[pt] A demanda energética mundial está em constante crescimento e tal cenário faz aumentar a preocupação com os impactos ambientais, muitos deles decorrentes da exploração de combustíveis fósseis e sua utilização desmedida. Neste contexto, o estudo da pirólise da biomassa apresenta uma alternativa para a produção direta de calor que pode vir a ser utilizado em usinas termoelétricas sustentáveis. Uma investigação foi realizada abordando o tema da reciclagem de madeira sobre a possibilidade de aproveitá-la a biomassa principal deste processo. Este trabalho apresenta a caracterização da madeira reciclada bem como da madeira de eucalipto para poder averiguar a similaridade química entre as duas biomassas. Para tanto foram realizadas análises de espectroscopia de infravermelhos (FTIR) e difração de raios-X (DRX), além de análises de microscopia eletrônica de varredura com espectroscopia por dispersão de energia (MEV/EDS). Com o auxílio da técnica de termogravimetria (TG) foram realizados experimentos de pirólise lenta da madeira reciclada, a partir dos quais foram identificados eventos térmicos, caracterizados por perdas de massa. Para verificar um possível efeito oxidante dos óxidos Fe2CoO4 e Co3O4, realizou-se também pirólise lenta da mistura da madeira reciclada com cada um dos óxidos, tendo sido identificados eventos térmicos que não estavam presentes nos experimentos com a madeira pura. Os principais eventos foram avaliados cineticamente por métodos model-free que permitem a determinação da energia de ativação sem a necessidade de assumir uma ordem de reação. Foram utilizados os métodos de Kissinger (KS) e Kissinger-Akahira-Sunose (KAS), empregando os dados de experimentos realizados no TG com cinco taxas de aquecimento diferentes até 1100 graus Celsius. Para o evento térmico de maior importância, entre 200 e 390 graus Celsius tanto na madeira pura quanto na mistura, o ajuste de ambos o métodos foi satisfatório e está de acordo com a literatura. / [en] World s energy demand is constantly growing, and this scenario raises the concern about environmental impacts, many of them resulting from the constant manipulation of fossil fuels and their excessive use. In this context, the study of biomass pyrolysis presents an alternative for the direct production of heat that can be used in sustainable thermoeletric plants. To this end, a research has been carried out on the possibility of taking advantage of recycled wood as the main biomass of this process, an investigation that has been carried out along with a company in the field of wood recycling. This work presents the characterization of a recylced and a typical Brazilian eucalyptus wood with the purpose of proving their chemical similarity. Therefore, analysis of Scanning Electron Microscopy with Energy Dispersive Spectroscopy (SEM/EDS), X-ray diffraction (XRD) and Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) was performed. Thermogravimetric (TG) experiments were carried out with slow pyrolysis of recycled wood and eucalyptus wood, from wich were identified thermal events, characterized by mass losses. To verify a possible oxidative effect of the compounds Fe2CoO4 and Co3O4, slow pyrolysis of a mixture of the recycled wood with each of the oxides was also performed, and thermal events that were not present in the experiments with the pure wood were identified. The main thermal events were kinetic investigated with model-free methods wich allows the determination of the activation energy without the need of a reaction order pre-stipulated. In this workk were tested the Kissinger (KS) and Kissinger-Akahira-Sunose (KAS) model-free methods and the TG data of five different heating rate were collected until 1100 Celsius degrees. For the most relevant thermal event, wich occurs from 200 to 390 Celsius degrees (for recycled wood and its mixture with the oxides) the adjustment of both methods was fine and accordance with literature.

[pt] Devido a grande poluição do meio ambiente, diferentes estratégias devem ser tomadas para remediação ambiental. Dentre as diversas estratégias, é possível citar adsorção de cátions metálicos de soluções aquosas, adsorção de fármacos, utilização e armazanamento de energia verde. Dito isso, o presente estudo relata a utilização das estratégias mencionadas. Portanto, foi utilizada nanofibras de celulose oxidada via TEMPO (2,2,6,6-tetrametil-piperidinil-N-oxil), TCNF, para a remoção de cátions de ferro, zinco e cobalto. Sua capacidade adsortiva para a remoção de ferro e zinco puros apresentou valores de 5902 e 5633 Miligrama por grama−1 , respectivamente. Quando ferro e zinco removidos de uma mesma solução, a capacidade adsortiva de TCNF foi de 5852 e 5622 Miligrama por grama−1 . Para a adsorção de cobalto, sua concentração reduziu de 50 grama por litro−1 para 8,3 grama por litro−1 . Posteriormente, as amostras de TCNF impregnadas com metais foram levadas para calcinação, com objetivo de produção de óxidos nanoestruturados. Em temperaturas a partir de 300 graus C, fases de hematita são identificadas e a partir de 400 graus C fases de zincita e franklinita são identificadas por ajustes de Rietveld nos difratogramas obtidos. Adicionalmente, quando calcinadas em atmosfera inerte, é possível observar o surgimento de óxidos. Além disso, todas as morfologias foram analisadas via MET e MEV, e podem ser comparadas a um nanocoral com espessuras entre 20 e 30 nm. Então, as amotras de ferrita de zinco foram aplicadas em adsorção de tetraciclina, com capacidade adsortiva de 18 miligrama por grama−1 e também como capacitor, atingindo um valor de capacitância de 2031 Farad por grama−1 . A amostra contendo ferrita de cobalto foi utilizada como catalisador para extração de H2 de borohidreto e a quantidade de gás hidrogênio extraída girou em torno de 476,4 Litros de hidrogênio produzido por grama de borohidreto de sódio por grama de catalisador. A energia de ativação para a reação foi calculada em torno de 57 Quilojoules por mol−1 . Portanto, a inovadora rota de síntese de óxidos nanoetruturados aparenta ser promissora. / [en] Due to significant environmental pollution, different strategies require to be implemented for environmental remediation. Among the different approaches, it is possible to cite the adsorption of metallic cations from aqueous solutions, adsorption of pharmaceuticals, and the use and storage of green energy. With this in mind, the present study reports the use of the mentioned strategies. Thus, oxidized cellulose nanofibers, produced via TEMPO (2,2,6,6-tetramethyl-piperidinyl-N-oxyl), TCNF, were used for the removal of iron, zinc, and cobalt cations from aqueous solution. Their adsorptive capacity for the removal of pure iron and zinc was 5902 and 5633 Milligram per gram−1 , respectively. When iron and zinc were removed from the same solution, the adsorptive capacity of TCNF was 5852 and 5622 Milligram per gram−1 , respectively. For cobalt adsorption, its concentration decreased from 50 gram per liter−1 to 8.3 gram per liter−1 . Subsequently, the TCNF samples impregnated with metals were subjected to calcination to produce nanostructured oxides. At temperatures above 300 C degrees, hematite phases were identified, and at 400 C degrees, zincite and franklinite phases were identified through Rietveld refinements of the obtained diffractograms. Additionally, when calcined in an inert atmosphere, the appearance of oxides was observed. Moreover, all morphologies were analyzed via TEM and SEM, resembling a nanocoral with thicknesses between 20 and 30 nm. The zinc ferrite samples were applied to tetracycline adsorption with an adsorptive capacity of 18 miligram per gram−1 and also as a capacitor, achieving a capacitance value of 2031 Farad per gram−1 . The cobalt ferrite sample was used as a catalyst for hydrogen extraction from borohydride, and the amount of extracted H2 was around 476.4 liters of hydrogen produced per gram of sodium borohydride per gram of catalyst. The activation energy for the reaction was calculated to be approximately 57 Kilojoules per mole−1 . Therefore, the innovative route for the synthesis of nanostructured oxides appears to be promising.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:01:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 IndiraAFM_DISSERT_Parcial.pdf: 1021016 bytes, checksum: 339ff82fc9edc8d5f827859010abd0dc (MD5) Previous issue date: 2013-12-17 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / In this work it was synthesized and characterized the cobalt ferrite (CoFe2O4) by two methods: complexation combining EDTA/Citrate and hydrothermal investigating the influence of the synthesis conditions on phase formation and on the crystallite size. The powders were mainly characterized by x-ray diffraction. In specific cases, it was also used scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), x-ray fluorescence (XRF) and isotherms of adsorption and desorption of nitrogen (BET method). The study of the crystallite size was based on the interpretation of x-ray diffractograms obtained and estimated by the method of Halder-Wagner-Scherrer and Langford. An experimental design was made in order to assist in quantifying the influence of synthesis conditions on the response variables. The synthesis parameters evaluated in this study were: pH of the reaction medium (8, 9 and 10), the calcination temperature (combined complexation method EDTA/Citrate 600?C, 800?C and 1000?C), synthesis temperature (hydrothermal method 120?C, 140?C and 160?C), calcination time (combined complexation method EDTA/Citrate - 2, 4 and 6 hours) and time of synthesis (hydrothermal method 6, 15 and 24 hours). By the hydrothermal method was possible to produce mesoporous powders with high purity, with an average crystallite size up to 7 nm, with a surface area of 113.44 m?/g in the form of pellets with irregular morphology. By using the method of combined complexation EDTA/Citrate, mesoporous powders were produced with greater purity, crystallite size up to 22nm and 27.95 m?/g of surface area in the form of pellets with a regular morphology of plaques. In the experimental design was found that the hydrothermal method to all the studied parameters (pH, temperature and time) have significant effect on the crystallite size, while to the combined complexation method EDTA/Citrate, only temperature and time were significant / Neste trabalho foi sintetizada e caracterizada a ferrita de cobalto (CoFe2O4) atrav?s dos m?todos complexa??o combinada EDTA/Citrato e hidrot?rmico, investigando a influ?ncia das condi??es de s?ntese na forma??o da fase e no tamanho m?dio de cristalito. Os p?s foram caracterizados principalmente por difra??o de raios-x. Em casos espec?ficos, tamb?m foi utilizado microscopia eletr?nica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva (EDS), fluoresc?ncia de raios-x (FRX) e isotermas de adsor??o e dessor??o de nitrog?nio (M?todo BET). O estudo do tamanho de cristalito foi baseado na interpreta??o dos difratogramas de raios-x obtidos e estimado atrav?s do m?todo de Halder-Wagner-Langford (HWL) e de Scherrer. Um planejamento experimental foi realizado com a finalidade de auxiliar na quantifica??o da influ?ncia das condi??es de s?ntese nas vari?veis-resposta. Os par?metros de s?ntese avaliados neste trabalho foram: pH do meio reacional (8, 9 e 10), temperatura de calcina??o (m?todo de complexa??o combinando EDTA/Citrato 600?C, 800?C e 1000?C), temperatura de s?ntese (m?todo hidrot?rmico 120?C, 140?C e 160?C), tempo de calcina??o (m?todo de complexa??o combinando EDTA/Citrato 2, 4 e 6 hrs) e tempo de s?ntese (m?todo hidrot?rmico 6, 15 e 24 hrs). Pelo m?todo hidrot?rmico foi poss?vel produzir p?s mesoporosos com elevado grau de pureza, com tamanho m?dio de cristalito de at? 7nm, com ?rea superficial de 113,44m?/g e na forma de aglomerados com morfologia irregular. Ao se utilizar o m?todo de complexa??o combinando EDTA/Citrato foram produzidos p?s mesoporosos com maior pureza, cristalitos com at? 22nm de tamanho, 27,95m?/g de ?rea superficial e na forma de aglomerados com morfologia regular de placas. No planejamento experimental foi constatado que no caso do m?todo hidrot?rmico todos os par?metros estudados (pH, Temperatura e tempo) apresentam efeito significativo no tamanho de cristalito, enquanto que, para o m?todo de complexa??o combinando EDTA/Citrato, apenas a temperatura e o tempo foram significativos / 2020-01-01

Fundação de Apoio a Pesquisa e à Inovação Tecnológica do Estado de Sergipe - FAPITEC/SE / The presence of high concentrations of toxic metals in water bodies requires a constant search for new and more effective methods to treat industrial waste. The present work proposes a technique for the removal of chromium present in leather tannery effluent, using a hybrid magnetic adsorbent, CoFe2O4/NOM, synthesized using an environmentally friendly procedure. Salts of the metals (Co and Fe) were used as precursors and natural organic matter (NOM) was used as the gelification agent, replacing the traditional reagents that are toxic and expensive. Comparisons were made of CoFe2O4/NOM produced at ambient temperature (FeAMB) and the materials produced after calcination at 200 (Fe200), 400 (Fe400), and 800 °C (Fe800). The materials were analyzed by X-ray diffractometry and infrared spectroscopy, which revealed the presence of NOM in the structure of the material, together with the formation of cobalt ferrite, hence confirming the suitability of the new synthesis route. Adsorption tests, performed as a function of pH and time, showed the effectiveness of FeAMB at the natural pH of the effluent (pH 4.2), while at pH 6.0 the removal percentages were approximately 94, 100, 98, and 89% for FeAMB, Fe200, Fe400, and Fe800, respectively, with corresponding equilibration times of 60, 120, 120, and 60 minutes, respectively. Kinetics assays showed that high adsorption of 70-87% was achieved after only 20 minutes. The adsorption kinetics could be fitted using a pseudo-second order model, and the likely removal mechanism was electrostatic attraction between carboxylate groups and the cationic chromium species CrOH2+ and Cr(OH)2 +. Amongst the adsorbents studied, the FeAMB/NOM hybrid material was especially attractive because it did not require heat treatment and showed high removal capacities during five reuse cycles, ranging from 96% in the first cycle to 82% in the fifth cycle. The residues remaining after the reuse cycles, comprising the FeAMB hybrid saturated with chromium (FeAMB_Sat) and the desorbed chromium solution (dried and calcined at 500 °C, denoted CrD), showed excellent catalytic activity in the reduction of 4-nitrophenol to 4-aminophenol, the latter being an important compound used in the synthesis of pharmaceuticals and corrosion inhibitors. The conversion rates and times were 99.9% and 55 seconds for vi FeAMB_Sat, and 99.9% and 3 seconds for CrD. A magnetic hybrid material (denoted FeSF) was also synthesized replacing the analytical grade iron salt precursor by a ferric sulfate solution derived from the treatment of iron ore mining waste. This hybrid was highly efficient as an adsorbent, with 98% removal of chromium present in an industrial effluent in only 20 minutes. The technique described here contributes to the development of industrial symbiosis since it uses materials prepared using natural substances and enables the reuse of waste in the production cycle. The procedure is a technologically viable alternative for the remediation of metal-contaminated effluents. / O aumento da concentração de metais tóxicos nos corpos hídricos impulsiona uma busca constante por tratamentos eficientes para remediar resíduos industriais. Portanto, neste trabalho é proposto a remediação do cromo existente em efluente industrial de curtimento de couro utilizando um adsorvente híbrido magnético, CoFe2O4/MON, sintetizado por uma rota modificada, eco-amigável. Utiliza-se como precursores sais dos metais de interesse e a matéria orgânica natural (MON) como substância gelificante, em substituição aos reagentes tradicionais que são tóxicos e de alto custo. Para fins comparativos, a CoFe2O4/MON obtida à temperatura ambiente (FeAMB) foi calcinada a 200 (Fe200), 400 (Fe400) e 800°C (Fe800) e a formação do material foi confirmada por difratometria de raios x, que indicou também, simultaneamente, com o infravermelho, a presença da MON na estrutura do material, a formação da ferrita de cobalto e assim, a eficácia da rota de síntese proposta. Os ensaios de adsorção em função do pH e do tempo, evidenciaram a eficiência da FeAMB, no pH natural do efluente (4,2), enquanto que para os demais, no pH 6,0; com percentuais de remoção de aproximadamente 94, 100, 98 e 89% para FeAMB, Fe200, Fe400, Fe800, respectivamente, e tempos de equilíbrio de 60, 120, 120 e 60 minutos. Entretanto, com apenas 20 minutos de ensaios cinéticos houve uma alta resposta de adsorção, entre 70-87%. A cinética de adsorção ajustou-se melhor ao modelo de pseudo-segunda ordem e o possível mecanismo de remoção ocorre por atração eletrostática entre os grupos carboxilatos e as espécies catiônicas do cromo, CrOH2+, Cr(OH)2 +. O material híbrido FeAMB/MON destaca-se entre os demais adsorventes em estudo por não ter sido submetido a tratamento térmico e porque apresentou uma elevada capacidade de remoção após ser submetido a cinco ciclos de reutilização, variando de 96% no primeiro ciclo para 82% no quinto ciclo. Os resíduos decorrentes dos ciclos de reutilização, o híbrido FeAMB saturado com cromo (FeAMB_Sat) e a solução de cromo dessorvido, seca e calcinada a 500°C (CrD), apresentaram excelentes potenciais catalíticos na redução do 4- nitrofenol a 4-aminofenol, o qual é um importante insumo para a síntese de produtos farmacêuticos e inibidores de corrosão. A taxa e o tempo de conversão da redução, foram de 99,9% e 55 segundos para FeAMB_Sat e 99,9% e 3 segundos para CrD. De modo eminente, também foi sintetizado um material híbrido magnético substituindo o precursor sal de ferro em grau analítico por solução de sulfato férrico oriunda de um resíduo tratado da mineração de ferro, denominado FeSF. Este híbrido revelou uma eficiência notável como adsorvente, pois o percentual de remoção de cromo presente em efluente industrial foi de 98% em apenas 20 minutos. Diante disso, o presente estudo contribuiu para a prática da simbiose industrial ao propor o emprego de substâncias naturais na elaboração de materiais, bem como a reutilização dos resíduos, e sua reinserção no ciclo produtivo desenvolvendo uma alternativa tecnologicamente viável para remediação de metais.

We have modeled some magnetic systems, which consists of a number of sublattices, in the mean field approximation. This is possible in crystalline systems formed by two or more magnetic ions coupled by specific interactions such as the crystal field, exchange, among others. The main idea is to solve the microscopic Hamiltonian that models a given magnetic system in order to obtain their magnetic equation of state: M (H, T). For this, we use the appropriate arrangements to different magnetic (ferro-, ferri- and antiferro- magnetic) scheme sublattices. From the solutions of the Hamiltonian (eigenvalues and eigenvectors), physical quantities of interest were determined. In principle we consider systems with localized magnetism due to 3d and 4f electrons with the participation of non-magnetic ligands including 3d-4f systems with the presence of crystal field. In this dissertation we use the model of two-and three sublattices in order to obtain the equation of state for the following systems: RKKY exchange in RNi2B2C, superexchange in (Y3-zRz)(T1xFe1-x)(T2yFe3-y)O12, LixFe3- xO4 and (NixMn1-x)1.5[Cr(CN)6]. In these formulas, R represents a rare earth ion, T1 and T2 represent non-magnetic ions. Some representative cases are presented to illustrate the different equations of state and behavior of sublattices, metamagnetism, temperature compensation, etc. The extension to other similar systems can be direct or need to incorporate additional phenomenological parameters. / Consideramos neste estudo sistemas magnéticos modeláveis mediante sub- redes na aproximação do campo médio. Isto é possível em sistemas cristalinos formados por dois ou mais íons magnéticos acoplados por interações específicas como as do campo cristalino, troca, entre outros. A ideia central é resolver o hamiltoniano microscópico que modela um determinado sistema magnético de maneira a se obter sua equação de estado magnética: M(H,T). Para isto usamos o esquema de sub- redes adequado a diferentes arranjos magnéticos (ferro-, ferri- e antiferro- magnéticos). Com as soluções do hamiltoniano (autovalores e autovetores), grandezas físicas de interesse foram determinadas. Em princípio, consideramos sistemas com magnetismo localizado devido a elétrons 3d e 4f com participação de ligandos não magnéticos incluindo sistemas 3d-4f com presença de campo cristalino. Neste trabalho de dissertação empregamos o modelo de duas e três sub- redes para obter as equações de estado nos seguintes sistemas: troca tipo RKKY em RNi2B2C, supertroca em (Y3-zRz)(T1xFe1-x)(T2yFe3-y)O12, LixFe3-xO4 e (NixMn1- x)1.5[Cr(CN)6]. Nestas fórmulas, R representa um íon de terra rara, T1 e T2 representam íons não magnéticos. Alguns casos representativos são apresentados para exemplificar as diferentes equações de estado e comportamento das sub- redes, metamagnetismo, temperatura de compensação etc. Em princípio, a extensão para outros sistemas semelhantes, usando os modelos apresentados aqui, pode ser direta ou precisar incorporar parâmetros fenomenológicos adicionais.