Com o propósito de melhorar a estabilidade dimensional, melhorar propriedades de resistência elétrica, mecânica, ao calor entre outras dos polímeros, novas cargas e reforços são testados com esse propósito. As cargas mais utilizadas, para propiciar as características mencionadas anteriormente, são as fibras de vidro e de carbono, as cargas minerais como o carbonato de cálcio precipitado, o talco e a micro esfera de vidro. O objetivo principal deste trabalho foi estudar as potencialidades da cinza da casca de arroz (CCA) como uma carga, já que ela é constituída em 96% de dióxido de silício e compará-la com o talco que é a carga mineral mais utilizada. Estes estudos foram realizados a partir da elaboração de um composto formado pela cinza da casca de arroz refinada e a poliamida 6 (PA 6) que é um dos principais plásticos de engenharia com aplicações em todas as áreas produtivas. As amostras foram injetadas e irradiadas em um acelerador de elétrons. Posteriormente suas propriedades mecânicas e térmicas foram medidas. Também foram injetadas peças automotivas para verificar a processabilidade da PA 6 com CCA. Os resultados mostraram que a utilização da cinza da casca de arroz como carga para compostos de poliamida 6 é tecnicamente e economicamente viável. A irradiação do composto estudado (PA 6 com 30% de cinza da casca de arroz) não trouxe melhorias significativas nas propriedades mecânicas e térmicas avaliadas. / In order to improve the dimensional stability, as well as, electrical, mechanical and thermal properties of polymers, new filler to this purpose has been developed. The most applied filler to propitiate the features previously mentioned are the glass and carbon fibers, the mineral filler as the calcium carbonate, the talc and the micro glass sphere. The main aim of this work was to study the rice husk ash as filler for polyamide 6 and ionizing radiation effect studies on this composite, irradiated by electron beam at different doses, since it is constituted of at least 90% of silicon dioxide, and compared with the talc which is the most applied mineral filler. This comparison was made from a compound made through the refined rice husk ash and the polyamide 6 (PA 6) which is one of the main engineering plastic with applications in several productive areas. The samples were injected and irradiated in an electron accelerator. Afterwards their mechanical and thermal properties were measured. It was also inject automotive parts to verify the processing of the PA 6 with CCA. The results showed that the use of the rice husk ash as filler for polyamide 6 composite is technically and economically viable. The irradiation of the studied composite (PA 6 with 30% of rice husk ash) didn\'t provide any improvement for the mechanical and thermal properties previously appraised

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2012-10-18T15:17:56Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Comparação entre os resultados de índice de Atividade Pozolânlca (IAP) obtidos por diversas metodologias de ensaios, para a avaliação de três tipos de pozolanas: cinza volante, sílica ativa e cinza da casca de arroz. Os resultados dos Índices de Atividade Pozolânica são comparados com resultados de resistências à compressão de argamassas com estas pozolanas, verificando-se a influência de alguns fatores que podem afetar a resistência das argamassas com cada tipo de pozolana. Os resultados indicaram que os índices de Atividade Pozolânica determinados pelas atuais metodologias não apresentam concordância com o real desempenho das pozolanas em argamassas, encontrando-se para cada ensaio diferentes IAPs para um mesmo material. Os fatores que mais apresentaram influência no desenvolvimento da resistência das argamassas foram a relação água/aglomerante, o tipo e teor de pozolana e a presença de aditivos redutores de água, fatores estes que não são controlados nas atuais metodologias para determinação de IAP.

O presente trabalho teve como objetivo estudar a viabilidade da utilização de cinzas de resíduos agroindustriais (bagaço de cana-de-açúcar, cama de frango e casca de arroz) como aditivos minerais substitutos ao cimento Portland, na produção de compósitos fibrosos e concreto leve. As cinzas foram obtidas através da queima e moagem controlada dos resíduos, e tiveram suas características químicas e físicas analisadas. Além do \"compósito referência\" (0% de substituição), os compósitos fibrosos foram produzidos com teores de substituição de cimento Portland de 10%, 15% e 20%, e os concretos leves foram produzidos com 10% de substituição. Foram realizados ensaios físicos e mecânicos nos compósitos fibrosos e concreto leve. Os resultados mostraram que as cinzas de casca de arroz apresentaram propriedades pozolânicas e que podem ser empregadas para a produção dos compósitos fibrosos e concretos leve. No estudo com compósitos fibrosos, os resultados físicos e mecânicos em sua maioria indicaram que a cinza de casca de arroz apresentou os melhores resultados. Como não apresentaram propriedades pozolânicas, as cinzas de bagaço de cana-de-açúcar e cama de frango, mesmo apresentando bons resultados, podem ser utilizadas como \"micro-fillers\". No estudo com concreto leve, a cinza de casca de arroz também se apresentou como melhor substituto para o cimento Portland por apresentar os melhores resultados nos ensaios realizados. / This research examines the viability of the use of waste agro industrials ashes (sugar cane bagasse, poultry litter and rice husk) and mineral additives substitutes to Portland cement in the production of composite fiber and lightweight concrete. The ashes were obtained through controlled burns and milling waste, and had their chemical and physical characteristics analyzed. Besides the \"composite reference\" (0% substitution), the fiber composites were produced with levels of replacement of Portland cement, 10%, 15% and 20%, and lightweight concrete were produced with 10% of replacement. Were tested on physical and mechanical fiber composites and lightweight concrete. The results showed that the ashes of rice husk had pozolanic properties and can be used for the production of fiber composite and lightweight concrete. In the study with fiber composites, the results physical and mechanical mostly indicated that the rice husk ash showed the best results. As there had pozolanics properties, the ashes of sugar cane bagasse and poultry litter, even showing good results, can be used as \"micro-fillers\". In the study with lightweight concrete, the ash of rice husk is also presented as a better replacement for Portland cement by presenting the best results in tests.

O presente trabalho teve como objetivo estudar a viabilidade da utilização de cinzas de resíduos agroindustriais (bagaço de cana-de-açúcar, cama de frango e casca de arroz) como aditivos minerais substitutos ao cimento Portland, na produção de compósitos fibrosos e concreto leve. As cinzas foram obtidas através da queima e moagem controlada dos resíduos, e tiveram suas características químicas e físicas analisadas. Além do \"compósito referência\" (0% de substituição), os compósitos fibrosos foram produzidos com teores de substituição de cimento Portland de 10%, 15% e 20%, e os concretos leves foram produzidos com 10% de substituição. Foram realizados ensaios físicos e mecânicos nos compósitos fibrosos e concreto leve. Os resultados mostraram que as cinzas de casca de arroz apresentaram propriedades pozolânicas e que podem ser empregadas para a produção dos compósitos fibrosos e concretos leve. No estudo com compósitos fibrosos, os resultados físicos e mecânicos em sua maioria indicaram que a cinza de casca de arroz apresentou os melhores resultados. Como não apresentaram propriedades pozolânicas, as cinzas de bagaço de cana-de-açúcar e cama de frango, mesmo apresentando bons resultados, podem ser utilizadas como \"micro-fillers\". No estudo com concreto leve, a cinza de casca de arroz também se apresentou como melhor substituto para o cimento Portland por apresentar os melhores resultados nos ensaios realizados. / This research examines the viability of the use of waste agro industrials ashes (sugar cane bagasse, poultry litter and rice husk) and mineral additives substitutes to Portland cement in the production of composite fiber and lightweight concrete. The ashes were obtained through controlled burns and milling waste, and had their chemical and physical characteristics analyzed. Besides the \"composite reference\" (0% substitution), the fiber composites were produced with levels of replacement of Portland cement, 10%, 15% and 20%, and lightweight concrete were produced with 10% of replacement. Were tested on physical and mechanical fiber composites and lightweight concrete. The results showed that the ashes of rice husk had pozolanic properties and can be used for the production of fiber composite and lightweight concrete. In the study with fiber composites, the results physical and mechanical mostly indicated that the rice husk ash showed the best results. As there had pozolanics properties, the ashes of sugar cane bagasse and poultry litter, even showing good results, can be used as \"micro-fillers\". In the study with lightweight concrete, the ash of rice husk is also presented as a better replacement for Portland cement by presenting the best results in tests.

Elementos tóxicos podem provocar impacto na qualidade ambiental dos solos e representar risco à saúde humana. As cinzas leves de carvão são uma fonte de elementos tóxicos e são comumente dispostas de maneira inadequada sobre o solo nas proximidades das usinas termelétricas, onde esses elementos podem ser lixiviados pela chuva, transportados para as fontes de águas naturais e absorvidos pela fauna e flora do solo, podendo assim, entrar na cadeia alimentar humana. Neste estudo foi avaliada a mobilidade dos elementos As, Cd, Zn, Pb e Mo em colunas de solo franco arenoso com cinza de carvão da usina termelétrica de Figueira, Paraná. Para tanto, colunas de cinza de carvão, solo e solo coberto com cinza foram lixiviadas com uma solução ácida ao longo de 336 dias e as amostras de cinza, solo e percolado das colunas foram caracterizadas quanto à concentração dos elementos e propriedades físicas, químicas e mineralógicas. Os resultados obtidos mostraram que o Pb não foi lixiviado da cinza de carvão, indicando que a lixiviação de Pb da cinza de carvão não representa risco ambiental. O Cd foi o elemento mais retido pelo solo franco arenoso, seguido de As. O Mo foi lixiviado da cinza de carvão, mas não foi detectado no solo e nos percolados das colunas de solo+cinza. Nas condições de estudo, o Zn não representou risco ambiental. Observou-se também que a concentração de As no solo excedeu o valor de intervenção para área de proteção máxima estabelecido pela Companhia Ambiental do Estado de São Paulo (CETESB) e a concentração de Cd no solo excedeu o valor de qualidade de referência estabelecido pela mesma companhia ambiental. / Toxic elements can cause impact on soil environmental quality and represent risks to human life. Coal ashes, considered as a source of toxic elements, are commonly disposed inadequately on the soil surface around thermoelectric plants, from where these elements can be transported to natural water sources or to be absorbed by plants, soil fauna and flora and consequently impact on food chain. The aim of this study was to evaluate the contamination of a sandy loam soil and the mobility of As, Cd, Mo Pb and Zn from coal fly ash of Figueira Power Plant. Experiments with columns of coal fly ash, soil and soil covered with ash were carried out to simulate contamination by acid leaching during 336 days and samples of ash, soil and leachate were characterized by the determination of elements concentration and chemical, mineralogical and physical properties. Results indicate that Pb was not was not released from fly ash on study conditions, providing evidence that Pb leaching does not pose a risk to the environment. Mo was leached from fly ash, but was not detected on soil and on leachate of soil+ash columns. In study conditions, Zn did not represent environmental concern. As exceeded the intervention value for maximum protection area established by the Environmental Protection Agency of the State of São Paulo (CETESB) and Cd did not exceed the quality reference value established by the same agency.

A cinza pesada é um sub-produto gerado do processo da queima do carvão mineral pulverizado nas caldeiras das termelétricas para a produção de vapor aquecido que atuará na geração de energia elétrica. Não há um destino adequado para esse tipo de cinza, sendo que o volume gerado diariamente é depositado em bacias de sedimentação, causando, dessa forma, problemas ambientais. Principalmente nos Estados Unidos, muitas pesquisas têm evidenciado o sucesso do emprego deste resíduo na construção de rodovias. Contudo, no Brasil as pesquisas sobre cinza pesada estão mais voltadas para a área de edificações. Deste modo, a proposta da pesquisa foi investigar os efeitos da cinza pesada quando incorporada a solos, através de ensaios laboratoriais, visando o aproveitamento deste resíduo na construção de bases e sub-bases de pavimentos. Também foi avaliado o efeito da adição de cal às misturas solo-cinza. Os ensaios utilizados na etapa experimental foram os de mini-CBR, resistência à compressão simples e resistência à tração por compressão diametral. Complementarmente, realizaram-se ensaios de CBR e de resistência à compressão simples na condição imersa. Os resultados mostraram que as adições de cinza pesada aos solos não melhoram as propriedades mecânicas das misturas compactadas. Entretanto, a adição de 3% de cal às misturas de solo-cinza proporciona a melhora significativa no comportamento mecânico das misturas, oferecendo uma solução para aproveitamento da cinza pesada na construção rodoviária. / Bottom ash is a by-product from the burning of mineral coal. It is utilized as fuel in thermal power stations in order to produce electrical energy. The bottom ashes are deposited in the lagoons and are harmful to the environment. In the United States, several researches have indicated successful uses of this waste in the construction of roadways. However, in Brazil the researches have been accomplished to use the bottom ashes in the civil construction. Thus, the purpose of the present research was to investigate the results of the bottom ash additions to soil in order to utilization in bases and sub-bases of pavements. Afterward, the effects of lime additions to soil-bottom ash mixtures were evaluates. The tests employded were mini-CBR, unconfined compressive strength and indirect tensile strength. California bearing ratio and immersion unconfined compressive strength were accomplish such supplementary tests. The results indicated that bottom ash additions to soils does not improve the mechanical properties of the compacted mixtures. However, the addition of the 3% of the lime to soil-bottom ash mixtures provided better mechanical performance, offering a feasible solution for the use of this waste in road construction.

Orientador: Ivonete Oliveira Barcellos. / Dissertação (Mestrado em Química) - Programa de Pós-Graduação em Química, Centro de Ciências Exatas e Naturais, Universidade Regional de Blumenau, Blumenau.

O desempenho comportamental de dispositivos MEMS (Sistemas Micro Eletro Mecânicos) baseados em deformação elástica pode ser modificado conforme a temperatura ambiente onde o mesmo está inserido. A compreensão do desempenho comportamental destas estruturas permite avaliar o grau de influência da variação térmica, além de verificar a funcionalidade das mesmas. As estruturas alvo são dois micros rotores utilizados nos atuadores comb-drive, tais como ponte dupla e dobradiça com tipologia simples e deslocamento unidirecional. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi obter um modelo comportamental estimado de micro rotores MEMS fundamentado na teoria de Identificação de Sistemas através de técnicas de modelagem matemática caixa cinza em diferentes temperaturas. A representação matemática utilizada corresponde aos modelos matemáticos auto regressivos com entradas e saídas exógenas. Os parâmetros dos modelos estimados são obtidos utilizando o método dos Mínimos Quadrados (MQ), sendo os dados processados em lote. Os testes experimentais das estruturas utilizadas foram realizados em uma plataforma experimental desenvolvida na ferramenta computacional que utiliza o método de elementos finitos, usando como teste um sinal degrau e um sinal degrau contaminado com ruído. Os índices de erro relativo, raiz do erro quadrático médio e a validação cruzada foram utilizados para validar os modelos estimados. O modelo estimado resultante apresentou um desempenho satisfatório quando foi comparado com os dados experimentais e com um modelo fenomenológico do processo. Desta forma, o modelo estimado obtido a partir dos dados no processo de fabricação, quando comparado com o modelo fenomenológico, auxilia o projetista de MEMS na melhora da qualidade do desempenho dessas estruturas. / 96 f.

A cinza da casca do arroz (CCA) é um resíduo rico em sílica amorfa. Um método simples e de baixo consumo energético para extração desta sílica foi pesquisado, obtendo-se um material com baixo teor de impurezas e alta reatividade, adequado para a síntese de zeólitas e wolastonita (CaSiO3). As zeólitas sintéticas, que não possuem estruturas similares na natureza, são cada vez mais valorizadas no mercado devido a pureza e eficiência em aplicações específicas nas áreas de troca iônica, peneira molecular e catálise. A wolastonita com elevado grau de pureza tem várias aplicações na indústria e agricultura. O mineral wolastonita pode ser formado de várias maneiras na natureza. Em geral é aceito que existem dois processos de formação; os quais envolvem o metamorfismo (calor e pressão) do calcário. Neste trabalho, foi desenvolvido um novo processo para a síntese das zeólitas e da wolastonita, ambas a partir da sílica coloidal da CCA; tendo como objetivo um processo de um menor custo energético, menor número de etapas e menor consumo de reagentes. Foram sintetizadas neste trabalho as zeólitas: A, usada em detergentes, e a ZSM-5, empregada na indústria petroquímica, devido a sua alta seletividade em reações catalíticas e grande estabilidade térmica e resistência aos ácidos. A primeira etapa na síntese da wolastonita foi estudada com o objetivo da formação do hidrossilicato de cálcio (CSH). Contudo, onze hidrossilicatos de cálcio diferentes ocorrem no sistema Ca(OH)2-SiO2-H2O que em uma segunda etapa passam por um tratamento térmico para dar formação a fase wolastonita. / Rice hull ash (RHA) is a industry scrap rich in amorphous silica. A simple and low-energy cost method for the extraction of this silica was researched. A low level of impurity and high reactivity material was produced, which is appropriate for the synthesis of zeolites and wolastonite (CaSiO3). The synthetic zeolites, has not similar structures in nature, and they have been more and more valued in the market due to their purity and efficiency in specific applications like ion exchange, molecular sieve and catalysis areas. High purity wolastonite has many applications in manufacturing and agriculture. The mineral wolastonite can be formed in nature in different ways; it is generally accepted two forming processes, both encompassing limestone metamorphism (heat and pressure). In this work, a new process for the synthesis of zeolites and wolastonite from RHA colloidal silica was developed. Moreover, the process is aimed at lower energy costs, fewer stages and fewer reactants consume. In this work, zeolite A used in detergent and zeolite ZSM-5, employed in the petrochemical industry due to its high selectivity in catalytic reactions and its high thermo and acid stability, were synthesized. The first step of the wolastonite synthesis was studied, with the purpose of obtaining calcium hydrosilicate. Eleven different hydrosilicates occur in the system Ca(OH)2-SiO2-H2O, in the second step, it was annealed to form the wolastonite phase.

A combustão do carvão para a produção de energia elétrica tem como consequência a geração de cinzas, que é um dos maiores resíduos gerados no Brasil, em termos de volume (4.109 dm³/ano). Visando a minimização do impacto ambiental causado pelo mau descarte das cinzas, este trabalho teve como objetivo sintetizar e caracterizar zeólitas obtidas a partir de cinza de carvão e aplicar na agricultura como fertilizante potássico. Para isso a cinza utilizada foi obtida no combustor piloto de leito fluidizado operando com carvão da Mina do Leão/RS e empregada para sintetizar material zeolítico a partir do tratamento hidrotérmico alcalino. Foram realizados ensaios experimentais utilizando razão solução/cinzas constante em 6 L mg-1, variando a concentração de hidróxido de potássio (KOH) entre 3 e 5 M, a temperatura entre 100 e 150 ºC e o tempo de reação entre 24 e 72 h. O material sintetizado e a cinza foram caracterizados quanto a sua composição química, mineralógica, morfologia, área superficial específica e capacidade de troca catiônica. Através da caracterização foi observada a formação de duas fases zeolíticas, a chabazita-K e a merlinoíta. A partir da caracterização do material, foi escolhido um dos produtos zeolíticos obtidos para aplicação em solo, como fertilizante de potássio para o cultivo de trigo (Triticum aestivum L.). A condição experimental escolhida foi de 5 M a concentração da solução de KOH, temperatura de 150 ºC e tempo de reação de 24 h. Nesta condição obteve-se apenas uma fase zeolítica identificada, a zeólita merlinoíta, com uma área superficial de 23,37 m² g e uma capacidade de troca catiônica (CTC) de 2,62 meq g 1. Para fins de comparação foi utilizado o fertilizante comercial, cloreto de potássio (KCl), que contém em torno de 60 % de K2O. Foram realizados 35 ensaios experimentais em casa de vegetação da EMBRAPA, utilizando 7 tratamentos (3 doses diferentes de KCl e zeólita 50, 100 e 150 % da dose máxima recomendada e o solo não tratado (testemunha)) em 5 blocos aleatórios. Os experimentos na casa de vegetação foram concluídos com 59 dias de cultivo de trigo e submetidos às análises como determinação da produção de matéria seca da parte aérea e raízes das plantas e análise química do solo e tecido foliar. Verificou-se que a zeólita merlinoíta obtida a partir da cinza de carvão pode ser utilizada como fertilizante, pois teve um desempenho similar ao KCl no crescimento do trigo, não inibindo seu crescimento. Utilizando o tratamento com zeólita 100 % a produção de matéria seca da parte aérea foi de 1,07 ± 0,09 g e raízes 1,6 ± 0,23 g e na análise do tecido foliar teve uma absorção de 3,39 ± 0,31. / Coal combustion for electricity production results in the generation of ash, which is one of the main waste generated in Brazil in terms of volume. Intending the minimization of the environmental impact caused by poor disposal of ashes, this study aimed to synthesize and characterize zeolites obtained from coal ash and apply in agriculture as potassium fertilizer. For this purpose, coal fly ash was obtained from a fluidized bed pilot combustor operating with coal from Mina do Leão/RS and used to synthesize zeolitic material through the alkaline hydrothermal treatment. Experimental tests were performed using the ratio volume of solution/mass of coal fly ash constant at 6 mL mg -1, varying the concentration of potassium hydroxide (KOH) between 3 and 5 M, temperature between 100 and 150 °C and reaction time between 24 and 72 h. The synthesized and coal fly ash material was characterized by their chemical composition, mineralogy, morphology, specific surface area and cation exchange capacity. With the characterization, it was observed the formation of two phases zeolite K-chabazite and merlinoite. By the characterization of the material, it was chosen one of the zeolitic products obtained for application to soil as a potassium fertilizer for the cultivation of wheat (Triticum aestivum L.). The chosen experimental condition was 5 M KOH solution, temperature of 150 °C and 24 h time of reaction. At this condition, only one zeolitic phase was identified, zeolite merlinoite, with a surface area of 23.37 m² g a cation exchange capacity (CEC) of 2.62 meq g-1. For purposes of comparison, the tests in the soil were performed using also a commercial fertilizer, potassium chloride (KCl), containing about 60 % of K2O. A total of 35 experimental trials were carried out in a greenhouse at EMBRAPA, using 7 treatments in 5 random blocks: 50, 100 and 150 % of the maximum recommended dose for KCl and for zeolite and untreated soil (witness). The experiments in the greenhouse were concluded with 59 days of wheat cultivation. The plants were submitted to analysis for dry matter in aerial parts and roots determination. Likewise, soil and foliar tissue were submitted to chemical analysis. It was found that the zeolite Merlinoite obtained from the coal fly ash can be used as a fertilizer because it had a similar performance to KCl in the wheat growth. The treatment with 100% zeolite presented a dry matter production of 1.07 ± 0.09 g for aerial parts and 1.6 ± 0.23 g for roots. Also, the leaf tissue analysis showed a potassium absorption of 3.39 ± 0.31 % m/m in this treatment.