O presente trabalho propoe um método de tratamento dos efluentes de zincagern eletrolítica alcalina de peças de aço e/ou ferro fundido sem segregação dos diferentes tipos de águas residuais. Inicialmente foram estudados, separadamente, efluentes sintéticos contendo cromo hexavalente e efluentes sintéticos contendo cianeto. Determinou-se nessas aguas residuais a relação entre potencial redox e pH, potencial redox e concentração de poluentes, potencial redox e volume adicionado de agente redutor e/ou oxidante e estudou-se a cinética de reaçao entre Cr +6 e agente redutor (Na - 2s 2o4 + Feso4), e CN e agente oxidante (NaOCl). Estabeleceu-se, então, o melhor processo de tratamento para cada um desses efluentes. A partir dos resultados obtidos nesses estudos, determinou- se o melhor tratamento para a mistura dos efluentes do processo. Nesse caso considerou-se a oxidação de cianeto com NaOCl, a redução de cromo hexavalente em meio alcalino com Na 2s 2o4 e Feso4 e a precipitação de metais utilizando Separan AP 273 Prerniurn corno agente floculante corno as etapas a serem seguidas. Antes e apos cada etapa do tratamento, determinou-se por análise química a concentração de poluentes no efluente. Obteve-se, corno efluente final, urna água residual com concentrações de ferro, zinco, cianeto e cromo abaixo dos limites de lançamento de poluentes determinados pela Secretaria Especial do Meio Ambiente (SEMA). / The present work proposes a treatment of wastewater resulting from alkaline zinc electroplating of steel and/or cast iron pieces without segregation of the different wastewaters types. Initially cyanide synthetic wastewaters and hexavalent chromium synthetic wastewaters were separately studied. The relationship between ORP and pH, ORP and pollutants concentration, ORP and reducing and/or oxidizing agent added volume was determined, and the reaction kinetics between Cr +6 and reand CN and oxidizing agent (NaOCl) was studied. The best treatment process for each one of these wastewaters was established. From the results obtained in these studies, the best treatment for the process wastewaters mixture was determined. ln this case the sequence of steps followed were cyanide oxidation with NaOCl, hexavalent chromium reduction at alkaline pH with Na 2s 2o4 and Feso4 and metals precipitation with SEPARAN AP 273 Prernium as flocculation agent. Before and after each treatment stage, the wastewater pollutants concentrations were chemically analysed. It was obtained, as final wastewater, a treated solution with iron, zinc, cyanide and chromium concentrations below the pollutants discharge limits determined by Secretaria Especial do Meio Ambiente (SEMA).

CARDOSO, J. L. Avaliação e comparação da resistência à corrosão por pites do aço superaustenítico AL 6XN PLUS ™ e dos aços inoxidáveis austeníticos da série AISI 304L, 316L e 317L. 2011. 78 f. Dissertação (Mestrado em Ciência de Materiais) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2011. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-03-31T18:05:37Z No. of bitstreams: 1 2011_dis_jlcardoso.pdf: 5485138 bytes, checksum: 6a2b22730cb83715cc8e180537068780 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-04-08T16:00:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_dis_jlcardoso.pdf: 5485138 bytes, checksum: 6a2b22730cb83715cc8e180537068780 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-08T16:00:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_dis_jlcardoso.pdf: 5485138 bytes, checksum: 6a2b22730cb83715cc8e180537068780 (MD5) Previous issue date: 2011-11-11 / The oil distillation towers routinely suffer problems related to corrosion due to the high level of acidity present in the oil requiring a high resistance to corrosion of the equipment in use. Among the materials used in the manufacturing and coating of equipment, we highlight the Austenitic Stainless Steel of the 300 Series. Austenitic stainless steels are widely used in components for high temperatures, such as boilers, super heaters, chemical reactors, etc. Super austenitic stainless steels, due to their high Cr and Mo content, as compared to regular austenitic types, show a higher resistance to pitting corrosion, which is one of the most harmful forms of localized corrosion. These steels have been pointed as a possible replacement for common austenitic steels for applications at high temperatures and aggressive media, as in the oil industry. In order to evaluate and compare the resistance to pitting corrosion of AL 6XN PLUS ™ super austenitic stainless steel commercial with the 304L, 316L and 317L austenitic stainless steels for high temperatures, samples of these steels were subjected to heat treatments at temperatures of 500, 700 and 900 ° C for a period of 72 hours. Samples in the as-received condition were also analyzed. Cyclic polarization tests were performed to evaluate and compare the resistance to pitting corrosion of the materials mentioned using an aqueous solution of sulfuric acid and sodium chloride concentrations in 0.5 M H2SO4 + 0.5 M NaCl and 1 M H2SO4 + 2 M NaCl. The results showed a higher susceptibility to pitting corrosion in the 304L steel. 316L and 317L steels showed intermediate performance (smaller pits as the material became more noble) and crevice corrosion as well. The AL 6XN PLUS ™ super austenitic steel showed the best performance in both electrolytes used. Only a sample of the super austenitic steel and in an extreme condition of temperature and corrosive environment showed susceptibility to pitting corrosion. This behavior is very desirable in the oil industry. / As torres de destilação de petróleo sofrem corriqueiramente com problemas relacionados à corrosão devido ao elevado índice de acidez presente no petróleo exigindo uma elevada resistência à corrosão por parte dos equipamentos utilizados. Dentre os materiais empregados na fabricação e revestimento dos equipamentos, destacam-se os aços inoxidáveis austeníticos da série 300. Os aços inoxidáveis austeníticos são largamente utilizados em componentes que operam em faixas de temperaturas elevadas, tais como caldeiras, super aquecedores, reatores químicos e etc. Os aços inoxidáveis super austeníticos, devido ao aumento no teor de cromo e molibdênio se comparado aos aços austeníticos da série 300, apresentam uma excelente resistência à corrosão localizada, principalmente à corrosão por pites que é uma das mais danosas formas de corrosão aos equipamentos fabricados por esses aços. Os aços inoxidáveis super austeníticos têm sido apontados como possíveis substitutos para a série austenítica 300 para aplicações em equipamentos que requerem temperaturas elevadas e em meios agressivos como os encontrados na indústria do petróleo. Objetivando avaliar e comparar a resistência à corrosão por pites do aço comercial inoxidável super austenítico AL 6XN PLUS™ com os aços inoxidáveis austeníticos 304L, 316L e 317L para elevadas temperaturas, amostras desses aços foram submetidas a tratamentos térmicos para as temperaturas de 500, 700 e 900º C por um período de 72 horas. Foram também analisadas as amostras na condição como recebidas. Foram realizados ensaios de polarização cíclica para avaliar e comparar a resistência à corrosão por pites entre os materiais citados utilizando uma solução aquosa de ácido sulfúrico e cloreto de sódio nas concentrações 0,5 M H2SO4 + 0,5 M NaCl e 1 M H2SO4 + 2 M NaCl. Os resultados mostraram uma maior suscetibilidade à corrosão por pites no aço 304L. Os aços 316L e 317L apresentaram desempenho intermediário (pites menores à medida que o material tornava-se mais nobre) e também corrosão em frestas. O aço super austenítico AL 6XN PLUS™ mostrou o melhor desempenho em ambos os eletrólitos utilizados. Somente uma amostra do aço super austenítico e em uma condição extrema de temperatura e meio corrosivo mostrou suscetibilidade à corrosão por pites. Esse comportamento é bem desejável na indústria do petróleo.

Submitted by ROSANA FERNANDES ANTONIO null (rosanafernandes@terra.com.br) on 2016-05-31T17:28:39Z No. of bitstreams: 1 TESE-revisão final completa.pdf: 3847881 bytes, checksum: e10b8224324efd0b693acb74474081b5 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-06-01T13:12:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 antonio_rf_dr_bauru.pdf: 3847881 bytes, checksum: e10b8224324efd0b693acb74474081b5 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-01T13:12:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 antonio_rf_dr_bauru.pdf: 3847881 bytes, checksum: e10b8224324efd0b693acb74474081b5 (MD5) Previous issue date: 2016-04-28 / O tântalo vem se destacando entre os biomateriais metálicos devido a propriedades como baixa reatividade química, ótima duc¬tibilidade, elevada resistência à corrosão e ótima bioatividade. Neste trabalho foi utilizada a técnica de oxidação eletrolítica assistida por plasma (PEO- do ingês, Plasma Electrolytic Oxidation) em substrato de tântalo, utilizando-se como eletrólito uma solução de acetato de cálcio e glicerofosfato dissódio, com a finalidade de se crescer um revestimento de hidroxiapatita sobre a superfície metálica. No processo PEO empregou-se pulsos de tensão contínua com frequência de 100 Hz e foram avaliados os efeitos da variação da diferença de potencial aplicada entre os eletrodos, que foi variada de 350 a 500 V, e do tempo de tratamento, que variou de 60 a 600 s. Para análises da composição química e estrutural dos revestimentos foram utilizadas espectroscopias de reflexão/absorção no infravermelho (IRRAS) e de energia dispersiva de raios X (EDS) e difração de raios X (XRD), enquanto que a morfologia da superfície foi avaliada por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Empregando-se a técnica de perfilometria determinou-se a rugosidade das superfícies tratadas. A bioatividade dos revestimentos foi avaliada a partir de ensaios de adesão e crescimento de células osteoblásticas. Os melhores resultados foram obtidos com amostras tratadas em 500V com um tempo mínimo de 300 s. Nestas condições foi possível a formação de um revestimento de hidroxiapatita cristalina, confirmada por XRD. Os espectros obtidos com IRRAS também confirmaram a presença de espécies químicas responsáveis pela formação de hidroxiapatita como fosfatos (PO43-), hidroxilas (OH-) e carbonatos (CO3-2). As amostras tratadas apresentaram bioatividade e viabilidade celular maiores que as observadas com o tântalo como recebido, devido às estruturas cristalinas de hidroxiapatita juntamente com a elevada rugosidade superficial obtida com o tratamento. A energia térmica gerada nas amostras durante o tratamento foi um fator determinante para se explicar a formação da hidroxiapatita. / Tantalum is becoming increasingly important amongst metallic biomaterials due to its special properties such as low reactivity, excellent ductility, high resistance to corrosion as well as high bioactivities. In this work Plasma Electrolytic Oxidation technique PEO, was employed on Tantalum substrate using a calcium acetate and glycerophosphate sodium with the goal of generating a coating of hydroxyapatite on the metallic surface. In this PEO process, DC pulses of 100 Hz were used. The differential of potential between the electrodes in the range of 350 V to 500 V were applied that lasted from 60s to 600s and their *effects were evaluated. For chemical composition and structural analysis of coating, Infrared Reflection Absorption Spectroscopy (IRRAS) were employed together with energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) and diffraction of X-ray (XRD). The morphology of the surface was evaluated with Electronic Scanning Microscopy. With profilometry techniques the roughness of the treated surface was determined. The bioactivity of the coating was assessed by testing the adhesion and development of osteoblastic cells. The best results were obtained with samples undergoing a tension of 500 V lasting for a minimum of 300 s. Under these conditions it was possible to form hydroxyapatite crystal that was confirmed by DRX. The spectra obtained with IRRAS also confirmed the presence of chemical species responsible for the formation of hydroxyapatite such as phosphate groups (PO43-), hydroxyls (OH-) and carbonates (CO32-). The treated samples show greater cellular bioactivity and viability than those observed in raw tantalum due to the crystal structure of hydroxyapatite together with high surface roughness obtained as a result of the treatment. The thermal energy generated in samples during the treatment was a determining factor for explaining the formation of hydroxyapatite.

Submitted by Automação e Estatística (sst@bczm.ufrn.br) on 2018-04-11T20:54:51Z No. of bitstreams: 1 ArlindoBalbinoDoNascimentoNeto_TESE.pdf: 17361179 bytes, checksum: 6648d2a7b9ce65ae1f54a644cf1af237 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2018-04-16T22:32:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ArlindoBalbinoDoNascimentoNeto_TESE.pdf: 17361179 bytes, checksum: 6648d2a7b9ce65ae1f54a644cf1af237 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-16T22:32:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ArlindoBalbinoDoNascimentoNeto_TESE.pdf: 17361179 bytes, checksum: 6648d2a7b9ce65ae1f54a644cf1af237 (MD5) Previous issue date: 2017-12-13 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Até a presente data muitos estudos têm sido realizados em busca de materiais biocompatíveis para a fabricação de implantes, principalmente na área ortopédica e odontológica. Nesse sentido as ligas de titânio desempenham um papel importante para o uso em implantes devido à sua baixa densidade, não toxicidade, resistência à corrosão e biocompatibilidade. O titânio puro na presença dos fluidos biológicos apresenta uma fina camada passiva de óxido responsável pela biocompatibilidade quando inserido no organismo. No entanto, esta camada de óxido espontânea pode ser perdida, rapidamente, se inserido em ambientes adversos. Consequentemente, a modificação superficial apropriada se faz necessária para as ligas a base de titânio, melhorando as propriedades de superfície e sua bioatividade. Existe um grande espectro de técnicas de modificação de superfície disponíveis, tais como deposição física de vapor, deposição química a vapor, anodização, pulverização de plasma e Oxidação Eletrolítica por Plasma (PEO). Entre essas técnicas, o PEO apresenta-se como uma técnica atrativa para aplicações biomédicas devido as suas características que favorecem a osseointegração. Contudo, não se conhece as características e viabilidade da produção de revestimentos realizados em amostras cilíndricas, quando esses são produzidos em quantidade dentro da mesma solução eletrolítica. Portanto, faz-se necessário um estudo e melhor compreensão dos aspectos fundamentais desta tecnologia sob essa condição. Isso pode avançar a compreensão científica do processo PEO, o que poderia permitir um melhor uso da técnica para aplicações em larga produção. Baseado no que foi exposto, realizou-se revestimentos em banho eletrolítico por 1, 8 e 16 minutos, respectivamente, com tensão de 290 V CC. Realizou-se os tempos citados acima para 1, 2 e 3 amostras submersa simultaneamente na mesma solução eletrolítica. Para caracterizar a espessura do revestimento das amostras foram utilizados as técnicas de Microscopia Ótica (MO) e Eletrônica de varredura (MEV). Para obter a composição química e fase do revestimento, foram utilizados as técnicas de caracterização de Espectroscopia de Energia Dispersiva (EED), Difratometria de Raio-X (DRX). Com o objetivo de identificar a porosidade superficial utilizou-se o rugosímetro, o MEV e o método da figura de Lissajous. Para análise de desgaste no revestimento foi utilizado o método tribológico pino sobre haste. No estudo da molhabilidade utilizou-se o método da gota séssil. Os resultados obtidos foram revestimentos homogêneos, porosos, hidrofílicos e com resistência mecânica ao contato. Através do método da figura de Lissajous pode ser determinado o nível de porosidade presente nos revestimentos PEO. Os resultados obtidos mostraram a capacidade de escalabilidade de produção com características que demonstram ser favoráveis para se ter uma osseointegração homogênea e estável para implantes. / To date, many studies have been carried out in search of biocompatible materials for the manufacture of implants, mainly in the orthopedic and dental area. In this sense, titanium alloys play an important role for use in implants because of their low density, non-toxicity, corrosion resistance and biocompatibility. Pure titanium in the presence of biological fluids has a thin passive layer of oxide responsible for biocompatibility when inserted into the body. However, this spontaneous oxide layer can be lost, quickly, if inserted in adverse environments. Accordingly, appropriate surface modification is required for titanium based alloys, improving the surface properties and their bioactivity. There is a wide spectrum of surface modification techniques available, such as physical vapor deposition, chemical vapor deposition, anodizing, plasma spraying and Plasma Electrolytic Oxidation (PEO). Among these techniques, PEO is an attractive technique for biomedical applications because of its characteristics that favor osseointegration. However, the characteristics and feasibility of producing coatings made on cylindrical samples are not known when they are produced in quantity within the same electrolytic solution. Therefore, it is necessary to study and better understand the fundamental aspects of this technology under this condition. This may advance the scientific understanding of the PEO process, which could allow a better use of the technique for large-scale applications. Based on the above, electrolytic coatings were made for 1, 8 and 16 minutes, respectively, with a voltage of 290 VDC. The times mentioned above were performed for 1, 2 and 3 samples submerged simultaneously in the same electrolytic solution. To characterize the coating thickness of the samples, the techniques of Optical Microscopy (MO) and Scanning Electron (SEM) were used. To obtain the chemical composition and phase of the coating, the characterization techniques of Dispersive Energy Spectroscopy (EED), X-ray Diffraction (XRD) were used. In order to identify the surface porosity, the rugosimeter, the SEM and the Lissajous figure method were used. For the analysis of wear on the coating, the tribological method was used. In the study of wettability, the sessile drop method was used. The results were homogeneous, porous, hydrophilic and with mechanical resistance to contact. By the Lissajous figure method the level of porosity present in the PEO coatings can be determined. The results showed the capacity of production scalability with characteristics that prove to be favorable to have a homogeneous and stable osseointegration for implants.

O presente trabalho propoe um método de tratamento dos efluentes de zincagern eletrolítica alcalina de peças de aço e/ou ferro fundido sem segregação dos diferentes tipos de águas residuais. Inicialmente foram estudados, separadamente, efluentes sintéticos contendo cromo hexavalente e efluentes sintéticos contendo cianeto. Determinou-se nessas aguas residuais a relação entre potencial redox e pH, potencial redox e concentração de poluentes, potencial redox e volume adicionado de agente redutor e/ou oxidante e estudou-se a cinética de reaçao entre Cr +6 e agente redutor (Na - 2s 2o4 + Feso4), e CN e agente oxidante (NaOCl). Estabeleceu-se, então, o melhor processo de tratamento para cada um desses efluentes. A partir dos resultados obtidos nesses estudos, determinou- se o melhor tratamento para a mistura dos efluentes do processo. Nesse caso considerou-se a oxidação de cianeto com NaOCl, a redução de cromo hexavalente em meio alcalino com Na 2s 2o4 e Feso4 e a precipitação de metais utilizando Separan AP 273 Prerniurn corno agente floculante corno as etapas a serem seguidas. Antes e apos cada etapa do tratamento, determinou-se por análise química a concentração de poluentes no efluente. Obteve-se, corno efluente final, urna água residual com concentrações de ferro, zinco, cianeto e cromo abaixo dos limites de lançamento de poluentes determinados pela Secretaria Especial do Meio Ambiente (SEMA). / The present work proposes a treatment of wastewater resulting from alkaline zinc electroplating of steel and/or cast iron pieces without segregation of the different wastewaters types. Initially cyanide synthetic wastewaters and hexavalent chromium synthetic wastewaters were separately studied. The relationship between ORP and pH, ORP and pollutants concentration, ORP and reducing and/or oxidizing agent added volume was determined, and the reaction kinetics between Cr +6 and reand CN and oxidizing agent (NaOCl) was studied. The best treatment process for each one of these wastewaters was established. From the results obtained in these studies, the best treatment for the process wastewaters mixture was determined. ln this case the sequence of steps followed were cyanide oxidation with NaOCl, hexavalent chromium reduction at alkaline pH with Na 2s 2o4 and Feso4 and metals precipitation with SEPARAN AP 273 Prernium as flocculation agent. Before and after each treatment stage, the wastewater pollutants concentrations were chemically analysed. It was obtained, as final wastewater, a treated solution with iron, zinc, cyanide and chromium concentrations below the pollutants discharge limits determined by Secretaria Especial do Meio Ambiente (SEMA).

O presente trabalho propoe um método de tratamento dos efluentes de zincagern eletrolítica alcalina de peças de aço e/ou ferro fundido sem segregação dos diferentes tipos de águas residuais. Inicialmente foram estudados, separadamente, efluentes sintéticos contendo cromo hexavalente e efluentes sintéticos contendo cianeto. Determinou-se nessas aguas residuais a relação entre potencial redox e pH, potencial redox e concentração de poluentes, potencial redox e volume adicionado de agente redutor e/ou oxidante e estudou-se a cinética de reaçao entre Cr +6 e agente redutor (Na - 2s 2o4 + Feso4), e CN e agente oxidante (NaOCl). Estabeleceu-se, então, o melhor processo de tratamento para cada um desses efluentes. A partir dos resultados obtidos nesses estudos, determinou- se o melhor tratamento para a mistura dos efluentes do processo. Nesse caso considerou-se a oxidação de cianeto com NaOCl, a redução de cromo hexavalente em meio alcalino com Na 2s 2o4 e Feso4 e a precipitação de metais utilizando Separan AP 273 Prerniurn corno agente floculante corno as etapas a serem seguidas. Antes e apos cada etapa do tratamento, determinou-se por análise química a concentração de poluentes no efluente. Obteve-se, corno efluente final, urna água residual com concentrações de ferro, zinco, cianeto e cromo abaixo dos limites de lançamento de poluentes determinados pela Secretaria Especial do Meio Ambiente (SEMA). / The present work proposes a treatment of wastewater resulting from alkaline zinc electroplating of steel and/or cast iron pieces without segregation of the different wastewaters types. Initially cyanide synthetic wastewaters and hexavalent chromium synthetic wastewaters were separately studied. The relationship between ORP and pH, ORP and pollutants concentration, ORP and reducing and/or oxidizing agent added volume was determined, and the reaction kinetics between Cr +6 and reand CN and oxidizing agent (NaOCl) was studied. The best treatment process for each one of these wastewaters was established. From the results obtained in these studies, the best treatment for the process wastewaters mixture was determined. ln this case the sequence of steps followed were cyanide oxidation with NaOCl, hexavalent chromium reduction at alkaline pH with Na 2s 2o4 and Feso4 and metals precipitation with SEPARAN AP 273 Prernium as flocculation agent. Before and after each treatment stage, the wastewater pollutants concentrations were chemically analysed. It was obtained, as final wastewater, a treated solution with iron, zinc, cyanide and chromium concentrations below the pollutants discharge limits determined by Secretaria Especial do Meio Ambiente (SEMA).

Orientador: Rodnei Bertazzoli / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-07T02:22:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DiIglia_RosanaAparecida_D.pdf: 4710349 bytes, checksum: 37403e2c6d7327bc8bcf0db8ad4d116c (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Os compostos fenólicos são amplamente utilizados, principalmente na produção de plásticos, resinas e na indústria petroquímica, gerando efluentes com alta toxicidade. Os tratamentos existentes, embora eficientes, demandam adição de grandes quantidades de reagentes, no caso da oxidação química, ou grandes áreas físicas, longos tempo de retenção e difícil controle do processo, no caso da degradação biológica. O objetivo deste trabalho é desenvolver e otimizar dois reatores eletroquímicos de fluxo utilizando anodos comerciais de óxidos de metais nobres para eletroxidação de fenol: um com anodo plano e outro com anodo tridimensional sendo ambos do tipo ADE® de Ti/RuO2 - TiO2. A inovação tecnológica deste processo de tratamento consiste no uso destes anodos usados em larga escala na indústria de álcalis e que além da alta resistência à corrosão e da boa atividade catalítica, podem ser confeccionados em diversos formatos e tamanhos. Este projeto foi desenvolvido em 4 etapas: 1) Construção dos reatores; 2) Estudo voltamétrico das reações do eletrodo; 3) Ensaios de eletroxidação de fenol e 4) Comparação do desempenho dos reatores. A caracterização e análise elementar do eletrodo tridimensional por MEV determinou sua composição como (TiO2)0,67-(RuO2)0,33 (mol%). Os ensaios de voltametria permitiram a atribuição de 3 picos das principais transições do rutênio, com base na literatura, para o eletrodo plano já que para o tridimensional estes picos foram suprimidos. Foi feita uma estimativa da área do eletrodo tridimensional como cerca de 3 a 4 vezes a área do plano. Foram iniciados então, os ensaios de eletroxidação de fenol nos reatores construídos em regime de recirculação. Avaliou-se a influência do potencial aplicado, da velocidade linear do fluido no reator sobre a constante cinética (KFAe) de oxidação de fenol e o consumo de energia elétrica. Sobrepotenciais mais positivos conduziram a maiores taxas de conversão de fenol atingindo um máximo em 2,5V. Com este sobrepotencial, o reator com anodo tridimensional apresentou uma taxa de 100% de conversão de fenol em apenas 3 horas de tratamento, enquanto que o reator com anodo plano atingiu 50 % de conversão em 3 horas e 62% em 5 horas de experimento. O mesmo comportamento foi observado para a redução de COT e DQO. O estudo da influência da velocidade linear para o reator com anodo tridimensional demonstra que a velocidade de eletroxidação de fenol aumenta quando a velocidade linear diminui, indicando que o tempo de residência da solução dentro do reator influencia no processo de eletroxidação de fenol. Este fato foi confirmado pela análise cinética e pelo monitoramento dos teores de COT e DQO, onde maiores valores de KFAe maiores reduções de COT e DQO foram obtidos para menores velocidades lineares. Para o reator com anodo plano não foi possível estabelecer uma tendência da velocidade de eletroxidação apenas com as curvas de decaimento, porém o cálculo das constantes cinéticas e a análise de COT e DQO demonstraram que velocidades lineares menores conduziram a resultados melhores. Com o anodo tridimensional, foi realizada uma estimativa de custo de processo para o potencial de 1,63V no qual 80% de fenol foi degradado. Nestas condições experimentais, obtém-se um consumo de 675 kWh.kg-1. No Brasil o valor médio do kWh industrial é de US$ 0,02, US$ 13,5 seria o custo da degradação de 1 kg of Fenol. Por este valor, poderiam ser tratados 10.000L de solução no caso de uma solução com concentração fenol de 100 mg.L-1. Comparando-se com o tratamento convencional de biodegração, o tratamento eletroquímico continua apresentando um custo alto, sendo assim ainda é necessário buscar melhorias no processo que conduzam a eficiência maior e diminuam o custo do processo / Abstract: Phenolic compounds are widely used by petrochemical industry. Plastics and resins manufacturing are responsible for the generation of large amounts of aqueous effluents containing phenol. Conventional biological treatment is a low yield process that demands large ponds and its operation generates huge amounts of sludge. Furthermore, chemical treatments present the drawback of storing and handling hazardous reactants. In this work an electrochemical process for phenol removal was designed and optimized. A flow cell reactor was developed using a flat and a three dimensional commercial oxide anodes, coated with RuO2 - TiO2. The whole investigation was carried out in four phases and comprised: 1. Flow reactor designing and setting up; 2. Voltammetric identification of redox couples of the anode coating; 3. Degradation of phenol solutions by controlled potential bulk electrolysis; 4. Reactors comparative performance study. Anodes oxide coating structure and composition were determined by MEV-EDS which revealed cracked-mud like topology with composition of (TiO2)0,67-(RuO2)0,33 (mol%). Voltammetric experiments identified three rutenium redox couples in the oxide coating. Based on the oxygen evolution reaction currents, the three-dimensional electrode area shown to be three times greater than the flat electrode area. In the controlled potential electrolysis, the role of potential and flow rate were evaluated and kinetic analysis of the electrochemical process lead to the calculation of the phenol degradation rate constants as a function of the variables above. By using potential of 2.5 V vs SCE, 100% of phenol present in solution was degraded in three hours of processing when the three dimensional electrode was mounted in the reactor. By using the flat anode only 50% was removed in the same experiment time. Similar behavior was observed for TOC and COD reduction. In the experiments in which the flow rate was used as the independent variable, it was observed that increased values of flow rate causes a reduction of phenol degradation rate. Kinetic analysis confirmed the observation, point to the conclusion that higher residence times increased the phenol conversion rate. By considering the energy consumption for a process conducted at 1.63 V, 675 kWh kg-1 of phenol was spent. Considering an average value for the kWh of US$ 0.02, 1Kg of phenol can be degraded by a cost of US$ 13.5. This means that 10,000 L of solution containing 100 mg L-1 of phenol can be treated by this price. By comparing with the cost of a biological treatment, further improvements are necessary prior to scale up the electrochemical process for industrial effluent treatment / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Rodnei Bertazzoli / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-29T01:54:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lanza_MarcosRobertodeVasconcelos_D.pdf: 16742497 bytes, checksum: 9694de07ef18460a6c486a1664f9fafc (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Os cianetos inorgânicos são utilizados principalmente da indústria da galvanoplastia e da extração mineral, e os efluentes gerados nestas atividades industriais têm como característica a presença de metais pesados complexados. O uso intensivo deste composto gera grandes quantidades de efluentes e resíduos contendo altos teores de cianeto, representando um risco ecológico devido à sua alta toxicidade para a maioria das formas de vida. Este fato torna indispensável o tratamento adequado destes efluentes e resíduos antes do descarte final. Neste trabalho propõe-se um tratamento eletroquímico de efluentes cianídricos, atuando como tratamento principal ou coadjuvante ao processo químico convencional, com o objetivo de degradar anodicamente os cianetos e recuperar catodicamente os íons de metais pesados presentes, reduzindo a geração do lodo cianídrico. O objetivo é desenvolver e otimizar um reator eletroquímico em escala piloto para o tratamento de efluentes cianídricos contendo metais pesados. O processo de desenvolvimento e otimização do reator eletroquímico, utilizando eletrodos comerciais de óxidos de metais nobres (DSA®), foi executado em três etapas: I) a seleção do material do anodo comercial de óxidos de metais nobres, 2) o estudo do processo em um reator de bancada e 3) o estudo do processo em um reator piloto. Inicialmente foram avaliados dois eletrodos comerciais de óxidos de metais nobres, fabricados pela De Nora do Brasil Ltda: os eletrodos do tipo DSA®. As análises morfológica e elementar indicaram a composição aproximada para os eletrodos estudados: Ti/70TiO2-30RuO2 e Ti/55Ta205-45IrO2, para DSA® e DSA-Cl2 respectivamente. A voltametria hidrodinâmica com eletrodos disco rotatórios indicaram uma relação dos valores da constante cinética aparente (kapp) para os eletrodos DSA-Cl2 e DSA-02, respectivamente, na proporção de 1:1,2. Isto indica que o eletrodo Ti/55Ta205-45IrO2 apresenta um poder eletrocatalítico para a reação de evolução de oxigênio mais elevado e que, provavelmente, esse mesmo eletrodo apresente uma eficiência inferior ao eletrodo DSA-Cl2, para a destruição de cianetos. O uso da eletrólise a potencial constante confirmou este fato, pois mostrou que a constante cinética (kcN) do processo de oxidação de cianetos apresenta valores superiores sobre a superfície do eletrodo DSA- Cl2 em todos os potenciais estudados, tomando esse eletrodo o mais indicado para o uso nos reatores eletroquímicos. Na segunda etapa, o processo de destruição de cianetos foi estudado em um reator eletroquímico em escala de bancada, do tipo "flow-by", com um anodo comercial do tipo DSA Cl2. Neste reator, as concentrações de cianeto livre foram reduzidas a valores próximos a 0,1 mg L-1, a partir de soluções contendo 700, 500, 200, 100 e 50 mg L-1. Durante o tratamento em regime de recirculação, avaliou-se a influência da densidade de corrente anódica aplicada, da velocidade do fluido no interior do reator e da concentração inicial da espécie poluente sobre a constante cinética (kcN) do processo e o consumo de energia elétrica para oxidar cada kg de cianetos. O valor da constante cinética do processo, nas condições operacionais consideradas ótimas (1= 50 mA cm-2 e V= 0,22 m s-1), é de 2,2.10-4 m s-l. O custo aproximado do tratamento de um efluente contendo aproximadamente 700 mg L-1 de CN- livre, considerando-se uma taxa de remoção de -99%, é de R$ 1,70 kg-I de cianetos (-US$ 0.75 kg-1- valores de dezembro/2000). Na fase de estudo do processo de tratamento eletroquímico de efluentes cianídricos, utilizando um reator piloto com anodos comerciais do tipo DSA®- Cl2, determinou-se as condições operacionais (densidade de corrente aplicada e velocidade do fluxo no interior do reator) nas quais o processo de remoção de cianetos livres apresentou a melhor eficiência, e estas foram 41 mA cm-2 e 0,053 m s-l, respectivamente. O valor da constante cinética obtido para o efluente galvânico real foi de 1,99.1O-5 m s-1. No entanto, o consumo de energia elétrica por kg de cianeto oxidado ficou em 1.060 kWh kg-1, representando um custo financeiro de R$ 53,00 kg-1 de cianetos totais. O mesmo efluente tratado pelo método químico convencional, utilizou 2,5 L de NaClO a 12% e gerou um lodo de coloração preta e de difícil filtração, representando um custo nu de R$ 294,00 kg-I de cianetos totais (considerando-se o valor de R$ 1,00 L-I de NaClO a 12%). O tratamento eletroquímico apresentou um custo financeiro de aproximadamente 5,5 vezes menor do que o tratamento químico convencional, R$ 53,00 e R$ 294,00 respectivamente, para cada kg de cianetos totais oxidados / Abstract: Inorganic cyanide is still in use in the metal finishing industry and in the mining activities of noble metals extraction and refining. Gold and silver are extracted from its ores as cyanidric complexes. The intensive industrial use of cyanide complexes is responsible for the generation of high toxicity aqueous streams, which present high oxygen demand. The cyanide wastes must be adequately treated before being allowed to discharge from de process plant. The main goal of the present work is to propose an alternative electrochemical process for removal of cyanide from wastewater, using an electrolytic cell with a commercial dimensionally stable anode (DSA®). In the first step, we studied the performance of two commercial dimensionally stable anode (DSA®) oxide coatings. The coatings studied were 70TiO2/30RuO2 and 55Ta205/45IrO2, on Ti substrate. The efficiency of both materials in the electro-oxidation of free cyanide was compared using linear voltammetry and electrolysis at constant potential. Kinetic analysis has shown that the 70TiO2/30RuO2 electrode is less catalytic for oxygen evolution and shows a better performance in the electro-oxidation of free cyanide. In the second step, we used a flow reactor with a Ti/70TiO2/30RuO2 (w/w) DSA® type electrode for the electro-oxidation of cyanide in a batch recirculating mode. The device performance was evaluated considering concentration decay of cyanide concentration as a function of current density, flow rate and the initial pollutant concentration. The experiments have shown that cyanide electro-oxidation presents a first order kinetic relative to CN ions. For the operational conditions used in the experiments, rate constant for cyanide oxidation was in the range of 3.0 10-5 to 2.7 10-4 m s-1, with an optimum value of 2.2 10-4 m s-1 for current density of 50 mA cm-2 and linear velocity of 0.22 m s-1. Using these parameters with 700 mg L-1 cyanide containing solution 34 kWh is consumed for the oxidation of one kilogram of cyanide. An electrochemical pilot scale, with the Ti/70TiO2/30RuO2 (w/w) DSA® type electrode, was also used for the electro-oxidation of cyanide in a batch recirculating mode. The device performance was evaluated considering concentration decay of cyanide concentration as a function of current density and the flow rate. For the operational conditions used in the experiments, rate constant for cyanide oxidation was 2.0 10-4 m s-1 for current density of 41 mA cm-2 and linear velocity of O.053 m s-1. Cost estimation, based on electrical energy consumption, showed that electrochemical oxidation is 5.5 times less expensive when compared to the chemical treatment using a 12% sodium hipochloride solution for the oxidation of one kilogram of cyanide / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Rodnei Bertazzoli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-13T04:10:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pereira_JulioFabbri_M.pdf: 1119936 bytes, checksum: b7d227501e1ed76eea7d67d4202c9f92 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Neste trabalho foi comparado o desempenho de diferentes tipos de eletrodos de óxidos térmicos, sendo eles o 70TiO2/30RuO2, 60Ta2O5/40IrO2 e b-PbO2 na eletro-oxidação do herbicida 2,4-diclorofenoxiacético. Como eletrodo auxiliar foi utilizado uma placa de platina, e os experimentos se seguiram em meio aquoso, pH 3,5, solução de sulfato de potássio como eletrólito suporte. Os ensaios foram realizados usando valores constantes de densidades de correntes, impostas por um potenciostato/galvanostato PGSTAT 20 da Autolab. A redução da concentração do herbicida foi acompanhada por cromatografia líquida de alta performance e o carbono orgânico total obtido pelo equipamento TOC-5000A da Shimadzu. Durante os experimentos, o eletrólito foi amostrado em intervalos de tempo regulares e injetados no cromatógrafo para o estabelecimento de perfis de decaimento com o tempo de experimento.O material de eletrodo que apresentou o melhor desempenho na redução da concentração do 2,4-D e maior taxa de redução do carbono orgânico total foi o b-PbO2, sendo aplicado uma densidade de 50 mA cm-2 O eletrodo que mostrou o processo mais lento de oxidação foi 60Ta2O5/40IrO2 e, por esta razão, apresentou o maior número de compostos intermediários ao mesmo tempo na solução. Os sub-produtos da oxidação identificados foram alguns cloro derivados estáveis, como o 2- clorobenzoquinona (2-CBQ), 2-clorohidroquinona (2-CHQ), 4,6-diclororesorcinol (4,6-DCR), 2,4-diclororesorcinol (2,4-DCR), 2,4-diclorofenol (2,4-DCF). Os experimentos mostraram que a taxa de remoção do 2,4-D e de seus derivados depende tanto do material do eletrodo, quanto do valor da densidade de corrente empregada na eletrólise / Abstract: In this work the performance of different types of thermal oxide electrodes, which were the 70TiO2/30RuO2, 60Ta2O5/40IrO2 and b-PbO2 in the electro-oxidation of the herbicide 2,4- dichlorophenoxyacetic. A plate of platinum was used as auxiliary electrode, and the experiments were followed in water, pH 3.5, solution of potassium sulfate as electrolyte support. The tests were performed using constant values of density of current, imposed by a potenciostat / galvanostatic PGSTAT 20 from Autolab. The reduction of the concentration of the herbicide was monitored by high performance liquid chromatography and total organic carbon obtained by the equipment of the Shimadzu TOC-5000A. During the experiments, the electrolyte was sampled at regular time intervals and injected into the chromatograph for the establishment of profiles of decay with time of experiment. The material of electrode that showed the best performance in educing the concentration of 2,4-D and greater rate of reduction of total organic carbon was the -PbO2, applied a density of 50 mA cm-2. The electrode that showed a slowest process of xidation was 60Ta2O5/40IrO2 and, therefore, had the largest number of compounds intermediaries at the same time in the solution. The sub-products of oxidation were identified some chlorine stable derivatives, as the 2-chlorbenzoquinone (2-CBQ), 2-chlorhidroquinone (2- CHQ), 4.6-dichlorresorcinol (4,6-DCR), 2.4-dichlorresorcinol (2,4-DCR), 2.4-dichlorphenol (2,4- DCF). The experiments showed that the rate of removal of 2,4-D and its derivatives depends on the material of electrode, as the value of the density of current used in electrolysis / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Rodnei Bertazzoli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-09T12:28:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Liao_AndreaAlexandra_M.pdf: 1150415 bytes, checksum: 7f49849ec15d16947244acfe4ba5c384 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: A presença de ácidos húmico e o crescimento de algas em água de abastecimento e de piscinas geram subprodutos que são prejudiciais à saúde. Para controlar a concentração de ácidos húmico e algas, este trabalho apresenta um processo de eletro-oxidação usando anodos de diamante dopado com boro (DDB). Neste tratamento, a solução aquosa é percolada através de um reator tipo filtro-prensa, com anodo de DDB polarizado a corrente constante. Para caracterizar a eficiência do tratamento, foram monitoradas as concentrações de carbono orgânico total (COT), fenóis totais (FT), demanda química de oxigênio (DQO), atividade algal através da clorofila a e remoção da cor via UV-Vis. Nos experimentos iniciais, foi utilizada uma solução contendo apenas fenol. O reator foi operado em condições de controle da velocidade da reação de oxidação por transporte de massa. Com isso, obteve-se o coeficiente de transporte de massa do reator eletroquímico da ordem de 10-5 m s-1. A seguir, foram realizados experimentos em modo galvanostático, com volume de 3 L de água destilada, vazão de 820 L h-1, densidade de corrente constante igual a 30 mA cm-2, pH 7,2, temperatura de 30ºC, com adição de K2SO4 para obter uma condutividade de 20 mS. Neste eletrólito foram adicionados 50 mg L-1 de ácido húmico. Nestas condições, o acompanhamento dos valores de COT, DQO, FT e cor mostrou um decaimento seguindo uma cinética de pseudo-primeira ordem. Como experimentos finais, utilizou-se a água de lagoa com adição de ácido húmico sem, no entanto, fazer a correção da condutividade que ficou em 3,5 ms. Observou-se reduções significativas dos parâmetros analisados e o mesmo tipo de cinética / Abstract: The presence of humic acids and algae in supplying water and swiming pools may be harmful to the health. This work reports the results obtained in electrooxidation of humic acid and algae using a boron doped diamond (BDD) anode. In this treatment, the solution is percolated through a filter press reactor with a BDD anode polarized at constant current. The efficiency of the treatment was characterized by following concentrations of Total Organic Carbon (TOC), Chemical Oxygen Demand (COD), algae activity by a-chlorophyll indicator, Total Phenols (TP) and color by UV-Vis. In the first experiments a phenol solution was used and the reactor was operated in conditions of mass transfer control. Calculated mass transfer coefficients were around 10-5 m s-1. Then, experiments were run at controlled current with 3 L of destilled water, pH 7.2, in which 50 mg L-1 of humic acid was added plus K2SO4 for conductivity of 20 mS. Reactor flow rate of 820 L h-1, current density of 30 mA cm-2 and temperature of 30ºC were used. TOC, COD, TP and color were followed and concentrations decay showed a pseudo-first order kinetic. As final experiments, no corrections on the original conductivity solution values (3.5 mS) were done with pond water. By following the same parameters, substantial concentrations reduction were observed and the same type of kinetic / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica