo nos aspectos ambientais e efeitos para a saúde humana. Metais pesados apresentam respostas deletérias ao homem, sendo causa de intoxicações agudas e crônicas, além do desenvolvimento de doenças, para o meio ambiente a bioacumulação e os efeitos adversos as espécies podem criar o desequilíbrio ambiental de ecossistemas. As fontes de metais pesados em corpos d’águas, muita das vezes advém de esgotos domésticos e industriais, tratados ou não, de forma que os sistemas convencionais de tratamento de esgotos não são aptos a removerem os metais pesados de seus sistemas, assim sendo necessário outras tecnologias para sua remoção. São tecnologias utilizadas para a extração de metais pesados de efluentes os sistemas de adsorção, troca-iônica, filtração por membranas, extração líquido-líquido, e outros. A adsorção por carvão ativado é uma técnica eficiente de remoção de contaminantes orgânico e inorgânicos. Tendo em vista que a casca de arroz é um resíduo abundante é com amplo potencial de aplicação em diversos processos esta tem sido aplicado na produção de carvões ativados. Dessa forma, este trabalho investigou a eficiência da remoção de cobre em meio aquoso utilizando carvões ativados da casca de arroz. O processo de ativação por impregnação ácido e básica produziu carvões ativados com diferentes características químicas e respostas na extração de cobre em meio aquoso. Os ensaios para avaliação das variáveis independentes utilizaram do planejamento experimental por modelo fatorial. O carvão da casca de arroz ativado por hidróxido de potássio (CA-KOH) é um bom adsorvente de íons de cobre em solução com eficiências de remoção superiores a 96%. Enquanto a melhor condição para aplicação do carvão ativado por ácido fosfórico de casca de arroz (CA-H3PO4) ocorreu em pH de 7,3 por 65 minutos de tempo de contato com a remoção de 92,9% de cobre em solução. Foram estimados a partir do planejamento experimental os modelos de regressão para predição de extração de cobre, bem como suas superfícies de resposta. O CA-KOH apresentou alto potencial para aplicação em sistemas de tratamento de efluentes, sendo que a aplicação deste para atingir valores ótimos de extração deverá ocorrer em pH entre os intervalos inferior a 4 e superior 7 com o emprego de uma dosagem de 15-20 g de carvão/L de efluente. / The contamination by heavy metals in water bodies has been extensively treated because of great concern mainly on environmental aspects and effects on human health. Heavy metals present deleterious responses to humans, causing acute and chronic intoxications, besides the development of diseases, to the environment bioaccumulation and adverse effects species can create the environmental imbalance of ecosystems. Sources of heavy metals in bodies of water often come from domestic and industrial sewage, treated or untreated, so that conventional sewage treatment systems are not able to remove heavy metals from their systems, so it is necessary other technologies for its removal. The adsorption, ion exchange, membrane filtration, liquid-liquid extraction, and other technologies are used for the extraction of heavy metals from effluents. Activated carbon for adsorption is an efficient technique for removal of organic and inorganic contaminants. Considering that the rice husk is an abundant residue, it has a wide potential of application in several processes, this has been applied in the production of activated carbons. Thus, this work investigated the efficiency of the removal of copper in aqueous media using activated carbons of rice husk. The activation process by acid and basic impregnation produced activated carbons with different chemical characteristics and responses in copper extraction in aqueous medium. The trials for evaluation of the independent variables used experimental planning by factorial model. Potassium hydroxide-activated rice husk charcoal (CA-KOH) is a good solution of copper ions adsorbent with removal efficiencies greater than 96%. While the best condition for the application of activated carbon by phosphoric acid rice husk (CA-H3PO4) occurred in pH of 7.3 for 65 minutes of contact time with the removal of 92.9% copper solution. The regression models for copper extraction prediction, as well as their response surfaces, were estimated from the experimental design. The CA-KOH presented high potential for application in effluent treatment systems, and it is recommended to apply this in pH between the intervals below 4 and higher 7 using a dosage of 15-20 g of coal / L of effluent.

Submitted by Cátia Araújo (catia.araujo@unipampa.edu.br) on 2017-09-29T12:26:35Z No. of bitstreams: 1 Alessandro da Silva Nunes - 2017.pdf: 6741171 bytes, checksum: d73d33e3d451f8c04927bd5a122638d5 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlucy Farias Medeiros (marlucy.farias@unipampa.edu.br) on 2017-09-29T16:24:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Alessandro da Silva Nunes - 2017.pdf: 6741171 bytes, checksum: d73d33e3d451f8c04927bd5a122638d5 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-29T16:24:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alessandro da Silva Nunes - 2017.pdf: 6741171 bytes, checksum: d73d33e3d451f8c04927bd5a122638d5 (MD5) Previous issue date: 2017-04-25 / O presente trabalho tem o objetivo de desenvolver novos materiais cerâmicos refratários, através do aproveitamento de resíduos derivados da geração de energia elétrica a partir da queima da casca de arroz. Microfibras cerâmicas foram introduzidas com o intuito de melhorar a resistência ao choque térmico. Os corpos de prova foram produzidos pelo método de prensagem uniaxial (20MPa), com substituição da argila refratária por sílica da casca de arroz (20%), e microfibras cerâmicas (20%) ou fibras de aço (1,9%, 3,8% e 5,6%). A sinterização ocorreu na temperatura de 1300º C. As propriedades físicas foram avaliadas através dos ensaios de porosidade aparente, absorção de água, densidade de massa, retração linear de queima, variação de massa e condutividade térmica. As propriedades mecânicas foram avaliadas pelos ensaios de resistência à compressão e resistência à flexão em três pontos. As propriedades térmicas foram avaliadas pelo ensaio de resistência ao choque térmico. As análises de XRD mostraram que houve transformação de parte da sílica presente na mistura em mulita e o restante permaneceu como quartzo. Além disso, a adição de sílica de casca de arroz resultou em uma microestrutura com baixa porosidade, alta retração de queima e elevada resistência mecânica. As cerâmicas com fibras apresentaram porosidade elevada, menor retração de queima e menor condutividade térmica do que a cerâmica de referência. Relativamente à resistência ao choque térmico, as cerâmicas com fibras de aço apresentaram desempenho significativamente superior em relação às cerâmicas sem fibras. / This study aims to develop new refractory ceramic materials, through the use of waste resulting from the electricity generation from rice husk burning. Ceramic microfibers were introduced with the aim of improving the resistance to thermal shock. The samples are produced by uniaxial pressing method (20MPa), by replacing refractory clay for ashes of rice husks (20%), ceramic microfibers (20%), and steel fiber (1,8%, 3,8% and 5,6%). The sintered occurred at temperature of 1300º C. Samples physical properties will be evaluated through the apparent mass density tests, apparent porosity, water absorption, linear shrinkage after burning, mass variation and thermal conductivity. The mechanical properties are evaluated by the compressive strength test and three points flexural test. The thermal properties will be evaluated by the thermal shock resistance test. XRD analyzes showed that some silica was present in the mullite mixture and the rest remained as quartz. The results show that the addition of SCA resulted in a microstructure with low porosity and with high firing shrinkage. The ceramics with fibers presented high porosity and low firing shrinkage and thermal conductivity, even, lower than the reference ceramic. The ceramics with SCA presented high mechanical resistance, while the ceramics with steel fibers had more ductile behavior. Regarding the thermal shock resistance, the ceramics with steel fibers presented a significantly superior performance in relation to the ceramics without fibers.

Na primeira etapa deste trabalho foi avaliada a potencialidade do uso da cinza de casca de arroz como carga em polipropileno (PP) comparando-a com o talco que é a carga mineral mais utilizada em polímeros. Esta comparação foi feita utilizando os compósitos formados por polipropileno com 20% da cinza de casca de arroz assim como, os formados por polipropileno com 20% de talco, determinando as suas propriedades. Apesar das propriedades do compósito de PP com a carga de 20% de cinza de casca de arroz apresentarem resultados inferiores em relação àqueles quando se utilizou o talco como carga, pode-se dizer que a cinza de casca de arroz pode ser usada como carga para outros usos menos nobres do PP. Desta forma se está dando um destino para esse resíduo que hoje é descartado no meio ambiente contribuindo assim, para a preservação do mesmo, além de reduzir o custo do produto. Este trabalho também teve como objetivo estudar o efeito da radiação ionizante nas propriedades destes compósitos de PP com 20% de cinza de casca de arroz. Utilizou-se o agente de acoplagem, anidrido maleico, para verificar se houve melhora na homogeneização das amostras. Em virtude do PP ser um polímero semicristalino, quando exposto ao processo de irradiação, tem sua morfologia modificada devido aos mecanismos de cisão das cadeias poliméricas. Este fato é atribuído aos mecanismos de cisão das cadeias poliméricas, que está de acordo com a literatura. / In the first step of this work, it was evaluated the possibility of using rice husk ash as a filler in polypropylene (PP) making a comparison with talc which is the most used mineral filler in polymers. This comparison was made by using polypropylene with 20% rice husk ash as well as polypropylene with 20% talc measuring their properties. Despite the properties of the PP with 20% rice husk ash decreased compared with the composite of polypropylene with 20% talc it can be said that the rice husk ash can be used as filler for or other utilization less noble of PP . This way it is being given a destination for this residue that it is disposable in the environment contributing to its preservation, moreover reducing the product cost. This work had also as an aim to study the ionizing radiation effect in the properties of these composites. It was used the coupling agent, maleic anhydride , to verify a best sample homogenization. According to the results it can be said that PP is a semicrystalline polymer, and so it has its morphology modified when exposed to the irradiation process. This fact is due to the scission mechanisms of the polymeric chains which it is in compliance to the literature.

O uso de adições minerais no concreto como substituição parcial ao cimento Portland ajuda a preservar os recursos naturais poupando a matéria-prima, reduzindo o consumo de energia necessária para a produção do cimento e reciclando rejeitos que se lançados no meio ambiente causariam problemas ambientais e de saúde pública. A adição mineral que vem tendo muito destaque devido à sua alta reatividade, considerada por vários pesquisadores como uma superpozolana, é a sílica ativa (SA), um subproduto da fabricação de silício metálico ou ligas de ferro-silício. A sílica ativa se caracteriza por uma elevada finura e alta área específica e um alto teor de sílica vítrea, estes fatores somados garantem à SA a alta reatividade com o hidróxido de cálcio, transformando-o em silicato de cálcio hidratado. A casca do arroz vem sendo pesquisada como uma fonte alternativa de sílica ativa. A sílica ativa extraída da casca de arroz contém um alto teor de SiO2 e, dependendo do processo de extração, possui propriedades adequadas para a utilização na confecção de concretos de elevado desempenho. Este trabalho visa estudar a atividade pozolânica da sílica da casca de arroz produzida no laboratório de materiais avançados à base de cimento. Para avaliar as características das sílicas, foram realizados ensaios tanto para determinação das suas propriedades físicas quanto para a determinação de sua composição química e pozolanicidade. Os ensaios realizados foram:composição química, pozolanicidade (método Chapelle modificado), área superficial B.E.T., distribuição granulométrica, distribuição do tamanho de partículas via MEV, amorficidade (por difratometria de raio X), massa específica e determinação do índice de atividade pozolânica com cimento Portland (NBR-5752). Os ensaios de caracterização demonstraram que a sílica da casca de arroz possui um alto grau de amorficidade e elevada área superficial, que garantiram uma maior reatividade nas idades iniciais, porém em idades avançadas apresentou a mesma eficiência que a sílica de ferro-silício. / The use of mineral additions in concrete in order to partially replace Portland cement helps to protect natural resources by saving raw material, reducing energy consumption in cement production and recycling industrial waste that could otherwise cause environmental and public health hazards. One mineral addition that has drawn considerable attention due to its high reactivity is silica fume (SF), a byproduct of the manufacturing process of metallic silicon or iron-silicon alloys and considered by many researchers as a superpozzolan. Silica fume is characterizated by high fineness, high specific area and high content of vitreous silica. The sum of these factors provides SF high reactivity with calcium hydroxide, which is transformed into hydrated calcium silicate. Rice husk ash has also been investigated as an alternative source of silica fume. The silica from rice husk ash contains a high percentage of SiO2 and, depending on the extraction process, has adequate properties to be employed in the manufacturing of high-performance concrete. The objective of this work is to study the pozzolanic activity of silica from rice husk ash produced at the Laboratório de Materiais Avançados à Base de Cimento. In order to evaluate the characteristics of silica samples from rice husk, assays were performed to determine their physical properties as well as their chemical composition and pozzolanicity. The assays performed were: chemical composition,pozzolanicity (modified Chapelle method), B.E.T. surface area method, granulometric distribution, particle size distribution by Scanning Electron Microscope (SEM), amorphicity by X-ray diffractometry (XRD), specific mass and pozzolanic activity index determination with Portland cement (NBR-5752). The characterization assays showed that the silica from rice husk ash has a high amorphicity level and a high surface area, which yield higher reactivity at initial ages. However, at advanced ages it pesented the same efficiency as that of silica from iron-silicon.

A sustentabilidade das regiões de produção intensiva de suínos depende de destinos alternativos para os resíduos nelas gerados. A calcinação da cama sobreposta gera sílica vítrea que pode ser utilizada na substituição parcial de aglomerantes comerciais. A utilização de cinzas de casca de arroz como material pozolânico para a confecção de argamassas e concretos tem merecido atenção considerável, nos últimos anos, não apenas por melhorar as propriedades mecânicas de materiais cimentícios, mas, sobretudo pelos benefícios ambientais gerados, com a redução do consumo de clínquer. A falta de sustentabilidade ambiental pode limitar o crescimento econômico da suinocultura, dada a tendência do setor de crescimento concentrado em grandes empreendimentos, e, por conseqüência, do aumento da poluição provocada pelos dejetos. Com a busca de alternativas que solucionem ou minimizem tal problema, o objetivo geral deste trabalho foi o aproveitamento de resíduos agropecuários (cama sobreposta de suínos e fibra curta de sisal) para a fabricação de placas à base de compósitos cimentícios para escamoteadores com diferentes tipos de aquecimento (lâmpada incandescente e resistência elétrica). As cinzas de cama sobreposta de suínos substituíram 30% do cimento Portland. A matriz cimentícia resultante foi reforçada com fibra curta de sisal. Os resultados obtidos com a utilização da cinza da cama sobreposta de suínos valida seu uso como material de substituição parcial do cimento Portland. A temperatura ideal de calcinação é de 600 ºC, com rampa de 5 ºC/min durante 3 h. O material selecionado foi o passante na peneira ABNT No 200 (# 0,074 mm). A cinza da cama sobreposta de suínos aumentou a condutividade térmica e a fibra de sisal incorporou o ar na placa e, assim, reduziu a conducao do calor para a parte inferior. O melhor tratamento foi a utilização da placa em duas camadas com cinza de cama sobreposta e fibra de sisal, associada ao uso da lâmpada de 200 W. / The sustainability of intensive areas of swine production depends on alternative destinations for the generated residues. The calcination of swine deep bedding generates vitreous silica for partial replacement of commercial binders. The use of rice husk ashes as pozzolanic material for mortars and concretes has deserved considerable attention in the last years, not just for improving their mechanical properties, but also for the environmental benefits linked to the reduction of clinker consumption. The lack of environmental sustainability can limit the economical growth of swine production, due to the tendency for concentration in sites with intensive activity, and, as a consequence, the increase of the contamination by wastes. Aiming alternatives that can minimize or decrease such problem, the objective of this work is to test the use of agricultural waste (swine deep bedding ashes and sisal fiber) for the manufacture of piggy`s house plates with different types of heating (filament lamps and electric resistance) on based cement composite materials. The swine deep bedding ashes replaced 30% of Portland cement. The resulting cementations matrix was reinforced with sisal fiber. The results obtained with the use of swine deep bedding ashes validates the use of this material for partial replacement of Portland cement. The optimal calcination temperature is 600 °C with rate of 5 ºC/min for over 3 hours. The material selected should be as pass in ABNT sieve No 200 (# 0.074 mm). The swine deep bedding ashes increased the thermal conductivity and sisal fiber entrapped air in the plate and due to the pores incorporated there was a reduction in the heat conduction to the bottom. The best treatment was the plate with two layers of swine deep bedding ashes and sisal fiber, associated with 200 W lamp.

Submitted by Fabricia Fialho Reginato (fabriciar) on 2015-08-05T00:01:47Z No. of bitstreams: 1 DaianeCalheiro.pdf: 5982937 bytes, checksum: 0a11f48bf6517b673d6c2163ae6ae2e7 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-08-05T00:01:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DaianeCalheiro.pdf: 5982937 bytes, checksum: 0a11f48bf6517b673d6c2163ae6ae2e7 (MD5) Previous issue date: 2011-03-03 / Banco Santander / Banespa / FINEP - Financiadora de Estudos e Projetos / De acordo com os novos paradigmas ambientais, a busca pelo desenvolvimento sustentável é imprescindível para o prolongamento das reservas naturais e a redução da poluição. No intuito de minimizar os impactos ambientais negativos, cada vez mais se investe em pesquisas que englobam o uso eficiente de recursos naturais não renováveis. A agroindústria é um grande gerador de resíduos e devido a esse fato, está começando a perceber a importância de destiná-los corretamente. A cinza de casca de arroz (CCA), que é proveniente da queima da casca utilizada para a geração de energia, é um resíduo gerado em grandes quantidades e de baixa densidade, dificultando o gerenciamento, pois necessita de um grande espaço para o armazenamento e o descarte. Desta forma, a reciclagem destas cinzas torna-se uma excelente alternativa para minimizar o impacto ambiental provocado pelo seu descarte inadequado e reduzir os custos de disposição em aterros controlados. A CCA possui um grande teor de sílica em sua composição, podendo se tornar um co-produto para vários segmentos industriais como: construção civil, cerâmica, química, vidros e siderurgia. No intuito de incentivar a inserção desse resíduo como um co-produto de maior valor agregado, o trabalho visa contribuir para aumentar a eficiência da moagem da cinza da casca de arroz. Neste sentido, aditivos foram utilizados para facilitar a moagem para sua adequação como co-produto, considerando a qualidade do material obtido, o tempo e a economia do processo. Para a elaboração deste trabalho, a CCA foi moída sem e com uso de aditivo em 4 tempos diferentes (30min., 1h, 2h e 4h) e foram adicionados dois tipos de aditivos, um comercial e um resíduo do setor metal-mecânico. Estes aditivos foram adicionados em 3 concentrações diferentes: 0,03%, 0,045% e 0,06% para o comercial e 2%, 6% e 10% para o resíduo. Para avaliar o processo de moagem foram realizadas caracterizações química, física e estrutural de todas as amostras: CCA Bruta, CCA Segregada e as CCA moídas. A caracterização da CCA utilizada nesta dissertação mostrou um material mais adequado comparado a trabalhos anteriores confirmando a influência do aumento da eficiência energética da queima da casca na qualidade da CCA como coproduto. Com relação ao uso dos aditivos SIKA-GRIND 200 e pó de granalha, os resultados indicaram que estes não reduziram significativamente o diâmetro médio das partículas. Entretanto, o uso de aditivos para reduzir o tamanho de grão da CCA deve ser melhor estudado para qualificá-la como matéria prima na construção civil. / According to the new environmental paradigms, the pursuit of sustainable development is essential for the lengthening of natural reserves and reduction of pollution. In order to minimize negative environmental impacts, ever more investments are made in research about the efficient use of nonrenewable natural resources. Agribusiness is a major generator of waste and due to that fact, begins to realize the importance of proper disposal. Rice husk ash (RHA), which proceeds from the burning of the husk for energy generation, is generated in large quantities and low density, making it difficult to manage, as it requires a large space for storage and disposal. Thus, recycling this ash becomes an excellent alternative to minimize the environmental impact caused by its inappropriate disposal and reduce landfill disposal costs. RHA has a high content of silica in its composition, making its use possible as a by-product to several industries such as: construction, ceramics, chemical, glass and steel. To encourage the placement of this waste as a by-product with higher aggregated value, this study aims to contribute to increase the efficiency of rice husk ash milling. In this way, additives were used to facilitate the milling for its suitability as a by-product, considering the quality, time and process economy. To elaborate this study, the rice husk ash was ground with and without additives in four different times (30min., 1h, 2h and 4h) and two types of additives were used, a commercial additive and a solid waste from the metal-mechanic industry (cleaning cast parts dust). These additives were added in three different concentrations: 0.03, 0.045 and 0.06% for the commercial additive and 2, 6 and 10% for the dust. To evaluate the milling process, chemical, physical and structural characterizations were carried out for all samples: as received RHA, segregated RHA and grounded RHA. The characterization of RHA, used in this dissertation, showed a material more adequate, when compared to former works using RHA from the same source, confirming the influence of the energetic efficiency of the rice shell burning on the RHA quality as by-product. In relation to the additives SIKA-GRIND 200 and granalha dust, the results indicated that they did not influence significantly in the decreasing of medium diameter of RHA particles. However, the use of additives to reduce the size of the RHA grains must be better studied to qualify RHA as a raw material to civil construction.

Um grande passivo ambiental da atualidade refere-se à contaminação dos recursos hídricos por hidrocarbonetos. Os atuais sistemas de remediação buscam a utilização de adsorventes alternativos para remoção destes poluentes. O objetivo desta tese de doutorado foi avaliar o uso da cinza de casca de arroz (CCA) e de carvão ativado (CA) na adsorção de BTEX – benzeno, tolueno, etilbenzeno e xileno em soluções aquosas. A CCA foi gerada a partir do processo de queima de casca de arroz para aproveitamento energético e o CA obtido comercialmente. As propriedades físicas, químicas e microestruturais da CCA e do CA foram caracterizadas através de análises de distribuição granulométrica, área superficial, porosidade, massa específica, capacidade de hidratação, pH, ponto de carga zero, perda ao fogo, carbono total, composição química elementar, determinação de fases cristalinas, determinação de grupos funcionais e análise de imagem. Estudos de adsorção cinéticos e de equilíbrio (isotermas) foram efetuados com soluções padrões de benzeno, tolueno, xileno e etilbenzeno em sistemas monocompostos e em misturas BTEX. A quantificação foi realizada por por cromatografia gasosa com detector de ionização de chama. Na cinética de adsorção, foram avaliadas as variáveis: tempo de contato adsorvente-adsorbato (15, 30, 60, 120 e 240 minutos); concentração inicial do adsorbato (1, 5, 10 e 20 mg/L) e dosagem do adsorvente (10 e 20 g/L). Os modelos cinéticos de Pseudo-primeira ordem, Pseudo-segunda ordem e Difusão intrapartícula foram ajustados aos dados experimentais. Isotermas experimentais foram obtidas para cada composto e para a mistura BTEX. Os modelos de Langmuir, Freundlich e Sips foram ajustados aos resultados experimentais para os sistemas com monocompostos. A caracterização das amostras indicou que o CA apresenta microestrutura uniforme com grande área superficial formada por micro e mesoporos e alto teor de carbono. Já a CCA apresenta uma microestrutura heterogênea formada por macroporos e com alto teor de sílica. Os estudos cinéticos demonstraram que a CCA e o CA apresentam capacidades de adsorção altas e semelhantes no tempo de equilíbrio de 120 minutos. De forma geral, a remoção de cada composto na mistura foi menor que a remoção obtida quando em sistemas de monocompostos, onde a capacidade de adsorção se deu na seguinte ordem (em massa de adsorbato por massa de adsorvente): etilbenzeno > xileno > tolueno > benzeno. O modelo cinético de Pseudo-segunda ordem apresentou a melhor correlação para todos os ensaios. As isotermas experimentais obtidas para os monocompostos caracterizam a adsorção em superfícies porosas com formação de monocamada. Os ajustes aos modelos teóricos não apresentaram unanimidade, observando em algumas situações uma correlação adequada para Langmuir e Freundlich. Nas misturas BTEX, as isotermas experimentais para a CCA indicam uma competição pelos sítios ativos do adsorvente entre benzeno/tolueno e entre etilbenzeno/xileno. Os resultados obtidos sugerem que a adsorção de BTEX ocorre preferencialmente através de efeito hidrofóbico já que o CA é um material carbonoso e a CCA configura-se como uma matriz de sílica com fração carbonosa. Os valores de remoção ficaram entre 78,8 e 100%, demonstrando que a CCA apresenta-se como um material alternativo para a adsorção de benzeno, tolueno, etilbenzeno e xileno presente em solução aquosas. / The contamination of water resources by hydrocarbons is considered a significant environmental impact. The remediation systems currently search alternative adsorbents to remove this pollutants. The aim of this work was to investigate the use of rice husk ash (RHA) and activated carbon (AC) in the removal of BTEX (benzene, toluene, ethylbenzene, and xylene) from aqueous solutions. The RHA used was generated as a byproduct of the combustion of rice husk for energy generation, while AC was purchased from the market. Samples of both materials were characterized based on physical, chemical, and microstructural standards (grain size distribution, surface area, porosity, specific weight, hydration capacity, pH, zero load test, loss on ignition, total carbon, chemical composition, crystalline phases, functional groups, and image analysis). The adsorption assays were carried out using standard benzene, toluene, xylene, and ethylbenzene individually and mixed. Quantification of compounds was conducted by gas chromatography with Flame Ionization Detector. Adsorption kinetics was evaluated based on the variables contact time between adsorbent and adsorbate (15, 30, 60, 120, and 240 min), initial adsorbate concentration (1, 5, 10, and 20 mg/L), and adsorbent dose (10 and 20 g/L). The kinetic models pseudo 1st order, pseudo 2nd order, and intra-particle diffusion were adjusted to experimental data. Experimental isotherms were obtained for each compound and for the BTEX mixture. The Langmuir, Freundlich, and Sips models were adjusted to the experimental results for the systems that used one compound at a time. Sample characterization revealed the differences in composition, microstructure, surface area, and pore size between RHA and AC. Kinetic studies showed that RHA and AC have high and similar adsorption capacities at the equilibrium time of 120 min. Generally, the amount of each hydrocarbon removed from the mixture was lower than the removal achieved in the single-compound systems, for which removal rate followed the sequence (adsorbate mass/ adsorbent mass) ethylbenzene > xylene > toluene > benzene. The pseudo 2nd order kinetics model presented the best correlation for all assays. The experimental isotherms obtained for single-compound systems characterized the adsorption on porous surfaces, forming monolayers. No overall concordance was observed in the adjustment of the theoretical models, and in some situations the Langmiur and Freundlich models presented appropriate correlation coefficients. Considering the BTEX mixtures, the experimental isotherms constructed for RHA indicated the existence of competition for active sites of the adsorbent material between benzene and toluene and between ethylbenzene and xylene. The results obtained suggest that BTEX adsorption occurs preferentially through the hydrophobic effect, since AC is a carbonaceous material, while RHA is composed mainly of silica, with a carbonaceous fraction. Removal rates were between 78.8% and 100%, indicating that RHA is an interesting alternative in the removal of benzene, toluene, ethylbenzene, and xylene from aqueous solutions.

Orientador: Wagner Alves Carvalho / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia/Química, 2013

Na primeira etapa deste trabalho foi avaliada a potencialidade do uso da cinza de casca de arroz como carga em polipropileno (PP) comparando-a com o talco que é a carga mineral mais utilizada em polímeros. Esta comparação foi feita utilizando os compósitos formados por polipropileno com 20% da cinza de casca de arroz assim como, os formados por polipropileno com 20% de talco, determinando as suas propriedades. Apesar das propriedades do compósito de PP com a carga de 20% de cinza de casca de arroz apresentarem resultados inferiores em relação àqueles quando se utilizou o talco como carga, pode-se dizer que a cinza de casca de arroz pode ser usada como carga para outros usos menos nobres do PP. Desta forma se está dando um destino para esse resíduo que hoje é descartado no meio ambiente contribuindo assim, para a preservação do mesmo, além de reduzir o custo do produto. Este trabalho também teve como objetivo estudar o efeito da radiação ionizante nas propriedades destes compósitos de PP com 20% de cinza de casca de arroz. Utilizou-se o agente de acoplagem, anidrido maleico, para verificar se houve melhora na homogeneização das amostras. Em virtude do PP ser um polímero semicristalino, quando exposto ao processo de irradiação, tem sua morfologia modificada devido aos mecanismos de cisão das cadeias poliméricas. Este fato é atribuído aos mecanismos de cisão das cadeias poliméricas, que está de acordo com a literatura. / In the first step of this work, it was evaluated the possibility of using rice husk ash as a filler in polypropylene (PP) making a comparison with talc which is the most used mineral filler in polymers. This comparison was made by using polypropylene with 20% rice husk ash as well as polypropylene with 20% talc measuring their properties. Despite the properties of the PP with 20% rice husk ash decreased compared with the composite of polypropylene with 20% talc it can be said that the rice husk ash can be used as filler for or other utilization less noble of PP . This way it is being given a destination for this residue that it is disposable in the environment contributing to its preservation, moreover reducing the product cost. This work had also as an aim to study the ionizing radiation effect in the properties of these composites. It was used the coupling agent, maleic anhydride , to verify a best sample homogenization. According to the results it can be said that PP is a semicrystalline polymer, and so it has its morphology modified when exposed to the irradiation process. This fact is due to the scission mechanisms of the polymeric chains which it is in compliance to the literature.

Apesar do avanço tecnológico crescente na construção civil, a falta de durabilidade das estruturas de concreto, tanto em edificações como pavimentação, tem sido constatada com acentuada assiduidade e proporção. O compósito cimentício de elevada deformação, também conhecido como Engineered Cementitious Composites (ECC), foi difundido a partir do conceito de concretos de alto desempenho reforçado com fibras, visando suprir o comportamento frágil do concreto convencional e problemas relacionados à falta de durabilidade gerada, principalmente, devido à propagação de fissuras. Neste contexto, o Laboratório de Ensaio de Modelos Estruturais (LEME) da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) consolidou, nos últimos cinco anos, um grupo de pesquisa voltado ao estudo do ECC aliado a utilização de materiais nacionais. A concepção tem sido baseada na aplicação de materiais que proporcionem custos mais baixos e fomentem questões de sustentabilidade ambiental. Assim, foram incorporados ao material, fibra de polipropileno (2% em volume) e substituição parcial do cimento por 30% (em volume) de cinza de casca de arroz residual. O presente trabalho visa analisar questões de durabilidade destes compósitos (com e sem a incorporação de cinza), e compará-los a concretos convencionais, através de ensaios relacionados ao estudo da estrutura de poros (absortividade, absorção e índice de vazios, absorção e água por capilaridade, absorção de água pelo método do cachimbo e microscopia eletrônica de varredura), penetração e difusão de íons cloretos, retração livre e restringida, e, por fim, resistência à abrasão. Os resultados obtidos indicam que a incorporação de cinza de casca de arroz melhorou significativamente as propriedades do compósito relacionadas à conexão e solução dos poros, dificultando a passagem de cloretos, além de apresentar resistência à abrasão semelhante ao compósito de referência. Sua desvantagem está relacionada às maiores aberturas de fissuras ocasionadas devido à retração restringida. Entretanto, o trabalho evidencia a viabilidade e vantagem do uso de cinza de casca de arroz na produção do compósito, em termos de durabilidade. / Despite the increasing technological advances in construction, the lack of concrete structures durability, both in buildings and pavement, have been found with severe attendance and proportion. The high strain cementitious composite, also known as Engineered Cementitious Composites (ECC), was widespread from the concept of high performance fiber reinforced concrete, in order to supply the fragile behavior of conventional concrete and problems related to lack of durability generated mainly due to crack propagation. In this context, the Laboratório de Ensaios e Modelos Estruturais (LEME) of the Federal University of Rio Grande do Sul (UFRGS) consolidated over the last five years, a research group focused on the ECC study allied with the use of national materials. The design has been based on the application materials that provide lower costs and promote environmental sustainability issues. Thus, they were incorporated into the material polypropylene fibers (2% by volume) and partial cement replacement of 30% (by volume) of residual rice husk ash. This study aims to examine durability issues of these composites (with and without rice husk ash), and compare them to conventional concretes, through tests related to the study of pore structure (absorptivity, absorption and void ratio, water absorption by capillarity, water absorption by the pipe method and scanning electron microscopy), penetration and diffusion of chloride ions, free and restrained shrinkage, and, finally, abrasion resistance. The results indicate that the incorporation of rice husk ash significantly improved material properties related to connection and pores solution, hindering the chloride ingress, and presents abrasion resistance similar to the reference composite. Its disadvantage is related to the larger cracks due to restrained shrinkage. However, the work demonstrates the viability and advantage of use rice husk ash in the composite production in terms of durability.