TCC Química
http://hdl.handle.net/10183/26458
2024-03-28T22:50:50ZOtimização da metodologia de decomposição de folhas de alumínio ânodo e cátodo por via úmida assistida por radiação micro-ondas para determinação de metais por icp-oes
http://hdl.handle.net/10183/273707
Otimização da metodologia de decomposição de folhas de alumínio ânodo e cátodo por via úmida assistida por radiação micro-ondas para determinação de metais por icp-oes
Bergamo, Fernanda
Folhas de alumínio do tipo anodo e catodo são materiais imprescindíveis para a construção de capacitores eletrolíticos de alumínio, para que estes materiais possam ser utilizados sua composição deve apresentar uma pureza superior a 99,90% para que características importantes do material como resistividade elétrica, condutividade térmica e constante dielétrica não sejam afetadas. Sendo assim, a faixa de concentração de possíveis metais contaminantes deve ficar entre ug kg-1 a mg kg-1 o que requer técnicas de análise que sejam compatíveis com esta sensibilidade. O objetivo deste trabalho foi otimizar o método de decomposição de folhas de alumínio ânodo e cátodo por via úmida assistida por radiação micro-ondas para posterior determinação dos metais Fe, Cu, Cr, Ni, Mn, Mg, Zn e Ti por espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP-OES). Foram realizadas avaliações da concentração de HNO3 (1 a 14 mol L-1), volume de HCl (2,5 e 7,5 mL), massa de amostra (300 a 500 mg) e programa de aquecimento, buscando reduzir a utilização de ácidos concentrados e o tempo de realização da análise. Obteve-se como resultado um método mais específico considerando as particularidades de cada tipo de folha, com HNO3 1 mol L-1 e 2,5 mL de HCl foi possível decompor até 300 mg de folhas de ânodo e até 500 mg de folhas de cátodo após 30 minutos e 20 minutos de aquecimento respectivamente, ambos a 900 W. Houve de significativa redução no volume de resíduos gerados, uma vez que o volume da solução final foi reduzido de 100 para 25 mL. Como método de referência empregou-se o método indicado pelo fornecedor do equipamento de micro-ondas “Al-Si Milestone application note for acid digestion SK-metal-039” para decomposição de folhas de alumínio, tendo em vista as limitações apresentadas por este método, pode-se observar que a MWAD com ácido diluído demonstrou ser uma boa opção para o preparo de amostras de folha de alumínio ânodo e cátodo, possibilitando a decomposição em um menor tempo, aumento da massa de amostra e melhora da sensibilidade de análise por ICP-OES.; Aluminum sheets of the anode and cathode type are essential materials for the construction of aluminum electrolytic capacitors and their composition must have a purity greater than 99.90% so that important characteristics of the material such as electrical resistivity, thermal conductivity and dielectric constant are not affected . Therefore, the concentration range of possible contaminating metals must be in the ug.kg-1 to mg.kg-1 range, which requires analytical techniques that are compatible with this sensitivity. The objective of this work was to optimize the method of wet decomposition of anode and cathode aluminum foils assisted by microwave radiation for subsequent determination of the metals Fe, Cu, Cr, Ni, Mn, Mg, Zn and Ti by inductively coupled plasma optical emission spectrometer (ICP-OES). Assessments were carried out on the concentration of HNO3 (1 to 14 mol L-1), volume of HCl (2.5 and 7.5 mL), sample mass (300 to 500 mg) and heating program, seeking to reduce the use of concentrated acids and analysis time. The result was a more specific method considering the particularities of each type of foil, with HNO3 1 mol L-1 and 2.5 mL of HCl it was possible to decompose up to 300 mg of anode foils and up to 500 mg of cathode foils. after 30 minutes and 20 minutes of heating respectively, both at 900 W. In addition to a significant reduction in the volume of waste generated, since the volume of the final solution was reduced from 100 to 25 mL. As a reference method, the method indicated by the microwave equipment supplier “Al-Si Milestone application note for acid digestion SK-metal-039” was used to decompose aluminum foils, taking into account the limitations presented by this method. It can be observed that MWAD with diluted acid proved to be a good option for the preparation of anode and cathode aluminum foil samples, enabling decomposition in a shorter time, increasing sample mass and improving the sensitivity of analysis by ICP -OES.
2024-01-01T00:00:00ZDesenvolvimento de nanopartículas híbridas multifuncionais para a preparação de polímeros retardantes de chama
http://hdl.handle.net/10183/273688
Desenvolvimento de nanopartículas híbridas multifuncionais para a preparação de polímeros retardantes de chama
Tavares, Mariana Porn
A ampla utilização de materiais poliméricos em nosso cotidiano é impulsionada pela notável combinação de suas propriedades, baixa massa e facilidade de processamento. No entanto, os polímeros também são conhecidos por sua alta suscetibilidade à inflamação frequentemente acompanhada pela geração de gases corrosivos ou tóxicos e pela liberação de fumaça durante a queima. Segundo entrevistas realizadas com órgãos e departamentos responsáveis pela segurança comunitária, como o Corpo de Bombeiros Militar do Rio Grande do Sul, o Instituto Geral de Perícias e o Departamento de Segurança, Prevenção e Proteção contra incêndio, faz-se cada vez mais necessária a pesquisa de alternativas de retardantes de chama mais eficientes e que não liberam compostos tóxicos quando entram em combustão, como o que ocorre com os tradicionais aditivos antichama halogenados. Dentro dessa perspectiva, este trabalho tem como principal objetivo sintetizar nanopartículas híbridas multifuncionais à base de argilominerais lamelares, como a bentonita (Bent) e a Cloisite 20A® (C20A), através das suas funcionalizações com compostos orgânicos com potencial para agregarem propriedades antichama a matrizes poliméricas. Para isso, foi realizada a modificação da argila Bent com o organossilano (3-aminopropil)trietoxisilano (APTES) e o (aminopropil)isooctil-POSS, e da argila C20A com o modificador APTES, uma vez que esta argila já possui em sua estrutura um sal de amônio quaternário que atua como um modificador funcional. Após as funcionalizações, as nanopartículas foram caracterizadas pelo modo de difração de raios-X, análise termogravimétrica e espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier por refletância total atenuada (FTIR-ATR), sendo possível comprovar a modificação das nanopartículas com sucesso, tornando-as aptas para uma posterior utilização como aditivos retardantes de chama em nanocompósitos poliméricos.; The widespread use of polymeric materials in our daily lives is driven by their remarkable combination of properties, such as low weight and ease of processing. However, polymers are also known for their high susceptibility to inflammation, often accompanied by the generation of corrosive or toxic gases and the release of smoke during combustion. According to interviews conducted with community safety organizations and departments, such as the Military Fire Department of Rio Grande do Sul, the General Institute of Forensics, and the Department of Security, Prevention, and Fire Protection, there is an increasing need to research more efficient flame-retardant alternatives that do not release toxic compounds when ignited, as is the case with traditional halogenated flame-retardant additives. From this perspective, this work aims to synthesize multifunctional hybrid nanoparticles based on lamellar argillaceous minerals, such as bentonite (Bent) and Cloisite 20A® (C20A), through their functionalization with organic compounds with the potential to impart flame retardant properties to polymeric matrices. To achieve this, bentonite clay was modified with organosilane (3-aminopropyl)triethoxysilane (APTES) and (aminopropyl)isooctyl-POSS, while C20 clay was modified only with APTES, as this clay already contains a quaternary ammonium salt in its structure, acting as a functional modifier. After functionalization, the nanoparticles were characterized by X-ray diffraction, thermogravimetric analysis, and Fourier-transform infrared spectroscopy by attenuated total reflectance (FTIR-ATR), confirming the successful modification of the nanoparticles, making them suitable for subsequent use as flame retardant additives in polymeric nanocomposites.
2024-01-01T00:00:00ZPotencialidades e desafios da implementação do processo de ultrafiltração na Estação de Tratamento de Esgoto Sarandi DMAE
http://hdl.handle.net/10183/273676
Potencialidades e desafios da implementação do processo de ultrafiltração na Estação de Tratamento de Esgoto Sarandi DMAE
Matos, Charles Coser de
O presente trabalho teve como objetivo avaliar a viabilidade técnico financeira da implantação de sistemas de ultrafiltração como fase final do tratamento de esgoto doméstico na ETE Sarandi, em Porto Alegre. A ultrafiltração se apresenta como uma técnica capaz de trazer um novo patamar de eficiência no tratamento de esgotos, sendo capaz de remover carga orgânica e microorganismos do efluente destas estações de forma eficiente e estável, mostrando potencial para contribuir com a despoluição dos corpos hídricos que banham a cidade de Porto Alegre. Sistemas como a ultrafiltração convencional e os biorreatores de membrana (MBR) podem ser utilizados para o fim proposto, apresentando um custo aproximado de R$ 0,25 por metro cúbico de esgoto filtrado. A técnica apresenta como vantagens a alta performance na remoção de poluentes e o controle superior da emissão de sólidos no efluente, o que torna a técnica adequada a automatização da planta. Além disso, sistemas como os citados podem ser adaptados em todas as ETEs da cidade, otimizando o tratamento. A técnica apresenta alguns pontos desafiadores, como a necessidade de adequação do pré-tratamento das estações, a incrustação nas membranas e a remoção de fósforo, demandando estudos mais aprofundados.; The present work aimed to evaluate the technical and financial feasibility of implementing ultrafiltration systems as the final phase of domestic sewage treatment at ETE Sarandi, in Porto Alegre. Ultrafiltration presents itself as a technique capable of bringing a new level of efficiency in sewage treatment, being able to remove organic load and microorganisms from the effluent of these stations in an efficient and stable way, showing potential to contribute to the depollution of the water bodies that bathe the city of Porto Alegre. Systems such as conventional ultrafiltration and membrane bioreactors (MBR) can be used for the proposed purpose, with an approximate cost of R$0.25 per cubic meter of filtered sewage. The technique has the advantages of high performance in pollutant removal and superior control of solid emission in the effluent, which makes the technique suitable for plant automation. Furthermore, systems such as those mentioned can be adapted to all ETEs in the city, optimizing treatment. The technique presents some challenging points, such as the need to adapt the pretreatment of the stations, the fouling in the membranes and the removal of phosphorus, requiring more in-depth studies.
2024-01-01T00:00:00ZDesenvolvimento de metodologia sustentável de modificação de argilominerais para aplicação em nanocompósitos de polímeros com argila
http://hdl.handle.net/10183/273675
Desenvolvimento de metodologia sustentável de modificação de argilominerais para aplicação em nanocompósitos de polímeros com argila
Machado, Lara de Freitas
A utilização de nanopartículas de argila para o desenvolvimento de nanocompósitos poliméricos é uma tecnologia bastante empregada na indústria, uma vez que o efeito sinérgico entre a nanopartícula e a matriz polimérica tem a capacidade de potencializar as propriedades do polímero. Entretanto, em muitos casos esse efeito acaba sendo limitado devido à incompatibilidade química entre as fases. Assim, promover a funcionalização superficial de nanopartículas tem a capacidade de aumentar a afinidade entre carga e matriz, levando a maiores ganhos de propriedades. A metodologia mais difundida de modificação de nanopartículas ocorre por meio da reação de silanização, porém, este processo é bastante demorado, uma vez em que é realizado por reações frequentemente na faixa de 24 h, além de ser bastante oneroso. Diante disto, o presente Projeto Tecnológico tem como objetivo promover a funcionalização de nanopartículas empregando um protocolo mais sustentável através do uso da radiação de micro-ondas como promotora da reação, de maneira a comparar estes resultados com trabalhos encontrados na literatura. Para isso, nanopartículas de argila montmorilonita e haloisita foram modificadas quimicamente através de reações de silanização empregando diferentes organossilanos. Os modificadores (3-aminopropil)trietoxisilano, trietoxi(octil)silano e trimetoxi(octadecil)silano foram reagidos em uma proporção argila:organossilano de 1:0,2 (m:v) durante 15 min a 90 °C e 200 W. Todos os produtos foram caracterizados através de análises químicas, físico-químicas e térmicas, como análise elementar de carbono, hidrogênio e nitrogênio, espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier com refletância total atenuada, difração de raios-X e análise termogravimétrica, demonstrando que a reação ocorreu com eficiência para a maior parte das reações realizadas, obtendo-se resultados muito próximos aos observados na literatura quando o método convencional de aquecimento foi empregado.; The use of clay nanoparticles for the development of polymer nanocomposites is a technology widely used in the industry since the synergistic effect between the nanoparticle and the polymer matrix has the capacity to enhance the properties of the polymer. However, in many cases this effect ends up being limited due to chemical incompatibility between the phases. Thus, promoting the surface functionalization of nanoparticles has the capacity to increase the affinity between filler and matrix, leading to greater gains in properties. The most widespread methodology for modifying nanoparticles occurs through the silanization reaction, however, this process is quite time-consuming, as it is carried out by reactions often lasting 24 hours, in addition to being quite expensive. In view of this, the present Technological Project aims to promote the functionalization of nanoparticles using a more sustainable protocol with microwave radiation as a reaction promoter, to compare these results with works found in the literature. To this end, montmorillonite and halloysite clay nanoparticles were chemically modified through silanization reactions using different organosilanes. The modifiers (3-aminopropyl)triethoxysilane, triethoxy(octyl)silane, and trimethoxy(octade cyl)silane were reacted at a clay:organosilane ratio of 1:0.2 (wt.:v) for 15 min at 90 °C and 200 W. All products were characterized through chemical, physical-chemical and thermal analyses, such as elemental analysis of carbon, hydrogen and nitrogen, Fourier transform infrared spectroscopy with attenuated total reflectance, X-ray diffraction and thermogravimetric analysis, demonstrating that the reaction occurred efficiently for most of the reactions carried out, obtaining results very close to those observed in the literature when the conventional heating method was used.
2024-01-01T00:00:00Z