Argilas pilarizadas: uma tecnologia limpa na reação de isomerização do óxido de estireno

Neste trabalho, fracionou-se e tratou-se a argila Brasgel. Esta argila foi pilarizada em vários estágios de facionamento e/ou tratamento com 5 meq de Al / g de argila: (i) Al-PILC, a argila passou por todos os estágios de fracionamento e tratamento (ARG), (ii) Al-PILCFe, a argila não passou pela etapa de retirada de Fe livre (ARGFe) e (iii) Al-PILCFe/silte, a argila não passou pelas etapas de retirada de silte e Fe livre (ARGFE/silte). Em análise por DRX observou-se que as Al-PILCs apresentaram uma distância basal maior que as argilas de partida. A análise textural indicou que as argilas Al-PILCs e ARGs são materiais mesoporosos, com poros do tipo fenda estreita e do tipo fenda, respectivamente. Além disso, as Al-PILCs apresentaram área superficial razoavelmente maior que as ARGs correspondentes. Outras análises feitas nas argilas foram: teor de Si, Fe e Al; CTC; FTIR; TGA e TGD. As argilas Brasgel pilarizadas foram usadas como catalisador na reação de isomerização do óxido de estireno em hexano sob refluxo. A reação foi seletiva na formação de fenilacetaldeído. As argilas Al-PILCFe e Al-PILCFe/silte apresentaram melhor desempenho catalítico (100 % de conversão em 20 min de reação). Assim, as argilas Brasgel pilarizadas se apresentaram como uma Tecnologia Limpa na reação de isomerização do óxido de estireno ao fenilacetaldeído. Palavras-chave: Desenvolvimento Sustentável. Tecnologia Limpa. Química Verde. Argilas Pilarizadas. Isomerização de Epóxidos.

Avaliação da acidez de bio-óleos obtidos pela pirólise de óleos vegetais pós-consumo

O descarte irregular do óleo vegetal pós-consumo diretamente na rede de esgoto vem causando grandes problemas para o meio ambiente. Atualmente, essa problemática tem se intensificado devido ao aumento de produção e consumo destes óleos, o que por conseqüência aumenta o despejo desordenado. No presente estudo foi realizada a obtenção do bio-óleo a partir da pirólise térmica em atmosfera de nitrogênio, a 400C, por 20 minutos, do óleo vegetal pós-consumo, provenientes das seguintes oleoginosas: soja, milho, girassol e canola. As pirólises não-catalíticas apresentaram uma geração média entre 40 e 50% de um bio-óleo, de elevado índice de acidez, 81,8 mg NaOH/g. Na pirólise catalítica, a argila ácida K10 foi o catalisador que apresentou melhor eficácia para geração de um bio-óleo de menor índice de acidez. A concentração ótima do catalisador foi de 5%(m/m), gerando 482 % de um bio-óleo com índice de acidez de 43,8 mg NaOH/g. A caracterização dos líquidos pirolíticos obtidos foi realizada através da técnica de espectrofotometria na região do infravermelho (FTIR) e cromatografia em fase gasosa acoplada a espectrômetro de massas (CG/EM) que monstraram que a trioleína, o triglicerídeo do ácido oléico, foi craqueado, gerando o hexadecanoato de octadecila e o oleato de eicosila, ésteres do respectivo ácido graxo

Preparação e avaliação de hidrogéis nanocompósitos à base de alginato na remoção de Cu (II) e Zn (II) de soluções aquosas

Esta dissertação teve como objetivo, a preparação de hidrogéis à base de alginato contendo argila e material magnético em sua estrutura. Foram analisadas as modificações nas características físico-químicas dos hidrogéis preparados com diferentes reticulantes (CaCl2 e FeCl3) e diferentes concentrações de material magnético (1 e 3 % m/m) e argila (1, 5 e 10 %). Após isso, os hidrogéis foram avaliados quanto à capacidade de remoção de íons Cu2+ e Zn2+ de soluções aquosas. As amostras foram caracterizadas quanto à composição química por espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), quanto à morfologia por microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura (SEM) e quanto às propriedades magnéticas por magnetometria de amostra vibrante (VSM). Através da técnica de difratometria de raios-X (XRD), foi possível verificar a natureza do material magnético e a dispersão da argila nos hidrogéis. A estabilidade térmica das amostras foi analisada por análise termogravimétrica (TGA). Os resultados mostraram que tanto a argila como o material magnético ficaram bem dispersos nas amostras. De forma geral, foram preparados hidrogéis com morfologia esférica, sendo que os hidrogéis de alginato de cálcio tenderam a apresentar maior resistência térmica do que os hidrogéis de alginato de ferro. Todas as amostras magnéticas apresentaram comportamento superparamagnético, porém as amostras de alginato de ferro mostraram-se quebradiças após o intumescimento em água. O tempo médio de equilíbrio de intumescimento foi de 240 minutos. Os resultados de cinética de adsorção mostraram que os hidrogéis de alginato de cálcio preparados nas condições avaliadas nesta Dissertação foram eficientes na remoção dos íons Cu2+ e Zn2+, sendo que o cobre apresentou maior afinidade pelo hidrogel do que o zinco

Caracterização e desenvolvimento de argilas para aplicação em nanocompósitos poliméricos

O Brasil é produtor de argilas e conta com grandes reservas deste recurso natural. Porém, grande parte da sua produção é comercializada seca e moída. O desenvolvimento de argilas para seu uso como reforço em nanocompósitos poliméricos constitui uma opção para os produtores desta matéria prima que teriam assim um produto com maior valor agregado. Este trabalho visa avaliar o potencial uso como nanocarga de duas argilas nacionais provenientes da Bacia de Taubaté, São Paulo, denominadas ALIGRA e SANTA FÉ. As frações de tamanho de partícula médio menor de 0,02 mm, obtidas por peneiramento á úmido da argila homogeneizada e seca, foram utilizadas no desenvolvimento do trabalho experimental. Os estudos de caracterização, envolvendo análise granulométrica, química, mineralógica, morfológica, térmica e textural, revelaram características muito semelhantes em ambas às argilas. Fração argila, maior de 70% em massa. Composição química conforme a definição química de uma argila e os teores de seus componentes mostram valores intermédios entre as apresentadas pelas bentonitas e argila caulinítica usadas com fins de comparação. Ressaltamse boas propriedades adsorventes. Área superficial específica BET ao redor de 120 m2/g, valor maior do que o apresentado por muitas bentonitas naturais (74,5 m2/g). Predominantemente mesoporosas, com poros, maiormente em forma de fenda, característicos da estrutura em camadas das argilas. Baixa capacidade de troca catiônica, 12 meq/100g. Difratogramas de raios-X revelaram a predominância do estratificado ilita/esmectita, caulinita e quartzo na argila ALIGRA, e de ilita, caulinita e quartzo na argila SANTA FÉ. Prosseguiu-se com a argila ALIGRA a preparação da argila organofílica. A argila organofílica foi obtida por troca catiônica com o sal quaternário de amônio: cloro cetril trimetil amônio, depois de homogeneizada em sódio com cloreto de sódio. Análises FTIR e TGA indicaram que houve inserção dos cátions orgânicos. Testes preliminares foram feitas, preparando misturas das argilas com matriz de polipropileno e usando como agente compatibilizante polipropileno enxertado com anidrido maleico. Resultados de ensaios de tração reportam algumas melhoras nas propriedades testadas com as composições preparadas com as argilas purificadas. Com as composições com argilas organofílicas somente foi melhorado o alongamento na rotura. Estudos ais aprofundados são recomendados.

Obtenção de nanocompósitos a partir da co-coagulação da borracha nitrílica e hidrotalcita

Partículas nanoestruturadas têm sido amplamente utilizadas como carga de reforço em matrizes elastoméricas, sendo substitutos eficazes das cargas convencionais, já consagradas, como o negro de fumo, mica, sílica. Em especial, as argilas têm mostrado grande potencial ao que se refere a melhor dispersão na matriz polimérica, em função de sua elevada razão de aspecto. Dentro do vasto universo de argilominerais, as argilas aniônicas, também conhecidas hidróxido duplo lamelar (HDL), apresentam como vantagem a possibilidade de ser projetada estruturalmente para as mais diversas finalidades, ao se modificar os ânions ou os cátions, ou até mesmo combiná-los na estrutura lamelar. E dentre os métodos existentes para se preparar compósitos a base de elastômero/argila, a co-coagulação do látex, é uma forma bastante eficaz e economicamente viável, uma vez que a borracha obtida após processo de coagulação já contém a carga incorporada. Este trabalho se dedicou a avaliar o processo de co-coagulação do látex de NBR e HDL, visando a obtenção de nanocompósitos. Para tanto HDL de composição Mg/Al-CO3 foi modificado com ânions DS, DBS e ST e foram preparadas suspensões aquosas, utilizando como ferramentas de dispersão ultraturrax e ultrassom de ponteira. As variáveis de processo avaliadas foram tipo e teor de HDL, tempo de mistura látex/suspensão aquosa de HDL, quantidade de coagulante e velocidade de agitação. Por fim, os coágulos obtidos foram formulados para avaliar a influência dos HDL na cinética de vulcanização e também para determinação das propriedades mecânicas convencionais. Os resultados obtidos comprovaram que a metodologia de dispersão de hidrotalcita ao látex nitrílico de modo prévio ao processo de coagulação é uma alternativa viável para a obtenção de nanocompósitos. O uso do ultrassom de ponteira como ferramenta na dispersão aquosa de HDL contribuiu para maior estabilidade da suspensão e o ajuste nos parâmetros do sistema de coagulação, levaram a obtenção de grumos uniformes do ponto de vista macroscópico e microscópico. As micrografias dos coágulos não vulcanizados obtidas por MEV-FEG confirmaram as informações apuradas a partir dos difratogramas de raios-X que apontou a formação de um sistema parcialmente esfoliado, em função da ausência dos picos característicos da hidrotalcita, além de indicarem a coexistência de partículas em dimensões micrométrica a nanométricas em uma mesma estrutura. A composição química do HDL, com a presença de átomos de magnésio e alumínio combinados com grupos hidroxila favoreceu a redução tanto o tempo de indução como de pré-cura. As propriedades mecânicas que se mostraram mais sensíveis ao grau de dispersão da carga foram a dureza, a deformação permanente à compressão (DPC) e o módulo de tração a 300% de deformação (E300), em especial para os compósitos contendo 10% m/m de HDL natural e modificado com estearato. A resistência à chama dos nanocompósitos de NBR-HDL vulcanizados apresentou um ligeiro aumento quando comparados à NBR pura, visto que esta é uma característica própria da hidrotalcita, decorrente da sua composição química

Soil conditioning under London

The CTRL Contract 220 covered 7.5km twin-bore tunnels excavated between late 2002 and early 2004 from Stratford Box to St Pancras station in Central London. To ensure efficient machine operation as well as the transport and disposal of soil, soil conditioning treatments were applied. Specifically, the foam injection ratio (FIR) and the polymer injection ratio (PIR) (injected volume of foam and polymer solution expressed as a percentage of the excavated soil volume) were employed. It was found that carefully selected soil conditioning allowed chamber pressures of 200kPa or more to be accurately controlled in the stiff London Clay and to an extent, in the very stiff clays of the Lambeth Group. Average FIRs of 50% and PIRs of 7 and 9% were used in the Thanet Sand and in the Lambeth Group Clays. In contrast, much lower quantities of foam were used in the London Clay.

Soil mix technology for land remediation: Recent innovations

The past 15 years have seen increasing applications of soil mix technology in land remediation, mainly in stabilisation/solidification treatments and the construction of low-permeability cut-off walls and permeable reactive barriers; clear evidence of the versatility of the technology and its wide-ranging applications. This paper provides an overview of some of the recent innovations of soil mix technology in land remediation covering equipment developments and applications, including systems for rectangular panels and trenching systems, treatments, such as chemical oxidation, and additives, such as modified clays, zeolites and reactive magnesia. The paper also provides case studies for such innovations. The paper concludes with an overview of an on-going research and development project SMiRT (Soil Mix Remediation Technology) which will involve field trials on a contaminated site and will employ some of the innovations discussed in the paper. The range of significant advantages that soil mix technology now offers compared to other remediation techniques is likely to place this remediation method at the forefront of remedial options for future brownfield projects.

Modelling of long-term ground response to tunnelling under St James's Park, London

Following a tunnel excavation in low-permeability soil, it is commonly observed that the ground surface continues to settle and ground loading on the tunnel lining changes, as the pore pressures in the ground approach a new equilibrium condition. The monitored ground response following the tunnelling under St James's Park, London, shows that the mechanism of subsurface deformation is composed of three different zones: swelling, consolidation and rigid body movement. The swelling took place in a confined zone above the tunnel crown, extending vertically to approximately 5 m above it. On the sides of the tunnel, the consolidation of the soil occurred in the zone primarily within the tunnel horizon, from the shoulder to just beneath the invert, and extending laterally to a large offset from the tunnel centreline. Above these swelling and consolidation zones the soil moved downward as a rigid body. In this study, soil-fluid coupled three-dimensional finite element analyses were performed to simulate the mechanism of long-term ground response monitored at St James's Park. An advanced critical state soil model, which can simulate the behaviour of London Clay in both drained and undrained conditions, was adopted for the analyses. The analysis results are discussed and compared with the field monitoring data. It is found that the observed mechanism of long-term subsurface ground and tunnel lining response at St James's Park can be simulated accurately only when stiffness anisotropy, the variation of permeability between different units within the London Clay and non-uniform drainage conditions for the tunnel lining are considered. This has important implications for future prediction of the long-term behaviour of tunnels in clays.

Laboratory measurement of strength mobilisation in kaolin: Link to stress history

This letter presents data from triaxial tests conducted as part of a research programme into the stress-strain behaviour of clays and silts at Cambridge University. To support findings from earlier research using databases of soil tests, eighteen CIU triaxial tests on speswhite kaolin were performed to confirm an assumed link between mobilisation strain (γ M=2) and overconsolidation ratio (OCR). In the moderate shear stress range (0.2c u to 0.8c u) the test data are essentially linear on log-log plots. Both the slopes and intercepts of these lines are simple functions of OCR.

New evidence for the origin and behaviour of deep ocean 'crusts'

In situ tests in deep waterWest African clays show crust-like shear strengths within the top few metres of sediment. Typical strength profiles show su rising from mud-line to 10 kPa to 15 kPa before dropping back to normally consolidated strengths of 3 kPa to 4 kPa by 1.5m to 2m depth. A Cam-shear device is used to better understand the mechanical behaviour of undisturbed crust samples under pipelines. Extremely variable peak and residual shear strengths are observed for a range of pipeline consolidation stresses and test shear rates, with residual strengths approximating zero. ESEM of undisturbed samples and wet-sieved samples from various core depths show the presence of numerous randomly-located groups of invertebrate faecal pellets. It is therefore proposed that the cause of strength variability during shear testing and, indeed, of the crust's origin, is the presence of random groups of faecal pellets within the sediment. © 2011 Taylor & Francis Group, London.

Effects of shear band propagation on submarine landslide

Interbedded layers of glacial deposits and marine or glacimarine clay layers are a common feature of offshore sediment. Typically, offshore marine clays are lightly overconsolidated sensitive clay. Some case histories on submarine landslides show that the slip surface passes through these marine clay layers. In this paper a model is proposed for post-peak strain softening behavior of marine sensitive clay. The slope failure mechanism is examined using the concept of shear band propagation. It is shown that shear band propagation and post-peak stress-strain behavior of clay layers are two major factors in submarine slope stability analysis. Copyright © 2012 by the International Society of Offshore and Polar Engineers (ISOPE).

The response of buildings to movements induced by deep excavations

Deep excavations and tunnelling can cause ground movements that affect buildings within their influence zone. The current approach for building damage assessment is based on tensile strains estimated from the deflection ratio and the horizontal strains at the building foundation. For tunnelling-induced deformations, Potts & Addenbrooke (1997) suggested a method to estimate the building response from greenfield conditions using the relative building stiffness. However, there is not much guidance for building response to excavation-induced movements. This paper presents a numerical study on the response of buildings to movements caused by deep excavations in soft clays, and proposes design guidance to estimate the deflection ratio and the horizontal strains of the building from the building stiffness. © 2012 Taylor & Francis Group.

Modeling of strain rate effects on clay in simple shear

The response of clay is highly dependent on straining and loading rate. To obtain a realistic prediction of the response for time dependent problems, it is essential to use a model that accounts for rate effects in the stress-strain-strength properties of soils. The proposed model has been expanded from the existing SIMPLE DSS framework to account for the strain rate effects on clays in simple shear conditions. In accordance with the findings in the existing literature, soil response displays a unique relationship between shear strength and strain rate. The predicting model is illustrated with a limited test data. Copyright ASCE 2006.

Factors affecting seismic response of submarine slopes

The response of submerged slopes on the continental shelf to seismic or storm loading has become an important element in the risk assessment for offshore structures and "local" tsunami hazards worldwide. The geological profile of these slopes typically includes normally consolidated to lightly overconsolidated soft cohesive soils with layer thickness ranging from a few meters to hundreds of meters. The factor of safety obtained from pseudo-static analyses is not always a useful measure for evaluating the slope response, since values less than one do not necessarily imply slope failure with large movements of the soil mass. This paper addresses the relative importance of different factors affecting the response of submerged slopes during seismic loading. The analyses use a dynamic finite element code which includes a constitutive law describing the anisotropic stress-strain-strength behavior of normally consolidated to lightly overconsolidated clays. The model also incorporates anisotropic hardening to describe the effect of different shear strain and stress histories as well as bounding surface principles to provide realistic descriptions of the accumulation of the plastic strains and excess pore pressure during successive loading cycles. The paper presents results from parametric site response analyses on slope geometry and layering, soil material parameters, and input ground motion characteristics. The predicted maximum shear strains, permanent deformations, displacement time histories and maximum excess pore pressure development provide insight of slope performance during a seismic event. © 2006 Author(s). This work is licensed under a Creative Commons License.