Este trabalho teve como objetivo geral a produção de um equipamento pequeno, multifuncional, de baixo custo e útil para as áreas de engenharia química e de química. Quanto à área de engenharia química, manipulam-se amostras em dispositivos miniaturizados que possuem operações unitárias comuns, como por exemplo, misturadores, formação de spray e remoção de partículas. Em química, efetua-se o pré-tratamento de amostras gasosas e possível detecção de compostos orgânicos voláteis (VOCs). A metodologia utilizada seguiu os protocolos para produção de equipamento. O equipamento projetado e construído apresenta três partes distintas e com as seguintes características. As amostras, que podem ser liquidas ou gasosas, são admitidas ou em fluxo contínuo ou de modo estacionário. A manipulação de dispositivos miniaturizados, como por exemplo, mini-misturadores, ocorre em três eixos distintos, o que permite o uso de dispositivos tridimensionais. Para todas as amostras a detecção é baseada em micro-balança de quartzo, com 5 cristais piezelétricos de quartzo (PQC) medindo simultaneamente e independentemente a aquisição de dados online. Quanto a amostras gasosas, é possível a detecção de VOCs na faixa de ppm e em dispositivo miniaturizado (mini manifold) para distribuição do fluxo uniformemente nos 5 PQCs. Através do uso do spray é possível a detecção de gases, líquidos e particulados. O componente sensor nos PQCs é filme fino depositado por plasma e a base de HMDS, hexametildissilazana. Esses filmes foram modificados por exposição à radiação ultravioleta (UVC) e feixe de íons (Ar+ ou He2+), os filmes após exposição mostraram-se mais eficientes na discriminação de VOCs. O equipamento foi construído com modos convencionais de produção, como por exemplo, usinagem com máquinas operatrizes como torno mecânico e fresadoras, e com partes e peças de fácil aquisição no mercado nacional. / This work aimed the production of a small equipment, multi-functional, lowcost and useful for chemical engineering and chemistry areas. Regarding the chemical engineering area samples are handled in miniaturized devices having common unit operations such as mixing, spray forming and removing particles. In chemistry, the pretreatment of gaseous samples and detection of volatile organic compounds (VOCs) could be made. The methodology followed the protocols for production equipment. The equipment designed and built features three distinct parts with the following characteristics. Samples can be liquid or gaseous, they can be admitted or continuous flow or stationary mode. The manipulation of miniaturized devices, such as minimixers occurs in three distinct axes, which allows the use of three-dimensional devices. For all samples the detection is based on quartz microbalance with 5 piezoelectric quartz crystals (PQC) the online data are acquired by measuring simultaneously and independently. As for gaseous samples, it is possible the VOCs detection in the ppm range and miniaturized device (mini manifold) to flow evenly distribution in 5 PQCs. Through the use of spray it is possible to detect gases, liquids and particulates. The sensing component in PQCs is thin film deposited by plasma and the base of HMDS hexamethyldisilazane. These films were modified by exposure to ultraviolet radiation (UVC) and ion beam (Ar+ or He2+) films after exposure were more efficient in the discrimination of VOCs. The equipment was built with conventional production methods, such as, machining with machine tools such as lathes and milling machines,, and parts and pieces of easy acquisition in the domestic market.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-19122016-153121 |
| Date | 25 May 2016 |
| Creators | Leite, Alisson Rodolfo |
| Contributors | Lima, Roberto da Rocha |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | Dissertação de Mestrado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Liberar o conteúdo para acesso público. |
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