A staggered approach for the coupling of Cahn–Hilliard type diffusion and finite strain elasticity

We develop an algorithm and computational implementation for simulation of problems that combine Cahn–Hilliard type diffusion with finite strain elasticity. We have in mind applications such as the electro-chemo- mechanics of lithium ion (Li-ion) batteries. We concentrate on basic computational aspects. A staggered algorithm is pro- posed for the coupled multi-field model. For the diffusion problem, the fourth order differential equation is replaced by a system of second order equations to deal with the issue of the regularity required for the approximation spaces. Low order finite elements are used for discretization in space of the involved fields (displacement, concentration, nonlocal concentration). Three (both 2D and 3D) extensively worked numerical examples show the capabilities of our approach for the representation of (i) phase separation, (ii) the effect of concentration in deformation and stress, (iii) the effect of Electronic supplementary material The online version of this article (doi:10.1007/s00466-015-1235-1) contains supplementary material, which is available to authorized users. B P. Areias pmaa@uevora.pt 1 Department of Physics, University of Évora, Colégio Luís António Verney, Rua Romão Ramalho, 59, 7002-554 Évora, Portugal 2 ICIST, Lisbon, Portugal 3 School of Engineering, Universidad de Cuenca, Av. 12 de Abril s/n. 01-01-168, Cuenca, Ecuador 4 Institute of Structural Mechanics, Bauhaus-University Weimar, Marienstraße 15, 99423 Weimar, Germany strain in concentration, and (iv) lithiation. We analyze con- vergence with respect to spatial and time discretization and found that very good results are achievable using both a stag- gered scheme and approximated strain interpolation.

Preparação, caracterização e modificação de adsorventes para remoção de pesticidas de águas

O objectivo principal deste trabalho de mestrado consistiu em avaliar a potencial utilização de materiais adsorventes, nomeadamente, de carvões activados (AC) preparados por activação química com KOH, a partir de PET reciclado, e de materiais com estrutura mesoporosa ordenada, do tipo MCM-41 e SBA-15, na remoção de ácido 4 - cloro - 2 - metilfenoxiacético (MCPA) e de azul de metileno (MB), presentes nas águas. Nesta tese apresentam-se estudos de preparação e caracterização de materiais micro e mesoporosos e também estudos de avaliação da capacidade adsortiva em fase líquida. Prepararam-se três materiais microporosos, nomeadamente, PET-2-700, PET-2-700ox (AC oxidado) e PET-2-700red (AC reduzido), dois materiais constituídos exclusivamente por mesoporos, Si-MCM-41 e Ti-MCM-41-50 e dois materiais contendo maioritariamente mesoporos, mas que também possuem alguma microporosidade, tais corno, Si-SBA-15 e Ti-SBA-15-50. A caracterização textural dos adsorventes foi inferida por adsorção de azoto a 77K e por de difracção de raios X. Recorreu-se a três métodos de análise das isotérmicas, nomeadamente, Dubinin-Radushkevich, Brunauer-Ernrnett-Teller e alfa-s (as). A caracterização química dos AC foi realizada recorrendo-se a técnicas de análise elementar (AE) e espectroscopia de infravermelho com transformadas de Fourier (FTIR) e à determinação do ponto de carga zero. Os três carvões activados possuem valores de área superficial externa idênticos, o PET-2-700 possui o maior volume microporoso e o PET-2-700ox exibe o maior diâmetro de poros. Por outro lado, o PET-2-700ox possui um carácter fortemente ácido, o PET-2-700 exibe carácter ligeiramente ácido e o PET-2-700red apresenta propriedades ligeiramente alcalinas. Com base na AE, todas as amostras possuem percentagens de carbono elevadas, sendo que o PET-2-700red apresenta o valor mais elevado. Os resultados obtidos para a caracterização estrutural dos revelaram a obtenção de materiais mesoporosos de alta qualidade, definida pela elevada regularidade e uniformidade da estrutura porosa. A análise dos parâmetros de caracterização textura! permitiu inferir que os quatro materiais mesoporosos possuem valores de área superficial elevados, e que os materiais SBA-15 apresentam valores de volume poroso total e de tamanho de poros superiores aos manifestados pelos MCM-41. A incorporação de titânio não conduziu a uma perda significativa de qualidade dos materiais substituídos em relação às correspondentes amostras de sílica. Efectuaram-se estudos de adsorção em fase líquida de forma a avaliar a possível aplicação dos vários adsorventes na remoção de MCPA e de MB de efluentes líquidos. concluiu-se que o tempo de equilíbrio de 72 horas seria adequado e que a capacidade de adsorção dos vários AC era superior em meio ácido. Com base nas isotérmicas de adsorção do MCPA e do MB e na aplicação da representação de Langmuir e de Freundlich, foi possível concluir que o PET-2-700 possui a maior capacidade de adsorção do MCPA, 1.42 mmol/g, enquanto que o PET-2-700ox revelou a maior capacidade de adsorção do MB, 1.43 mmol/g. Na realidade, os materiais microporosos estudados apresentaram percentagens de remoção elevadas, tanto do MCPA como do MB. Relativamente aos materiais mesoporosos ordenados preparados neste trabalho, a percentagem de remoção de para os poluentes em estudo foi relativamente baixa, constatando-se que nesta fase dos estudos não constituem uma alternativa viável à utilização dos AC. No entanto, uma funcionalização criteriosa dos mesmos pode eventualmente proporcionar um aumento da capacidade adsortiva. ABSTRACT: The work presented in this master thesis, consisted of evaluating the potential use of different adsorbents materials, like activated carbon (AC) prepared by chemical activation with KOH, from recycled poly (ethylene terephthalate) (PET) and materials with ordered mesoporous structure such as MCM-41 and SBA-15, for removing acid 4-chlorine-2-metilfenoxiacétic and methylene blue from aqueous phase. We had prepared three microporous materials, PET-200-700, PET-2-700ox (AC oxidized) and PET-2-700red (reduced AC), two materials consisting exclusively of mesopores, Si-MCM-41 and Ti-MCM-41-50 and two materials containing mainly mesopores, but also having some microporosity, such as Si-SBA-15 and Ti-SBA-15-50. The textural characterization of the adsorbents was inferred by nitrogen adsorption at 77K and X-ray diffraction. Three methods were used to analyse the isotherms, namely, Dubinin-Radushkevich, Brunauer-Emmett-Teller and alpha-s (as). The chemical characterization of AC was performed using the elementary analysis, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and determination of the point of zero charge. Concerning the AC, the three present almost the same externa! surface area, PET-2-700 has a high micropore volume and PET-2-700ox shows the largest pore size diameter. On the other hand, PET-2-700ox had a strong acid character, PET-2-700 exhibits just a slightly acid character and PET-2-700red presents alkaline properties. The AE analysis allows confirming the high carbon content of theses AC, with PET-2-700red exhibiting the highest carbon proportion. The results from the structural characterization of the mesoporous materials, had disclosed the attainment of materials with high quality, defined by the raised regularity and uniformity of the porous structure. The analysis of the textural parameters allowed inferring that the four studied mesoporous materials possess high superficial area. The SBA-15 type materials present higher values of total porous volume and pores size diameter as the MCM-41. Also, the titanium incorporation did not lead to a significant loss of quality of the materials substituted in relation to the corresponding silica samples. The adsorption studies in liquid phase allow evaluating the possibility of using the different adsorbents for the MCPA and the MB removal. The kinetic studies had allowed to state the equilibrium time as 72 hours and a higher adsorption capacity was achieved in an acid medium. The influence of the pH of the medium, on the MCPA adsorption was evaluated. The MCPA and MB isotherms were analysed based on the Langmuir and Freundlich equation, the representations presented an excellent linearity, indicating the applicability of these equations to these systems. Also, it allows concluded that PET-2-700 had a higher adsorption capacity for MCPA, 1.42 mmol/g, and PET-2-700ox had a higher adsorption capacity for MB, 1.43 mmol/g. The AC used presented high removal percentages for MCPA and MB. Concerning the mesoporous materials prepared in this work, the percentage removal for the pollutants in study was relatively low, and evidencing that at the moment these mesoporous materials do not constitute a viable alternative to the AC. However, an astute funcionalisation of the same ones can, eventually provide an increase of the adsorption capacity.

Políticas sociais no Município de Mafra: desafios e possibilidades de implementação sob o olhar da sociologia

No quadro de uma sociologia da ação, procurámos conhecer as políticas públicas do setor social em preparação ou implementadas pela autarquia de Mafra e, simultaneamente, perceber a influência que a interação e o grau de concordância dos diferentes atores sociais envolvidos no desenvolvimento do projeto social do município, exercem no processo de concretização das mesmas, contribuindo, deste modo, para o sucesso do plano de ação social programado para o território, ou, pelo contrário, dificultando a sua implementação. Neste sentido, procurámos encontrar os desafios e, ao mesmo tempo, os obstáculos que se apresentam à Câmara Municipal de Mafra na implementação de um projeto social adequado à realidade da comunidade local, enquanto ator privilegiado no campo da proteção social à população, ação que vem assumindo ao longo das últimas décadas, evidenciando um papel prioritário e determinante na programação das políticas públicas desenvolvidas no território, considerando, igualmente, a influência que a regularidade da representação política dos órgãos autárquicos deste município vem exercendo também na concretização deste processo de intervenção social. Através de uma estratégia metodológica orientada para a realização de um diagnóstico prospetivo, propusemo-nos estudar os elementos principais do sistema de implementação de políticas sociais no Município de Mafra e, neste sentido: a) delimitámos o sistema e estudámos os seus elementos mais pertinentes, nomeadamente, a posição estratégica da autarquia no desenvolvimento de um projeto de intervenção social adequado ao território; b) assinalámos os objetivos estratégicos do plano de intervenção social elaborado pela autarquia em coordenação com outros atores com responsabilidade social no município e posicionámos os atores relativamente a estes objetivos estratégicos; e por fim, c) avaliámos as convergências e as divergências possíveis e a implicação dos atores na concretização dos objetivos deste plano estratégico de intervenção social. As principais conclusões deste estudo referem a existência de uma grande convergência dos atores perante os objetivos do plano de intervenção social programado pela autarquia para o município, tendo em conta a sua participação e intervenção na elaboração e execução deste projeto de âmbito social, sendo identificado como principal obstáculo de implementação, a escassez de recursos financeiros, e, como desafio de execução com maior importância, a cooperação entre a autarquia e os demais parceiros sociais do município reveladora da congregação de esforços conducentes ao desenvolvimento da estratégia de intervenção social mais adequada às necessidades do território; ABSTRACT: In the context of an action sociology sought to know the public policies in the social sector in preparation or implemented by the municipality of Mafra and simultaneously realize the influence that interaction and the degree of agreement of the different social actors involved in the development of the social project city, play in the process of implementation of the same, thus contributing to the success of social action plan scheduled for the territory, or, conversely, hindering its implementation. In this sense, we tried to meet the challenges and at the same time, the obstacles that are presented to the Municipality of Mafra in the implementation of an adequate social project the reality of the local community, as a privileged actor in the field of social protection of the population, action is taking over the past decades, showing a priority and decisive role in the planning of public policies developed in the territory, considering also the influence that the regularity of political representation of local government bodies in this municipality has exercised also in the realization of this process of social intervention. Through targeted methodological strategy for the realization of a prospective diagnosis, we proposed to study the main elements of the system of implementation of social policies in the city of Mafra and in this regard: a) delimit the system and studied the relevant elements, namely, the strategic position of authority in the development of a social intervention project suitable to the territory; b) have pointed out the strategic objectives of social intervention plan drawn up by the municipality in coordination with other actors with social responsibility in the city and we positioned the actors for these strategic objectives; and finally, c) we evaluated the convergences and divergences and the possible involvement of actors in achieving the objectives of this strategic plan of social intervention. The main findings of this study relate to the existence of a large convergence of actors towards the objectives of social intervention plan set by the local authority for the city, taking into account their participation and assistance in the preparation and implementation of the social context of the project, being identified as main obstacle to implementing the scarcity of financial resources, and the challenge of implementing more importantly, cooperation between the municipality and the other social partners in revealing municipality of congregation of efforts leading to the development of more appropriate social intervention strategy to the needs of territory.