Functional alkali tantalate 2D structures for microelectronics and related applications

Alkali tantalates and niobates, including K(Ta / Nb)O3, Li(Ta / Nb)O3 and Na(Ta / Nb)O3, are a very promising ferroic family of lead-free compounds with perovskite-like structures. Their versatile properties make them potentially interesting for current and future application in microelectronics, photocatalysis, energy and biomedics. Among them potassium tantalate, KTaO3 (KTO), has been raising interest as an alternative for the well-known strontium titanate, SrTiO3 (STO). KTO is a perovskite oxide with a quantum paraelectric behaviour when electrically stimulated and a highly polarizable lattice, giving opportunity to tailor its properties via external or internal stimuli. However problems related with the fabrication of either bulk or 2D nanostructures makes KTO not yet a viable alternative to STO. Within this context and to contribute scientifically to the leverage tantalate based compounds applications, the main goals of this thesis are: i) to produce and characterise thin films of alkali tantalates by chemical solution deposition on rigid Si based substrates, at reduced temperatures to be compatible with Si technology, ii) to fulfil scientific knowledge gaps in these relevant functional materials related to their energetics and ii) to exploit alternative applications for alkali tantalates, as photocatalysis. In what concerns the synthesis attention was given to the understanding of the phase formation in potassium tantalate synthesized via distinct routes, to control the crystallization of desired perovskite structure and to avoid low temperature pyrochlore or K-deficient phases. The phase formation process in alkali tantalates is far from being deeply analysed, as in the case of Pb-containing perovskites, therefore the work was initially focused on the process-phase relationship to identify the driving forces responsible to regulate the synthesis. Comparison of phase formation paths in conventional solid-state reaction and sol-gel method was conducted. The structural analyses revealed that intermediate pyrochlore K2Ta2O6 structure is not formed at any stage of the reaction using conventional solid-state reaction. On the other hand in the solution based processes, as alkoxide-based route, the crystallization of the perovskite occurs through the intermediate pyrochlore phase; at low temperatures pyrochlore is dominant and it is transformed to perovskite at >800 °C. The kinetic analysis carried out by using Johnson-MehlAvrami-Kolmogorow model and quantitative X-ray diffraction (XRD) demonstrated that in sol-gel derived powders the crystallization occurs in two stages: i) at early stage of the reaction dominated by primary nucleation, the mechanism is phase-boundary controlled, and ii) at the second stage the low value of Avrami exponent, n ~ 0.3, does not follow any reported category, thus not permitting an easy identification of the mechanism. Then, in collaboration with Prof. Alexandra Navrotsky group from the University of California at Davis (USA), thermodynamic studies were conducted, using high temperature oxide melt solution calorimetry. The enthalpies of formation of three structures: pyrochlore, perovskite and tetragonal tungsten bronze K6Ta10.8O30 (TTB) were calculated. The enthalpies of formation from corresponding oxides, ∆Hfox, for KTaO3, KTa2.2O6 and K6Ta10.8O30 are -203.63 ± 2.84 kJ/mol, - 358.02 ± 3.74 kJ/mol, and -1252.34 ± 10.10 kJ/mol, respectively, whereas from elements, ∆Hfel, for KTaO3, KTa2.2O6 and K6Ta10.8O30 are -1408.96 ± 3.73 kJ/mol, -2790.82 ± 6.06 kJ/mol, and -13393.04 ± 31.15 kJ/mol, respectively. The possible decomposition reactions of K-deficient KTa2.2O6 pyrochlore to KTaO3 perovskite and Ta2O5 (reaction 1) or to TTB K6Ta10.8O30 and Ta2O5 (reaction 2) were proposed, and the enthalpies were calculated to be 308.79 ± 4.41 kJ/mol and 895.79 ± 8.64 kJ/mol for reaction 1 and reaction 2, respectively. The reactions are strongly endothermic, indicating that these decompositions are energetically unfavourable, since it is unlikely that any entropy term could override such a large positive enthalpy. The energetic studies prove that pyrochlore is energetically more stable phase than perovskite at low temperature. Thus, the local order of the amorphous precipitates drives the crystallization into the most favourable structure that is the pyrochlore one with similar local organization; the distance between nearest neighbours in the amorphous or short-range ordered phase is very close to that in pyrochlore. Taking into account the stoichiometric deviation in KTO system, the selection of the most appropriate fabrication / deposition technique in thin films technology is a key issue, especially concerning complex ferroelectric oxides. Chemical solution deposition has been widely reported as a processing method to growth KTO thin films, but classical alkoxide route allows to crystallize perovskite phase at temperatures >800 °C, while the temperature endurance of platinized Si wafers is ~700 °C. Therefore, alternative diol-based routes, with distinct potassium carboxylate precursors, was developed aiming to stabilize the precursor solution, to avoid using toxic solvents and to decrease the crystallization temperature of the perovskite phase. Studies on powders revealed that in the case of KTOac (solution based on potassium acetate), a mixture of perovskite and pyrochlore phases is detected at temperature as low as 450 °C, and gradual transformation into monophasic perovskite structure occurs as temperature increases up to 750 °C, however the desired monophasic KTaO3 perovskite phase is not achieved. In the case of KTOacac (solution with potassium acetylacetonate), a broad peak is detected at temperatures <650 °C, characteristic of amorphous structures, while at higher temperatures diffraction lines from pyrochlore and perovskite phases are visible and a monophasic perovskite KTaO3 is formed at >700 °C. Infrared analysis indicated that the differences are due to a strong deformation of the carbonate-based structures upon heating. A series of thin films of alkali tantalates were spin-coated onto Si-based substrates using diol-based routes. Interestingly, monophasic perovskite KTaO3 films deposited using KTOacac solution were obtained at temperature as low as 650 °C; films were annealed in rapid thermal furnace in oxygen atmosphere for 5 min with heating rate 30 °C/sec. Other compositions of the tantalum based system as LiTaO3 (LTO) and NaTaO3 (NTO), were successfully derived as well, onto Si substrates at 650 °C as well. The ferroelectric character of LTO at room temperature was proved. Some of dielectric properties of KTO could not be measured in parallel capacitor configuration due to either substrate-film or filmelectrode interfaces. Thus, further studies have to be conducted to overcome this issue. Application-oriented studies have also been conducted; two case studies: i) photocatalytic activity of alkali tantalates and niobates for decomposition of pollutant, and ii) bioactivity of alkali tantalate ferroelectric films as functional coatings for bone regeneration. Much attention has been recently paid to develop new type of photocatalytic materials, and tantalum and niobium oxide based compositions have demonstrated to be active photocatalysts for water splitting due to high potential of the conduction bands. Thus, various powders of alkali tantalates and niobates families were tested as catalysts for methylene blue degradation. Results showed promising activities for some of the tested compounds, and KNbO3 is the most active among them, reaching over 50 % degradation of the dye after 7 h under UVA exposure. However further modifications of powders can improve the performance. In the context of bone regeneration, it is important to have platforms that with appropriate stimuli can support the attachment and direct the growth, proliferation and differentiation of the cells. In lieu of this here we exploited an alternative strategy for bone implants or repairs, based on charged mediating signals for bone regeneration. This strategy includes coating metallic 316L-type stainless steel (316L-SST) substrates with charged, functionalized via electrical charging or UV-light irradiation, ferroelectric LiTaO3 layers. It was demonstrated that the formation of surface calcium phosphates and protein adsorption is considerably enhanced for 316L-SST functionalized ferroelectric coatings. Our approach can be viewed as a set of guidelines for the development of platforms electrically functionalized that can stimulate tissue regeneration promoting direct integration of the implant in the host tissue by bone ingrowth and, hence contributing ultimately to reduce implant failure.

Utilização do hipoclorito de sódio no tratamento endodôntico não cirúrgico

Nos últimos anos, o processo de irrigação durante tratamento Endodôntico tem vindo a ganhar importância e a ser alvo de sucessivos estudos. Sabe-se agora que a única razão de instrumentar o sistema de canais radiculares é para se conseguir irrigar e consequentemente proceder-se à limpeza e desinfecção do dente. São vários os irrigantes utilizados durante a irrigação Endodôntica. Dentro das várias substancias químicas existentes, o Hipoclorito de Sódio, devido às suas características, é o mais utilizado mundialmente pelos Médicos Dentistas. As principais características que apresenta são o seu poder antimicrobiano assim como a sua capacidade de dissolução da matéria orgânica presente no interior dos canais radiculares. Dependentemente do caso clinico, o Médico Dentista deve saber selecionar qual o melhor irrigante a utilizar, se pode ou não utilizar o Hipoclorito de Sódio e, caso não seja possível, deve conhecer as alternativas para realizar de forma conveniente o tratamento endodôntico. É importante conhecerem-se os riscos e possíveis acidentes que podem ocorrer durante o manuseamento do Hipoclorito de Sódio e, caso o Médico Dentista se depare com uma situação destas, deve saber como actuar de forma eficaz.

Estudo da influência do nevoeiro salino nas propriedades de calcários portugueses

O nevoeiro salino é um agente de meteorização importante para a maioria dos materiais de construção. Os produtos em pedra natural não são exceção. A estrutura das rochas geralmente apresenta características texturais (rede de poros, microfissuras, fissuras, planos de xistosidade, etc.), que facilitam a penetração do nevoeiro salino na pedra e a condensação no seu interior. A presença da solução salina pode conduzir à degradação da rocha e em casos extremos, à sua total desintegração, através de mecanismos físicos decorrentes da cristalização de sais, da hidratação destes, ou de distintas dilatações/retrações térmicas entre sal e rocha. Contudo, a pedra também pode ser alterada por processos químicos, dos quais a dissolução dos carbonatos é um exemplo. Entre os principais tipos de rocha explorados em Portugal, os calcários são particularmente suscetíveis ao nevoeiro salino, posto que geralmente apresentam porosidades abertas com valores elevados e uma rede de poros que permite uma penetração mais profunda do nevoeiro salino na estrutura da pedra. O estudo do comportamento dos calcários ao nevoeiro salino assume particular importância em Portugal, devido ao facto do país possuir uma orla costeira extensa, grande parte da qual sob a influência de nevoeiro salino. É o litoral que apresenta a maior densidade populacional e, consequentemente, onde se concentram as construções. Além disto, Portugal possui vastas reservas de calcários ornamentais, que são utilizados em larga escala como materiais de construção, desde tempos imemoriais e cuja procura pelo mercado externo, tem vindo a sofrer um incremento significativo. Para este estudo foram selecionados seis calcários portugueses amplamente aplicados e com propriedades físico-mecânicas diferentes. Depois de analisadas as suas características petrográficas, químicas e as principais propriedades tecnológicas, os calcários foram submetidos aos seguintes ensaios de envelhecimento: choque térmico, gelo e nevoeiro salino. A determinação de todas as características tecnológicas através de normas europeias, permitiu uma análise crítica dos respetivos métodos de ensaio e a elaboração de propostas de melhoria de alguns dos métodos. No nevoeiro salino, a avaliação deste ensaio foi complementada com as determinações e análises a seguir apresentadas, não exigidas pela norma europeia: variações na absorção de água e na resistência à flexão; comparação do ensaio em três acabamentos superficiais distintos; análises comparativas de imagens macroscópicas da superfície, de imagens através de lupa binocular e de imagens de eletrões secundários, obtidas com recurso a microssonda eletrónica. Os resultados permitiram avaliar a aptidão dos calcários para os principais tipos de aplicações e, dentro de cada uma, para condições específicas de uso. Assim, foi possível definir as utilizações recomendadas para cada calcário, com o objectivo de maximizar a sua durabilidade. Os ensaios de envelhecimento possibilitaram determinar a resistência dos calcários perante várias condições climáticas específicas, incluindo as existentes em zonas costeiras. A análise detalhada dos resultados do nevoeiro salino reforça o conhecimento de que a porosidade aberta desempenha um papel determinante no comportamento dos calcários neste ensaio de durabilidade. Verificou-se, também, que os acabamentos superficiais grosseiros são mais suscetíveis ao nevoeiro salino, mas menos sensíveis às alterações cromáticas provocadas por este ensaio. Constatou-se que o nevoeiro salino gera perda de brilho nas superfícies com acabamento polido. Por fim, concluiu-se que a perda de massa registada por todas as amostras de calcário ensaiadas, ficou a dever-se essencialmente a processos de dissolução do CaCO3.

Secagem convectiva da microalga spirulina platensis: avaliação das propriedades físicas e bioquímicas

O objetivo no presente estudo foi investigar a operação de secagem da microalga Spirulina platensis em camada delgada através da modelagem matemática e otimização da operação, avaliando as características do produto final através de análises físico-químicas. Foram analisados os dados da umidade de equilíbrio para a isoterma de adsorção a 10, 20 e 30°C e de dessorção a 40, 50 e 60°C, através dos modelos de GAB e BET. O calor isostérico foi determinado pela aplicação da equação de Clausius-Clapeyron. O modelo de GAB apresentou melhor ajuste aos dados experimentais. Os valores da área superficial calculados pelos modelos de GAB e BET foram próximos. O calor isostérico e a entropia diferencial da isoterma de dessorção apresentaram comportamento similar. A teoria da compensação entalpia-entropia foi aplicada nas isotermas, indicando que são controladas pela entalpia. A cinética de secagem foi analisada na faixa de temperatura de 50-70°C, através dos modelos de Lewis, Henderson e Pabis, Henderson, Page e Overhults. O modelo de Henderson e Pabis foi escolhido por apresentar maior significado físico para estimar o valor de difusividade efetiva (Def), sendo os valores encontrados na faixa de 5,54 - 6,60×10-11 m 2 /s, para as temperaturas de 50 e 60°C, respectivamente, e de 1,58×10-10 m2 /s para a temperatura de 70°C. A energia de ativação apresentou um valor de 47,9 kJ/mol. A secagem alterou a cor quando comparada ao material in natura. A secagem foi otimizada na faixa de espessuras e temperaturas do ar de secagem de 3-7 mm e de 50-70ºC, respectivamente, através da metodologia de superfície de resposta para ácido tiobarbitúrico (TBA) e perda de ficocianina no produto final. A melhor condição de secagem foi a 55°C e a 3,7 mm, apresentando uma perda de ficocianina de aproximadamente 37% e valor de TBA de 1,5 mgMDA/kgamostra. Nesta condição de secagem, a composição de ácidos graxos da microalga Spirulina não apresentou diferença significativa (P > 0,05) em relação a microalga in natura.

Isolado protéico de farelo de arroz: obtenção, propriedades funcionais e aplicação

O arroz é o segundo cereal mais produzido no mundo e para que ele seja consumido é necessário o processo de beneficiamento, onde é retirada a casca, e com o polimento, o farelo. O farelo, após a retirada do óleo, é utilizado para alimentação animal, mas como corresponde a 8% do grão, são necessárias novas alternativas para o uso do mesmo, uma vez que contém em torno de 17% de proteína. As proteínas do farelo de arroz são consideradas de alta qualidade, hipoalergênicas e anticancerígenas. Devido ao excesso de fibras presentes no farelo, este não é utilizado diretamente na alimentação humana, podendo ser usado como fonte para a obtenção de extratos, concentrados ou isolados. A obtenção do isolado protéico pode ser por via química, que consiste na extração alcalina ou ácida, seguida de precipitação no ponto isoelétrico ou via enzimática, com o uso de enzimas amilolíticas, hemicelulases e carboidrases para a separação das proteínas. O objetivo deste estudo foi obter um isolado protéico a partir de farelo de arroz visando a inclusão deste em produto de panificação. Foi obtido isolado protéico pelo método químico que foi analisado pelo rendimento protéico, pelas propriedades funcionais, perfil aminoacídico, eletroforese e características térmicas. O isolado foi adicionado em bolos em diferentes concentrações sendo avaliado pelas características tecnológicas e sensoriais. O isolado protéico do farelo de arroz (IPFA) que apresentou maior rendimento protéico foi o obtido pelo método químico, com o farelo de granulometria de 42 mesh e desengordurado. Em relação às propriedades funcionais, foi verificado que o IPFA possui maior solubilidade e capacidade de retenção de água em pH 11, alta capacidade emulsificante e alta capacidade de formação de espuma. No aminograma, constatou-se que os aminoácidos encontrados no IPFA atendem as necessidades de bebês e crianças. No perfil eletroforético, o IPFA apresentou 3 grupos de proteínas. Na análise térmica com DSC, o IPFA apresentou alta temperatura de desnaturação e baixo valor de entalpia. Na elaboração dos bolos, à medida que foi adicionado o IPFA, aumentou o teor protéico, o pH e o volume específico e diminuiu o colapso, a luminosidade e a firmeza dos bolos. Na análise sensorial, os bolos com IPFA não apresentaram diferenças estatísticas do bolo controle (sem IPFA). Estes resultados indicam a potencialidade do IPFA em produtos de panificação.

Production of bioplastics from hydrolysates of paper industry by Haloferax mediterranei

The biorefinery concept has attracted much attention over the last decade due to increasing concerns about the use of fossil resources. In this context emerged the use of bioplastics, namely polyhydroxyalkanoates (PHA). PHA are biocompatible and biodegradable plastics that can be obtained from renewable raw materials and can constitute an alternative solution to conventional plastics. In this work, hydrolysed cellulose pulp, coming from Eucalyptus globulus wood cooking, was used as substrate to the PHA-storing bacteria Haloferax mediterranei. The hydrolysed pulp is rich in simple sugars, mainly glucose (81.96 g.L-1) and xylose (20.90 g.L-1). Tests were made in defined medium with glucose and xylose and in hydrolysate supplemented with salts and yeast extract. Different concentrations of glucose were tested, namely 10, 15, 20, 30 and 40 g.L-1. The best accumulation results (27.1 % of PHA) were obtained in hydrolysate medium with 10 g.L-1. Using this concentration, assays were performed in fed-batch and sequencing batch reactor conditions in order to determine the best feeding strategy. The strategy that led to the best results was fed-batch assay with 24.7 % of PHA. An assay without sterile conditions was performed, in which was obtained the same growth than in sterilization test. Finally it was performed an assay in a bioreactor and a fast growth (0.14 h-1) with high glucose and xylose consumption rates (0.368 g.L-1.h-1 and 0.0947 g.L-1.h-1, respectively) were obtained. However 1.50 g.L-1 of PHA, corresponding to 16.1 % (92.52 % of 3HB and 3HV of 7.48 %) of % PHA were observed. The polymer was further characterized by DSC with a glass transition temperature of -6.07 °C, a melting temperature of 156.3 °C and a melting enthalpy of 63.07 J.g-1, values that are in accordance with the literature. This work recognizes for the first time the suitability of the pulp paper hydrolysate as a substrate for PHA production by H. mediterranei.

Characterization of water-soluble organic compounds in bioaerosols by liquid chromatography and fluorescence spectroscopy

In the last decades, the effects of the air pollution have been increasing, especially in the case of the human health diseases. In order to overcome this problem, scientists have been studying the components of the air. As a part of water-soluble organic compounds, amino acids are present in the atmospheric environment as components of diverse living organisms which can be responsible for spreading diseases through the air. Liquid chromatography is one technique capable of distinguish the different amino acids from each other. In this work, aiming at separating the amino acids found in the aerosols samples collected in Aveiro, the ability of four columns (Mixed-Mode WAX-1, Mixed-Mode HILIC-1, Luna HILIC and Luna C18) to separate four amino acids (aspartic acid, lysine, glycine and tryptophan) and the way the interaction of the stationary phases of the columns with the analytes is influenced by organic solvent concentration and presence/concentration of the buffer, are being assessed. In the Mixed-Mode WAX-1 column, the chromatograms of the distinct amino acids revealed the separation was not efficient, since the retention times were very similar. In the case of lysine, in the elution with 80% (V/V) MeOH, the peaks appeared during the volume void. In the Mixed-Mode HILIC-1 column, the variation of the organic solvent concentration did not affect the elution of the four studied amino acids. Considering the Luna HILIC column, the retention times of the amino acids were too close to each other to ensure a separation among each other. Lastly, the Luna C18 column revealed to be useful to separate amino acids in a gradient mode, being the variation of the mobile phase composition in the organic solvent concentration (ACN). Luna C18 was the column used to separate the amino acids in the real samples and the mobile phase had acidified water and ACN. The gradient consisted in the following program: 0 – 2 min: 5% (V/V) ACN, 2 – 8 min: 5 – 2 % (V/V) ACN, 8 – 16 min: 2% (V/V) ACN, 16 – 20 min: 2 – 20 % (V/V) ACN, 20 – 35 min: 20 – 35 % (V/V) ACN. The aerosols samples were collected by using three passive samplers placed in two different locations in Aveiro and each sampler had two filters - one faced up and the other faced down. After the sampling, the water-soluble organic compounds was extracted by dissolution in ultra-pure water, sonication bath and filtration. The resulting filtered solutions were diluted in acidified water for the chromatographic separation. The results from liquid chromatography revealed the presence of the amino acids, although it was not possible to identify each one of them individually. The chromatograms and the fluorescence spectra showed the existence of some patterns: the samples that correspond to the up filters had more intense peaks and signals, revealing that the up filters collected more organic matter.

Nanofibras de isolado proteico de bijupirá (rachycentron canadum): desenvolvimento, caracterização e avaliação toxicológica

As nanofibras produzidas através de biopolímeros oriundos de materiais biológicos têm tomado espaço no âmbito mundial, estes podem ter sua origem em compostos como a proteína animal, por exemplo, as proteínas de pescado. O presente trabalho teve como objetivo geral desenvolver nanofibras de isolado proteico de Bijupirá (Rachycentron canadum). O isolado proteico de bijupirá (IPB) foi obtido utilizando processo de variação de pH para solubilizar e isolar proteínas. O IPB obtido foi caracterizado quanto sua composição química proximal e suas propriedades físicoquímicas, estruturais e funcionais. O rendimento do IPB foi de 98,17% de proteína, em base seca. A maior solubilidade e a maior capacidade de retenção de água (CRA) do IPB foram obtidas em pH 11 e 21,9 mL.g-1 de proteína, respectivamente. Os perfis eletroforéticos revelaram massas moleculares características de proteínas miofibrilares (miosina e actina). Os principais picos identificados pelas análises de Espectroscopia na Região do Infravermelho (FTIR) são provenientes de ligações peptídicas (ligações amida), como Amida I e II. Os maiores pontos de fusão e de degradação do IPB foram de 259,1°C e 378°C, respectivamente, obtendo assim, um isolado proteico com elevada estabilidade térmica. As nanofibras foram desenvolvidas pela técnica de electrospinnig. Foram preparadas soluções poliméricas utilizando 1% (p/v) de óxido de polietileno (PEO) e 1, 2, 3, 4, 5 e 6% (p/v) de IPB. Os parâmetros utilizados no processo de electrospinning como: potencial elétrico, distância da ponta do coletor a agulha e a taxa de fluxo da solução foram fixados em 16,7 kV, 15 cm, e 150 µL.h-1 , respectivamente. Os efeitos do solvente e a adição de um biopolímero comercial na capacidade de formação e morfologia das nanofibras foram estudados. Em relação ao efeito do solvente na solubilização das proteínas, o processo de electrospinning foi favorecido quando utilizado o ácido fórmico 85% (v/v), como este solvente orgânico promove a formação de estruturas helicoidais aleatórias e, consequentemente, um aumento no emaranhado de biopolímeros. A adição do biopolímero PEO proporcionou melhor viscosidade às soluções de IPB e o desenvolvimento das nanofibras. A morfologia analisada por Microscopia eletrônica de Varredura (MEV) das nanofibras obtidas com 5 e 4% (p/v) de IPB e 1% (/v) de PEO foi de 205 ± 82 nm e 476 ± 107, respectivamente.

Adsorção de cromo (VI) em leito fixo utilizando partículas de areia recobertas com Quitosana

Neste trabalho foi avaliado o processo de recobrimento de partículas de areia com quitosana utilizando a técnica dip-coating, e analisado o emprego destas partículas como recheio de uma coluna de leito fixo no processo de adsorção de cromo (VI) em solução aquosa. A quitosana foi obtida a partir de resíduos de camarão e caracterizada. O estudo avaliou a influência do tamanho das partículas e da concentração da solução de quitosana no recobrimento das partículas de areia. Foram avaliados parâmetros termodinâmicos, isotermas de equilíbrio e parâmetros relacionados ao funcionamento do leito (vazão e pH da solução, diâmetro de partícula) para o processo de adsorção de cromo (VI) em solução aquosa. No recobrimento das partículas de areia, o tamanho não teve significância na resposta, enquanto a concentração da solução de recobrimento mostrou ter grande influência sobre o resultado, sendo que a menor concentração de quitosana dentro da faixa estudada (0,5% p/v) apresentou o melhor desempenho. O processo de cura física para o recobrimento das partículas de areia mostrou melhor desempenho para a adsorção de cromo (VI) em leito fixo frente ao processo físico-químico. As análises de superfície (MEV) e de difração de raio-X (EDX) comprovaram a mudança na superfície das partículas recobertas e a presença de cromo após a adsorção. O modelo de Sips foi o que melhor representou os dados experimentais de equilíbrio, com R2 >0,99% e EMR<3,5%, sendo que a capacidade máxima de adsorção foi de 46,93 mg g-1 obtida a 298 K. O processo se mostrou espontâneo, exotérmico e favorável, com valores de -4,49 a -4,66kJ mol-1 para e energia livre de Gibbs, -5,97kJ mol-1 para a variação de entalpia e -5,17x10-3 kJ mol-1K -1 para variação de entropia. O aumento do pH diminuiu a adsorção de cromo (VI), sendo que a melhor resposta foi obtida em pH 3, sendo que o diâmetro de partícula não teve efeito significante. O estudo da vazão da solução de cromo (VI) no desempenho do leito mostrou que no menor valor (2,5 mL min-1 ) a concentração de saída do leito foi próxima a zero, mantendo-se com concentrações de saída abaixo de 20% por pelo menos 20 min. O estudo da dessorção do leito mostrou que após cinco ciclos de trabalho o leito manteve 86% da capacidade de adsorção, com taxas de recuperação do cromo no processo de dessorção maiores que 95%.

Variação da composição nutricional e propriedades de cenouras durante a secagem

Este trabalho teve como objetivo a determinação das propriedades da cenoura (Daucus carota L.), da variedade Nantes, antes, durante e após a secagem por convecção a três temperaturas diferentes (50, 60 e 70 ºC).De forma a verificar as alterações ao nível de diferentes propriedades, tais como: propriedades químicas (humidade, proteínas, fibras, cinzas, açúcares e 'aw') propriedades físicas (textura, cor, porosidade e densidade) e propriedades termofísicas (calor específico, condutividade térmica, difusividade e entalpia). Dos resultados obtidos foi possível concluir que a temperatura de secagem de 70 º C foi a que mais afetou as propriedades químicas analisadas, tais como a humidade, proteínas e açúcares redutores, onde estes sofreram uma diminuição ao longo das secagens. A 'aw' também apresentou uma diminuição ao longo das secagens, onde apresentou um menor valor na secagem a 70 ºC, tendo passado de 0,97 para 0,69, enquanto as temperaturas de 50 ºC e 60 ºC apresentaram um valor final igual, de 0,74. No que diz respeito às propriedades físicas, verificou-se que em relação à textura registaram-se evoluções semelhantes em termos de dureza, mastigabilidade e gomosidade, na medida em que sofreram uma acentuada diminuição nas primeiras horas de secagem, e a temperatura de 70 ºC foi a que mais afetou estas propriedades. No caso da cor a temperatura de 60 ºC foi a que provocou uma maior diferença de cor, a qual ao longo da secagem esta foi aumentando. A porosidade sofreu um aumento com as secagens devido à diminuição da humidade, no entanto a temperatura de 70 ºC foi a que obteve uma menor porosidade, e as temperaturas de 50 ºC e 60 ºC apresentaram valores de porosidade semelhantes. As propriedades termofísicas registaram uma diminuição ao longo da secagem, onde o calor específico sofreu uma maior diminuição com a temperatura de 70 ºC, passando de 3,90 kJ/kg.K para 1,99 kJ/kg.K. A condutividade térmica também sofreu uma maior diminuição com a temperatura de 70 ºC, diminuindo de 0,5243 W/m.K para 0,2782 W/m.K. A difusividade foi de igual forma afetada pela temperatura de 70 ºC, tendo diminuído de 1,50×10-7 m2/s para 1,06×10-7 m2/s. No caso da entalpia, esta sofreu uma maior diminuição com a temperatura de 50 ºC, passando de 233 J/kg para 96,7 J/kg. As isotérmicas de sorção foram ajustadas ao modelo de GAB, onde se verificou que apesar de algumas oscilações a quantidade de água sorvida a uma determinada aw, aumentou com a diminuição da temperatura.Os dados da cinética de secagem foram tratados e ajustados de acordo com três modelos: Page, Henderson & Pabis e Logarítmico, tendo-se verificado que o modelo de Page foi o que mostrou melhor descrever os processos em estudo, enquanto o pior modelo para descrever a cinética de secagem foi o Logarítmico.

Dephosphorization of Iron Ore through Bioleaching

Phosphorus, as phosphate, is frequently found as a constituent of many of the world iron resources. Phosphorus is an extremely harmful element found in iron ore used as a raw material in the steelmaking process because it will affect the quality of iron and steel products. Allowable phosphorus concentration in high quality steel is usually less than 0.08%. Dephosphorization of iron ore has been studied for a long time. Although there are described physical beneficiation and chemical leaching processes, involving inorganic acids, to reduce phosphorus content of iron ores, these processes have several limitations such as poor recovery, require high energy quantity, capital costs and cause environmental pollution. Use of microorganisms in leaching of mineral ores is gaining importance due to the implementation of stricter environmental rules. Microbes convert metal compounds into their water soluble forms and are biocatalysts of leaching processes. Biotechnology is considered as an eco-friendly, promising, and revolutionary solution to these problems. Microorganisms play a critical role in natural phosphorus cycle and the process of phosphate solubilization by microorganisms has been known for many years. This study was performed to analyze the possibility of using bioleaching as a process for the dephosphorization of an iron ore from Northeast of Portugal. For bioleaching, Acidithiobacillus ferrooxidans bacterium were used. For this study two experiments were done with different conditions, which lasts 6 weeks for first experiment and 5 weeks for second experiment. From the result of these preliminary studies, it was observed that for first experiment 6.2 % and for second experiment 3.7 % of phosphorus was removed from iron ore.

Síntese, estudo cinético e análise microestrutural do sistema cério-níquel obtido pelo método pechini

The cerium oxide has a high potential for use in removing pollutants after combustion, removal of organic matter in waste water and the fuel-cell technology. The nickel oxide is an attractive material due to its excellent chemical stability and their optical properties, electrical and magnetic. In this work, CeO2-NiO- systems on molars reasons 1:1(I), 1:2(II) e 1:3(III) metal-citric acid were synthesized using the Pechini method. We used techniques of TG / DTG and ATD to monitor the degradation process of organic matter to the formation of the oxide. By thermogravimetric analysis and applying the dynamic method proposed by Coats-Redfern, it was possible to study the reactions of thermal decomposition in order to propose the possible mechanism by which the reaction takes place, as well as the determination of kinetic parameters as activation energy, Ea, pre-exponential factor and parameters of activation. It was observed that both variables exert a significant influence on the formation of complex polymeric precursor. The model that best fitted the experimental data in the dynamic mode was R3, which consists of nuclear growth, which formed the nuclei grow to a continuous reaction interface, it proposes a spherical symmetry (order 2 / 3). The values of enthalpy of activation of the system showed that the reaction in the state of transition is exothermic. The variables of composition, together with the variable temperature of calcination were studied by different techniques such as XRD, IV and SEM. Also a study was conducted microstructure by the Rietveld method, the calculation routine was developed to run the package program FullProf Suite, and analyzed by pseudo-Voigt function. It was found that the molar ratio of variable metal-citric acid in the system CeO2-NiO (I), (II), (III) has strong influence on the microstructural properties, size of crystallites and microstrain network, and can be used to control these properties

Síntese de pigmentos cerâmicos inorgânicos nanométricos e encapsulados com estrutura core-shell pela rota dos precursores poliméricos

The present work has as objective the development of ceramic pigments based in iron oxides and cobalt through the polymeric precursor method, as well as study their characteristics and properties using methods of physical, chemical, morphological and optical characterizations.In this work was used iron nitrate, and cobalt citrate as precursor and nanometer silica as a matrix. The synthesis was based on dissolving the citric acid as complexing agent, addition of metal oxides, such as chromophores ions and polymerization with ethylene glycol. The powder obtained has undergone pre-ignition, breakdown and thermal treatments at different calcination temperatures (700 °C, 800 °C, 900 °C, 1000 °C and 1100 °C). Thermogravimetric analyzes were performed (BT) and Differential Thermal Analysis (DTA), in order to evaluate the term decomposition of samples, beyond characterization by techniques such as BET, which classified as microporous materials samples calcined at 700 ° C, 800 º C and 900 º C and non-porous when annealed at 1000 ° C and 1100 º C, X-ray diffraction (XRD), which identified the formation of two crystalline phases, the Cobalt Ferrite (CoFe2O4) and Cristobalite (SiO2), Scanning Electron Microscopy (SEM) revealed the formation of agglomerates of particles slightly rounded;and Analysis of Colorimetry, temperature of 700 °C, 800 °C and 900 °C showed a brown color and 1000 °C and 1100 °C violet

Sucesso e insucesso no licenciamento: uma perspectiva integrada.

Doutoramento em Gestão.

An interaction and network perspective of horizontal relationships in the portuguese pharmaceutical industry

Doutoramento em Gestão