Dissertações/Teses
2021
Dissertações
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  • ISABELA DE FÁTIMA SILVA VIDAL
  • SENSOR COLORIMÉTRICO COM ANTOCIANINA APLICADO A BIOEMBALAGENS INTELIGENTES PARA DETECÇÃO DO ESTADO DE CONSERVAÇÃO DE CARNE SUÍNA VIA ALTERAÇÃO DO pH

  • Orientador : IGOR JOSE BOGGIONE SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DALILA MOREIRA DA SILVEIRA
  • IGOR JOSE BOGGIONE SANTOS
  • JOSÉ ANTÔNIO DE QUEIROZ LAFETÁ JÚNIOR
  • PATRICIA DA LUZ MESQUITA
  • Data: 05/02/2021

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  • A carne suína, atualmente, é uma das proteínas de origem animal mais consumidas no mundo devido ao seu alto valor nutricional e baixo custo. No entanto, trata-se de um alimento perecível, apresentando prazo de validade reduzido diante de condições favoráveis ao crescimento microbiano. Nesse sentido, a embalagem inteligente surge como alternativa capaz de aumentar a conservação e proteção do produto e evitar alterações em suas propriedades organolépticas, validando a segurança de consumo. A incorporação de pigmentos em materiais para a produção de embalagens inteligentes se apresenta como alternativa para identificação de alterações no estado de conservação de um alimento, pela mudança de coloração da embalagem. Nesse estudo, um filme colorimétrico aplicado a embalagens inteligentes foi produzido com composição de carboximetilcelulose, glicerol e antocianinas extraídas do subproduto do arroz negro, para detecção do estado de conservação de carnes suínas. Sistemas filme/carne foram expostos a duas condições distintas: temperatura ambiente (25 °C) e refrigeração, a fim de se investigar alterações na coloração dos filmes em função da deterioração da carne. Parâmetros colorimétricos foram determinados para avaliação do comportamento dos filmes e mudanças visuais foram claramente perceptíveis à medida que o processo de degradação do alimento avançava. Para os sistemas expostos à 25 °C, o filme de coloração avermelhada em um pH de 6,05 ± 0,01, tornou-se roxo-azulado em um pH de 6,52 ± 0,01 e amarelo para um pH de 7,00 ± 0,08. Os filmes armazenados à 4 °C mudaram da coloração avermelhada em um pH de 6,01 ± 0,02 para roxo-azulado em um pH de 6,58 ± 0,01 e tornaram-se amarelados em um pH de 7,12 ± 0,01. Posteriormente, foram realizados testes de caracterização do filme desenvolvido, com valores médios de resistência à tração de 20,28 ± 2,53 MPa, deformação na ruptura de 28,66 ± 0,05%, modulo de elasticidade de 76,32 ± 16,51 MPa e espessura entre 118,80 ± 17,94 e 192,60 ± 8,52 µm. Gramatura e permeabilidade ao vapor d’água apresentaram valores médios de 176,05 ± 2,30 g·m-2 e 2,30 ± 0,06 g·mm·dia-1·kPa-1·m-2, respectivamente. As análises térmicas demonstraram que o material apresenta estabilidade térmica. O sensor produzido demonstra potencial aplicação em embalagens inteligentes para indicação do estado de preservação de carnes suínas. 


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  • Nowadays, pork is one of the most consumed animal proteins in the world due its high nutritional value and low cost. However, it is a perishable food which has a shorter shelf life due the favorable conditions for microorganism growth. In this sense, intelligent packaging emerges as an alternative to improve preservation and protection and avoid property alterations in food, ensuring its security. The incorporation of pigments in materials to produce intelligent packaging, is an alternative to identify changes in food conservation conditions by color modification in packaging. In this work, a colorimetric film applied to intelligent packaging was produced based in carboxymethylcellulose, glycerol, and anthocyanins extracted from black rice byproduct to detect freshness condition of pork. Systems film/meat were exposed to room temperature and refrigeration to investigate coloring film changes in function of pork loin deterioration. Colorimetric parameters were defined to study film behavior and it was possible to clearly perceive visual alterations according to the progress in the pork decomposition process. To the systems exposed to 25 °C, the reddish film at a pH of 6.05 ± 0.01 became bluish-purple at a pH of 6.52 ± 0.01 and yellow at a pH of 7.00 ± 0.08. Films stored at 4 °C turned from reddish at a pH of 6.01 ± 0.02 to bluish-purple at a pH of 6.58 ± 0.01 and then to yellowish at a pH of 7.12 ± 0.01. Posteriorly, some characterization tests were performed with average values to tensile strength of 20.28 ± 2.53 MPa, elongation of 28.66 ± 0.05%, elastic modulus of 76.32 ± 16.51 MPa, and thickness between 118.80 ± 17.94 and 192.60 ± 8.52 µm. Grammage and water vapor permeability exhibited average values of 176.05 ± 2.30 g·m-2 e 2.30 ± 0.06 g·mm·dia-1·kPa-1·m-2, respectively. Thermal analyzes have shown that the material has thermal stability. The developed sensor demonstrated potential application to indicate preservation conditions of pork in intelligent packaging.

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  • MAYARA REZENDE CARVALHO
  • PROCESSO DE DESTILAÇÃO EXTRATIVA DE ETANOL HIDRATADO: OTIMIZAÇÃO VIA METODOLOGIA DE SUPERFÍCIE DE RESPOSTA E MONITORAMENTO VIA ANÁLISE POR COMPONENTES PRINCIPAIS POR MEIO DE SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL VIA ASPEN PLUS

  • Orientador : EDSON ROMANO NUCCI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO JOSÉ GONÇALVES DA CRUZ
  • EDSON ROMANO NUCCI
  • GUSTAVO MATHEUS DE ALMEIDA
  • JUAN CANELLAS BOSCH NETO
  • PATRICIA DA LUZ MESQUITA
  • Data: 19/02/2021

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  • O presente trabalho teve como objetivos, a otimização e o monitoramento do processo de destilação extrativa para obtenção de etanol anidro, por meio de simulação computacional no software Aspen Plus®. Para a etapa de otimização, implementou-se um modelo estático do processo, e para a etapa de monitoramento, um modelo dinâmico em malha fechada. O etanol anidro é importante por ser utilizado como aditivo na gasolina para, principalmente, aumentar o índice de octanagem desse combustível. Um desafio refere-se à sua obtenção com teor acima de 99% de graduação alcoólica, para utilização no setor de transporte. Atualmente, no Brasil, um dos processos mais utilizados para a obtenção de etanol anidro é a destilação extrativa. Para otimizar esse sistema, empregou-se, inicialmente, o planejamento fatorial completo 22 com 5 pontos centrais, dentro de planejamento de experimentos (DOE; Design of Experiments), com o objetivo de se investigar os efeitos da temperatura do solvente e da razão de refluxo, além da interação entre ambos os fatores, sobre a concentração de etanol no produto de topo e a carga térmica do refervedor da coluna extrativa. Verificou-se também a questão da curvatura, dado o domínio dos fatores.  O Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR), que faz parte da metodologia de superfície de resposta (MSR), foi utilizado para se obter os pontos ótimos de operação do processo, dada a avaliação simultânea de ambas as variáveis respostas.  Verificou-se que o melhor ponto de operação da temperatura do solvente seria de 80°C, e da razão de refluxo, de 0,31. Os valores do teor de etanol no produto de topo e a carga térmica do refervedor são iguais a 99,6% e 1472kW, respectivamente. Em relação ao monitoramento do processo, inicialmente, simulou-se um conjunto de falhas usuais em colunas de destilação extrativa. Avaliaram-se perturbações degrau e com variações no desvio-padrão, com diferentes magnitudes, em variáveis de entrada e intermediárias. Para a detecção dessas falhas, aplicou-se a técnica estatística multivariada denominada Análise por Componentes Principais (PCA; Principal Component Analysis), por meio das estatísticas T2 de Hotteling e Q. PCA é uma técnica de redução de dimensionalidade, comumente aplicada em problemas de monitoramento de processos químicos contínuos. Discutiu-se a maior ou menor dificuldade de detecção das falhas, e buscou-se relacionar essa característica com a operação de colunas de destilação extrativa.


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  • The present work aimed the optimization and the monitoring of the extractive distillation process to obtain anhydrous ethanol, through computer simulation in the software Aspen Plus®. For optimization, a static process model was implemented, and for monitoring, a dynamic closed-loop model. Anhydrous ethanol is important because it is used as an additive in gasoline to mainly increase the octane rating of this fuel. One challenge is to obtain ethanol with content above 99% purity, for use in the transport sector. Currently, in Brazil, one of the most used processes for obtaining anhydrous ethanol is extractive distillation. To optimize this system, initially, a full factorial design 22 with 5 central points was used in order to investigate the effects of solvent temperature and reflux ratio, in addition to the interaction between both factors, on the concentration of ethanol in the top product and reboiler heat duty of the extractive column. The curvature was also verified, given the domain of the factors. The central composite rotational design (CCRD), which is part of the response surface methodology (RSM), was used to obtain the optimum points of operation of the process, given the simultaneous evaluation of both response variables. It was found that the best operating point for the solvent temperature would be 80° C, and the reflux ratio, 0.31. The values of the ethanol content in the top product and the reboiler heat duty are 99.6% and 1472kW, respectively. Regarding the monitoring of the process, a set of usual faults in extractive distillation columns was simulated. Step disturbances and variations in the standard deviation, with different magnitudes, in input and intermediate variables were evaluated. To detect these failures, the multivariate statistical technique called Principal Component Analysis (PCA) was applied, using the T2 of Hotteling and Q. PCA is a dimensionality reduction technique, commonly applied to problems monitoring continuous chemical processes. The degree of difficulty in detecting the failures was discussed, and this characteristic was correlated with the operation of extractive distillation columns.

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  • MARIANA SIMÕES GUALBERTO
  • SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DE ESPUMAS DE POLIURETANO A PARTIR DA MISTURA DE POLIÓIS PROVENIENTES DOS ÓLEOS DE SOJA RESIDUAL E MORINGA

  • Orientador : EDUARDO PRADO BASTON
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO PRADO BASTON
  • JORGE DAVID ALGUIAR BELLIDO
  • CRISTIANE MEDINA FINZI QUINTAO
  • KÁTIA MONTEIRO NOVACK
  • Data: 23/07/2021

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  • Este trabalho se refere à síntese de polióis a partir do óleo vegetal extraido de sementes de moringa e do óleo de soja residual de 12 e 24 horas de fritura, os quais foram utilizados para a produção de espumas poliuretânicas a partir da sua mistura com proporções previamente determinadas. Os óleos foram funcionalizados através da metodologia hidroxilação perácido in situ. Os óleos precursores e seus polóis foram avaliados por análises físico-químicas, como índices de acidez e hidroxilas, e por técnicas de caracterização como a Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), Ressonância Magnética Nuclear (RMN) e Espectrometria de Massas (EM). Estas análises  permitiram confirmar a conversão dos óleos em polióis, qualificá-los e inferir propriedades, como rigidez/flexibilidade, das espumas a serem formuladas. Os resultados indicaram que  que o tempo de fritura é inversamente proporcional ao teor de insaturação dos óleos precursores e diretamente proporcional ao seu índice de acidez. Os polióis hidroxilados, quando comparados aos seus óleos,  apresentaram aumento do teor de ácidos graxos livres, do números de hidroxilas e dos pesos moleculares. Tais alterações refletiram a funcionalização dos óleos e a aplicabilidade dos polióis para a formação de grupos uretano. O poliol de moringa e os polióis de soja residual, de 12 e 24 horas de fritura, apresentaram índices de acidez inferiores a 5 mg KOH.g-1 e funcionalidade de 2,5 (12h) e 2,9 (24h) para a soja e 4,9 para a moringa.  As micrografias e os valores de densidade confirmaram a flexibilidade/semi-flexibilidade aparente das espumas. Os termogramas mostraram que a perda mássica foi de aproximadamente 50% em temperaturas superiores a 400 °C para a maioria das amostras uretânicas. A maior faixa de degradação térmica ocorreu com decomposição completa  a 927 °C. A utilização de 20% de poliol de moringa na mistura com poliol de origem residual, apresentou-se como o melhor resultado relacionado ao perfil térmico das espumas.


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  • This work refers to the synthesis of polyols from vegetable oil extracted from moringa seeds and residual soybean oil of 12 and 24 hours of frying, which were used for the production of polyurethane foams from their mixture with previously determined proportions. The oils were functionalized using the peracid hydroxylation in situ methodology. The production of residual soybean polyol differs from the methodology applied to moringa oil in that it is preceded by an esterification stage, which aims to reduce the free fatty acids present in large quantities due to the thermal degradation to which the soybean oil was submitted. The precursor oils and their polyols were evaluated by physicochemical analyses, such as acidity and hydroxyl indices, and by characterization techniques such as Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Nuclear Magnetic Resonance (NMR), and Mass Spectrometry (MS), which allowed to confirm the conversion of oils into polyols, qualify them and infer properties of the foams later formulated, such as their stiffness/flexibility. It was possible to observe that the frying time is inversely proportional to the unsaturation content identified in the samples and directly proportional to its acidity index. The hydroxylated polyols, when compared to their oils, showed an increase in the content of free fatty acids, in the numbers of hydroxyls and molecular weights. Such changes reflect the functionalization of the oils and the applicability of the polyols for the formation of urethane groups. The Moringa polyol and the residual soybean polyols, 12 and 24 hours of frying presented acidity indexes below 5 mg KOH.g-1 and functionality of 2.5 (12h) and 2.9 (24h) for soybean and 4.9 for the moringa. These results indicate that polyols have potential in the production of flexible and semi-flexible polyurethane foams.

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  • BRUNA MARIA PATERLINE NOVAIS ABREU
  • USO DE ARGILAS SINTÉTICAS DO TIPO HIDROTALCITAS MODIFICADAS (FeMgAl, CuMgAl, CuFe) PARA REMOÇÃO DE DICLOFENACO DE SÓDIO EM MEIO AQUOSO

  • Orientador : DEMIAN PATRICK FABIANO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DEMIAN PATRICK FABIANO
  • ALEXANDRE BOSCARO FRANCA
  • LETÍCIA LEDO MARCINIUK
  • Data: 27/07/2021

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  • Este trabalho teve como objetivo principal avaliar a capacidade adsorvente das argilas sintéticas do tipo hidrotalcita modificadas com Cu e Fe (CuFe, CuMgAl, FeMgAl), calcinadas em diferentes temperaturas (300, 400 e 500°C), na remoção do fármaco diclofenaco de sódio (DC) em meio aquoso. Os materiais adsorventes foram sintetizados pelo método de coprecipitação e pelo método de coprecipitação a baixa supersaturação e caracterizados pelas das seguintes técnicas: difratometria de raios X (DRX), técnica que confirmou a formação da estrutura hidrotalcita, apresentando picos característicos do material e, sugerindo que os metais de transição Cu e Fe foram incorporados na estrutura da amostra;  fisissorção de nitrogênio (método de BET) que forneceu a área superficial, tamanho médio dos poros e volume de poros das amostras sintetizadas. Dentre as hidrotalcitas sintetizadas, CuFe apresentou maior área superficial (97,3 m2.g-1), CuFe500 apresentou maior tamanho médio dos poros (7,99 nm) e FeMgAl300 maior volume total de poros (48,08 cm3.g-1); e pH no ponto de carga zero (PCZ), realizado para prever a carga superficial efetiva das amostras, sendo o resultado para CuFe, CuMgAl e FeMgAl igual a pH 7,0; 8,59 e 8,56, respectivamente. O tempo de contato e o efeito da temperatura de calcinação na adsorção para remoção do DC foram avaliados. Verificou-se que o processo de adsorção utilizando a argila CuFe atinge o equilíbrio em aproximadamente 30 min, com remoção entre 75‑80% para a amostra sem calcinação; observou-se que o modelo de pseudosegunda ordem foi o mais adequado para descrever o processo de adsorção, gerando um coeficiente R2 próximo da unidade, sendo a capacidade de adsorção (qe) foi de 40,72 mg.g-1, qe(real)=40,94 mg.g-1 e a constante da taxa de adsorção (K2) foi igual a 0,033 g.mg-1.min-1. O estudo da isoterma de adsorção foi realizado para a amostra CuFe, devido à alta taxa de adsorção apresentada, concluiu-se que o modelo de Freudlinch foi o mais adequado para descrever o processo. As hidrotalcitas CuMgAl e FeMgAl não se mostraram eficientes, gerando percentual de remoção de 2-7,5% e 6-10%, respectivamente. Verificou-se, também, que a temperatura de calcinação e a variação do pH inicial não influenciaram no percentual de remoção do DC.

     


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  • This study has as its main goal to evaluate the adsorbing capacity of the hydrotalcite like synthetic clays modified with Cu and Fe (CuFe, CuMgAl, FeMgAl), calcinated in different temperatures (300, 400 and 500ºC), removing the drug Sodium Diclofenate (SD) diluted on aqueous mean. The adsorbing materials were synthetized by the coprecipitation and the coprecipitation at low supersaturation methods and they were characterized by the following techniques: X-ray diffractometry (XRD), which confirmed the formation of the hydrotalcites structure, presenting peaks characteristics of the material and suggested the incorporation of the metals of transition Cu and Fe within the structure of the sample; Nitrogen physisorption (BET method) which provided the superficial area, the average pore size (7,99nm) and larger total volume of pores of FeMgAl300 (48,08 cm³g⁻¹); and ph at the point of zero charge (PZC), used to foresee the effective superficial charge of the samples, resulting in pH of 7,0, 8,59 and 8,56 for CuFe, CuMgAl and FeMgAl, respectively. The time of contact and the effect of the temperature of calcination on the adsorption for the removal of SD were evaluated. It was observed that the adsorption process with the CuFe clay reaches balance at approximately 30 min, removing 75-80% compared to the non-calcinated sample; the pseudo-second order model was the most adequate describing the adsorption process, generating a R2 coefficient close to the unity, having qe=40,72mgg⁻¹, qe(real)=40,94 mgg⁻¹ and K2=0,033gmg⁻¹min⁻¹. The study of the adsorption isotherm was performed for the CuFe sample, due to its high adsorption rate, it was concluded that the Freudlinch model was the most adequate describing the process. The CuMgAl and FeMgAl hydrotalcites appeared to be inefficient, having percentages of removal of 2-7,5% and 6-10% respectively. It was also observed that the temperature of calcination and the variation of the initial pH did not influence the percentual of removal of the SD.

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  • JHONATAN RAFAEL DE OLIVEIRA BIANCHI
  • INCORPORAÇÃO DE ALFA-LA NANOESTRUTURADA EM QUEIJO MINAS FRESCAL PARA A REDUÇÃO DE SÓDIO E MELHORAMENTO FUNCIONAL

  • Orientador : IGOR JOSE BOGGIONE SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • IGOR JOSE BOGGIONE SANTOS
  • CRISTIANE MEDINA FINZI QUINTAO
  • EDSON ROMANO NUCCI
  • BRUNO RICARDO DE CASTRO LEITE JUNIOR
  • JANE SELIA DOS REIS COIMBRA
  • Data: 06/08/2021

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  • O uso de proteína α-lactoalbumina em tamanho nano (nano α-la) como substituinte parcial do NaCl na produção de queijo minas frescal foi testado nesse trabalho, para produzir um queijo com menos sódio e com as mesmas propriedades técnico-funcionais dada à necessidade da diminuição do consumo de NaCl que causa danos à saúde humana. O tamanho da nano α-la sintetizado foi de 191,10 ± 21,33 nm e PDI de 0,359 ± 0,059 via espalhamento dinâmico de luz e nanoestruturas esféricas com tamanho de 16,98 ± 2,14 nm por microscopia eletrônica de transmissão. As análises térmicas da nano α-la indicaram um decaimento de massa entre 25 e 84 ºC por termogravimetria (TGA) e a calorimetria diferencial de varredura (DSC) resultou entalpia de -1480 J·g-1 para desnaturação a 57,44 ºC. O incremento e a estabilidade da espuma da nano α-la foi maior quando comparado com a α-la nativa. A atividade de emulsão da proteína α-la nativa e nanoestruturada foram iguais, entretanto o tempo de estabilidade da espuma para a nano α-la foi maior. A nano α-la apresentou atividade antimicrobiano em Listeria monocytogeneses em ensaios de microplaca. A eficiência de encapsulação e a capacidade de ligação foram: de 98,50 ± 0,28 % e 74,32 ± 1,22 % (nano α-la + quercetina), 69,36 ± 0,82 % e 12,38 ± 0,15 % (nano α-la + vitamina B2), 84,47 ± 2,27 % e 28,97 ± 5,96 % (α-la nativa + quercetina) e 74,74 ± 1,92 % e 19,25 ± 1,24 % (α-la nativa + vitamina B2). A presença de bioativos alteram a estabilidade térmica das proteínas pelas análises de TG e DSC. A liberação controlada in vitro simulando fluido gastrointestinal mostrou que a α-la nanoestruturada e nativa liberam os bioativos em fluido gástrico com pH 1,2. A otimização e análise da influência da nano α-la nas características do queijo realizada por planejamento experimental tipo Delineamento Central Composto Rotacional teve como variáveis dependentes parâmetros físico-químicos (pH, acidez titulável, sólidos solúveis totais e condutividade) e análise de perfil de textura, determinando uma metodologia para a produção de queijo minas frescal com 292 µL de nano α-la 2 mg·mL-1, 2,5 g de NaCl e sem adição de KCl para 500 mL de leite. Os queijos com bioativos encapsulados em nano α-la apresentaram características físico-químicas e de perfil de textura compatíveis para queijos minas frescal


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  • The use of nanoprotein α-lactoalbumin (α-la) as a substitute for NaCl in the production of minas frescal cheese was tested in this work, to produce a cheese with less sodium and with the same technical-functional properties given the need to reduce the consumption of NaCl that causes damage to human health. In addition, nano α-la is a bioactive encapsulating agent, which can then make the Minas Frescal cheese a nutraceutical food. The synthesis of nano α-la showed a protein with a hydrodynamic radius of 191.10 ± 21.33 nm and PDI of 0.359 ± 0.059 via Dynamic Light Scattering (DLS) and MET indicates spherical nanostructures with a size of 16.98 ± 2 , 14 nm. The thermal analysis of the nano indicates a mass decay at 84 ºC by the TG and the DSC indicated an enthalpy of -253.2 J · g-1 for denaturation of the nanoprotein at 57.8 ºC. The encapsulation efficiency (EE) and the binding capacity (LC), respectively, 98.50 ± 0.28% EE and 74.32 ± 1.22% LC for quercetin and 69.36 ± 0.82% EE and 12.38 ± 0.15% LC for vitamin B2. The optimization and analysis of the influence of nano α-la on cheese carried out by a Rotational Experimental Design (DCCR) had as dependent variables physical-chemical parameters (pH, titratable acidity, soluble solids, and conductivity) and texture profile analysis (TPA), determining a methodology for the production of minas "frescal" cheese with 292 µL of nano α-la 2 mg · mL-1, 2.5 g of NaCl and 0.0 g of KCl for 500 ml of milk.

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  • HERÁCLITO ALEXANDRE DOS SANTOS
  • MODELAGEM E OTIMIZAÇÃO DE PROCESSO DE PRODUÇÃO DE BIO-ÓLEO A PARTIR DE EMBALAGENS DE POLIPROLILENO


  • Orientador : FABIANO LUIZ NAVES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FABIANO LUIZ NAVES
  • CRISTIANE MEDINA FINZI QUINTAO
  • MARIANA ARRUDA PEREIRA
  • MATEUS DE SOUZA AMARAL
  • Data: 20/08/2021

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  • O plástico é encontrado nos mais diversos tipos de bens de consumo, seja eles, duráveis ou pouco duráveis; muitas das vezes são descartados de forma incorreta seja em lixões e ou aterro sanitários afetando assim o meio ambiente. Na literatura é possível encontrar diversos estudos relacionados ao desenvolvimento e aplicação de processos tecnológicos que permitam o reuso e tratamento dos resíduos plásticos. Há inúmeras formas de trata-los sendo um método conhecido o 3R (reciclar, reutilizar e reduzir) a geração de resíduos.

    O Uso de técnica de degradação térmica são utilizadas como ferramentas para serem aplicadas em novas tecnologias que busquem compreender os mecanismos de decomposição dos polímeros. A pirólise surge como uma forma de utilizar os produtos plásticos encontrados, transformando-os em gases que após serem condensados produzem bio-óleo. Ela é considerada um processo eficiente e de baixo custo. Este trabalho tem por finalidade obter óleo a partir de polipropileno de embalagens descartáveis, visando a modelagem e otimização do processo de pirólise utilizando o algoritmo Normal Boundary Intersection (NBI), para que, posteriormente, se possa representar um processo de pirólise em escalas maiores. Sendo assim, a partir do exposto a possibilidade de reutilização dos plásticos traz um cunho científico e ao mesmo tempo socioeconômico, de forma que, a fronteira tecnológica possa ser fomentada para produção de energia, que atualmente as fontes são poucas e pouco estratificadas. O insumo para produção de óleo combustível neste trabalho, foi o polipropileno reciclado de ponteiras utilizadas em micropipetas (50gr) sendo adicionado caulim variando a quantidade conforme proposto nos experimentos; a temperatura foi de 512ºC sendo que a rampa de aquecimento/min. também era variada. O tempo de cada experimento foi determinando em 90 min sendo após o processo encerrado. Foi possível verificar que quando utilizado rampas de aquecimento menores, favorecia a um volume de óleo produzido; e, em relação ao uso do caulim, quando utilizado massa maior com rampa de aquecimento mais alta, apresentam fatores que podem prejudicar a produção de bio-óleo.


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  • Plastic is found in the most diverse types of consumer goods, whether they are durable or not very durable; many times they are disposed of incorrectly either in dumps and or in landfills, thus affecting the environment. In the literature it is possible to find several studies related to the development and application of technological processes that allow the reuse and treatment of plastic waste. There are countless ways to treat them, the known method being 3R (recycling, reusing and reducing) the generation of waste. The use of thermal degradation techniques are used as tools to be applied in new technologies that seek to understand the decomposition mechanisms of polymers. Pyrolysis appears as a way to use the plastic products found, transforming them into gases that, after being condensed, produce bio-oil. It is considered to be an efficient and low-cost process. This work aims to obtain oil from disposable packaging polypropylene, aiming at the modeling and optimization of the pyrolysis process using the Normal Boundary Intersection (NBI) algorithm, so that, later, it can represent a pyrolysis process on larger scales. Thus, from the above, the possibility of reusing plastics brings a scientific and socioeconomic aspect, so that the technological frontier can be fostered for energy production, which currently sources are few and little stratified. The input for the production of fuel oil in this work, was the recycled polypropylene of tips used in micropipettes (50gr) being added kaolin varying the amount as proposed in the experiments; the temperature was 512ºC and the heating ramp / min. it was also varied. The time for each experiment was determined in 90 min, after which the process was ended. It was possible to verify that when using smaller heating ramps, it favored a volume of oil produced; and, in relation to the use of kaolin, when using larger mass with a higher heating ramp, they present factors that can harm the production of bio-oil.

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  • SAYMON MENEZES DE SOUZA
  • REMOÇÃO DE BIOFILMES BACTERIANOS ADERIDOS EM SUPERFÍCIES DE AÇO INOXIDÁVEL POR NOVOS PROCESSOS DE SANITIZAÇÃO

  • Orientador : IGOR JOSE BOGGIONE SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • IGOR JOSE BOGGIONE SANTOS
  • BOUTROS SARROUH
  • HILARIO CUQUETTO MANTOVANI
  • Data: 14/09/2021

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  • A presença de biofilmes bacterianos em superfícies de aço inoxidável dos equipamentos de indústrias de alimentos, como tanques e tubulações, provoca diversos problemas na indústria, principalmente doenças veiculadas por alimentos. Existem limitações quanto ao uso de tratamentos sanitários industriais e com isso, a nanotecnologia pode ser inserida nesta área, como uma importante ferramenta capaz de revolucionar os processos e produtos, mitigando esta problemática. Portanto, este trabalho visa comparar a eficiência de produtos utilizados por indústrias de alimentos, como hipoclorito de sódio (HS), detergente alcalino LAT 300 PLUS, ácido nítrico (AN), soda cáustica (SC) e álcool em gel, em relação com nanoestruturas de prata (AgNP), de quitosana (NQ), de Carbonato de Cálcio (NC) e de óxido de zinco (ZnOnano), em diferentes concentrações, no controle de biofilmes bacterianos em associação de Listeria monocytogenes com Pseudomonas fluorescens e Escherichia coli com Salmonella typhimurium. Análise antimicrobiana in vitro também foi realizada. Em estágios mais avançados (após 12 dias), os sanitizantes comerciais (HS, LAT, AN e SC)  apresentaram uma redução de no máximo 2,00 ciclos log, enquanto os nanosanitizantes (AgNP, NQ e ZnOnano) foram capazes de reduzir entre 3,00 a 7,59 ciclos log. Em relação a análise in vitro, o HS não foi capaz de inibir o crescimento bacteriano até 5,0 µg/mL, enquanto AN e SC apresentaram valores para Concentração Mínima Inibitória abaixo de 2 µg/mL, e os nanosanitizantes (AgNP, ZnOnano, NQ, NC) até 6 µg/mL. A eficiência obtida pelo álcool em gel foi de ~1,47 ciclos log, enquanto os nanosanitizantes tiveram uma eficiência acima de 3 ciclos log. Estes resultados confirmam a superioridade da eficiência de nanoestruturas no controle de biofilmes formados em superfícies de aço inoxidável


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  • The presence of bacterial biofilms in dairy products, in addition to increasing the rates of surface corrosion, reducing the efficiency of heat transfer, reducing the flow in the pipes, reducing the final quality of the product and generating economic losses, also causes diseases carried by food. Due to the large number of cases of diseases caused by contaminated food, chemical treatments are applied in an attempt to reduce this problem. Despite this, there are limitations regarding the use of these treatments and, with that, nanotechnology can be inserted in this area, as an important tool capable of revolutionizing processes and products, mitigating this problem. Therefore, this work aims to compare the efficiency of sanitizers used by the food industry, such as sodium hypochlorite (HS), alkaline detergent LAT 300 PLUS, nitric acid (AN) and caustic soda (SC) in relation to silver nanostructures (AgNP) , chitosan (NQ) and zinc oxide (ZnOnano), in different concentrations, to control bacterial biofilms, from a simulation of the formation of Listeria monocytogenes and Pseudomonas fluorescens biofilms in stainless steel plates, over 12 days. It was observed a superiority in the growth of L. monocytogenes in relation to P. fluorescens. The nanosanitizers (AgNP, NQ and ZnOnano) were able to reduce the microbial load to a value acceptable by the World Health Organization (3.0 x 102 UFC · mL-1) until the 6th day of analysis, while the AN until the 4th day, and the other commercial sanitizers (HS, LAT, AN and SC) can be considered inefficient in any period of development of the biofilm. Also, in more advanced stages (after 12 days), commercial sanitizers showed a reduction of a maximum of 2.00 log cycles, while nanosanitizers were able to reduce between 3.00 to 7.59 log cycles. This result confirms the superior efficiency of nanostructures in the control of biofilms formed in dairy products.

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  • RAICK SUEL PINHEIRO
  • COMBUSTÃO CATALÍTICA SELETIVA DE ACRILONITRILA SOBRE CATALISADORES (Co, Cu e Fe)-ZSM-5 e (Co, Cu e Fe)-BETA

  • Orientador : MARCELO DA SILVA BATISTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARCELO DA SILVA BATISTA
  • JORGE DAVID ALGUIAR BELLIDO
  • WAGNER LUIS DA SILVA FARIA
  • Data: 29/11/2021

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  • A acrilonitrila (AN) é amplamente utilizada na produção de borrachas e resinas, mas também é considerado um poluente perigoso em gases de exaustão industrial. Acrilonitrila é cancerígena para humanos e tem um limite de emissão muito baixo. A combustão catalítica seletiva (SCC) apresenta vantagens na eliminação dos resíduos de AN, devido à menor temperatura de operação e à transformação da AN em produtos inofensivos como N2 e CO2. Para isso, uma série de catalisadores zeolíticos, (Co, Cu e Fe)-ZSM-5 e (Co, Cu e Fe)-Beta foram preparados pelo método de troca iônica e avaliados na Combustão Catalítica Seletiva da acrilonitrila (CCS-AN). Propriedades físico-químicas desses materiais foram caracterizadas por DRX, FRX, RTP-H2 e espectroscopia UV-Vis. Pelas análises de DRX verificou-se que a morfologia das zeólitas Beta e ZSM-5 foram preservadas. Também foi possível identificar a presença de CuO nos catalisadores de Cu-Beta e Cu-ZSM-5 e Fe2O3 nos catalisadores de Fe-Beta e Fe-ZSM-5. Para Co-Beta e Co-ZSM-5 não foi possível identificar espécies de óxido de cobalto, possivelmente estão intercambiados e compensando carga nas zeólitas. Com relação às análises de RTP–H2 foi possível identificar duas ou mais etapas de redução para os catalisadores de (Cu e Fe)-Beta e (Cu e Fe)-ZSM-5. Pela UV-Vis detectou-se bandas relativas a Cu2+, CuO e [Cu-O-Cu]2+ para Cu-Beta e Cu-ZSM-5, enquanto que para Fe-Beta e Fe-ZSM-5 identificou-se íons isolados de Fe3+, e Co-Beta e Co-ZSM-5 apresentou bandas relativas a Co2+. A combustão de acrilonitrila aumentou com o aumento da temperatura de reação e a ordem de atividade foi Cu-ZSM-5 > Cu-Beta > Fe-ZSM-5 > Fe-Beta > Co-Beta > Co-ZSM-5. A conversão de 90% de acrilonitrila foi alcançada entre 300-450 °C. Os catalisadores Cu-ZSM-5 e Cu-Beta foram os mais ativos e mostraram a maior formação de N2 e CO2. Esse melhor desempenho foi atribuído aos íons isolados de Cu2+, que foram os principais sítios ativos na CCS-AN. Portanto, foi possível concluir que Cu-ZSM-5 e Cu-Beta foram os catalisadores mais eficientes na CCS-AN.


  • Mostrar Abstract
  • A wide range of substances is considered toxic, harm the environment and are harmful to human health. Among these substances, Acrylonitrile has these characteristics that makes it a very dangerous pollutant, so the removal of this organic compound is necessary. Two methods are commonly applied for treatment, and among them, Selective Catalytic Combustion appears as a promising technique because it is possible to be operationalized at reduced temperatures in relation to the conventional method, and generates harmless products such as N2 and CO2. For this, a series of zeolytic catalysts (Co, Cu and Fe)-ZSM-5 and (Co, Cu and Fe)-Beta were prepared by the ion exchange method and evaluated in selective catalytic combustion of acrylonitrile (SCC-AN). Physical and chemical properties of these materials were characterized by XRD, TPR-H2 and UV-Vis spectroscopy. XRD analyses showed that the morphology of Beta and ZSM-5 zeolites were preserved. It was also possible to identify the presence of CuO in Cu-Beta and cu-ZSM-5 and Fe2O3 catalysts in Fe-Beta and Fe-ZSM-5 catalysts. For Co-Beta and Co-ZSM-5 it was not possible to identify cobalt oxide species, possibly they are interchanged and offsetting load in zeolites. Regarding the analysis of TPR-H2 it was possible to identify two or more reduction steps for the catalysts of (Cu and Fe)-Beta and (Cu and Fe)-ZSM-5. Uv-Vis showed bands related to Cu2+, CuO and [Cu-O-Cu]2+ for Cu-Beta and Cu-ZSM-5, while for Fe-Beta and Fe-ZSM-5 isolated ions of Fe3+, and Co-Beta and Co-ZSM-5 presented bands related to Co2+. It was observed in the catalytic tests that the catalysts modified with Fe were the most active, where Fe3+ species were the main active sites of SCC-AN. Regarding selectivity at N2 and CO2, (Fe and Co)-ZSM-5 showed better results, however, this presented traces of NO and N2O. Therefore, it is possible to infer that Fe-ZSM-5 presented the best results for SSC-AN because it could combine good conversion, reduced temperature, high selectivity to N2 and CO2 and low formation of undesirable by-products. The other catalysts were somehow less selective to N2 and CO2, or generated some kind of secondary pollution.

2020
Dissertações
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  • BRUNA CARLA SANTOS SILVEIRA
  • TRATAMENTO DAS EMISSÕES DE ACETONITRILA SOBRE CATALISADORES (Cu, Co ou Fe)-ZSM-5 e (Cu, Co ou Fe)-BETA

  • Orientador : MARCELO DA SILVA BATISTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • HENRIQUE DOS SANTOS OLIVEIRA
  • JORGE DAVID ALGUIAR BELLIDO
  • MARCELO DA SILVA BATISTA
  • Data: 12/06/2020

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  • A Oxidação Catalítica Seletiva tem se destacado como um método energeticamente mais eficiente e seletivo que a combustão tradicional de poluentes. Esse método consiste no uso de catalisadores na reação de combustão, o que reduz as temperaturas requeridas e a formação de subprodutos. Esse trabalho teve como objetivo o estudo de catalisadores (Cu, Fe, Co)-ZSM-5 e (Cu, Fe, Co)-Beta na oxidação catalítica seletiva da acetonitrila visando diminuir a temperatura de combustão tradicional (> 850ºC) e aumentar a formação preferencial de N2. Os catalisadores foram preparados por três trocas iônicas consecutivas e caracterizados pelos métodos de DRX, FRX, RTP-H2, DTP e espectroscopia no UV-VIS. As análises de DRX evidenciaram, através da medida da intensidade dos picos, que a troca iônica não influenciou na cristalinidade da estrutura zeolítica. Os resultados mostraram a presença de CuO nos catalisadores Cu-(ZSM-5 e Beta) e de Fe2O3 nos catalisadores Fe-(ZSM-5 e Beta). A ausência de óxidos de cobalto nos catalisadores Co-(ZSM-5 e Beta) indicou que a maioria das espécies de cobalto está intercambiada na estrutura das zeólitas. Os perfis de RTP-H2 mostraram que os catalisadores (Cu, Fe)-ZSM-5 e (Cu, Fe)-Beta apresentaram reduções das espécies de cobre e cobalto em mais de uma etapa. As análises de espectroscopia no UV-VIS identificaram a presença dos íons Cu2+, (Cu-O-Cu)2+,Fe3+, Co2+ e Co3+ em posição de compensação de carga nas zeólitas preparadas com os esses metais, bem como nanopartículas de CuO e Fe2O3, nos catalisadores (Cu, Fe)-ZSM-5 e (Cu, Fe)-Beta. Os ensaios catalíticos mostraram que Cu-ZSM-5 e Cu-Beta foram mais ativos para a oxidação de acetonitrila, e dentre eles o Cu-Beta apresentou a formação apenas dos produtos de interesse, se destacando como o catalisador mais adequado para a oxidação catalítica seletiva da acetonitrila. De acordo com os resultados de DRX, RTP e UV-VIS para Cu-Beta a maioria das espécies de cobre está presente como nanopartículas de CuO dispersas, que atuam como centro ativo e foram as responsáveis por aumentar a sua conversão e formação preferencial de N2 e CO2.


  • Mostrar Abstract
  • The Selective Catalytic Oxidation stands out as a more energy efficient and selective method than traditional combustion. This method consists in the use of catalysts in the combustion reaction, which reduces the required temperatures and the formation of byproducts. This work aimed to study (Cu, Fe, Co)-ZSM-5 and (Cu, Fe, Co)-Beta catalysts in the selective catalytic oxidation of acetonitrile to decrease traditional combustion temperature (> 850ºC) and to raise selectivity to N2. The catalysts were prepared by three consecutive ion exchanges and characterized by the methods of XRD, XRF, TPR-H2, TPD and UV-VIS spectroscopy. The XRD analysis showed, by measuring the intensity of the peaks, that the ion exchange did not influence the crystallinity of zeolitic structure. The results showed the presence of CuO in the Cu-ZSM-5 and Cu-Beta catalysts and Fe2O3 in the Fe-ZSM-5 and Fe-Beta catalysts. The absence of cobalt oxides in the Co-ZSM-5 and Co-Beta catalysts indicated that most cobalt species is interchanged in the zeolite structure. The TPR-H2 profiles showed that (Cu, Fe)-ZSM-5 and (Cu, Fe)-Beta catalysts showed reductions of copper and cobalt species in more than one step. The spectroscopy analysis in UV-VIS identified the presence of Cu2+, (Cu-O-Cu)2+,Fe3+, Co2+ and Co3+ ions in compensation position on zeolites prepared with these metals. As well as, identified nanoparticles of CuO and Fe2O3, in the catalysts (Cu, Fe)-ZSM-5 and (Cu, Fe)-Beta. The catalytic tests revealed that Cu-ZSM-5 and Cu-Beta were more active for acetonitrile oxidation. The Cu-Beta leaded to the formation of only interest’s products, standing out as the most suitable catalyst for the selective catalytic oxidation of acetonitrile. According to the DRX, TPR and UV-VIS spectroscopy results for Cu-Beta most copper species are present as dispersed CuO nanoparticles acting as the active center. They were responsible for increasing their conversion and preferential formation of N2 and CO2.

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  • CARLOS ALBERTO DOS SANTOS VAZ
  • DESENVOLVIMENTO DE UMA UNIDADE DE TRATAMENTO DE LIXIVIADO DE ATERRO SANITÁRIO POR MEIO DE COAGULAÇÃO FLOCULAÇÃO E OZONIZAÇÃO CATALÍTICA

  • Orientador : FABIANO LUIZ NAVES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALEXANDRE BOSCARO FRANCA
  • FABIANO LUIZ NAVES
  • PATRICIA DA LUZ MESQUITA
  • MESSIAS BORGES SILVA
  • Data: 07/07/2020

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  • O lixiviado de aterro sanitário contém elevada concentração de matéria orgânica recalcitrante, como, substâncias húmicas (SH), nitrogênio amoniacal (N-NH3) e outras substâncias de elevado potencial poluidor a cursos receptores. Já foi comprovado que tratamentos baseados em processos biológicos e combinados com o tratamento de esgoto não são eficazes em adequá-lo aos padrões de descarte exigidos pela legislação ambiental. Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivo propor e avaliar um processo de tratamento combinado com coagulação-floculação e ozonização catalítica em um Rotating Packed Bed Reactor (RPB), no lixiviado de aterro sanitário da cidade de Conselheiro Lafaiete, Minas Gerais. Metodologia de superfície de resposta foi utilizada para modelar o problema e Normal Boundary Intersection (NBI) foi empregada para determinar as condições otimizadas do processo. O pH, velocidade de agitação e dosagem de cloreto férrico, como coagulante em Jar test, foram analisados com o objetivo de reduzir a demanda química de oxigênio (DQO) e o carbono orgânico total (COT). As condições das variáveis que forneceram o melhor tratamento com coagulação-floculação foram pH 4,7, 40 rpm e 0,8 g L-1 de FeCl3, reduzindo em média 34% e 46% de DQO e COT, respectivamente. Esse foi o ponto de partida para o tratamento com ozonização catalisada por MgO suportado em carvão ativado granulado (CAG) em RPB. As reações foram realizadas em um reator com volume útil de 0,25 L, alimentado por um gerador de ozônio e 1 g de massa de catalisador por vez, durante 3 h. O pH do lixiviado, velocidade de agitação do reator e vazão de ozônio foram avaliados para determinar as remoções de DQO, COT, carbono inorgânico (CI), N-NH3 e Abs254. Na ozonização catalítica foram obtidas remoções de 63% de DQO, 78% de COT, 68% de N-NH3 e 41% de Abs254.Com base nas condições otimizadas para os processos de tratamento obtidos neste trabalho e na taxa de geração e carga orgânica para o lixiviado do aterro sanitário estudado, foi realizado o dimensionamento para a extrapolação de escala de laboratório para escala real, como uma aplicação efetiva de solução para um problema comum em processos de tratamento convencionais deste efluente.


  • Mostrar Abstract
  • Landfill leachate contains a high concentration of recalcitrant organic matter, such as humic substances (HS), ammoniacal nitrogen (N-NH3) and other substances with a high polluting potential in receiving streams. It has been proven that treatments based on biological processes and combined with sewage treatment are not effective in adapting it to the disposal standards required by environmental legislation. In this context, the present study aimed to propose and evaluate a treatment process combined with coagulation-flocculation and catalytic ozonation in a Rotating Packed Bed Reactor (RPB), in the landfill leachate in the city of Conselheiro Lafaiete, Minas Gerais. Response surface methodology was used to model the problem and Normal Boundary Intersection (NBI) was used to determine the optimized process conditions. The pH, agitation speed and dosage of ferric chloride, as a coagulant in Jar test, were analyzed in order to reduce the chemical oxygen demand (COD) and the total organic carbon (TOC). The conditions of the variables that provided the best treatment with coagulation-flocculation were pH 4,7, 40 rpm and 0,8 g L-1 of FeCl3, reducing on average 34% and 46% of COD and TOC, respectively. This was the starting point for the treatment with ozonation catalyzed by MgO supported on granulated activated carbon (GAC) in RPB. The reactions were carried out in a reactor with a useful volume of 0,25 L, powered by an ozone generator and 1 g of catalyst mass at a time, for 3 h. The leachate pH, reactor agitation speed and ozone flow were evaluated to determine COD, TOC, inorganic carbon (IC), N-NH3 and Abs254 removals. In catalytic ozonation, removals of 63% COD, 78% TOC, 68% N-NH3 and 41% Abs254 were obtained. Starting from the optimized conditions for the treatment processes obtained in this work and the rate of generation and organic load for the leachate of the studied landfill leachate, the dimensioning for the extrapolation from laboratory scale to real scale was performed, as an effective solution for a common problem in conventional treatment processes for this effluent.

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  • BRUNNA D'ONOFRE COUTO
  • PRODUÇÃO DE QUEIJO TIPO MINAS FRESCAL COM REDUZIDO TEOR DE SÓDIO E SUPLEMENTADO COM QUERCETINA E VITAMINA B2 ENCAPSULADOS COM NONOESTRUTURAS DE β-LACTOGLOBULINA 

  • Orientador : IGOR JOSE BOGGIONE SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DANIELA LEITE FABRINO
  • DELAINE MEIRELES GOUVÊA BOGGIONE
  • DEMIAN PATRICK FABIANO
  • IGOR JOSE BOGGIONE SANTOS
  • Data: 14/07/2020

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  • O consumo excessivo de sal pode levar a adversidades na saúde. Por isso, houve uma determinação da redução de sódio pelo Ministério da Saúde às indústrias. Assim, a indústria de laticínios busca alternativas promissoras para redução e/ou substituição do sódio, sem alterar a qualidade do produto final. Portanto, o objetivo deste trabalho foi produzir o queijo tipo minas frescal suplementado com nanoestruturas de β-lactoglobulina (β-lg) com e sem bioativos - quercetina e vitamina B2 - visando à redução do teor de sódio e o melhoramento funcional do alimento. Os queijos foram produzidos via planejamento experimental de delineamento composto central rotacional (DCCR) 23, sendo as variáveis independentes as concentrações de NaCl, KCl e nanoestrutura de β-lg, com três repetições no ponto central. Posteriormente, foi realizado o melhoramento funcional do alimento via encapsulamento dos bioativos quercetina e vitamina B2. As nanoestruturas sintetizadas apresentaram tamanho médio de 109,95 ± 0,68 nm e índice de polidispersividade (PDI) de 0,4078 ± 0,0539. Armazenadas a 4°C por 60 dias, mantiveram os valores de tamanho e de potencial zeta (-18,1 ± 1,1 mV), caracterizando um sistema coloidal semi-estável. As nanoestruturas apresentaram propriedades espumante e emulsificante melhoradas quando comparadas à proteína em sua forma nativa. Foi possível realizar o encapsulamento dos bioativos quercetina e vitamina B2 à nanoestrutura de β-lg, apresentando 96,50% e 36,39% de eficiência, respectivamente. No queijo minas frescal produzido, as variáveis pH, sólidos solúveis totais, acidez titulável, firmeza, coesividade, elasticidade, dureza e mastigabilidade não foram significativas estatisticamente para o modelo, porém, quando comparados aos queijos isentos de nanoestrutura, apresentaram 60,12% de redução dos valores de ácido lático e 47,64% e 49,03% de incremento nos valores de firmeza superior e lateral, respectivamente. A condutividade e adesividade foram significativas estatisticamente, sendo o KCl e NaCl o fator de maior influência, respectivamente. Os queijos produzidos com nanoestrutura e bioativo não apresentaram alterações nas propriedades físico-químicas e de textura. É uma alternativa promissora à redução do NaCl, visto que a substituição de 50% de NaCl por KCl deste trabalho concomitantemente com a adição da nanoestrutura manteve as propriedades físico-químicas e reológica do produto.


  • Mostrar Abstract
  • Excessive consumption of salt can lead to health adversities. Therefore, there was a determination of sodium reduction by the Ministry of Health to the industries. Thus, the dairy industry seeks promising alternatives for reducing and / or replacing sodium, without changing the quality of the final product. Therefore, the objective of this work was to produce Minas fresh cheese supplemented with β-lactoglobulin (β-lg) nanostructures with and without bioactives - quercetin and vitamin B2 - reducing the sodium content and improving  food functionally. The cheeses were recovered via central rotational composite design (DCCR) 23, with the independent variables being concentrations of NaCl, KCl and β-lg nanostructure, with three repetitions at the central point. Subsequently, the functional improvement of the food was carried out the encapsulation of the bioactive quercetin and vitamin B2. As synthesized nanostructures, average size of 109.95 ± 0.68 nm and polydispersity index (PDI) of 0.4078 ± 0.0539. Stored at 4 ° C for 60 days, they maintained the values of size and zeta potential (-18.1 ± 1.1 mV), featuring a semi-stable colloidal system. The nanostructures sparkling and emulsifying properties improved, when compared to protein in its native form. It was possible to encapsulate the bioactive quercetin and vitamin B2 to the β-lg nanostructure, such as 96.50% and 36.39% efficiency, respectively. In the Minas fresh cheese produced, the variables pH, total soluble solids, titratable acidity, firmness, cohesiveness, elasticity, hardness and chewability were not statistically relevant for the model, however, when compared to nanostructure-free cheeses, odd 60.12 % reduction in lactic acid values and 47.64% and 49.03% increase in upper and lateral firmness values, respectively. Conductivity and adhesiveness were statistically significant, with KCl and NaCl being the most influential factor, respectively. The cheeses available with nanostructure and bioactive are not transferred in physical-chemical and texture properties. It is a promising alternative to the reduction of NaCl, since the replacement of 50% of NaCl by KCl of this work concomitantly with the addition of the nanostructure maintained the physical-chemical and rheological properties of the product.

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  • DIEGO BERTOLDO FRANCISCO
  • ANÁLISE EXPERIMENTAL E COMPUTACIONAL DA CAMADA DE INTERDIFUSÃO NA INTERFACE AÇO C-Mn/INCONEL 625

  • Orientador : EDUARDO PRADO BASTON
  • MEMBROS DA BANCA :
  • VICENTE BRAZ DA TRINDADE FILHO
  • EDUARDO PRADO BASTON
  • JUAN CANELLAS BOSCH NETO
  • Data: 15/07/2020

  • Mostrar Resumo
  • Na indústria de óleo e gás, tubulações de aço C-Mn são utilizadas com muita frequência, em várias etapas do processo de extração e condução do petróleo, sendo aplicados como revestimento de poços. Estas aplicações chegam a grandes profundidades onde as operações são mais complexas devido a esforços internos e externos além da corrosão que é potencializada pelas altas concentrações de sulfeto de hidrogênio ( ) e o dióxido de carbono ( ) presentes no petróleo. Para atender essa demanda, se faz necessário à busca por novos materiais e processos de produção que apresentem características de resistências aos esforços mecânicos e à corrosão, a fim de garantir a segurança dessas operações, prevenindo de impactos ambientais. Neste contexto esse estudo foi realizado utilizando amostras de tubos de aço C-Mn com revestimento de uma superliga de níquel denominada Inconel 625, preparadas por aspersão térmica combinando o processo tratamento térmico no conjunto metal base e revestimento, variando-se o tempo de aquecimento (10, 30, 60 e 120 min) e temperatura do forno (950 e 1050 °C). Após o experimento, foram realizadas análises microestruturais, análises do perfil de composição química e curvas de fração mássica. De acordo com os resultados obtidos desenvolveu-se um modelo matemático a partir da Segunda Lei de Fick, aplicado a um software de simulação, para validação dos resultados obtidos no laboratório com o objetivo de estimar os coeficientes de difusão para cada um dos elementos (Fe, Ni e Cr) contidos nas amostras, na área de interface entre o substrato e revestimento. Os resultados demonstram que o aumento da temperatura durante o processo de tratamento térmico aumentou a região de interdifusão entre o substrato e o revestimento e que as diferenças encontradas para os coeficientes de difusão do Fe, Ni e Cr, presentes nas amostras, com outros estudos encontrados na literatura estão relacionadas aos seguintes fatores: presença de diferentes elementos e concentrações no material, interferindo na movimentação dos compostos estudados e, também, à difusão em contornos de grãos que, devido aos arranjos desordenados das estruturas interferem diretamente na resistência ao transporte, consequentemente, nos resultados dos coeficientes de difusão. 


  • Mostrar Abstract
  • In the oil and gas industry, C-Mn steel pipes are used very often, in many stages of the process of extraction and conduction of oil, being applied as casing for wells. Those applications reach great depths where the operations are more complex due to internal and external efforts in addition to corrosion that is enhanced by high concentrations of hydrogen sulphide ( ) and carbon dioxide ( ) that are present in oil. With the purpose of understanding this demand, it was necessary to search for new materials and processes of production that have aspects of resistance to mechanical efforts and corrosion, in order to guarantee the security in the operations, preventing environmental impacts. In this context this study was conducted using samples of C-Mn steel pipes coated with a nickel-based super alloy denominated Inconel 625. The materials were prepared by thermal spraying, combining the thermal treatment process, varying the time taken to heat (10, 30, 60 and 120 minutes) and temperature (950 and 1050 °C). After the experiment, microstructural analyses were performed, the pattern of chemical composition and mass fraction curves were analyzed. According to the results, a mathematical model was developed from Flick’s Second Law, which was applied to a software of simulation, for the validation of the results obtained in the laboratory to estimate the diffusion coefficients of each element (Fe, Ni and Cr) present in the samples, in the interface area between substrate and coating. The results show that the increase of temperature during the process of thermal treatment increased the interdiffusion region between substrate and coating and the differences found in the diffusion coefficients of Fe, Ni e Cr, present in the samples, in correlation with studies of the literature related to the subject, are connected to two factors: the presence of different elements and concentrations in the material, interfering in the movement of the studied compounds and also the diffusion on grain boundary that, because of structural disorderly arrangements interfere directly in the resistance to transportation, consequently, in the results of diffusion coefficients.

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  • DIEGO BERTOLDO FRANCISCO
  • ANÁLISE EXPERIMENTAL E COMPUTACIONAL DA CAMADA DE INTERDIFUSÃO NA INTERFACE AÇO C-Mn/INCONEL 625

  • Orientador : EDUARDO PRADO BASTON
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO PRADO BASTON
  • JUAN CANELLAS BOSCH NETO
  • VICENTE BRAZ DA TRINDADE FILHO
  • Data: 15/07/2020

  • Mostrar Resumo
  • Na indústria de óleo e gás, tubulações de aço C-Mn são utilizadas com muita frequência, em várias etapas do processo de extração e condução do petróleo, sendo aplicados como revestimento de poços. Estas aplicações chegam a grandes profundidades onde as operações são mais complexas devido a esforços internos e externos além da corrosão que é potencializada pelas altas concentrações de sulfeto de hidrogênio ( ) e o dióxido de carbono ( ) presentes no petróleo. Para atender essa demanda, se faz necessário à busca por novos materiais e processos de produção que apresentem características de resistências aos esforços mecânicos e à corrosão, a fim de garantir a segurança dessas operações, prevenindo de impactos ambientais. Neste contexto esse estudo foi realizado utilizando amostras de tubos de aço C-Mn com revestimento de uma superliga de níquel denominada Inconel 625, preparadas por aspersão térmica combinando o processo tratamento térmico no conjunto metal base e revestimento, variando-se o tempo de aquecimento (10, 30, 60 e 120 min) e temperatura do forno (950 e 1050 °C). Após o experimento, foram realizadas análises microestruturais, análises do perfil de composição química e curvas de fração mássica. De acordo com os resultados obtidos desenvolveu-se um modelo matemático a partir da Segunda Lei de Fick, aplicado a um software de simulação, para validação dos resultados obtidos no laboratório com o objetivo de estimar os coeficientes de difusão para cada um dos elementos (Fe, Ni e Cr) contidos nas amostras, na área de interface entre o substrato e revestimento. Os resultados demonstram que o aumento da temperatura durante o processo de tratamento térmico aumentou a região de interdifusão entre o substrato e o revestimento e que as diferenças encontradas para os coeficientes de difusão do Fe, Ni e Cr, presentes nas amostras, com outros estudos encontrados na literatura estão relacionadas aos seguintes fatores: presença de diferentes elementos e concentrações no material, interferindo na movimentação dos compostos estudados e, também, à difusão em contornos de grãos que, devido aos arranjos desordenados das estruturas interferem diretamente na resistência ao transporte, consequentemente, nos resultados dos coeficientes de difusão. 


  • Mostrar Abstract
  • In the oil and gas industry, C-Mn steel pipes are used very often, in many stages of the process of extraction and conduction of oil, being applied as casing for wells. Those applications reach great depths where the operations are more complex due to internal and external efforts in addition to corrosion that is enhanced by high concentrations of hydrogen sulphide ( ) and carbon dioxide ( ) that are present in oil. With the purpose of understanding this demand, it was necessary to search for new materials and processes of production that have aspects of resistance to mechanical efforts and corrosion, in order to guarantee the security in the operations, preventing environmental impacts. In this context this study was conducted using samples of C-Mn steel pipes coated with a nickel-based super alloy denominated Inconel 625. The materials were prepared by thermal spraying, combining the thermal treatment process, varying the time taken to heat (10, 30, 60 and 120 minutes) and temperature (950 and 1050 °C). After the experiment, microstructural analyses were performed, the pattern of chemical composition and mass fraction curves were analyzed. According to the results, a mathematical model was developed from Flick’s Second Law, which was applied to a software of simulation, for the validation of the results obtained in the laboratory to estimate the diffusion coefficients of each element (Fe, Ni and Cr) present in the samples, in the interface area between substrate and coating. The results show that the increase of temperature during the process of thermal treatment increased the interdiffusion region between substrate and coating and the differences found in the diffusion coefficients of Fe, Ni e Cr, present in the samples, in correlation with studies of the literature related to the subject, are connected to two factors: the presence of different elements and concentrations in the material, interfering in the movement of the studied compounds and also the diffusion on grain boundary that, because of structural disorderly arrangements interfere directly in the resistance to transportation, consequently, in the results of diffusion coefficients.

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  • SARAH ARAÚJO VALVERDE
  • REMOÇÃO DE BORO DE AMOSTRA SINTÉTICA POR ADSORÇÃO EM CARVÃO DE OSSOS BOVINOS UTILIZANDO INTERSECÇÃO NORMAL DE FRONTEIRA COMO MÉTODO DE OTIMIZAÇÃO MULTIVARIADA

  • Orientador : PATRICIA DA LUZ MESQUITA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • PATRICIA DA LUZ MESQUITA
  • IGOR JOSE BOGGIONE SANTOS
  • FABIANO LUIZ NAVES
  • KÁTIA CECÍLIA DE SOUZA FIGUEIREDO
  • Data: 02/10/2020

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  • O boro, além de ser um micronutriente essencial para plantas, seres humanos e animais, é um componente importante usado em várias indústrias. Juntamente com a ampla disseminação da aplicação de boro, cada vez mais resíduos de boro poluem as fontes de água e levam a uma série de problemas ambientais e de saúde. As contaminações de boro são agravadas pelo fato desse contaminante não ser removido por tratamentos convencionais de água e sua separação ainda é considerada um desafio. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi investigar a remoção de boro em um efluente sintético pelo processo de adsorção em carvão de ossos bovinos. O planejamento de experimentos foi realizado utilizando o método de Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR) com otimização dos resultados através dos métodos do Gradiente Reduzido Generalizado (GRG) e da Intersecção Normal de Fronteira (NBI). Os resultados do modelo otimizado mostraram que nas condições de pH inicial do efluente de 7,72, razão sólido-líquido de 59,95 gcarvão.kg-1efluente e concentração inicial de boro de 18,63 mg.L-1, foi possível atingir 43% de remoção de boro com variância de 2%². O pré-tratamento com vapor no carvão de osso também foi avaliado e não causou alterações estruturais significativas no adsorvente nem influenciou na adsorção do boro. O estudo de equilíbrio mostrou que os dados experimentais melhor se ajustaram aos modelos de Freundlich e Henry quando comparados à isoterma de Langmuir, Temkin e Langmuir-Freundlich, sugerindo um processo reversível. O modelo de cinética de adsorção de pseudo-segunda ordem melhor ajustou os dados experimentais e os parâmetros termodinâmicos revelaram um processo endotérmico (ΔH= +15,17 kJ.mol-1), espontâneo e controlado por entropia (ΔS= +0,07 kJ.mol-1.K-1) .


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  • Boron is an essential micronutrient for plants, humans and animals, which is also an important component used in various industries. Along with the widespread of boron application, more and more boron waste pollutes the drinking water sources, and leads to a series of environment and health problems. Boron contaminations are aggravated by the fact that it cannot be removed by conventional water treatments and its separation still remains an issue. In this context, the goal of this paper was to explore boron removal in a synthetic effluent through the adsorption process in bovine bone char. Design of experiments was carried out using the Central Composite Design (CCD). Optimization was carried out by Generalized Reduced Gradient (GRG) and Normal Border Intersection (NBI) methods. At initial effluent pH of 7.72, solid-liquid ratio of 59.95 gbone char.kg-1effluent and an initial boron concentration of 18.63 mg.L-1, it was possible to reach 43% of boron removal, with a variance of 2%². Steam pre-treatment for bone char was also evaluated and neither caused significant structural changes in the adsorbent nor influenced the adsorption of boron. The equilibrium study showed that Freundlich and Henry models described better the system, compared to Langmuir, Temkin and Langmuir-Freundlich isotherms, suggesting a reversible process. Pseudo-second order adsorption kinetics model best fitted experimental data and the thermodynamic parameters revealed an endothermic (ΔH = +15.17 kJ.mol-1), spontaneous and controlled by entropy (ΔS = +0.07 kJ.mol-1.K-1) process.

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  • KAREN SARTORI JEUNON GONTIJO
  • BIODEGRADAÇÃO DE ÓLEO VEGETAL POR FUNGOS FILAMENTOSOS E MODELAGEM DO PROCESSO

  • Orientador : EDSON ROMANO NUCCI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDSON ROMANO NUCCI
  • ENIO NAZARE DE OLIVEIRA JUNIOR
  • ANA PAULA FONSECA MAIA DE URZEDO
  • KARINA ARRUDA ALMEIDA
  • Data: 03/11/2020

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  • A evolução tecnológica proporcionou vários benefícios, como facilidade na comunicação, transporte, entre outros. Entretanto, junto com a evolução veio a degradação ambiental pelo descarte indevido do óleo de cozinha. Este trabalho teve como objetivo utilizar fungos filamentosos para a biodegradação do óleo de cozinha e em conjunto realizar a modelagem do processo utilizando um sistema inteligente. Para a realização dos experimentos, foi usado um meio sintético e quatro fungos filamentosos. Sendo que três apresentaram produção enzimática (P. crysogenum, P. aculeatus e A. niger). Após o teste de produção enzimática, os fungos que produziram a enzima de interesse no óleo foram o A. niger e P. aculeatus (onde o valor foi de 0,6 g/L e aproximadamente 0,4g/L respectivamente). Por esses fungos terem apresentado melhores resultados, passaram pela etapa da curva de crescimento e observou que o fungo P. aculeatus apresentou o melhor resultado de crescimento (aproximadamente 0,38g/L). Na etapa de modelagem do processo, usou um sistema inteligente que é a lógica fuzzy visando obter como resultado o crescimento do fungo e biodegradação, e assim realizar uma comparação com os dados experimentais. Através os resultados, pode-se observar que os dados apresentados em laboratório foram condizentes com os resultados apresentados pela lógica fuzzy.


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  • Technological developments have provided several benefits, such as ease of communication, transportation, among others. However, along evolution came environmental degradation due to improper disposal of cooking oil. The objective of this work was to use filamentous fungi for the biodegradation of cooking oil and jointly carry out the process modeling using an intelligent system. To carry out the experiments, a synthetic medium and four filamentous fungi were used, which three showed enzymatic production (P. crysogenum, P. aculeatus and A. niger). After enzymatic production test, the fungi that produced the enzyme of interest in the oil were A. niger and P. aculeatus (where the value was 0.6 g.L-1 and approximately 0.4 g.L-1 respectively). With those better results, they passed through the growth curve stage and P. aculeatus showed the best growth result (approximately 0.38 g.L-1). In the process modeling stage, it is used fuzzy logic aiming to obtain as a result the growth of the fungus and biodegradation, and thus to make a comparison with the experimental data. Through the results, it can be observed that the data presented in the laboratory were consistent with the results presented by the fuzzy logic.

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  • ANA PAULA SILVA ARTUR
  • AVALIAÇÃO DA CORROSÃO POR ENSAIOS DE IMERSÃO E SIMULAÇÃO EM JUNTAS SOLDADAS DE AÇO INOXIDÁVEL LEAN DUPLEX UNS S32304

  • Orientador : DALILA MOREIRA DA SILVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DALILA MOREIRA DA SILVEIRA
  • EDSON ROMANO NUCCI
  • VANESSA DE FREITAS CUNHA LINS
  • Data: 24/11/2020

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  • Os aços inoxidáveis duplex são constituídos por uma mistura volumétrica aproximadamente igual de austenita e ferrita epor apresentam elevada resistência a corrosão sua aplicabilidade tem aumentado no cotidiano das indústrias. O aço inoxidável Lean Duplex UNS S32304, material de estudo nesta pesquisa, quando comparado a outros tipos de aços inoxidáveis duplex, tem um custo de obtenção relativamente inferior, por causa da substituição parcial do níquel por nitrogênio como elemento de ligas. Este trabalho teve como objetivo analisar a resistência a corrosão do aço inoxidável Lean Duplex UNS S32304 no tempo de 4 e 8 meses imersos em uma solução de NaCl 3,5% m/v fazendo uso das técnicas eletroquímica e polarização anódica potenciodinâmica e impedância eletroquímica nos processos de soldagem GMAW, FCAW, SMAW e no metal base.Os resultados demonstram que o potencial de corrosão, das juntas soldadas pelo processo GMAW, apresentou valores mais elevados, indicando a menor tendência à corrosão destas amostras, quando comparados aos demais processos de soldagem, isso ocorreu provavelmente devido ao menor nível de inclusões não metálicas do processo GMAW.Quanto ao teste de taxa de corrosão percebeu-se que todas as amostras tiveram um grau de corrosividade no mínimo moderada, exceto o metal base que teve um grau de corrosividade baixo. As amostras que tiveram a taxa de corrosão mais elevada foram as da solda FCAW demonstrando que o meio estudado foi mais corrosivo para amostras soldadas por esse processo. Nos resultados simulados quando comparados aos obtidos experimentalmente e com a literatura foram coerentes, entretanto na parte simulada não é possível identificar qual o tipo de solda e por isso esta informação só é obtida experimentalmente, mas a simulação foi muito importante, pois apresenta informações gerais do processo corrosivo e sua aplicação em condições específicas traz resultados similares aos encontrados experimentalmente em um tempo de retorno muito menor. Esse processo de simulação ainda permite uma noção geral do comportamento de corrosão em uma mesma condição experimental com dois materiais diferentes.


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  • Duplex stainless steels are constituted by an approximately equal volumetric mixture of austenite and ferrite and because of their high resistance to corrosion, their applicability has increased in the daily life of industries. The lean duplex stainless steel UNS S32304, study material in this research, when compared to other types of duplex stainless steels, has a relatively lower cost of obtaining, due to the partial substitution of nickel for nitrogen as an alloy element. This work hat to objective analyze the corrosion resistance of lean duplex stainless steel UNS S32304 in time 4 and 8 months immersed in a 3.5%m/v NaCl solution using electrochemical techniques and anodic potentiodynamic polarization and electrochemical impedance in welding processes GMAW, FCAW, SMAW and the base metal. The results demonstrate that the corrosion potential of the joints welded by the GMAW process showed higher values, indicating the smallest tendency of corrosion of these samples, when compared to the other welding processes, this probably occurred due to the lower level of non-metallic inclusions of the GMAW process. As for the corrosion rate test, it was noticed that all samples had a degree of corrosivity at least moderate, except the base metal, which had a low degree of corrosivity. The samples that had the elevated corrosion rate were those of the FCAW weld, demonstrating the environment this studied was more corrosive for samples welded by this process. In the simulated results when compared to those obtained experimentally and with the literature they were consistent, however in the simulated part it is not possible to identify which type of weld and therefore this information is only obtained experimentally, but the simulation was very important, as it presents general information of the corrosive process and its application under specific conditions brings results similar to those found experimentally in a much shorter return time. This simulation process still allows a general notion of the corrosion behavior in the same experimental condition with two different materials.

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  • MICHELLE LAYRA CUNHA REZENDE
  • ADAPTAÇÃO DA METODOLOGIA 5220-D DO STANDARD METHODS PARA A DETERMINAÇÃO DA DEMANDA QUÍMICA DE OXIGÊNIO (DQO), SEM DIGESTÃO POR AQUECIMENTO ARTIFICIAL DA AMOSTRA

  • Orientador : FABIANO LUIZ NAVES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CRISTIANE MEDINA FINZI QUINTAO
  • FABIANO LUIZ NAVES
  • LARISSA CARVALHO SOARES AMARAL
  • Data: 27/11/2020

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  • A demanda química de oxigênio (DQO) é um parâmetro global utilizado como indicador de conteúdo orgânico em águas residuárias e superficiais bem como para o monitoramento de estações de tratamento de efluentes líquidos. Dessa forma, o novo método proposto para análise de DQO em amostras visa contribuir e facilitar o processo de determinação de matéria orgânica em estações de tratamento de efluentes a fim de poupar gastos e tempo.
    Atualmente, o método para determinar a Demanda Química de Oxigênio (DQO) mais empregado para refluxo fechado é a Metodologia 5220D do Standard Methods, no qual tubos com amostras contendo biftalato de potássio, sulfato de mercúrio, dicromato de potássio e água destilada são levados a um digestor e posteriormente deixados para resfriar antes de suas respectivas absorbâncias serem medidas e sua DQO calculada. Esse processo apresenta alguns inconvenientes no que diz respeito à digestão, pois as amostras devem ser digeridas por um período de aproximadamente 2 horas antes de ler suas absorbâncias.
    Com o intuito de otimizar o tempo de análise desse método, o presente modelo de utilidade foi desenvolvido, por meio do qual as absorbâncias das amostras são obtidas através de uma equação que correlaciona as absorbâncias das mesmas logo após sua oxidação, sem passar pelo processo de digestão.
    Além disso, é proposto também, a validação da metodologia através de testes de exatidão, precisão, robustez, linearidade, seletividade e sensibilidade independente do material orgânico a ser analisado. A principal vantagem desse modelo é a economia de tempo, de gasto com a compra do equipamento e também a redução de energia elétrica, devido à não utilização do bloco digestor.


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  • Chemical oxygen demand (COD) is a global parameter used as an indicator of organic content in wastewater and surface water as well as for the monitoring of wastewater treatment plants. Thus, the new method proposed for analyzing COD in samples aims to contribute and facilitate the process of determining organic matter in wastewater treatment plants in order to save costs and time.
    Currently, the method used to determine the Chemical Oxygen Demand (COD) most used for closed reflux is the Standard Methods 5220D Methodology, in which tubes with samples containing potassium biftalate, mercury sulfate, potassium dichromate and distilled water are carried out. a digester and then left to cool before their respective absorbances are measured and their COD calculated. This process has some disadvantages regarding digestion, as samples must be digested for a period of approximately 2 hours before reading their absorbances.
    In order to optimize the analysis time of this method, the present utility model was developed, whereby the absorbances of the samples are obtained through an equation that correlates the absorbances of the samples right after their oxidation, without going through the process of digestion.
    In addition, it is also proposed to validate the methodology through tests of accuracy, precision, robustness, linearity, selectivity and sensitivity independent of the organic material to be analyzed. The main advantage of this model is the saving of time, expenses with the purchase of the equipment and also the reduction of electrical energy, due to the non-use of the digestor block.

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  • GABRIELLE PÂMELA SILVA PINTO
  • REMOÇÃO DE FLUORETO DE EFLUENTE DA PRODUÇÃO DE COQUE POR ADSORÇÃO UTILIZANDO CARVÃO DE OSSOS BOVINOS

  • Orientador : PATRICIA DA LUZ MESQUITA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • PATRICIA DA LUZ MESQUITA
  • EDUARDO PRADO BASTON
  • ELBERT MULLER NIGRI
  • Data: 11/12/2020

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  • O flúor tem se tornado um desafio para alguns setores industriais, como o siderúrgico, devido à sua alta carga em alguns processos, o que exige tratamento específico para remoção. Nesse contexto, o presente estudo teve como objetivo investigar a capacidade de adsorção do carvão de osso bovino para a remoção de flúor de efluentes reais gerados na produção de coque. O Delineamento Composto Central (DCC), bem como o Planejamento de Mistura, foram realizados para definir as melhores condições de pH e razão sólido / líquido para melhorar a remoção percentual de fluoreto e a capacidade de adsorção do carvão de osso. O método de Desarability foi utilizado para otimização dos resultados. O carvão de osso bovino, com tamanho de partícula de 12 a 32 mesh (0,5 a 1,4 mm) e estrutura mesoporosa, apresentou grande potencial para remoção de fluoreto de águas residuárias de produção de coque, principalmente após pré-tratamento com ácido clorídrico. Um aumento de 75% em sua área superficial (145,91 m².g-1), em comparação com o carvão de osso não tratado (83,33 m².g-1), permitiu maior acesso do flúor aos sítios ativos para troca de fosfato da hidroxiapatita (HAP). A adsorção com 20,0 g carvão de osso bovino pré-tratado. Kg-1 efluente, capacidade adsortiva de 3,24 mg.g-1, representou um aumento de 42%, em relação ao carvão de osso não tratado. O equilíbrio foi bem representado pelo modelo de Freundlich, sugerindo a formação de múltiplas camadas heterogêneas na superfície do carvão de osso. A cinética de adsorção foi favorecida (pois foi possível remover até 75% do flúor na primeira hora de contato adsorvente-adsorvato) e modelada em pseudo-segunda ordem. A estimativa dos parâmetros termodinâmicos indica um processo endotérmico (ΔH = + 28,357 KJ.mol-1), espontâneo (ΔG = -15,291 KJ.mol-1; ΔG = - 17,052 KJ.mol-1; ΔG = -18,212 KJ.mol-1) e de entropia favorecida (ΔS = + 0,146 kJ.mol- 1.K-1).


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  • Fluoride has become a challenge for some industrial sectors such as steel, due to its high load over some processes, which requires specific treatment for removal. In this context, this study aimed at investigating the adsorption capacity of bovine bone char to remove fluoride from real coke production wastewater. Central Composite Design (CCD) as well as a Mixture Design were performed to set the best conditions of pH and solid / liquid ratio to improve fluoride percentage removal and bone char adsorptive capacity. Desirability method was used for optimization of the results. Bovine bone char, particle size 12 to 32 mesh (0.5 to 1.4 mm), mesoporous structure, showed great potential for fluoride removal from steel wastewater, especially under previous acid pre-treatment. A 75% increase in its surface area (145.91 m².g- 1), compared to non-treated bone char (83.33 m².g-1), allowed greater access of fluoride onto the active sites for hydroxyapatite (HAP) phosphate exchange. At 20.0 g pre- treated bovine bone char.Kg- 1 effluent, adsorptive capacity achieved 3.24 mg.g-1, representing an increase of 42%, compared to non-treated bone char. Equilibrium was well represented by Freundlich model, revealing the formation of multiple heterogeneous layers on bone char surface. Adsorption kinectis was favored (as it was possible to remove up to 75% of fluoride in the first hour of adsorbent-adsorbate contact) and pseudo-second order modeled. Thermodynamics parameters estimation indicates an endothermic (ΔH = + 28.357 KJ. mol-1), spontaneous (ΔG = -15,291 KJ.mol-1; ΔG = - 17,052 KJ.mol-1; ΔG = -18,212 KJ.mol-1) and entropy favored (ΔS = + 0.146 kJ. mol- 1.K-1) process.

2019
Dissertações
1
  • DIÊGO HENRIQUÊS AGUIAR DE MELO
  • OTIMIZAÇÃO DO TRATAMENTO DE LIXIVIADO DE ATERRO SANITÁRIO VIA OZONIZAÇÃO EM REATOR DE LEITO GIRATÓRIO EM ESCALA DE BANCADA

  • Orientador : FABIANO LUIZ NAVES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BOUTROS SARROUH
  • FABIANO LUIZ NAVES
  • MATEUS DE SOUZA AMARAL
  • PATRICIA DA LUZ MESQUITA
  • Data: 29/05/2019

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  • Os aterros sanitários são considerados pela maioria dos países como a melhor forma de dispor os rejeitos sólidos. Porém, apenas a disposição desses rejeitos, não impede a geração de grandes volumes de lixiviado, que devido a sua elevada carga poluente, é motivo de muita preocupação às populações do mundo todo. Devido a alta carga orgânica presente, aos compostos tóxicos e não assimiláveis por microrganismos presentes no lixiviado, seu tratamento biológico pode ficar prejudicado, tornando necessária a adoção de um pré-tratamento de baixo custo e acessível, afim de reduzir a concentração destes compostos tóxicos e recalcitrantes, assim melhorando a eficiência do tratamento biológico. Neste sentido, o presente trabalho estuda o comportamento da ozonização do lixiviado de aterro sanitário em reator RPB (Rotating Packed Bed) catalisado com vermiculita impregnada com ferro. As variáveis rotação do leito, pH inicial e vazão de ar comprimido foram analisados via planejamento experimental, e o processo otimizado via técnica otimização multiobjetivo. No ponto ótimo, a remoção de DQO e cor alcançaram valores de 16,05 e 40,54%, respectivamente, nas condições de rotação do leito a 915 rpm, pH de 5,8 e vazão de ar comprimido de 3,9 L.min-1, utilizando-se de 0,25 g.L-1 de vermiculita impregnada por volume de lixiviado a ser tratado. O modelo matemático gerado foi considerado válido (Radj=98%), representando com baixa variância os valores experimentais. Observou-se que biodegradabilidade do efluente tratado por uma hora nessas condições (DBO5/DQO) aumentou de 0,13 para 0,49 comprovando que o processo é capaz de melhorar a biodegradabilidade do lixiviado de aterro sanitário utilizando o mínimo de recursos possível, além de ter como suporte catalítico um material de baixo custo e fácil acesso. Analisando-se o comportamento das variáveis foi possível constatar que o reator RPB melhorou a difusão do gás no efluente. O pH, juntamente com o catalisador, se mostrou um dos principais responsáveis na produção de radicais hidroxila em meio ácido colaborando para a remoção de carga orgânica. Comparando com alguns trabalhos na literatura, o tratamento proposto por este trabalho se mostrou capaz de tratar o lixiviado de aterro sanitário melhorando sua biodegradabilidade utilizando menos regentes e materiais de baixo custo. Os resultados são considerados promissores, contribuindo para o tratamento do lixiviado de aterro sanitário em processos biológicos combinados futuramente.


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  • In most countries the landfill leachate is used to deal with the solid waste that does not have another use. Despite numerous advantages, the leachate generation is a present concern both for its volume generated and for its chemical composition. Due to the high organic matter content and toxic compounds that microorganisms cannot metabolize, biological treatment may be impaired. It is necessary to elaborate an inexpensive and accessible pre-treatment in order to reduce the concentration of these harmful compounds, thus improving the efficiency of any subsequent biological treatments. The present work aimed to study the landfill leachate ozonization in a RPB (Rotating Packed Bed) reactor, its main variables and their interactions (bed rotation speed, pH and compressed air flowrate), as well as to find and optimum point and the biodegradability improvements. Vermiculite impregnated with iron was studied as a possible catalyst to the ozonation process in low pH aiming enhance the COD and color removals, responses studied in this work. Using experimental designing tools it was possible to analyses the variables, generate a mathematical model considered statistically valid (Radj=98%), and assure that the catalyst is significant to the process improving the responses. The optimal point, given by the method NBI (Normal Boundary Intersection), was fount using a speed rotation of 915 rpm, pH of 5.8 and an air flowrate of 3.9 L.min-1 , using 0.25 g.L-1 of vermiculite per volume of lendfill leachate in the reactor. The COD and color removals were 16.05% and 40.54% at the optimal point. The BOD5/COD raised from 0.13 to 0.49, proving that the proposed process increased the biodegradability of the landfill leachate. The variable analyses showed that the RPB reactor improved the gas diffusivity according to the rotation speed and the pH, along with the catalyst, are responsible to improve the COD removal by adding more hydroxyl radicals to the process in acid medium. Comparing with many researches, the proposed process was able to treat the landfill leachate improving its biodegradability using less resources and an affordable catalyst. Subsequent biological treatments may be applied to remove the remaining nutrients and excessive organic matter, but now with a higher effectiveness compared with the biological treatment performed in a non-treated leachate.

2
  • DAIANA DE MORAIS
  • Tratamento de lixiviado de aterro sanitário com extrato de flor de Musa sp. e otimização por meio do algoritmo de interseção normal de fronteira

  • Orientador : FABIANO LUIZ NAVES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FABIANO LUIZ NAVES
  • JUAN CANELLAS BOSCH NETO
  • MATEUS DE SOUZA AMARAL
  • PATRICIA DA LUZ MESQUITA
  • Data: 29/05/2019

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  • Devido à grande problemática nos países emergentes de disposição de resíduos sólidos e os coprodutos gerados a partir da decomposição ocorrida durante o tempo de “maturação” do lixiviado nos aterros sanitários, torna-se necessária a busca de tecnologias que atenuem os impactos ambientais causados, quando descartados ou dispostos de forma inadequada. Diante disso a presente pesquisa teve como objetivo avaliar a eficiência do processo de tratamento do lixiviado, utilizando a técnica de coagulação, floculação e sedimentação, fazendo uso de um biocoagulante extraído a partir da flor de Musa sp. Os experimentos foram realizados em equipamento padrão de Jar Test, adotando os fatores rotação, dosagem de coagulante e potencial hidrogeniônico - pH modelados por uma superfície de resposta Delineamento Composto Central Rotacional – DCCR. O processo de coagulação foi realizado em duas etapas sendo a primeira com rotação estabelecida de acordo com o DCCR e a segunda foi mantida fixa em 40 rpm. O processo apresentou-se promissor na redução percentual de carga orgânica de 50,15% e 92,20% medidos em termos de Demanda Química de Oxigênio (DQO) e turbidez respectivamente, na superfície de resposta. Observou-se também que dos fatores analisados, o pH e a rotação obtiveram maior influência no resultado final. Foram avaliados individualmente, bem como em suas interações. Não houve falta de ajuste no modelo visto que o valor encontrado foi acima 0,05 e este se ajustou bem aos dados experimentais explicado por meio do valor de R² Ajustado próximo a 99% para as duas respostas analisadas. O processo de otimização foi realizado segundo algoritmo interseção normal de fronteira (Normal Boundary Intersection - NBI), aplicado a processos multi-objetivos e multivariados, na construção de uma fronteira de Pareto que por sua vez apresentou dependência linear entre as funções e consequentemente, correlação entre as respostas, forte e positiva, e por isso a inversão da fronteira. No entanto, foi necessário remover esta correlação e reverter a inversão para análise dos resultados obtidos. Sendo assim, observou-se a maximização da remoção das respostas analisadas e de modo conjunto, a minimização da variabilidade do processo.


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  • Due to the great problem in the emerging countries concerning solid waste disposal and the co-products generated from the decomposition that occurred during the "maturation" time of the leachate in landfills, it becomes necessary to search for technologies that mitigate the environmental impacts caused, when they are laid or disposed in an inapropriate manner. The present research aimed to evaluate the efficiency of the leachate treatment process, using the coagulation, flocculation and sedimentation technique, using a biocoagulant extracted from the Musa flower sp. The experiments were performed in standard equipment of Jar Test, adopting the factors of rotation, coagulant dosage and hydrogen - pH potential modeled by a response Central Composite Design (CCD). The coagulation process was performed in two stages, the first with the rotation being established according to the CCD and the second was held at 40 rpm. The process presented promising in the percentage reduction of organic load of 50.15% and 92.20% measured in terms of Chemical Oxygen Demand (COD) and turbidity, respectively, on the surface response. It was also observed that of the factors analyzed, pH and rotation had a greater influence on the final result. They were assessed individually as well as in their interactions. There was no lack of adjustment of the model since the value found was above 0.05 and this fits well to the experimental data, explained by means of the Adjusted R² value close to 99% for the two analyzed responses.The optimization process was performed according to the Normal Boundary Intersection (NBI), applied to multi-objective and multivariate processes, in the construction of a Pareto frontier that, in its turn, presented linear dependence between the functions and, consequently, correlation between the responses, strong and positive, and therefore the inversion of the border. However, it was necessary to remove this correlation and reverse the inversion to analyze the results obtained. Thus, it was observed the maximization of the removal of the analyzed, jointly, the minimization of the variability of the process

3
  • PAULO HENRIQUE DA SILVA
  • Tratamento das emissões de acetonitrila sobre os catalisadores (Cu, Co ou Fe)-Beta e (Cu, Co ou Fe)-óxidos.

  • Orientador : MARCELO DA SILVA BATISTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRÉ GUSTAVO SATO
  • HENRIQUE DOS SANTOS OLIVEIRA
  • MARCELO DA SILVA BATISTA
  • Data: 04/07/2019

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  • Tratamento das emissões de acetonitrila sobre os catalisadores (Cu, Co ou Fe)-Beta e (Cu, Co ou Fe)-óxidos.


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  • Treatment of acetonitrile emissions on catalysts (Cu, Co or Fe) -Beta and (Cu, Co or Fe) -oxides.

4
  • ANA PAULA MAGALHÃES PINTO
  • Avaliação da influência do acabamento superficial em aço P25BM na resistência à corrosão por PITE

  • Orientador : DALILA MOREIRA DA SILVEIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DALILA CHAVES SICUPIRA
  • DALILA MOREIRA DA SILVEIRA
  • DEMIAN PATRICK FABIANO
  • Data: 10/07/2019

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  • Avaliação da influência do acabamento superficial em aço P25BM na resistência à corrosão por PITE


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  • Evaluation of the influence of P25BM steel surface finish on corrosion resistance by PITE

5
  • LUDMILA NASCIMENTO
  • Produção de cerveja artesanal utilizando torta residual de macaúba (Acrocomia aculeata) e avaliação da qualidade via lógica Fuzzy

  • Orientador : EDSON ROMANO NUCCI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANA PAULA FONSECA MAIA DE URZEDO
  • EDSON ROMANO NUCCI
  • KARINA ARRUDA ALMEIDA
  • Data: 12/07/2019

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  • Produção de cerveja artesanal utilizando torta residual de macaúba (Acrocomia aculeata) e avaliação da qualidade via lógica Fuzzy


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  • Craft beer production using macauba residual cake (Acrocomia aculeata) and quality evaluation via Fuzzy logic

6
  • GUSTAVO CARDOSO DA MATA
  • Catalisadores de Ni/Y2O2 - Y2O3 sintetizados a partir de polimerização em uma etapa: efeito de precursor polimérico

  • Orientador : JORGE DAVID ALGUIAR BELLIDO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JORGE DAVID ALGUIAR BELLIDO
  • KARINA ARRUDA ALMEIDA
  • MARCELO DA SILVA BATISTA
  • Data: 15/07/2019

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  • Catalisadores de Ni/Y2O2 - Y2O3 sintetizados a partir de polimerização em uma etapa: efeito de precursor polimérico


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  • Ni / Y2O2 - Y2O3 catalysts synthesized from one-step polymerization: polymeric precursor effect
7
  • MARCELO DE CASTRO KNOP
  • Estudo da influência da sacarose, casca de laranja e carvão de capim elefante como aditivos orgânicos na propriedades metalúrgicas de pelotas de minério de ferro.

  • Orientador : ALEXANDRE BOSCARO FRANCA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALEXANDRE BOSCARO FRANCA
  • GUILHERME LIZIERO RUGGIO DA SILVA
  • JESSIKA MARINA DOS SANTOS
  • RENATA CAROLINA ZANETTI LOFRANO
  • Data: 15/07/2019

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  • Estudo da influência da sacarose, casca de laranja e carvão de capim elefante como aditivos orgânicos na propriedades metalúrgicas de pelotas de minério de ferro.


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  • Study of the influence of sucrose, orange peel and elephant grass charcoal as organic additives on the metallurgical properties of iron ore pellets.

8
  • KARINE ROCHA XAVIER
  • Catalisadores de cério-nióbio, magnésio-nióbio aplicados na reação de oxidação da anilina

  • Orientador : EDUARDO PRADO BASTON
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DEMIAN PATRICK FABIANO
  • EDUARDO PRADO BASTON
  • HUMBERTO VIEIRA FAJARDO
  • JORGE DAVID ALGUIAR BELLIDO
  • Data: 16/07/2019

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  • Catalisadores de cério-nióbio, magnésio-nióbio aplicados na reação de oxidação da anilina


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  • Cerium-niobium, magnesium-niobium catalysts applied in the aniline oxidation reaction

9
  • BRUNA SILVA KANSAON
  • Comportamento Termodinâmico de Hidrogéis Superabsorventes resultantes da Copolimerização de Acrilamida, Metacrilato de sódio e N,N’-metilenobisacrilamida

  • Orientador : JORGE DAVID ALGUIAR BELLIDO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • IGOR JOSE BOGGIONE SANTOS
  • JORGE DAVID ALGUIAR BELLIDO
  • MARIA ELISA SCARPELLI RIBEIRO E SILVA
  • ROBERTO FERNANDO DE SOUZA FREITAS
  • Data: 19/07/2019

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  • No presente trabalho, foi feito um estudo do comportamento termodinâmico de hidrogéis superabsorventes. Os hidrogéis foram sintetizados a partir dos monômeros acrilamida, metacrilato de sódio e N,N’-metilenobisacrilamida (agente reticulante), utilizando-se persulfato de amônio como iniciador e N,N,N’,N’-tetrametilenodiamina como acelerador. Foram obtidos trinta e seis hidrogéis, variando-se a concentração de monômeros totais (de 10%m/v a 30%m/v), a concentração de reticulante (de 0,38%m/m a 1,43%m/m) e a concentração de monômero iônico (de 0%m/m a 57,2%m/m). Os graus de expansão dos hidrogéis, no equilíbrio, foram determinados, a partir do contato com água à temperatura de 25oC e pH igual a 6,5. Dos trinta e seis hidrogéis sintetizados, vinte e nove deles tiveram graus de expansão superiores a 100g/g, qualificados, pois, como hidrogéis superabsorventes (SAPs). Dois deles com expansão superior a 530g/g. A presença do monômero iônico é essencial para uma maior absorção de água. Os resultados obtidos para o aumento da concentração de monômero iônico, fixando-se as concentrações de monômeros totais e de reticulante foram termodinamicamente consistentes e demonstraram que esses hidrogéis não apresentam comportamento anômalo. Todos os resultados foram qualitativamente discutidos, considerando-se o compromisso entre as variáveis de síntese na determinação da estrutura da rede polimérica e a correlação entre essa estrutura e o comportamento termodinâmico. Para o estabelecimento dessa correlação, como contribuição ao estado-da-arte, relativamente ao tema, foi feita uma mudança na abordagem, classicamente feita, descrevendo-se o comportamento a partir da introdução do conceito de “estoque entrópico”. A densidade de reticulação e a concentração de monômeros totais são as variáveis que, de forma isolada, em todos os níveis estudados, mais influenciam esse “estoque entrópico”. A “carga” iônica das cadeias tem uma influência significativa, de forma isolada, até um certo nível, influência essa que passa a ser modulada pelas outras variáveis, a partir desse nível. Os resultados obtidos, no presente trabalho, à luz da abordagem termodinâmica feita, possibilitam, com razoável aproximação, a síntese de hidrogéis customizados, com graus de expansão específicos, para aplicações específicas.


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  • In this work, the thermodynamic behavior of superabsorbent hydrogels was studied. The hydrogels were synthesized through the copolymerization of acrylamide, sodium methacrylate and N,N’-methylenebisacrylamide (crosslinking agent). Ammonium persulfate was used as initiator and N,N,N’,N’- tetramethylenediamine as accelerator. A total of thirty-six gels were obtained by varying the total monomer concentration (from 10%w/v to 30%%w/v), the crosslinking agent (from 0.38%w/w to 1.43%w/w) and the ionic monomer concentration (from 0%w/w to 57.2%w/w). The hydrogels were swollen in water, at 25oC and pH equals 6.5, and the degree of swelling, at equilibrium, were determined. From the total, twenty-nine hydrogels presented a degree of swelling over 100g/g, which means that they can be considered as superabsorbent polymers (SAPs). Two of them had a degree of swelling over 530g/g. The presence of the ionic monomer is essential for a higher water absorption. The results, obtained by keeping the total monomer and the crosslinking agent concentration constant, and by increasing the ionic monomer concentration, were thermodynamically consistent, showing the non- anomalous behavior of the gels. All the results were qualitatively discussed, considering the compromise among the syntheses parameters in the determination of the polymer network structure as well as the correlation of such structure and the thermodynamic behavior. In order to establish this correlation, as a contribution to the state of the art, concerning the subject, it was proposed a completely different approach, compared to the one that is usually carried out. The thermodynamic behavior was described by introducing a concept of “entropy stock”. The variables that, separately, most influence such “entropy stock” are the crosslinking density and the total monomer concentration. The ionic content of the polymer chains, greatly, influence, separately, the “entropy stock”, up to a certain level. Over such level, it is modulated by the other variables. Considering the thermodynamic approach that was taken, the obtained results allow, with a reasonable certainty, the synthesis of “tailor-made” hydrogels, with specific degrees of swelling, for specific applications.

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  • DENNIS JÚNIOR LARA FALEIRO DE REZENDE
  • Estudo de catalisadores de níquel em zircônia promovidos com lantânio, utilizados na reforma seca do metano

  • Orientador : JORGE DAVID ALGUIAR BELLIDO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO PRADO BASTON
  • JORGE DAVID ALGUIAR BELLIDO
  • VINICIUS DANTAS DE ARAUJO
  • Data: 20/07/2019

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  • Estudo de catalisadores de níquel em zircônia promovidos com lantânio, utilizados na reforma seca do metano


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  • Study of zirconia nickel catalysts promoted with lanthanum, used in dry methane reform
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  • LUIZ GUSTAVO DA CUNHA SILVA
  • Conversão de etanol em 1,3-butadieno com catalisadores MgO/CuO/SiO2 e MgO/CuO/[Si]MCM-48

  • Orientador : DEMIAN PATRICK FABIANO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANA PAULA FONSECA MAIA DE URZEDO
  • DEMIAN PATRICK FABIANO
  • KARINA ARRUDA ALMEIDA
  • Data: 23/07/2019

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  • Conversão de etanol em 1,3-butadieno com catalisadores MgO/CuO/SiO2 e MgO/CuO/[Si]MCM-48


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  • Conversion of ethanol to 1,3-butadiene with MgO / CuO / SiO 2 and MgO / CuO / [Si] MCM-48 catalysts

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  • GUILHERME AMORIM GOMES
  • Sistema de visão computacional para medição de nível e classifição de regimes de operação de leito fluidizado.

  • Orientador : GUSTAVO MATHEUS DE ALMEIDA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BRUNO HENRIQUE GROENNER BARBOSA
  • EDGAR CAMPOS FURTADO
  • GUSTAVO MATHEUS DE ALMEIDA
  • LEONARDO ADOLPHO RODRIGUES DA SILVA
  • Data: 30/09/2019

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  • Sistema de visão computacional para medição de nível e classifição de regimes de operação de leito fluidizado.


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  • Computer vision system for level measurement and classification of fluidized bed operation regimes.

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