Estudou-se o processo de absorção e dessorção de CO2 em solução aquosa da mistura de metildietanolamina (MDEA) e piperazina (PZ). Os ensaios de absorção foram realizados numa coluna de parede molhada com promotor de película, e, os ensaios de dessorção num sistema de semibatelada, ambos em escala de laboratório. Os testes experimentais de absorção foram realizados a 298 K e pressão atmosférica, com vazão de gás (CO2 e ar atmosférico) de 2,2.10-4 m3 s-1 e as seguintes vazões de líquido: 1,0.10-6; 1,3.10-6 e 1,7.10-6 m3 s-1. O sistema de absorção foi caracterizado através da determinação da área interfacial, a, o coeficiente volumétrico de transferência de massa, kGa, e o coeficiente volumétrico global médio de transferência de massa, KGa. No caso dos ensaios de dessorção, estes foram realizados nas temperaturas de 353, 363 e 368 K, onde empregou-se uma solução carbonatada de 10% PZ-20% MDEA e uma corrente de ar atmosférico nas vazões de 1,1.10-5 m3 s-1 e 2,7.10-5 m3 s-1. Este sistema foi caracterizado através da determinação do coeficiente volumétrico global de transferência de massa, KLa. Os resultados experimentais da área interfacial mostram que este é função da vazão do líquido, sugerindo uma maior área de irrigação como o aumento desta, onde teve-se uma maior área de transferência de massa. O resultado do parâmetro, KGa, indica uma dependência da vazão de líquido, a qual está associada à variação da área interfacial e à dependência do parâmetro KG com o perfil das concentrações da MDEA e PZ ao longo da coluna. A partir da teoria do duplo filme e pelo conhecimento dos parâmetros KGa, a e kGa, estimou-se um parâmetro cinético-difusivo associado à fase líquida, (( ) ) . Os resultados experimentais mostram que esse parâmetro varia pouco com a vazão de líquido, indicando tratar-se de um processo independente da hidrodinâmica do líquido, característico de sistemas com reação rápida. A concentração das aminas e carbamatos, nos ensaios de absorção e dessorção, foi determinada através dos modelos de calibração obtidas pela técnica de espectroscopia no infravermelho. Nos ensaios de absorção, foram observados que a concentração de PZ teve uma variação considerável (4 a 5% massa massa-1), entanto que a de MDEA variou pouco (0,3 a 0,5% massa massa-1), sugerindo que o processo de absorção de CO2 na mistura MDEA-PZ é controlado principalmente pela PZ, e supõe-se que a MDEA tem um papel de receptor de prótons procedentes da reação entre a PZ e o CO2. Nos ensaios de dessorção, observou-se que esse processo é afetado pela temperatura, sendo que, em temperaturas perto da ebulição (372 K), a taxa de dessorção de CO2 é maior do que em temperaturas menores, em certa forma é devido à dependência da velocidade de reação química com a temperatura. Os resultados do parâmetro KLa indicam que este diminui em função da concentração de carbamato de PZ (por exemplo, na temperatura de 368 K, de 7,5.10-4 a 1,0.10-4 s-1), devido a que este componente é decomposto em altas temperaturas gerando o CO2 e as aminas, sugerindo uma diminuição na velocidade de dessorção de CO2. Assim também, os resultados experimentais do parâmetro KLa indicam que este aumenta ligeiramente com a vazão do gás. / The CO2 absorption and desorption process was studied in an aqueous mixture of methyldiethanolamine (MDEA) and piperazine (PZ). The absorption process was carried out in a wetted wall column with film promoter sized with inner diameter of 0,0184 m and height of 0,67 m. The desorption tests were carried out in semi batch system at laboratory scale. The absorption experimental tests were conducted at 298 K, atmospheric pressure, gas flow rate of 2,2.10-4 m3 s-1 and the following liquid flow rates: 1,0.10-6; 1,3.10-6 and 1,7.10-6 m3 s-1. The absorption process was characterized by the following mass transfer parameters: interfacial area, a, the volumetric mass-transfer coefficient of the gas phase, kGa, and the overall volumetric mass-transfer coefficient, KGa. In the case of desorption tests, these were carried out at temperatures of 353, 363 and 368 K, where was used a carbonated solution of 10% PZ-20% MDEA (% wt) and the air flow rates of 1,1.10-5 m3 s-1 and 2,7.10-5 m3 s-1. The desorption process was characterized by the overall volumetric mass-transfer coefficient of the liquid phase, KLa. The experimental results of the interfacial area indicate that this parameter increases in function of the liquid flow rate, this effect is due to an larger irrigation on the inner wall of the column, and hence an available larger contact surface for the mass transfer. The overall volumetric mass-transfer coefficient, KGa, is influenced by the liquid flow rate, which is associated with a change in the interfacial area and the dependence of the parameter KG of the concentration profile of MDEA and PZ along the column. From the two-film theory and by knowledge of the parameters \"kGa\", \"a\" and \"KGa\", it was estimated the kinetic-diffusive parameter, (( ) ) . The experimental results show that this parameter varies slightly in function of the liquid flow rate, and this behavior is characteristic of systems with rapid reaction. Furthermore, this behavior suggests that the absorption process is independent of liquid hydrodynamic occurring in the column. The concentrations of MDEA, PZ and PZ carbamate, in the absorption and desorption tests, were determined by multivariate calibration models based on mid-infrared spectroscopy. In the absorption test, it was observed that the PZ concentration had a considerable variation (4 to 5% w w-1), whereas MDEA varied slightly along the column (0,3 to 0,5% w w-1), suggesting that the CO2 absorption process in the MDEA/PZ blend is mainly controlled by PZ, and it is supposed that MDEA participates as a proton receptor coming from reaction between CO2 and PZ. The results of the desorption tests shown that this process is affected by desorption temperature, and at temperatures near the boiling point (372 K), the CO2 desorption rate is higher than at lower temperatures, a certain shape is due to the dependence chemical reaction rate with temperature. The results of parameter KLa indicated that this decreases in function of the concentration of PZ carbamate (for instance, at the temperature of 368 K, from 7,5.10-4 to 1,0.10-4 s-1), because this component is decomposed at high temperatures generating CO2 and amines, suggesting a decrease in the CO2 desorption rate. Likewise, experimental results of the parameter KLa indicated that this increased slightly with the gas flow rate.

A poluição relacionada a metais pesados tem recebido uma atenção especial devido a sua alta toxicidade, não biodegradabilidade e tendência de acumular-se na cadeia alimentar. Apesar disso, metais pesados também são considerados recursos valiosos, portanto a sua remoção em conjunto com a sua recuperação torna-se ainda mais importante. Este caso aplica-se aos rejeitos de mineração de cobre, os quais oferecem a possibilidade de recuperação do metal e de sua contenção de maneira segura do meio ambiente. Tais rejeitos se caracterizam por ocuparem enormes áreas inundadas e abrigarem soluções diluídas de cobre (II), porém, muitas vezes, acima dos limites seguros. Diversos processos tradicionais de tratamento mostram-se disponíveis para remover o cobre de tais soluções, no entanto, em certas aplicações eles podem ser ineficientes ou muito onerosos. Nesse contexto, a biossorção é uma alternativa interessante. Nesse processo, certos microrganismos, como fungos, bactérias e algas, ligam-se passivamente ao cobre na forma íons ou outras moléculas em soluções. No presente trabalho foi avaliado o potencial de biossorção de íons cobre (II) pela biomassa do fungo Rhizopus microsporus, coletado e isolado da área de rejeitos da Mina do Sossego, na região norte do Brasil. Isotermas de biossorção foram determinadas experimentalmente em bateladas sob temperatura de 25°C, agitação de 150 rpm, concentração de biomassa de 2,0 a 2,5 g/L e tempo de contato mínimo de 4 horas. O pH mostrou ser um fator importante no equilíbrio da biossorção, sendo o valor máximo da capacidade de biossorção de 33,12 mg de cobre / g biomassa encontrado em pH 6. Valores sucessivamente menores são encontrados pela acidificação da solução, sendo o pH 1 considerado adequado para o processo de dessorção, correspondendo a uma capacidade de biossorção de 1,95 mg/g. Modelos de adsorção de Langmuir e de Freundlich ajustaram-se adequadamente às isotermas tanto com pH controlado quanto não controlado. Foi constatado que a troca iônica é um dos mecanismos envolvidos na biossorção do cobre com Rhizopus microsporus. Tanto o modelo de pseudo-primeira ordem quanto o de pseudo-segunda ordem ajustaram-se aos dados cinéticos da biossorção, sendo que o equilíbrio ocorre em aproximadamente 4 horas. A biomassa conservou a capacidade de biossorção ao operar repetidamente em três ciclos de sorção-dessorção. A biomassa viável e a morta não apresentaram diferença estatisticamente significativa na capacidade de biossorção. / Heavy metal pollution has been receiving a special attention because of the high toxicity of these metals, by their non-biodegradability and by their tendency to accumulate throughout the food chain. Nevertheless, heavy metals are also considered valuable resources, hence their recovery and recycle assumes even greater significance. This is the case of copper mining tailings, which offer the possibility of metal recovery while it must be safely contained from the environment. These wastes are characterized by occupying huge flooded areas with very dilute copper (II) solutions, however, in many cases above safe limits. Various traditional treatment methods are available to remove copper from such solutions; however, for certain applications they may be either ineffective or too costly. In this context, biosorption becomes an interesting alternative. In this process, certain microorganisms such as fungi, bacteria and algae, passively bind to the copper ion or other molecules in solution. In the present study the biosorption potential of copper (II) by the fungal biomass of Rhizopus microsporus, collected and isolated from the tailings area of Sossego mine, located in the northern region of Brazil, has been evaluated. Biosorption isotherms have been experimentally determined by batch experiments at a temperature of 25C, agitation speed of 150 rpm, biosorbent concentration in the range of 2.0 to 2.5 mg/L, and contact time of at least 4 hours. The pH has been found to be a determining factor for the sorption equilibrium, a maximum sorption capacity of 33.12 mg copper / g biomass being found at pH 6. Successively smaller values have been found by the acidification of the solution. A pH value of 1 has been considered adequate for the desorption process, which correspond to a biosorption capacity of 1,95 mg/g. Both Langmuir and Freundlich adsorption models fitted well to equilibrium data using both pH methodologies, however the determination coefficient is slightly higher for the former model. It has been found that ion exchange is one of the mechanisms involved in copper (II) biosorption by Rhizopus microsporus. Both pseudo-first and pseudo-second order models have fitted well to biosorption kinetic data. Equilibrium approaches within approximately 4 hours. The biosorbent has proved to maintain its sorption efficiency after three regeneration cycles. Viable and dead biomasses have not exhibited statistically significant difference in sorption behavior.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Environmental problems have become increasingly acute and frequent in recent decades, mainly due to unrestrained population growth and increased industrial activity. The textile industry merits especial attention in this context, since large volumes of water are used in finishing processes, which results in substantial quantities of liquid effluent. The objective of this work was to determine the optimum conditions for adsorption/desorption of reactive dyes, employing humin in batch experiments and with fixed bed columns where the humin was immobilized on silicate. Immobilization was confirmed by Fourier transform infrared analysis. Adsorption isotherms were constructed, and the kinetic data fitted to literature models. Multiple adsorption/desorption cycles were investigated using the fixed bed column. Results of the batch experiments showed that adsorption of Reactive Red 120 (RR 120) and Reactive Orange 16 (RO 16) by humin was most effective at pH 1.0, while optimum adsorption of Reactive Blue 2 (RB 2) was obtained at pH 2.0. Adsorption equilibria were rapidly achieved for all initial dye concentrations tested. Temperature measurements indicated that all of the processes were exothermic and could be described using a pseudo-second order kinetic model. The Freundlich isotherm provided the best fit for RO 16, while the Langmuir isotherm best described the adsorption of RR 120 and RB 2. In column experiments, adsorption efficiencies of 96.2 %, 62.1 % and 44.6 % were obtained for RR 120, RO 16 and RB 2, respectively, while the corresponding desorption efficiencies for these dyes were 81.4 %, 51.3 % and 23.7 %, respectively. Reductions in retention efficiency of 16 % (RO 16), 21 % (RR 120) and 26 % (RB 2) were observed between the first and second cycles. Reductions between the second and third cycles were of 7 %, 1 % and 1 %, respectively, indicating that the column could be used in further cycles. Overall, the biosorbent showed excellent performance in removal of reactive dyes, with the additional advantage that it could be regenerated and reused. / Nas últimas décadas, os problemas ambientais têm se tornado cada vez mais críticos e frequentes, principalmente devido ao desmedido crescimento populacional e ao aumento da atividade industrial. A indústria têxtil merece atenção redobrada nesse contexto pela elevada quantidade de água utilizada nos processos de acabamento e geração de grandes volumes de efluentes líquidos. Esse trabalho teve como objetivo determinar as condições ótimas de adsorção / dessorção de corantes reativos utilizando experimentos em bateladas e colunas de leito fixo com humina imobilizada em silicato. A imobilização da humina foi verificada utilizando-se a técnica de espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourrier. Isotermas de adsorção foram construídas e os dados cinéticos foram ajustados aos modelos encontrados na literatura. Resultados dos experimentos em batelada mostraram que a adsorção de Reactive Red 120 e Reactive Orange 16 por humina foi mais efetiva em pH 1,0 e pH 2 para o RB 2. E múltiplos ciclos de adsorção/dessorção foram testados nos experimentos em coluna de leito fixo com humina imobilizada em silicato. Os equilíbrios de adsorção foram alcançados rapidamente para todas as concentrações iniciais de corante utilizadas. Medições da temperatura indicaram que o processo foi exotérmico e descrito por um modelo cinético de pseudo-segunda ordem para todos os corantes. A isoterma de Freundlich se ajustou melhor para o RO 16, enquanto que a isoterma de Langmuir descreveu melhor a adsorção de RR 120 e do RB 2. Experimentos em coluna mostraram eficiências de adsorção de 96,2; 62,1 e 44,6% para o RR120, RO 16 e RB 2, respectivamente, bem como boa eficiência de dessorção de 81,4; 51,3 e 23,7% para os mesmos corantes, respectivamente. Uma diminuição da eficiência de retenção foi observada entre o primeiro e o segundo ciclo para o RO 16, RR 120 e RB 2 de aproximadamente 16, 21 e 26%, respectivamente. Entre o segundo e o terceiro ciclo de 7, 1 e 1% para os mesmos corantes. O que mostra a possibilidade de utilização da coluna em ciclos adicionais. O biossorvente apresenta um excelente desempenho na remoção de corantes reativos, com a vantagem que pode ser regenerado e reutilizado.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-07-28T12:57:22Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO Tayane da Silva Vasconcelos com ficha catal.pdf: 2405631 bytes, checksum: 44cb9bc5cce31ae4f91301e6472c5c81 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-28T12:57:22Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO Tayane da Silva Vasconcelos com ficha catal.pdf: 2405631 bytes, checksum: 44cb9bc5cce31ae4f91301e6472c5c81 (MD5) Previous issue date: 2016-03-02 / CNPq / O alquilbenzeno linear sulfonado (LAS) é um surfactante aniônico utilizado na fabricação de produtos de limpeza. Diversas configurações de reatores anaeróbios foram desenvolvidos com objetivo de otimizar o tratamento na remoção do LAS. Existem fatores que podem influenciar na remoção do LAS, esses fatores podem influenciar separados ou ter interação entre si, melhorando ou não à eficiência de remoção. Também é importante conhecer como ocorre a adsorção e dessorção do LAS dentro de um reator UASB. O presente estudo teve como objetivo avaliar o desempenho de um reator anaeróbio, alimentado com esgoto real, operado com condições consideradas ideais pela literatura para remoção do LAS por biodegradação. Bem como, para avaliar o perfil de sorção/dessorção/degradação do LAS ao longo da altura do reator. Para isso foi desenvolvido dois estudos, no qual para o Experimento 1 (reator UASB alimentado com afluente real) foi utilizado um planejamento fatorial 22 para avaliar efeitos do pH 8 (constante), e variação da aeração e concentração de óleo (0 e 0,25 g.L-1)na biodegradação do LAS. Para o Experimento 2 (reator UASB alimentado com água residuária sintética) realizou-se perfil de adsorção/dessorção/biodegradação ao longo da altura do reator. Os resultados obtidos no Experimento 1 mostraram que as sugestões das condições ótimas realizadas em laboratório foram reproduzidas em um sistema alimentado com esgoto real. As eficiências médias, das 4 fases, de biodegradação , adsorção e dessorção do LAS total foram de 15%, 37% e15%, respectivamente. Logo, em pH 8 a dessorção e a biodegradação foi favorecida, como proposto pela literatura, só ocorrendo adsorção em uma das fases (Fase 4). Os fatores empregados para promover a biodegradação anaeróbia do LAS, influenciaram os homólogos de forma distinta na remoção do LAS. Observou-se no Experimento 2 (alimentado com água residuária sintética, pH 8 e concentração de 4±2 mg de LAS.L-1) que o LAS se adsorveu de forma desigual na biomassa, em cada altura do reator, permanecendo mais adsorvido na segunda seção, correspondendo a altura de 18 cm. A biodegradação ocorreu na terceira seção, correspondendo à altura 23 cm, altura em que também ocorreu a maior dessorção. Os homólogos de cadeia carbônica maior (C11, C12 e C13) foram rapidamente adsorvidos, no entanto o de menor cadeia carbônica, como o C10, obteve baixa adsorção. / The linear alkylbenzene sulfonate (LAS) is an anionic surfactant used in the manufacture of cleaning products. Various configurations of anaerobic reactors were developed in order to optimize treatment in the removal ofLAS. There are factors which may influence the removal of LAS, these factors can influence or have separate interact with each other or not improving removal efficiency. It is also important to know how does the adsorption and desorption of LAS on a UASB reactor.This study aimedto evaluate the performance of an anaerobic reactor, fed with real wastewater, operated with conditions considered optimal in the literature for the removal of LAS biodegradation. And also to evaluate the profile of sorption/ desorption/degradation of LAS along the reactor height.For it was developed the studies, in which for the Experiment 1 (UASB reactor fed with real affluent) we used a 2k factorial design to evaluate the pH 8 effects (constant), and variation of aeration and oil concentration (0 and 0, 25 g.L-1) in the LAS biodegradation.For Experiment 2 (UASB reactor fed with synthetic wastewater) held profile adsorption/desorption/biodegradation along the reactor height. The results obtained in Experiment 1 showed that the suggestions of the optimal conditions performed in the laboratory were reproduced in a powered system with real sewage.The average efficiencies, the 4 stages of biodegradation, absorption and desorption of the total LAS were 15%, 37% and 15%, respectively. Thus, at pH 8 to desorption and the biodegradation was favored, as proposed in the literature, occurring only in one of the adsorption stage 4 (Step 4).The factors used to promote anaerobic biodegradation of LAS, influenced counterparts differently in the removal of LAS. It was observed in Experiment 2 that LAS adsorbed unevenly in the biomass in each reactor height, remaining adsorbed over the second section, corresponding to the height of 18 cm.The biodegradation occurred in the third section, corresponding to 23 cm height, at which also had the highest desorption. The higher carbon chain homologues (C11, C12 and C13) were quickly adsorbed, however the lowest carbon chain, such as C10, obtained low adsorption.

Orientador: Kenneth Elmer Collins / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-07T03:06:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Amgarten_DioneRodrigues_M.pdf: 671991 bytes, checksum: cf94e99a89e166c1a60e3e1210bee361 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: A determinação do volume específico de poros (sV) de sílicas cromatográficas do tipo CLAE é importante porque o sV e uma característica fundamental da sílica que se relaciona diretamente aos parâmetros importantes (tamanho de poro e área superficial) para aplicações cromatográficas. A determinação do sV é normalmente feita por aparelhos de adsorção/dessorção de nitrogênio (baixas temperaturas: ~75K)) e de intrusão de mercúrio (alta pressão). A instrumentação usada nestes procedimentos é bastante cara e requer operadores bem treinados. Por isso, o objetivo deste projeto foi desenvolver um procedimento relativamente rápido, confiável, de baixo custo e que pudesse ser realizado, por estudantes e técnicos com um treinamento especial mínimo, em qualquer laboratório. Começando com um procedimento de adsorção volumétrica, publicado na literatura, um novo procedimento de dessorção gravimétrica que usa a mesma amostra várias vezes (reciclagem) para obter determinações estatisticamente confiáveis foi desenvolvido. As influências da umidade e da mudança do líquido volátil utilizado foram avaliadas. Os resultados mostraram que independente do líquido volátil utilizado, o valor de sV é preciso e se encontra bem próximo dos valores obtidos pelos procedimentos instrumentais convencionais. O procedimento requer aproximadamente de 6-8 horas para 1-5 determinações. O procedimento pode ser empregado no próprio ambiente do laboratório sem interferência da umidade do ambiente. Comparações com os outros procedimentos mostram que os valores de sV obtidos são precisos e provavelmente mais exatos do que os fornecidos por estes outros / Abstract: The determination of the specific pore volume (sV) of chromatographic silicas of the type used in HPLC is important because the sV is a fundamental characteristic of the silica which relates directly to parameters (pore size and surface area) important to chromatography applications. The determination of sV is usually made by means of adsorption/desorption of nitrogen at low temperature (~75K) or of intrusion of mercury at high pressure. The instrumentation for these procedures are quite expensive, and require well trained operators. Therefore, the objective this project was to developed a relatively fast and reliable procedure, of low cost that could be accomplished at any laboratory by students or technicians with a minimum of special training. Starting with a volumetric adsorption procedure published in the literature a new gravimetric desorption procedure was developed which uses the same sample several times (recycling) to obtain statistically confident determinations. The influences of the humidity and of the choice of volatile liquid used in the desorption from silica were evaluated. The results show that, independent of the volatile liquid used, the sV value is precise and in close agreement with values obtained by the conventional instrumental procedures. The procedure requires about 6-8 hours to make 1-5 determinations in parallel. The procedure can be employed in a laboratory environment with neglible interference from ambient humidity. Comparisons with the other procedures show thet the sV values obtained are at least as precise and are probably as accurate as they are / Mestrado / Quimica Analitica / Mestre em Química

O trabalho visa o estudo do processo de dessorção química de CO2 em solução aquosa da mistura das aminas 2-amino-2-metil-1-propanol (AMP) e piperazina (PZ) carbonatadas. Uma simulação em Aspen Hysys® foi realizada de forma a avaliar o processo de captura de CO2, sendo possível reduzir as emissões de CO2 em 79 % em comparação a um mesmo sistema de queima de butano produzindo a mesma quantidade de energia. O processo de dessorção foi realizado em uma coluna de parede molhada com promotor de película de 49 cm de comprimento e 2,2 cm de diâmetro. O processo foi monitorado de forma online por meio da técnica de espectroscopia de infravermelho integrada com a calibração multivariada, que permitiu a quantificação de AMP e PZ livres, CO2 em todas suas formas químicas, mono e dicarbamato de PZ, e bicarbonato. Os ensaios de dessorção foram realizados a pressão atmosférica (0,93 atm) e nas temperaturas de 50, 60 e 70 °C, com vazão de líquido de 3,478 mL.s-1. A vazão de ar seco variou entre os experimentos de 87,5 a 120 mL.s-1. Para cada temperatura estudaram-se quatro soluções aquosas de AMP e PZ, com as seguintes concentrações %m/m de AMP/%m/m PZ: 30/0, 25/5, 20/10 e 0/15. O coeficiente individual de transporte de massa na fase líquida apresentou influência das concentrações de PZ na mistura com AMP, sendo maior quanto maior a concentração de PZ, porém para a PZ pura apresentou o menor valor. Este coeficiente decresce com o aumento do loading (?) de CO2 no líquido (mol de CO2 por mol de amina na solução inicial). A temperatura não apresentou uma influência significativa nos valores do coeficiente individual da fase líquida. O coeficiente de transferência de massa do filme líquido está na faixa de 3,12×10-10 a 1,32×10-5 mol.Pa-1.m-2.s-1, para loadings (?) de CO2 no líquido variando de 0,18 to 0,9 e soluções de AMP (0 - 30 %m/m) e de PZ (0 - 15 %m/m). / The work aims to study the chemical desorption process of CO2 in an aqueous solution of 2-amino-2-methyl-1-propanol (AMP) and piperazine (PZ) carbonated blend. An Aspen Hysys® simulation was carried out to evaluate the CO2 capture process, which allowed to reduce CO2 emissions by 78.9 % for the same butane combustion process producing the same energy. The desorption process was performed on a wet wall column with 49 cm long and 2.2 cm diameter film promoter. The process was online monitored by infrared spectroscopy integrated with a multivariate calibration, which allowed the quantification of free AMP and PZ, CO2 in its all chemical forms, PZ mono- and dicarbamate, and bicarbonate. The desorption tests were performed at atmospheric pressure (0.93 atm) and at temperatures of 50, 60 and 70 ° C, with a liquid flow rate of 3.478 mL.s-1. The dry air flow varied between the experiments from 87.5 to 120 mL.s-1. For each temperature, four aqueous solutions of different concentrations of AMP and PZ were evaluated, with %w/w de AMP/%w/w PZ: 30/0, 25/5, 20/10 and 0/15. The individual transport coefficient in the liquid phase was influenced by the concentration of PZ in the mixture with AMP, the higher the PZ concentration, the higher the PZ concentration. This coefficient decreases with increasing loading (?) of non-liquid CO2 (mole of CO2 per mole of amine in the initial solution). A temperature did not show a significant influence on the values of the individual coefficient of the liquid phase. The liquid film mass transfer coefficient encountered were in the range of 3.12×10-10 to 1.32×10-5 mol.Pa-1.m-2.s-1, for loadings varying from 0.18 to 0.9 and solutions of AMP (0 - 30 wt%) and of PZ (0 - 15 wt%).

For this dissertation I studied phosphorus (P) sorption dynamics in the shallow groundwater of the southern Everglades. In particular, I examined how the ambient water type governs soluble reactive P (SRP) availability through adsorption/desorption reactions with the aquifer matrix. Chapter 2 investigated how P sorption dynamics of the mangrove root zone sediment are affected by high bicarbonate brackish groundwater compared to both fresh groundwater and saltwater. The results from chapter 2 show that the sediment exhibited exceptionally low sorption efficiency in the high bicarbonate brackish water, which would allow ambient water SRP concentration to be maintained at a higher level. Chapter 3 is a detailed analysis of how P sorption dynamics in two bedrock samples are affected by incremental increases in saltwater content in a freshwater-saltwater transition zone. The results of chapter 3 indicate that a sorption edge occurs at 3 mM Cl- concentration. In water exceeding this Cl- concentration, SRP would be expected to desorb from the bedrock due to a sharp decrease in sorption efficiency between the freshwater saltwater. These results suggest that SRP is active in the ion exchange front of saltwater intrusion, with a rapid increase in SRP availability expected at the leading edge of saltwater intrusion. A landward incursion of 3 mM Cl- concentration water would be expected to raise ambient SRP concentration along the affected aquifer zone, in turn increasing SRP availability in the ecosystem where the transitional waters discharge to the surface. Chapter 4 investigates the kinetics SRP release accompanying saltwater intrusion using a column of carbonate aquifer solids and alternating inflow between fresh groundwater and saltwater. The results show an immediate and high magnitude increase in SRP concentration when saltwater flows into the column. The combined results of this dissertation show that, in the southern Everglades and possibly other carbonate coastlines as well, water type strongly controls P sorption behavior of the sediment and bedrock, and may have a direct influence on the local ecology through increased P availability. A fundamental understanding of the abiotic exchange mechanisms between SRP and the aquifer solids can aid in the successful management and protection of this unique and important ecosystem.

A thorough study on the distribution of defect-related active energy levels has been performed on nanocrystalline TiO2. Films have been deposited on thick-alumina printed circuit boards equipped with electrical contacts, heater and temperature sensors, to carry out a detailed thermally stimulated currents analysis on a wide temperature range (5-630 K), in view to evidence contributions from shallow to deep energy levels within the gap. Data have been processed by numerically modelling electrical transport. The model considers both free and hopping contribution to conduction, a density of states characterized by an exponential tail of localized states below the conduction band and the convolution of standard Thermally Stimulated Currents (TSC) emissions with gaussian distributions to take into account the variability in energy due to local perturbations in the highly disordered network. Results show that in the low temperature range, up to 200 K, hopping within the exponential band tail represents the main contribution to electrical conduction. Above room temperature, electrical conduction is dominated by free carriers contribution and by emissions from deep energy levels, with a defect density ranging within 10(14)-10(18) cm(-3), associated with physio- and chemi-sorbed water vapour, OH groups and to oxygen vacancies.

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A study was undertaken to examine the desorption/ iffusion of benzene after simulated ground water remediation in aquifer material of differing carbon content using column experiments and comparing the results to batch experiments and adsorption empirical relationships. It was hypothesized that the organic carbon of the aquifer material will affect desorption/diffusion. Results from the column experiment indicated no significant difference in the increase benzene concentrations after remediation between aquifer materials of differing carbon content, however, a significant increase in benzene concentration was observed for all aquifer material. Fair agreement of retardation factors was observed between empirical relationships and batch and column experiments. However, the desorption phase of the batch experiment showed hysteresis and seemed to differ from the column experiment.