Orientador: Jarbas Jose Rodrigues Rohwedder / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-10T02:35:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Killner_MarioHenriqueMontazzolli_M.pdf: 2163718 bytes, checksum: 57b0452d9c198120c39d7c2faffd08e3 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: O presente trabalho descreve o desenvolvimento de um sistema voltametrico microfluidico, de um potenciostato de baixo custo e de um programa computacional para controle do potenciostato e aquisição de dados. O sistema voltamétrico microfluídico foi confeccionado empregando dois fotopolímeros, sendo um sólido e outro líquido. Foi também avaliado o uso de uma resina acrílica. Técnica de litografia utilizando radiação UVA foi empregada para a confecção dos protótipos. O fotopolímero líquido, a base de uretano-acrilato, apresentou as melhores características como flexibilidade, fácil manuseio e boa selagem dos canais analíticos. Estes canais foram confeccionados com largura de 600 mm e profundidade de 100 mm. O eletrodo de trabalho foi construido empregando um fio de platina de 75 mm de diâmetro e 1,5 mm de comprimento. Uma agulha de aço inox de 13 mm de comprimento e 0,45 mm de diametro foi empregada como eletrodo auxiliar e um fio de prata de 600 mm de diâmetro e 2,0 mm de comprimento recoberto com cloreto de prata foi utilizado na construção do eletrodo de referência. Os resultados de voltametria cíclica para soluções de diferentes concentrações de FeK4(CN)6 obtidos utilizando o sistema desenvolvido foram semelhantes aqueles obtidos empregando um potenciostato comercial. A determinação de Pb(II) em uma amostra certificada (452,2 mg L) apresentou um erro relativo de -3,9% e desvio relativo de 2,0% (n=3) empregando voltametria de redissolução anódica com varredura de onda quadrada / Abstract: The present work describes the development of a microfluidic voltammetric system, a low cost potentiostat, and a software used for data acquisition and control of the potentiostat. The microfluidic voltammetric system was formed using two photopolymers, one solid and one liquid. In addition, the use of an acrylic resin was evaluated. The photolitography using UVA radiation was used for the fabrication of prototypes. The liquid polymer of urethane-acrylate showed better characteristics such as flexibility, easy manipulation and good sealing of the analytical channels. The analytical channels were 600 mm width and 100 mm depth. The work electrode was made of a platinum wire of 75 mm of diameter and 1,5 mm of length. A stainless steel needle 13 mm long and with 0,45 mm of diameter was employed as auxiliary electrode and a silver wire of 600 mm of diameter and 2,0 mm long covered with AgCl was employed as reference electrode. The results obtained using Cyclic Voltammetry for solutions of different concentrations of FeK4(CN)6 and the developed system were similar to those obtained using a commercial potentiostat. The determination of Pb(II) in a certificated sample of water (452,2 mg L) showed a relative error of ¿3,9% and a relative standard deviation of 2,0% (n=3) employing anodic stripping voltammetry and square wave potential scan / Mestrado / Quimica Analitica / Mestre em Química

A adequada quantificação do transporte interfacial de escalares em escoamentos turbulentos é de interesse prático para os processos industriais e para a gestão dos problemas ambientais. O fenômeno é matematicamente complexo devido ao uso de equações governantes estatísticas não lineares e não fechadas. Neste estudo, analisam-se detalhes do método de Ondas Quadradas Aleatórias (OQA), o qual fornece uma quantificação estatística que permite fechar as equações e obter um perfil normalizado da grandeza de interesse para a transferência unidimensional turbulenta de escalares, que, num caso idealizado, depende de apenas dois parâmetros adimensionais, A e k (neste caso, k representa um coeficiente de transferência e A depende da interação entre os fenômenos de transporte molecular e turbulento). Simulações numéricas foram realizadas no intuito de se verificar a influência das derivadas de ordem superior para a função normalizada de concentração. A sensibilidade do modelo e a análise de aspectos intrínsecos ao mesmo foram também realizadas. Importante análise das condições de contorno empregadas foi desenvolvida com a inserção de um contorno adicional, com base física, no seio líquido. Como os estudos iniciais tinham se concentrado em exemplos de transferência de massa, uma extensão para o caso de transporte de calor foi considerada. Os resultados obtidos reproduzem o comportamento dos dados experimentais observados na literatura. / The adequate quantification of interfacial scalar transport in turbulent flows is of practical interest for industrial processes and in environmental problems. The phenomenon is mathematically complex due to the use of unclosed nonlinear statistical equations. In this study, we analyze details of the method of Random Square Waves (RSW), which provides a statistical quantification that allows closing the set of equations and getting the normalized scalar profile of the one-dimensional turbulent scalar variable, which, in an idealized case, depends on only two nondimensional parameters, k and A (in this case, k represents a transfer coefficient and A depends on the interaction between the molecular and turbulent transports). Numerical simulations were performed in order to verify the influence of the higher order of derivatives over the normalized concentration function. The sensitivity of the model to the relevant parameters and the analysis of its intrinsic parameters were also performed. An important aspect is the analysis of the boundary conditions, for which an additional condition was proposed and employed in the bulk liquid (with based on physical grounds). Because the initial studies have focused on examples of mass transfer, an extension to the case of heat transport was here considered. The results reproduce the behavior of experimental data reported in the literature.

A adequada quantificação do transporte interfacial de escalares em escoamentos turbulentos é de interesse prático para os processos industriais e para a gestão dos problemas ambientais. O fenômeno é matematicamente complexo devido ao uso de equações governantes estatísticas não lineares e não fechadas. Neste estudo, analisam-se detalhes do método de Ondas Quadradas Aleatórias (OQA), o qual fornece uma quantificação estatística que permite fechar as equações e obter um perfil normalizado da grandeza de interesse para a transferência unidimensional turbulenta de escalares, que, num caso idealizado, depende de apenas dois parâmetros adimensionais, A e k (neste caso, k representa um coeficiente de transferência e A depende da interação entre os fenômenos de transporte molecular e turbulento). Simulações numéricas foram realizadas no intuito de se verificar a influência das derivadas de ordem superior para a função normalizada de concentração. A sensibilidade do modelo e a análise de aspectos intrínsecos ao mesmo foram também realizadas. Importante análise das condições de contorno empregadas foi desenvolvida com a inserção de um contorno adicional, com base física, no seio líquido. Como os estudos iniciais tinham se concentrado em exemplos de transferência de massa, uma extensão para o caso de transporte de calor foi considerada. Os resultados obtidos reproduzem o comportamento dos dados experimentais observados na literatura. / The adequate quantification of interfacial scalar transport in turbulent flows is of practical interest for industrial processes and in environmental problems. The phenomenon is mathematically complex due to the use of unclosed nonlinear statistical equations. In this study, we analyze details of the method of Random Square Waves (RSW), which provides a statistical quantification that allows closing the set of equations and getting the normalized scalar profile of the one-dimensional turbulent scalar variable, which, in an idealized case, depends on only two nondimensional parameters, k and A (in this case, k represents a transfer coefficient and A depends on the interaction between the molecular and turbulent transports). Numerical simulations were performed in order to verify the influence of the higher order of derivatives over the normalized concentration function. The sensitivity of the model to the relevant parameters and the analysis of its intrinsic parameters were also performed. An important aspect is the analysis of the boundary conditions, for which an additional condition was proposed and employed in the bulk liquid (with based on physical grounds). Because the initial studies have focused on examples of mass transfer, an extension to the case of heat transport was here considered. The results reproduce the behavior of experimental data reported in the literature.