Orientador: Flávio Leandro de Souza / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2012

Orientador: Messias Borges Silva / Coorientador: Marcos Valério Ribeiro / Banca: Aneirson Francisco da Silva / Banca: José Roberto Dale Luche / Banca: Antoni Augusto Chaves / Banca: Adriano Francisco Siqueira / Resumo: As ligas a base de níquel possuem uma composição química com elevado teor de elementos de liga, os quais são responsáveis por suas propriedades mecânicas e térmicas; porém, estas características dificultam demasiadamente o processo de usinagem. Sua vasta utilização nestas áreas deve-se principalmente ao seu desempenho em altas temperaturas, que é dado por algumas de suas características intrínsecas, como: alta resistência mecânica em temperatura elevada, à fluência, à fadiga e boa resistência à corrosão. O objetivo deste trabalho foi avaliar o processo de usinagem por torneamento cilíndrico externo da liga a base de níquel Nimonic 80A, bem como propor novas formas de pensar processos de otimização com múltiplas respostas utilizando diferentes métodos de busca e diferentes métodos de aglutinação a partir de modelagem de processo. Para tal, foram analisadas as variáveis respostas rugosidade superficial (Ra) e comprimento de corte (Lc). Os ensaios de usinagem foram realizados em um torno CNC, sendo considerados os seguintes parâmetros de usinagem: velocidade de corte (75 e 90 m/min), profundidade de usinagem (0,8 e 1,6 mm) e avanços (0,12 e 0,18 mm/v), pastilhas CP250 e TP2500, corpo de prova feito com material Nimonic 80A laminado a quente e Solubilizado, por fim, o fluido refrigerante variando em Mínima quantidade de Fluido (MQF) e abundante. Todo o processo foi conduzido em ciclos, em que cada ciclo terminava quando atingisse o comprimento de avanço máximo (Lf). Depois de realizada a modelagem, foram utilizados 3 diferentes meta-heurísticas e 4 diferentes métodos de aglutinação além do algoritmo GRG. Para se avaliar o desempenho das meta-heurísticas e métodos de aglutinação foi utilizado o método de Taguchi L16, chegando a conclusão de que todos mostraram significância dentro da avaliação proposta, sendo que os métodos aqui testados mostraram eficiência para tal pesquisa / Abstract: The nickel-based alloys have a chemical composition with high content of alloying elements, which are responsible for their mechanical and thermal properties, but these features interfere in the machining. Its widespread use in these areas is mainly due to its performance at high temperatures, which is given by some of its characteristics, such as high mechanical strength at elevated temperature, creep, fatigue and corrosion resistance. The objective of this work was to study and evaluate the machining process by external cylindrical turning of the nickel alloy based Nimonic 80A and propose new ways of thinking in multiple response optimization process using different search methods and different methods of agglutination from modeling process. To this, the variables analyzed were: surface roughness (Ra) and cut length (Lc). The machining tests were performed on a CNC lathe, being considered the following machining parameters: cutting speed (75 and 90 m / min), depth of cut (0.8 and 1.6 mm) and feed rate (0.12 and 0.18 mm/revolution), TP2500 and CP250 tools, test body made of Nimonic 80A material hot rolled and annealed and Fluid Lubricant varying amount in Minimal Quantity of Fluid (MQF) and abundant. The whole process was conducted in cycles where each cycle ended when it reached the maximum feed length (Lf). The entire process was conducted in cycles, wherein each cycle ended when it reached the maximum feed length (Lf). After performed the process modeling, were used GRG algorithm, three different meta-heuristics and 4 different agglutination methods and evaluated. To evaluate the performance of meta-heuristics and agglutination methods we used the method of Taguchi L16, reaching the conclusion that all showed significance in the proposed evaluation, and the methods tested here showed efficiency for such research / Doutor

Made available in DSpace on 2015-09-25T12:22:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PDF - Paulo Mayovtch Martins.pdf: 1831194 bytes, checksum: 988fd4bf2794bcec847fb653457d4567 (MD5) Previous issue date: 2014-03-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Advanced Oxidation Processes (AOP) have been shown to be a very interesting option for the treatment of wastewater containing toxic and/or non-biodegradable compounds, particularly in the treatment of leachates. These processes transform the majority of organic contaminants into carbon dioxide, water and inorganic anions through degradation reactions involving transient oxidant species, especially hydroxyl radicals. The present study aimed to evaluate the applicability of AOP for the treatment of leachate, focusing on removal of organic matter and recalcitrant substances to increase biodegradability. In this study, a wastewater treatment system was built in a bench scale, in which two oxidation processes were analyzed as to their efficiency: H 2 O /UV photolysis and Photo-Fenton. A factorial design in batch system was used to assess the independent variables: concentration of hydrogen peroxide, time and rate of UV radiation for the H 2 2 O /UV process; and pH, concentration of hydrogen peroxide and iron for the Photo-Fenton process. The variables were analyzed in 2 3 2 factorial design with 3 central points. The studied response was the amount of degraded organic matter, which is represented by the COD. The experiments using these methods to treat leachate were found to show a significant efficiency of leachate COD. The treatment of leachate by the PhotoFenton process presents much faster kinetics of degradation of COD, besides being more effective in removing contaminants. The application of hydrogen peroxide photolysis in in natura and pre-treated (desorption of ammonia) leachate showed percentage of COD removal of 67% and 65%, respectively. The Photo-Fenton process achieved good levels of COD removal with 81% and 84% of color removal. In order to optimize the process, an experimental design was carried out aimed at the maximization of the percentage of reduction of COD and color. The system showed good removal percentage of COD (98.6 %) and color (99.10%). / Os Processos Oxidativos Avançados (POAs) têm demonstrado ser uma opção muito interessante no tratamento de efluentes contendo compostos tóxicos e/ou não biodegradáveis, inclusive no tratamento de lixiviados. Esses processos diferenciam por transformar a grande maioria dos contaminantes orgânicos em dióxido de carbono, água e ânions inorgânicos, através de reações de degradação que envolvem espécies transitórias oxidantes, principalmente os radicais hidroxila. A presente pesquisa objetivou a avaliação da potencialidade dos POA para o tratamento de lixiviado com ênfase na remoção de matéria orgânica e de substâncias recalcitrantes visando ao aumento da sua biodegradabilidade. Para este estudo foi construído um sistema de tratamento de efluentes em escala de bancada, onde foram analisados dois processos oxidativos a fotofise do H 2 O /UV e o FotoFenton de modo a avaliar a eficiência dos processos. Através de um planejamento fatorial em sistema de batelada avaliou-se as variáveis independentes: concentração de peróxido de hidrogênio, Tempo e taxa de radiação UV para o processo H /UV; e pH, concentrações peróxido de hidrogênio e ferro para o processo Foto Fenton, analisadas em planejamento fatorial 2 3 com 3 pontos centrais. A resposta estudada foi a quantidade de matéria orgânica degradada representada pela DQO. Observouse que os experimentos utilizando tratamento de lixiviados por estes processos, apresentaram significativa eficiência de remoção da DQO do lixiviado. O tratamento do lixiviado pelo processo foto-Fenton apresenta uma cinética de degradação do DQO muito mais rápida além de ser mais eficaz na remoção dos contaminantes. A aplicação da fotolise do peróxido de hidrogênio no lixiviado in natura e com pretratamento por dessorção de amônia apresentam percentuais de remoção de DQO com 67% e 65% respectivamente. O processo Foto-Fenton obteve bons índices de remoção para DQO com 81% e 84% de remoção de Cor. Para a otimização do processo, foi realizado um planejamento experimental, onde se buscou como respostas a maximização do percentual de redução da DQO e Cor. O sistema apresentou bons percentuais de remoção, sendo: 98,6% para a de DQO e 99,10% para a cor.

A presença de fármacos no ambiente é um problema preocupante em virtude dos efeitos ecotoxicológicos conhecidos, e ainda os que continuam desconhecidos. A água é um dos compartimentos ambientais mais afetado por esses contaminantes, já que é utilizado em diversas atividades humanas. A contaminação da água afeta não somente os humanos, mas também todos os demais seres vivos que vivem ou utilizam dessa água. Por esse motivo, o desenvolvimento de métodos para análise de medicamentos em matrizes ambientais é essencial para o monitoramento desses contaminantes. Além disso, os métodos já desenvolvidos podem ainda ser aplicados para auxiliar no desenvolvimento de novas tecnologias de tratamento de água, bem como no estudo de produtos de degradação de fármacos durante as etapas de tratamento. Para essas finalidades, são utilizadas técnicas cromatográficas com detecção por espectrometria de massas para obter a separação dos compostos, permitindo a quantificação e a identificação inequívoca. Para realização dessas análises é necessário adotar métodos de preparo de amostra que possibilitem a concentração dos analitos presentes, e também, a eliminação dos interferentes presentes na matriz. Dessa maneira, nesse trabalho foram desenvolvidos 2 métodos de análise, um usando a cromatografia gasosa convencional acoplada a espectrometria de massas (GC-MS), e outro usando a cromatografia bidimensional abrangente com detecção por espectrometria de massas usando analisador do tipo tempo de voo (GCxGC-ToF/MS) para análise de resíduo de fármacos em matrizes aquosas, ambos utilizando como técnica de preparo de amostra a microextração em fase sólida (SPME). Na análise usando SPME-GC-MS foi utilizado a derivatização in situ para evitar picos assimétricos e possibilitar uma melhor separação cromatográfica. Esse método foi aplicado em amostras de rio, águas residuárias de entrada e saída de estação de tratamento (ETE) e esgoto industrial. Em todas as amostras foi possível detectar a presença dos fármacos, porém somente na entrada da ETE foi possível quantificar a presença de cetoprofeno (KET) presente na concentração de 1050 ng L-1. Já para o método SPME-GCxGC-ToF/MS, devido o alto poder de separação do sistema bidimensional, foi possível separar 13 fármacos sem necessitar de derivatização. O método foi aplicado para amostra de rio, sendo que em nenhuma das amostras não foi detectado e quantificado os medicamentos em estudo. Em ambos os métodos foi aplicado planejamento experimental para otimizar o preparo de amostra e a reação de derivatização in situ quando utilizada. Após o desenvolvimento desses métodos, uma nova vertente foi estudada com o desenvolvimento de novas fases extratoras para extração por sorção em barras de agitação (SBSE) labmade foram desenvolvidas. Cerca de 7 novas fases extratoras foram desenvolvidas, sendo mistas tendo como base uma mistura de polidimetilsiloxano (PDMS) com outros polímeros e/ou outro material adsorvente. Essas fases foram testadas e comparadas com a barra de PDMS comercial na extração de 9 fármacos presentes em água. A barra que apresentou melhor desempenho tinha como fase extratora uma mistura de PDMS com 30% OV-17-vinil. Além disso, uma barra de SBSE contendo 5% carvão ativo foi aplicado com sucesso na análise de fenol em urina. Além dessas novas fases, foi explorado em conjunto o desenvolvimento de novas fases extratoras para extração por sorção nas paredes do frasco (VWSE) direcionados para extração de fármacos em água. As fases desenvolvidas eram compostas por uma mistura de carvão ativo com PDMS, e PDMS com divinilbenzeno (PDMS/DVB), em diferentes proporções. Por último, um aperfeiçoamento foi realizado na técnica de VWSE. Essas modificações foram testadas na extração de compostos com caracerísticas não-polares (progesterona) e polares (cafeína), e demonstrou eficiência na extração de ambos. / The occurrence of pharmaceutical drugs in the environment is a worldwide problem caused by the genotoxicity and ecotoxicity activities of those compounds. Water is one of most used natural resource in human activities which explain the presence of emerging contaminants. Those compounds affect not only humans but also aquatic animals that spend the whole life cycle in this environment. In order to monitor drugs in the environment, it is essential the development of analytical methods to analyze pharmaceutical drugs in environmental matrices. Moreover, those methods developed are useful for the development of new water treatment techniques, and analysis of drug metabolites formed during the water treatment process. To accomplish all these purposes, chromatographic methods of analysis coupled to mass spectrometry detection are essential to separate the analytes, and further to identify and quantify them unequivocally. Before the analysis, the sample preparation step is fundamental to concentrate the analytes, eliminate and clean-up all the matrices interferents. Thus, in this thesis is described the development of 2 methods, one using conventional gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC-MS), the latter one using comprehensive two dimensional gas chromatography coupled to time of flight mass spectrometry (GCxGC-ToF/MS) to analyze pharmaceutical drugs in water matrices. In both methods, solid phase microextraction (SPME) was used in the sample preparation procedure. In the SPME-GC-MS method in situ derivatization was applied to improve the chromatographic separation, providing neat and sharp peaks. This method were applied to analyze river, sewage and wastewater samples. In all samples were detected the presence of pharmaceutical drugs. However, one wastewater sample from the entrance of wastewater treatment plants (WWTP) presented ketoprofen in the concentration level of 1050 ng L-1. GCxGC-ToF/MS method it was possible to accomplish a complete separation of 13 analytes absent of peak tailing, co-elution and degradation without a derivatization reaction. River water samples were analyzed using this method, although, in none of the compounds were present in the samples. In both methods, an experimental design was used to optimize the SPME extraction and derivatization reaction. A second phase in this study explored the development of new polymeric phases for stir bar sorptive extraction (SBSE). About 7 new phases were developed, all phases were mixed of polidimethylsiloxane (PDMS) with other polymeric phases or with adsorptive material. All these new phases were tested and compared against the comercial version in the extraction of 9 pharmaceuticals compounds in water. The mixed polymeric phase of PDMS and OV-17-vinyl demonstrated a suitable selectivity to extract all pharmaceutical drugs in water. Also, a SBSE bar containing activated carbon 5% was applied in the analysis of phenol in urine. Also, it was studied the development of new polymeric phases applied for the vial wall sorptive extraction (VWSE) used in the analysis of drugs in water. These new phases were based on a mixture of PDMS with activated carbon, and PDMS combined with divinylbenzene (PDMS/DVB) in different amounts of each compound. At least, a new configuration in the VWSE was purposed. This new configuration was tested for the extraction of non-polar (progesterone) and polar (caffeine) compounds in water, and presented adequate response for both compounds.

Microorganismos são uma excelente fonte de substâncias bioativas, porém muitas destas substâncias são biossintetizadas em baixas quantidades. A utilização de técnicas de planejamento experimental e de análise multivariada permite melhorar as condições de cultivo e incrementar a produção de metabolitos secundários. A linhagem fúngica Roussoella sp. DLM-33 produziu o composto roussoellatídeo (33) inédito na literatura com esqueleto de carbono novo. A utilização do planejamento fatorial fracionado e da metodologia multicritério permitiu incrementar a produção do composto roussoellatídeo (33), para investigar sua biossíntese utilizando precursores marcados com 13C. Experimentos de incorporação com precursores [1-13C]acetato de sódio, [1,2-13C]acetato de sódio e [metil-13C]metionina permitiu verificar que a biossíntese do composto (33) envolve dois rearranjos de Favorskii e uma ciclização de Diels-Alder intermolecular entre duas cadeias policetídicas independentes. Também, o estudo químico do meio de cultivo da linhagem Annulohypoxylon moriforme MA9, levou ao isolamento e identificação de dois compostos inéditos denominados por: (E)-3-benzilidenohexahidro-2-metilpirrolo[1,2-a]-pirazina-1,4-diona (36) e 4,7,9-trihidroxi-3-metoxi-2,3,6b,7-tetrahidro-1H-benzo[j]fluoranten-8-ona (53), e 10 compostos conhecidos: TCM-95A (43), TMC-95B (44), daidzeína (45), 5-hidroxi-3,4-dihidro-2H-naftalen-1-ona (46), 4,8-dihidroxi-3,4-dihidro-2H-naftalen-1-ona (47), 4-metoxi-1-naftalenol (48) e 3-benzil-hexahidro-pirrolo[1,2-a]-pirazina-1,4-diona (49), hypoxylonol C (50), hypoxylonol B (51) e hypoxylonol E (52). Os compostos 43 e 44 foram descobertos ainda quando presentes no extrato bruto de Annulohypoxylon moriforme MA9 por meio da co-cristalização do extrato com a enzima responsável pela atividade do proteassomo. Os dados obtidos por cristalografia de raio-X juntamente com os dados da literatura permitiram determinar suas estruturas químicas. / .Microorganisms are an excellent source of bioactive substances. However, most metabolites are biosynthesized in small amounts. The use of experimental design and multivariate analysis allows to improve the culture conditions and increase the production of secondary metabolites. The fungal strain Roussoella sp. DLM33 produced the roussoellatide (33), which is unprecedented and present a with novel carbon backbone chemical structure. Utilizing fractional factorial design and multicriteria analyses allowed us to increase the production of the roussoellatide (33) in order to investigate its biosynthesis using precursors labeled with 13C. Feeding experiments utilizing [1-13C]acetate, [1,2-13C]acetate, and [methyl-13C]methionine enabled us to verify that the biosynthesis 33 we postulate the involvement of two Favorskii rearrangements and one intermolecular Diels-Alder cyclization between two independent polyketide chains. Also, the chemical investigation of the culture medium of the strain Annulohypoxylon moriform MA9 led to the isolation and identification of two new compounds: (E)-3-benzylidenehexahydro-2-methylpyrrolo[1,2-a]pyrazine-4-dione (36) and 4,7,9-trihydroxy-3-methoxy-2,3,6b,7-tetrahydro-1H-benzo[j]fluoranenen-8-one (53), along with 10 compounds already known in the literature: TCM-95B (43), TMC-95A (44), daidzein (45), 5-hydroxy-3,4-dihydro-2H-naphthalen-1-one (46), 4,8-dihydroxy-3,4-dihydro-2H-naphthalen-1-one (47), 4-methoxy-1-naphthalenol (48) and 3-benzylhexahydro-pyrrolo [1,2-a]pyrazine-1,4-dione (49), hypoxylonol C (50), hypoxylonol B (51) and hypoxylonol E (52). Compounds 43 and 44 were discovered by the co-crystallization of the extract medium with the enzyme responsible for the proteasome activity. Data obtained by X-ray crystallography, NMR and MS analyses combined or data available in the literature allowed to determine their chemical structures.

Submitted by Sandra Pereira (srpereira@ufrrj.br) on 2017-04-19T16:54:59Z No. of bitstreams: 1 2012 - Doralice Chagas Tavares.pdf: 3263200 bytes, checksum: 6f53a1ad9e6222bc2e0b72188b66afd0 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-19T16:54:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012 - Doralice Chagas Tavares.pdf: 3263200 bytes, checksum: 6f53a1ad9e6222bc2e0b72188b66afd0 (MD5) Previous issue date: 2012-08-30 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - CAPES / The discussion on energy issues are increasingly in evidence. The dynamics of gradual depletion of non-renewable energy reserves such as oil and global warming encourages a race to renewable energy alternatives. This dynamic search economically viable new energy sources through technological progress. In this context, it has increased the development of biodiesel as a renewable energy source. In the case of the Brazilian energy, biodiesel plays a promising role. The country has in its geography major agronomic advantages, being situated in a tropical area, with high brightness and mean annual temperatures. On water availability and regularity of rainfall, becomes the country with the highest potential for renewable energy production. This contributes to the generation of jobs in the primary sector, which in Brazil is of utmost importance to social development and priority of our current government. This ensures the work in the field, reducing the swelling of the big cities and favoring the cycle of self-supporting economy essential to the autonomy of the country. Moreover, the price of diesel fuel in the energy matrix is considerably high compared with other countries. Therefore, biodiesel has a higher potential market in Brazil and the technological innovations associated with it can increase the efficiency of diesel in the consumer sectors, especially the transportation sector. Therefore, this dissertation's main objective is the evaluation of the influence of the major operating variables of the transesterification reaction using as raw material mixtures of jatropha oil, frying oil and beef tallow in different proportions (30/70, 50/50, and 70/30) in the presence of methanol. Moreover, it was studied the technical viability of two different technologies for producing biodiesel (conventional, microwave) and their influence on the reaction conversion. For a better evaluation of the experiments, different schedules were performed, according to the operational variables such as time, molar ratios, temperature, proportion of mixture and catalyst concentration. The best yield value obtained for the production of biodiesel frying / sebum with the conventional technology (BFSC) was 87.09% by weight, 99.20% in content of esters, having a viscosity of 5.42 mm?/s. This performance was achieved using 0.5% KOH, mixtures of 70/30, with time of 3 hours, in terms of molar ratio 9:1 at 70 ?C. In the production of biodiesel frying / sebum with the use of microwaves (BFSM) it was observed that with 1.5% KOH, mixtures of 70/30 at time 10 seconds, the molar ratio of 9:1, was obtained a maximum yield of 88.87% by weight, 99.42% by ester content and a viscosity of biodiesel 5.61 mm?/s. In biodiesel frying / Jatropha using conventional technology (BFPC), it was reached a best yield of 80.42% by weight, 99.99% in amounts of esters, using 0.5% of KOH, mixtures of 70/30, with 3 hours reaction time, molar ratio 9:1, at 70 ?C. The best operational condition for the production of biodiesel from mixture of frying / jatropha with the use of microwaves (BFPM) was observed in 1.5% KOH, with mixtures of 30/70, 10 seconds of time and a molar ratio of 9:1, reaching a total biomass yield, conversion to esters and viscosity of 77.30%, 99.89% and 5.25 mm?/s respectively / A discuss?o em torno das quest?es energ?ticas est? cada vez mais em evid?ncia. A din?mica de esgotamento progressivo de reservas de energias n?o renov?veis como o petr?leo e o aquecimento global incentiva uma corrida por energias renov?veis alternativas. Esta din?mica busca viabilizar economicamente novas fontes energ?ticas por meio do progresso tecnol?gico. ? neste contexto que vem crescendo o desenvolvimento do biodiesel como fonte de energia renov?vel. No caso da matriz energ?tica brasileira, o biodiesel assume um papel promissor. O pa?s tem em sua geografia grandes vantagens agr?colas, por estar situado em uma regi?o tropical, com altas taxas de luminosidade e temperaturas m?dias anuais. Ligado a disponibilidade h?drica e regularidade de chuvas, torna-se o pa?s com maior potencial para produ??o de energia renov?vel. Isso contribui para a gera??o de empregos no setor prim?rio, que no Brasil ? de suma import?ncia para o desenvolvimento social e prioridade de nosso atual governo. Com isso, assegura o trabalho no campo, reduzindo o incha?o das grandes cidades e favorecendo o ciclo da economia auto-sustent?vel essencial para a autonomia do pa?s. Al?m disso, o pre?o do diesel mineral na matriz energ?tica ? consideravelmente elevado se comparado com outros pa?ses. Sendo assim, o biodiesel tem um mercado potencial elevado no Brasil e as inova??es tecnol?gicas a ele associadas podem aumentar a efici?ncia nos setores consumidores de diesel, sobretudo o setor de transportes. Portanto, este trabalho de disserta??o tem como principais objetivos a avalia??o da influ?ncia das principais vari?veis de opera??o da rea??o de transesterifica??o usando como mat?ria-prima a mistura dos ?leos de pinh?o manso, de fritura e sebo bovino, em diferentes propor??es (30/70, 50/50, e 70/30), na presen?a de metanol, na convers?o reacional e a avalia??o da influ?ncia de duas tecnologias de produ??o de biodiesel (convencional e microondas) na convers?o da rea??o. Para uma melhor avalia??o dos experimentos, foram realizados diferentes planejamentos de experimentos, de acordo com as vari?veis de opera??o como tempo, raz?o molar, temperatura, propor??o da mistura e concentra??o de catalisador. O melhor valor de rendimento obtido para a produ??o do biodiesel de fritura/sebo com a tecnologia convencional (BFSC) foi de 87,09% em massa, 99,20% em teor de ?steres com uma viscosidade de 5,42 mm?/s. Esse rendimento foi alcan?ado usando 0,5% de KOH, nas misturas de 70/30, com tempo de 3 horas, raz?o molar em condi??es de 9:1, a 70 ?C. Na produ??o do biodiesel de fritura/sebo com o uso das microondas (BFSM) observou-se que com 1,5% de KOH, nas misturas de 70/30, com tempo 10 segundos, raz?o molar de 9:1, foi obtido um rendimento m?ximo de 88,87% em massa, 99,42 % em teor de ?steres e um biodiesel com viscosidade de 5,61 mm?/s. No biodiesel de fritura/pinh?o manso utilizando a tecnologia convencional (BFPC) obteve-se o melhor rendimento em massa de 80,42%, em teores de ?steres de 99,99% usando 0,5% de KOH, nas misturas de 70/30, com tempo reacional de 3 horas, raz?o molar 9:1 a 70 ?C. A melhor condi??o operacional para a produ??o de biodiesel de fritura/pinh?o manso com o uso das microondas (BFPM) foi observado em: 1,5% de KOH, nas misturas de 30/70, com tempo de 10 segundos e raz?o molar de 9:1, com rendimento em massa, convers?o em ?steres e viscosidade de 77,30%, 99,89% e 5,25 mm?/s, respectivamente

As projeções mostram que o Brasil poderá consumir aproximadamente 50 bilhões de litros de biodiesel num futuro próximo. Frente a este cenário, surge a preocupação com tratamento de tamanha quantidade de efluente que pode ser gerado na produção do biodiesel. Os Processos Oxidativos Avançados (POAs) têm sido estudados como uma alternativa promissora para o tratamento de uma série de efluentes. O presente trabalho tem como objetivo tratar águas ácidas de lavagem geradas na produção de biodiesel com a fotocatálise heterogênea (TiO2/UV). Para tanto, elaborou-se um planejamento experimental, com a finalidade de se determinar os efeitos das variáveis independentes pH, temperatura e teor de TiO2. Em seguida, ajustou-se um modelo linear aos dados obtidos (R2 = 0,985). A condição ótima de tratamento foi: pH = 3,3; 20°C; e 0,1 g TiO2 L-1. Foram observadas a remoção de DQO, DBO e COD, a redução do espectro de absorção no ultravioleta, a biodegradabilidade e ecotoxicidade. Tanto o processo fotocatalítico quanto a fotólise foram eficazes na degradação dos compostos presentes no efluente. Alcançou-se aproximadamente 80, 78 e 61% de remoção de DQO, DBO e COD, respectivamente, após 240 min de irradiação. O efluente fotocatalisado apresentou uma melhora marginal na biodegradabilidade. A fotólise não é indicada para o tratamento desse efluente por ter gerado ecotoxicidade a sementes de Lactuca sativa. / Projections show that Brazil may consume approximately 50 billion liters of biodiesel in the near future. In face of this scenario, the treatment of the huge amount of wastewaters that can be generated in the production of biodiesel is a worry. Advanced Oxidation Processes (AOPs) have been studied as a promising alternative for treating several wastewaters. The present work is aimed at treating biodiesel washing acid waters with heterogeneous photocatalysis (TiO2/UV). For that purpose, an experimental design was performed to assess the effects of the independent variables pH, temperature, and TiO2 content. Next, a linear model was fit to the obtained data (R2 = 0,985). The optimum treatment condition was: pH = 3,3; 20°C, and 0.1 g TiO2 L-1. The removal of COD, BOD, and DOC, the reduction of the ultraviolet absorption spectrum, biodegradability and ecotoxicity. Both photocatalysis and photolysis were effective in degrading the compounds present in the wastewater. Removals of approximately 80, 78, and 61% of COD, BOD, and DOC, respectively, were achieved after 240 min of irradiation. The photocatalyzed wastewater showed a marginal improvement in biodegradability. Photolysis is not indicated for treating this wastewater as ecotoxicity towards seeds of Lactuca sativa was generated.

Submitted by Jorge Silva (jorgelmsilva@ufrrj.br) on 2017-09-12T19:05:23Z No. of bitstreams: 1 2017 - Amanda de Paula Alves.pdf: 2949048 bytes, checksum: 68f405efb8be6119401dfd85e1d5768a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-12T19:05:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017 - Amanda de Paula Alves.pdf: 2949048 bytes, checksum: 68f405efb8be6119401dfd85e1d5768a (MD5) Previous issue date: 2017-02-23 / The large amount of glycerol, produced in the last decades, generated as a by product of biodiesel production is object of inumerous studies searching for different technologies for its purification. Crude glycerol obtained as a by-product in the transesterification process is composed of alcohol, water, inorganic salts, free fatty acids, mono-, di-, triglycerides, among other organic materials and wastes in different concentrations. It is of extreme importance the purification of glycerol in order to reduce environmental problems due to its accumulation. There are current effective technologies in purifying and refining crude glycerol. However, they are considered unfeasible for small and medium production units due to the high cost and high energy demand. In this way, it is essential that new purification routes of low cost and high efficiency, as well as new markets, be developed. The adsorption process is promising and very favorable technique to remove the contaminants from glycerin due to its low cost, simplicity of design and operation. In this point of view, the objective of this work was to select an adsorbent for the purification of crude glycerol obtained from the transesterification reaction of residual oil. The evaluation of the efficiency and the best operacional conditions were studied using three types of adsorbents: Pure-Flo Supreme B81 clarifying clay, activated charcoal and diatomaceous earth. Preliminary adsorption experiments were carried out using a synthetic solution of glycerin and soybean oil, in order to verify the influence of glycerin concentration in the solution, as well as the behavior of the glycerol contaminants in the adsorption process. In order to reach the objective, the influence and optimization of the process variables as temperature (298.15, 305.65 and 313.15 K), amount of adsorbent (1.2, 1.8 and 2.4 g) and glycerol concentration (30, 50 and 70% v/v) were evaluated through an experimental design. The most significant variable was glycerol concentration, and results indicated high glycerol content after purification: 97.25% for diatomaceous earth, 95.59% for activated carbon and 90.26% for clay. Through the optimization of these variables, experiments were carried out to study the thermodynamics and kinetics of the reaction. The equilibrium time was less than 60 minutes for the three adsorbents. The negative values of Gibbs free energy (?G) showed that the adsorption of the contaminants is a spontaneous process. The negative values for enthalpy change (?H) and positive entropy (?S) values for clay and activated carbon indicate an exothermic nature and that the contaminant molecules are more randomnless in the adsorbed state than in solution. The positive value of ?H for diatomaceus earth indicates that the adsorption process for this adsorbent is endothermic. The adsorption results obtained at 298.15, 305.65 and 313.15 K showed that the experimental data were well correlated with the Langmuir, Freundlich and Redlich-Peterson isotherms models. The purification of crude glycerol using the same adsorbents did not show an effective result. The results showed that the adsorbents were not able to adsorb the impurities, but rather a small amount of glycerol. The adsorption carried out for purification did not clarify the glycerin, concluding that only the adsorption process is not suitable for purification of the crude glycerol, and a pre-purification step is necessary for the previous removal of the contaminants. / O excedente de glicerol produzido nas ?ltimas d?cadas, gerado como subproduto da produ??o de biodiesel, est? associado a constantes pesquisas por fontes alternativas de energia e vem criando uma demanda na busca de diferentes tecnologias para sua purifica??o. A glicerina bruta obtida como subproduto no processo de transesterifica??o ? composta por ?lcool, ?gua, sais inorg?nicos, ?cidos graxos livres, mono-, di-, triglicer?deos, entre outras mat?rias org?nicas e res?duos em diferentes quantidades. ? de extrema import?ncia a purifica??o do glicerol, a fim de reduzir problemas ambientais devido ao seu ac?mulo. Existem tecnologias atuais eficazes na purifica??o e refino do glicerol bruto. Por?m, s?o consideradas invi?veis para pequenas e m?dias produ??es, devido ?s restri??es de custos e alta demanda energ?tica. Dessa forma, ? indispens?vel que novas rotas de purifica??o de menor custo e maior efici?ncia, assim como novos mercados, sejam desenvolvidos. A adsor??o desponta como uma t?cnica promissora e muito favor?vel para a remo??o dos contaminantes da glicerina, devido ao seu baixo custo, simplicidade de projeto e opera??o. Diante do exposto, o objetivo deste trabalho foi selecionar um adsorvente para a purifica??o do glicerol bruto obtido da rea??o de transesterifica??o de ?leo residual. Para a avalia??o da efici?ncia e escolha das melhores condi??es de purifica??o, foram avaliados tr?s tipos de adsorventes: argila clarificante Pure-Flo Supreme B81, carv?o ativado e terra diatom?cea. Experimentos de adsor??o foram realizados utilizando uma solu??o sint?tica de glicerina P.A. e ?leo de soja, com o intuito de verificar a influ?ncia da concentra??o da glicerina na solu??o, assim como o comportamento dos contaminantes do glicerol no processo de adsor??o. Para atingir o objetivo, avaliou-se a influ?ncia e otimiza??o das vari?veis de processo como temperatura (298,15, 305,65 e 313,15 K), quantidade de adsorvente (1,2, 1,8 e 2,4 g) e concentra??o de glicerol (30, 50 e 70% v/v) atrav?s de um planejamento experimental. A vari?vel mais significativa foi a concentra??o de glicerol, e resultados indicaram alto teor de glicerol ap?s a purifica??o: 97,25% para terra diatom?cea, 95,59% para carv?o e 90,26% para argila. Al?m disso, foram realizados experimentos para o estudo da termodin?mica e cin?tica da rea??o e o tempo necess?rio para o sistema alcan?ar o equil?brio foi inferior a 60 minutos para os tr?s adsorventes. Os valores negativos da varia??o da energia livre de Gibbs (?G) mostraram que a adsor??o dos contaminantes ? um processo espont?neo. Os valores negativos para varia??o de entalpia (?H) e os valores positivos de entropia (?S) para argila e carv?o ativado, indicam uma natureza exot?rmica e que as mol?culas dos contaminantes encontram-se mais desordenadas no estado adsorvido do que em solu??o. O valor positivo de ?H para a terra diatom?cea indica que o processo de adsor??o para esse adsorvente ? endot?rmico. As an?lises dos resultados de adsor??o obtidos nas temperaturas de 298,15, 305,65 e 313,15 K, mostraram que os dados experimentais foram bem correlacionados ?s isotermas de Langmuir, Freundlich e Redlich Peterson. Utilizando as mesmas vari?veis para o processo de adsor??o usando o glicerol bruto, os resultados mostraram que os adsorventes n?o foram capazes de adsorver as impurezas, mas sim glicerol. A adsor??o realizada para purifica??o n?o clarificou a glicerina, indicando que n?o houve remo??o das impurezas, concluindo que somente o processo de adsor??o n?o ? apropriado para purifica??o do glicerol bruto, sendo necess?rio uma pr?-purifica??o para pr?via remo??o de alguns contaminantes.

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:46:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Eleone.pdf: 876733 bytes, checksum: 2f0567d527719b99720313cb5c053b1e (MD5) Previous issue date: 2013-07-01 / Manipueira is generated in the process of making flour by pressing the grated cassava, resulting in a liquid residue which has a composition rich in nutrients and a high level of pollutant substances, so there are proposals based on research by several authors, with the goal to add value to manipueira as a byproduct in order to reduce environmental pollution. The growing demand for environmental safety elevates the importance of this analysis in order to provide the use of such waste. As a result, there is an increase in the need for analysts to develop fast, reliable and accurate methods. The solid phase microextraction (SPME) is a technical evolution, which reduces the sample preparation and therefore reduces the time of analysis and solvent extraction. There are few reports in the literature using this technique in the analysis of volatile organic acids and detection and quantification of organic acids in cassava, and it may be a promising technique for low generation of organic waste in the analysis, since there is no use of solvents in the extraction and in the chromatographic method. The anaerobic digestion process occurs in manipueira, in which there is the formation of volatile acids such as acetic, propionic, butyric. The objective of this study is to implement a method of analysis in a gas chromatograph using SPME Solid Phase Microextraction to detect and quantify organic acids in manipueira. To optimize the conditions of the method, the DCCR 23 experimental design was used, with the factors of exposure time of the fiber, NaCl concentration and heating, which contributed to determine the best conditions of the method. The factors that most influenced the determining recovery of the acids: acetic acid the time of exposure of the fiber and the concentration of NaCl; propionic acid concentration of NaCl and heating; and butyric acid heating and NaCl concentration. The desirability technique allowed the simultaneous evaluation of responses and the optimal conditions for the method. The process presented overall desirability of 91.86% and levels of the factors defined in the following condition: exposure time of the fiber of 23.24 minutes, NaCl concentration to 40% and heating of the solution equal to 65 °C. / A manipueira é gerada no processo de fabricação de farinha pela prensagem da massa ralada da mandioca, resultando em um resíduo líquido que apresenta uma composição rica em nutrientes e um elevado teor poluente e, por isso, existem propostas, baseadas em pesquisas de diversos autores, com o objetivo de agregar valor à manipueira como subproduto para diminuir a poluição ambiental. A crescente demanda pela segurança ambiental eleva a importância dessa análise a fim de proporcionar o aproveitamento desses resíduos. Com isso, amplia a necessidade dos analistas em desenvolver métodos rápidos, confiáveis e precisos. A Microextração em fase sólida (MEFS) é uma evolução técnica que reduz o preparo da amostra e, assim, reduz o tempo de análise e também da extração com solvente. Existem poucos trabalhos na literatura com a utilização dessa técnica na análise de ácidos orgânicos voláteis e na detecção e na quantificação de ácidos orgânicos em manipueira, podendo ser uma técnica promissora e de baixa geração de resíduos orgânicos na análise, uma vez que não há utilização de solvente na extração e no método cromatográfico. O processo de digestão anaeróbia ocorre na manipueira formando os ácidos voláteis, como: acético, propiônico e butírico, entre outros. O objetivo deste trabalho é propor a implantação de método de análise em cromatógrafo a gás utilizando o MEFS para detectar e quantificar ácidos orgânicos em manipueira. Para a otimização das condições do método foi utilizado o planejamento experimental DCCR 23, com os fatores tempo de exposição da fibra, concentração de NaCl e aquecimento que contribuíram para determinar as melhores condições do método. Os fatores que mais influenciaram na recuperação dos ácidos: acético foram o tempo de exposição da fibra e a concentração de NaCl; para propiônico foram concentração de NaCl e aquecimento; e, para o ácido butírico aquecimento e concentração de NaCl. A técnica de desejabilidade permitiu a avaliação simultânea das respostas e as condições ótimas para o método. O processo apresentou desejabilidade global de 91,86%, sendo os níveis dos fatores definidos na seguinte condição: tempo de exposição da fibra de 23:24 minutos, concentração de NaCl a 40% e aquecimento da solução igual a 65 ºC.

O presente trabalho teve como principal objetivo correlacionar a composição química do bagaço de cana-de-açúcar pré-tratado com H2SO4 diluído com a eficiência da sacarificação enzimática da celulose presente no material. Primeiramente, o bagaço in natura foi extraído com água, etanol ou água seguida de etanol, e as composições químicas determinadas. Posteriormente, o bagaço in natura foi pré-tratado com H2SO4 diluído em êmbolos de 200 mL, utilizando 15% de teor de sólidos (m/v). A temperatura (112,5-157,5 °C), o tempo de residência (5-35 min) e a concentração ácida (0-3,0% m/v) variaram de acordo com um planejamento fatorial 23 completo. Após o pré-tratamento, as amostras foram caracterizadas quimicamente. Em seguida, dois extratos enzimáticos comerciais foram caracterizados quanto às atividades de enzimas hidrolíticas e fenoloxidases, e aos teores de proteínas. As condições adequadas de sacarificação enzimática da celulose para a amostra de bagaço pré-tratada com H2SO4 diluído (15% sólidos, 2% ácido, a 150ºC por 30 min) foram determinadas através de planejamentos fatoriais 23 completos, variando teor de sólidos (1,19-4,81% m/v), carga enzimática (1,91-38,09 FPU/g de bagaço) e carga de surfactante (0-0,1 g/g de bagaço), para os dois extratos enzimáticos. As amostras de bagaço pré-tratadas sob diferentes condições de temperatura, tempo de residência e concentração de H2SO4 (primeiro planejamento fatorial) foram submetidas à sacarificação enzimática com um dos extratos. Por fim, amostras selecionadas foram caracterizadas quanto às alterações morfológicas provocadas pelo pré-tratamento e pela hidrólise enzimática, por microscopia eletrônica de varredura. Os resultados mostraram que água seguida de etanol extraiu maior quantidade de extrativos do bagaço. Os extrativos apresentaram absorção de luz apenas na região do ultravioleta. A porcentagem de lignina nos bagaços extraídos com água, etanol e água seguida de etanol foi menor que aquela encontrada no bagaço in natura. De acordo com a condição de pré-tratamento, os teores de celulose, hemicelulose e lignina nos bagaços pré-tratados diferiram substancialmente. A maior variação foi observada para hemicelulose (3,67-27,27%). Os três fatores avaliados no pré-tratamento influenciaram na composição química do bagaço pré-tratado. Por sua vez, os dois extratos enzimáticos apresentaram um complexo celulolítico completo e considerável atividade de xilanases, porém não foi observada atividade de fenoloxidases. O extrato II apresentou maior quantidade de proteínas (152,45±10,0 mg/mL), comparado ao extrato I (105,2±6,6 mg/mL). Para 24 horas de hidrólise enzimática com o extrato I, as três variáveis independentes influenciaram na digestão do bagaço pré-tratado. Somente os efeitos das cargas de enzima e surfactante foram significantes, utilizando o extrato II. Posteriormente, foi possível aumentar o teor inicial de sólidos sem comprometer o rendimento de sacarificação com o extrato II. Não foi possível correlacionar a conversão de celulose com o fator de severidade do pré-tratamento. Por outro lado, foi observada correlação negativa entre o conteúdo de hemicelulose e a conversão enzimática de celulose, enfatizando a influência da composição química do bagaço de cana na hidrólise enzimática da celulose. Observaram-se diferenças morfológicas entre o bagaço in natura e amostras pré-tratadas sob condições branda e severa, bem como após suas respectivas hidrólises enzimáticas. / This study aimed to correlate the chemical composition of a sugarcane bagasse pretreated with dilute H2SO4 with the efficiency of cellulose enzymatic saccharification of this material. First, the sugarcane bagasse was extracted with water, ethanol or water followed by ethanol, and its chemical composition was determined. Subsequently, the sugarcane bagasse was pretreated with dilute H2SO4 in 200 mL stainless steel containers, using 15% of solids loading (w/v). The temperature (112.5-157.5°C), time of residence (5-35 min) and acid concentration (0-3.0% w/v) varied according to a 23 full factorial design. After the pretreatments, the chemical compositions of the pretreated bagasses were determined. Then, two commercial enzymatic extracts were characterized regarding the activities of hydrolytic enzymes and phenoloxidases, and protein contents. The enzymatic saccharification conditions for the bagasse sample pretreated with dilute H2SO4 (15% solids, 2% acid, 150°C for 30 min) were determined through 23 full factorial designs, varying the solids loading (1,19-4.81% w/v), enzyme loading (1.91-38.09 FPU/g of bagasse) and surfactant loading (0-0.1 g/g of bagasse) for the two enzymatic extracts. The bagasse samples pretreated under the different conditions of temperature, time of residence and H2SO4 concentration (first factorial design) were subjected to enzymatic saccharification using one of the extracts. Finally, selected samples were analyzed for morphological changes caused by pretreatment and enzymatic hydrolysis, by scanning electron microscopy. The results showed that water followed by ethanol extracted the highest amount of extractives. The extractives showed light absorption only in the ultraviolet region. The percentage of lignin in the bagasse samples extracted with water, ethanol and water followed by ethanol was lower than that found in the raw material. According to the pretreatment conditions, the amount of cellulose, hemicellulose and lignin in the pretreated bagasse differed substantially. The greatest variation was observed for the hemicellulose content (3.67-27.27%). All the three factors evaluated in the pretreatment affected the chemical composition of the pretreated bagasse. In turn, the two enzymatic extracts showed complete cellulolytic complexes and considerable activities of xylanases, without activities of phenoloxidases. The extract II showed higher protein content (152.45±10.0 mg/mL) when compared with the extract I (105.2±6.6 mg/mL). For 24 hours of enzymatic hydrolysis using the extract I, all the three independent variables influenced the saccharification of pretreated bagasse. Only the enzyme and surfactant loadings were significant, when using the extract II. Later, it was possible to increase the initial solids content without hindering the saccharification yield, using the extract II. It was not possible to correlate the cellulose conversion with the pretreatment severity. On other hand, it was possible to observe a negative correlation between the hemicellulose content and the efficiency of enzymatic conversion, emphasizing the influence of the sugarcane bagasse chemical composition in the enzymatic hydrolysis of cellulose. Morphological differences were observed between the raw material and sugarcane bagasse samples pretreated under high or low severity, as well as after their corresponding enzymatic hydrolysis.