Novos receptores moleculares baseados em calix[4]arenos: aplicação à química sensorial

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química

Do curso profissional de análise laboratorial à indústria química

Esta dissertação visou analisar a interacção entre o Curso Profissional de Técnico de Análise Laboratorial, leccionado na Escola Secundária de Mem Martins, com os requisitos necessários à inserção dos alunos na vida activa, como Técnicos de Análise Laboratorial na Indústria Química. A Empresa Resiquímica mostrou-se disponível para servir como modelo para o desenvolvimento deste estudo. Atendendo a que Portugal está inserido na União Europeia, na qual estão definidas estratégias que visam uma política comum de ensino no espaço europeu, o trabalho iniciou-se com um estudo comparativo dos sistemas de Ensino e Formação Profissional em vigor em Portugal com os existentes na Finlândia e na Alemanha. O estudo revelou que em Portugal a duração da Formação em Contexto de Trabalho (três meses) é significativamente inferior à existente na Alemanha (três dias por semana durante três anos) e na Finlândia (seis meses). Por outro lado, nestes países é maior a percentagem de alunos que se encontram matriculados no ensino profissional. Considerou-se, assim ser desejável apostar no aumento da duração da Formação em Contexto de Trabalho e na divulgação dos cursos através dos media. Em seguida, foram abordadas as várias competências e saberes que constam no Perfil Profissional de um Técnico de Análise Laboratorial, bem como as actividades fundamentais que o futuro técnico pode desempenhar, no domínio dos princípios e das técnicas de análise, tendo por base o plano do Curso Profissional de Técnico de Análise Laboratorial e os programas das disciplinas fundamentais do Curso leccionado na Escola Secundária de Mem Martins. Pela análise das competências adquiridas pelos alunos face aos requisitos da Indústria Química, deduziu-se que tenham obtido as exigidas para um bom desempenho profissional, conclusão que também foi partilhada pelo responsável pela produção e controlo de qualidade da Resiquímica. Contudo, algumas lacunas foram detectadas a nível dos métodos físicos de análise. De facto, na componente de formação técnica, os módulos apenas abordam a Química e Bioquímica, pelo que se sugeriu a introdução de conteúdos programáticos de Física que sirvam de base às técnicas de análise a executar no laboratório e propor uma alteração a nível curricular na disciplina de Análises Químicas.

Templated synthesis of carbon materials mediated by porous clay heterostructures

Mesoporous carbon materials were prepared through template method approach using porous clay heterostructures (PCHs) as matrix and furfuryl alcohol as carbon precursor. Three PCHs prepared using amines with 8, 10 and 12 carbon atoms were used. The effect of several impregnation-polymerization cycles of the carbon precursor, the carbonization temperature and the need of a previous surface alumination were evaluated. The presence of two porosity domains was identified in all the carbon materials. These two domains comprise pores resulting from the carbonization of the polymer film formed in the inner structure of the PCH (domain I) and larger pores created by the clay particles aggregation (domain II). The predominance of the porosity associated to domain I or II can be achieved by choosing a specific amine to prepare the PCH matrix. Carbonization at 700 C led to the highest development of pores of domain I. In general, the second impregnation-polymerization cycle of furfuryl alcohol resulted in a small decrease of both types of porosity domains. Furthermore the previous acidification of the surface to create acidic sites proved to be unnecessary. The results showed the potential of PCHs as matrices to tailor the textural properties of carbons prepared by template mediated synthesis.

Processo de conversão química da liga de alumínio 2024-T3 de aplicação aeronáutica

A presente tese teve por base o estudo da conversão química da liga de alumínio 2024T3 de aplicação aeronáutica. O trabalho experimental foi desenvolvido na OGMA, Indústria Aeronáutica de Portugal S.A., durante o período de, aproximadamente 1 ano, que coincidiu com a realização de um estágio profissional nesta empresa por parte da mestranda. A referida empresa, tem como actividade a prestação de serviços de Manutenção, Revisão, Modernização, de Aeronaves, Motores e Componentes, Fabricação e Montagem de Estruturas. Integrada na OGMA, encontra-se a área de tratamentos electroquímicos, TE’S, na qual são realizados serviços de manutenção de material aeronáutico e de peças de fabricação. Estes serviços baseiam-se em processos de electrodeposição e conversão química. De modo a garantir um controlo de qualidade e correcto funcionamento dos diversos processos existe, inserido na área TE’S, um laboratório químico. O presente trabalho experimental, realizado na área TE’S, assenta no processo de conversão química, por imersão, de provetes da liga Al 2024-T3, referente a todos os contratos da OGMA. Estes contratos possuem especificações para aplicação do revestimento de conversão química, por imersão, em alumínio e suas ligas. Estas especificações incluem requisitos de qualidade, nos quais se encontra inserido o controlo periódico do processo. Deste modo, o processo é sujeito a um controlo periódico mensal que consiste na avaliação da qualidade dos tratamentos. A qualidade dos revestimentos obtidos, por conversão química, é assegurada através da avaliação dos resultados dos ensaios aos provetes. O estudo experimental desenvolvido focou-se nos ensaios de resistência à corrosão (nevoeiro salino) requeridos nos contratos. O intuito de realizar um estudo sobre o processo de conversão química por imersão de provetes da liga Al 2024 T3 e subsequente foco no ensaio de resistência à corrosão (nevoeiro salino), assenta no facto de ter-se vindo a observar, nos últimos anos, corrosão por pitting em vários lotes destes provetes, após serem sujeitos às sequências de processo de conversão química e antes de perfazerem a totalidade de 168 horas na câmara de nevoeiro salino, não superando este critério de qualidade do revestimento. Na perspectiva de colmatar a referida situação, procedeu-se à realização de ensaios de despiste nos provetes representativos da liga, com especial incidência na variação dos intervalos de tempo de imersão, pré-estabelecidos pelas especificações aplicáveis, e observação do seu comportamento quando sujeitos ao ensaio de nevoeiro salino.

Desenvolvimento da metodologia da aplicação da norma NP 4457:2007 relativa aos requisitos do sistema de gestão da investigação, desenvolvimento e inovação (IDI) com vista à sua verificação no CEEQ - centro de estudos de engenharia química do ISEL

O presente trabalho tem como objectivo o desenvolvimento da metodologia da aplicação da Norma NP 4457:2007 relativa aos requisitos do Sistema de Gestão da Investigação, Desenvolvimento e Inovação (IDI) com vista à sua verificação no CEEQ - Centro de Estudos de Engenharia Química do ISEL A Norma NP 4457:2007 é um estímulo à inovação empresarial e à dinamização de processos de gestão para um melhor desempenho da Investigação, Desenvolvimento e Inovação (IDI). A certificação pela NP 4457:2007 constitui um acelerador e incentivador adicional ao sucesso da implementação do sistema. Este trabalho visa o desenvolvimento da metodologia de aplicação na Norma NP 4457:2007 relativa aos requisitos do Sistema de Gestão da IDI. Depois de desenvolvida a metodologia, verificar-se -à a sua aplicabilidade no CEEQ - Centro de Estudos de Engenharia Química que tem um papel essencial para a sua optimização e verificação. No sentido de adquirir alicerces para um melhor entendimento do trabalho recorreu-se a um estudo pormenorizado da NP ISSO 9001 e da família das normas IDI. Efectuou-se uma linha de Diagnóstico/Comprovação dos Requisitos do Sistema de Gestão da IDI, que pode ser utilizada por qualquer entidade como diagnóstico ou comprovação no sentido da Certificação pela NP 4457:2007. O investimento em IDI em Portugal e na Europa foi alvo de estudo, já que pode constituir um grande obstáculo à implementação e à certificação.

Concepção e elaboração de "guião de actividades experimentais de química" para o ensino profissional

A introdução do Ensino Profissional nas nossas escolas, não trouxe consigo os necessários materiais de apoio que permitiram que os alunos desenvolvam as competências preconizadas no programa de Química emanado pelo Ministério de Educação para estes cursos. Não existindo, actualmente manual ou guião de protocolos experimentais para esta disciplina, a qual faz parte dos currículos destes cursos, conceberam-se e testaram-se actividades adequadas á realização em sala de aula ou laboratório. O guião aqui apresentado pretende ser um auxiliar dirigido a professores e alunos deste nível de ensino. A compreensão, adesão e atracção por esta disciplina será tanto mais eficaz quanto os alunos as considerem como importantes nas suas vivências diárias e por isso as actividades propostas envolvem materiais e situações comuns ao quotidiano. Para cada um dos módulos da componente da Química foi seleccionada uma actividade experimental, tendo sido criados protocolos para o professor, com mais promenores teóricos e para o aluno com espaço para registos e observações. Considerou-se importante elaborara um fundamento teórico, onde se insere o enquadramento histórico e algumas reflexões da revisão da literatura efectuada sobre as actividades experimentais.

Eliminação do Cr(VI) na fase de neutralização de um efluente industrial proveniente de processos de galvanoplastia

A presente tese teve por base a identificação e resolução de um problema existente no tratamento de efluentes provenientes dos processos de tratamento de superfícies por galvanoplastia, na OGMA – Indústria Aeronáutica de Portugal S.A.. Observou-se a ocorrência, esporádica, de crómio hexavalente, (Cr (VI)), em valor superior ao valor limite de emissão (VLE). Os resultados foram monitorizados e os dados recolhidos no decorrer da actividade de tratamento de efluentes, durante o período de, aproximadamente, 5 anos (2006 a 2011). A recolha de resultados decorreu no âmbito da actividade profissional da mestranda, que, para além da responsabilidade técnica dos processos de galvanoplastia na empresa, é também responsável pelo suporte técnico ao processo de tratamento de efluentes resultantes da actividade de tratamento de superficies por processos de galvanoplastia. A empresa OGMA – Indústria Aeronáutica de Portugal S.A., é uma empresa de actividade aeronáutica dedicada à Fabricação e Manutenção de aeronaves, nomeadamente a prestação de serviços de Manutenção, Revisão e Modernização de, Aeronaves, Motores e Componentes, bem como Fabricação e Montagem de Aeroestruturas. Integrada na OGMA, S.A. encontra-se a área de tratamentos electroquímicos, onde são realizados processos de tratamento de materiais metálicos por electrodeposição, deposição química e conversão química. Desta actividade resulta uma quantidade considerável de efluentes líquidos que necessitam de tratamento adequado previamente à sua descarga em cursos de água. Devido ao tipo de contaminantes que estes efluentes possuem, o tratamento dos mesmos é realizado em várias etapas, passando pela oxidação de cianetos, a redução de cromatos e a neutralização. Posteriormente segue-se uma sedimentação e a remoção de lamas. De modo a garantir um controlo dos parâmetros de descarga dos efluentes tratados, de acordo com a legislação ambiental em vigor, o efluente obtido é analisado periodicamente em laboratório acreditado. Na perspectiva de solucionar o problema em questão, procedeu-se à realização de ensaios experimentais utilizando os efluentes provenientes dos tanques de reacção da redução de cromatos e da oxidação de cianetos da linha com cádmio, com especial incidência na variação dos intervalos de pH recomendados para cada uma das fases do tratamento de efluentes, e observação do comportamento das misturas em termos de presença de Cr (VI), quando sujeitos a variações de pH. Após análise dos dados disponíveis e realização de todos os ensaios, conclui-se que, o processo de oxidação de cianeto da linha com cádmio e o processo de redução de cromatos na mesma linha estão a funcionar adequadamente. Concluiu-se que o reaparecimento de Cr (VI) ocorre devido à existência de hipoclorito de sódio, em excesso, no tanque de oxidação de cianeto que, quando passa para o tanque de neutralização e entra em contacto com o efluente proveniente do tanque de redução de cromatos, oxida parte do crómio trivalente, (Cr (III)), existente, a Cr (VI). Para impedir a ocorrência deste fenómeno separou-se todo o efluente contendo crómio que passou a ser tratado na linha de tratamento de efluentes isenta de cádmio, não entrando assim em contacto com o efluente que contém hipoclorito não reagido, evitando a oxidação do Cr (III) a Cr (VI).

A utilização da madeira na construção de edifícios: alternativas às soluções tradicionais

Esta dissertação insere-se num projecto de investigação relacionado com o papel que a madeira apresenta na construção nos tempos de hoje, necessário para obtenção do Mestrado em Engenharia Civil. A madeira apresenta, enquanto material de construção, especificidades únicas: é um material orgânico, ao contrário da pedra, do aço e do betão; é um material combustível, sem que isto implique necessariamente uma baixa resistência ao fogo; é um material tradicional, presente em pavimentos e coberturas de edifícios antigos e é, paradoxalmente, um material novo, adoptado em arrojadas obras de arquitectura contemporânea. Estas características, associadas à necessidade de garantir a sustentabilidade da construção e de conservar e reabilitar o património edificado, tornam essencial o estudo das propriedades mecânicas do material, dos seus processos de degradação química e biológica, dos meios de protecção e do comportamento de elementos estruturais ao fogo. As estruturas em madeira têm tido uma procura crescente no nosso país, revelando-se uma opção interessante, como alternativa a estruturas de aço ou de betão. No entanto, por configurarem ainda soluções estruturais, materiais e processos construtivos pouco comuns entre nós, considera-se que não estão suficientemente divulgados os instrumentos de que podemos e devemos dispor para a garantia da qualidade destas estruturas. É apresentado um estudo de viabilidade económica no âmbito do nosso país, comparando casas em madeira, modulares pré-fabricadas, com casas cuja construção é feita em alvenaria e betão armado, de forma a poder comparar os custos para ambas as soluções construtivas. Para tal, foram realizadas visitas a empresas, fábricas e a obras com o objectivo de entender como funciona o processo de fabrico de uma casa pré-fabricada em madeira.

Production of surfactants from bio-materials

Este trabalho foi desenvolvido no âmbito de um projecto europeu, BIOPRODUCTION, tendo em vista o desenvolvimento de dois tipos de biomaterias funcionais: ésteres de açúcares com ácidos gordos (SFAE) e metacrilatos funcionais. A síntese laboratorial do biosurfactante SFAE foi efectuada utilizando como matérias-primas diferentes sacáridos, nomeadamente sacarose, glucose e melaço de cana-de-açúcar (mistura de polissacáridos), e ésteres metílicos de ácidos gordos (FAME) de óleos vegetais, tais como colza e coco. Esta síntese é constituída por dois passos: acilação dos açúcares com anidrido acético, e transesterificação do açúcar acilado com FAME, utilizando triflatos de lantanídeos como catalisador. Diferentes estequiometrias foram testadas, bem como diferentes processos de modo a evitar a degradação dos açúcares. Foram efectuados testes preliminares de emulsão e calculou-se, empiricamente, o respectivo HLB. Procedeu-se à caracterização do produto através de FTIR e RMN e também à optimização iterativa do processo de síntese. A modificação, à escala laboratorial, de metacrilatos de metilo (MMA) realizou-se recorrendo à sua transesterificação com polióis convencionais. Efectuaram-se testes de reticulação do produto com diferentes catalisadores e iniciadores para posterior aplicação em revestimentos de borracha. Por fim, para ambos os produtos serão necessários estudos adicionais de caracterização, nomeadamente tensão superficial para os biosurfactantes e propriedades mecânicas para polímeros modificados com MMA.

Guia de gestão de resíduos químicos para o laboratório de uma instituição de ensino secundário (uma abordagem na ótica da química verde)

A proliferação de resíduos que contribuem para a contaminação dos solos e águas, bem como as emissões de gases que contribuem para o efeito de estufa, tornou-se, nas últimas décadas, um problema importante a ser resolvido. A adoção de estratégias relacionadas com um desenvolvimento autossustentável motivou o desenvolvimento deste trabalho para uma instituição de ensino secundário, tentando mudar atitudes. As técnicas de tratamento de resíduos apresentam um alto custo e a necessidade de pessoal treinado, tornando-se desvantajosas em relação às técnicas de redução na fonte. Neste contexto, este trabalho tem como proposta a elaboração de um guia a adotar na gestão de resíduos laboratoriais de uma escola secundária. Neste guia identificam-se as atividades laboratoriais mais poluentes através da Estrela de Verdura (EV), propõem-se procedimentos de gestão dos resíduos gerados e sugerem-se atividades pedagógicas mais sustentáveis. Assim após um enquadramento teórico do ensino experimental da química e suas relações com o Ambiente ao longo do século XX, descrevem-se as finalidades e dificuldades da aplicação da Química Verde (QV) nas atividades laboratoriais. Sugere-se um sistema de gestão de resíduos otimizado. Apresenta-se o guia de gestão através da implementação da QV e da microescala, onde se identificam as atividades laboratoriais mais problemáticas em termos de segurança ambiental e propõem-se alternativas que podem vir a mudar a postura do ensino da química. Finalmente, em função das análises realizadas, concluiu-se que se conseguem realizar as atividades laboratoriais de uma forma mais benigna, sem prejuízo dos objetivos didáticos e com elevada rentabilidade económica, graças ao uso sustentado da tecnologia disponível.

Incorporation of niobium in SAPO-11 materials: Synthesis and characterization

The present work concerns a new synthesis approach to prepare niobium based SAPO materials with AEL structure and the characterization ofNb species incorporated within the inorganic matrixes. The SAPO-11 materials were synthesized with or without the help of a small amine, methylamine (MA) as co-template, while Nb was added directly during the preparation of the initial gel. Structural, textural and acidic properties of the different supports were evaluated by XRD, TPR, UV-Vis spectroscopy, pyridine adsorption followed by IR spectroscopy and thermal analyses. Pure and well crystalline Nb based SAPO-11 materials were obtained, either with or without MA, using in the initial gel a low Si content of about 0.6. Increasing the Si content of the gel up to 0.9 led to an important decrease of the samples crystallinity. Niobium was found to incorporate the AEL pores support as small Nb2O5 oxide particles and also as extra framework cationic species (Nb5+), compensating the negative charges from the matrix and generating new Lewis acid sites. (C) 2011 Elsevier Inc. All rights reserved.

Copper(II) aza-bis(oxazoline) complex immobilized onto ITQ-2 and MCM-22 based materials as heterogeneous catalysts for the cyclopropanation of styrene

A copper(II) chiral aza-bis(oxazoline) homogeneous catalyst (CuazaBox) was anchored onto the external surface of MCM-22 and ITQ-2 structures, as well as encapsulated into hierarchical MCM-22. The transition metal complex loading onto the porous solids was determined by ICP-AES and the materials were also characterized by elemental analysis (C, N, H, S), FTIR, XPS, TG and low temperature N-2 adsorption isotherms. The materials were tested as heterogeneous catalysts in the benchmark reaction of cyclopropanation of styrene to check the effect of the immobilization procedure on the catalytic parameters, as well as on their reutilization in several catalytic cycles. Catalyst CuazaBox anchored onto the external surface of MCM-22 and ITQ-2 materials were more active and enantioselective in the cyclopropanation of styrene than the corresponding homogeneous phase reaction run under similar experimental conditions. This is due to the propylation of the acidic aza-Box nitrogen. HMCM-22 was nevertheless the best heterogeneous catalyst. Encapsulation of CuazaBox on post-synthesis modified MCM-22 materials led to low activities and enantioselectivities. But reversal on the stereochemical course of the reaction was observed, probably due to confinement effect. (C) 2013 Elsevier Inc. All rights reserved.

Incorporação de resíduos cerâmicos em argamassas de cal aérea sujeitas a condições severas de humidade e salinidade

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização de Edificações

Velocidade da corrosão do aço em argamassas cimentícias modificadas com polímeros

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química

Otimização de estruturas de destilação azeotrópica com recurso a planeamento experimental

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química e Biológica