Biossorção de tório e urânio pela macroalga marinha sargassum filipendula

Por ser um material de baixo custo e apresentar propriedades ligantes, a macroalga marinha Sargassum filipendula vem sendo utilizada como material biossorvente no processo de biossorção de metais. No presente trabalho a alga marrom foi utilizada no estudo cinético e de equilíbrio dos íons de tório e urânio individuais e os resultados comparados à biossorção desses metais em sistema binário. Os testes foram realizados nas concentrações 1 e 10 mg/L e pH= 1,0 e 4,0 na temperatura de 25 1C. A melhor condição para biossorção de tório foi encontrada para 1 mg/L e pH= 1,0, enquanto que para urânio foi em 1 mg/L e pH= 4,0. O estudo cinético de biossorção de tório mostrou que o modelo de segunda ordem descreve melhor os dados experimentais em 1 mg/L (R2= 0,9987) e 10 mg/L (R2= 0,9919) em pH= 1,0 e 1 mg/L (R2= 0,9976) em pH= 4,0, enquanto em 10 mg/L (R2= 0,9787) pH= 4,0 a curva encontrada representou uma cinética de primeira ordem. Para a cinética de urânio os dois modelos se adequaram bem aos dados em ambas as condições experimentais. O estudo de equilíbrio mostrou um perfil crescente de captação de tório, com uma remoção de 96% e 54% do metal em pH= 1,0 e 4,0, respectivamente, a partir da Co= 1 mg/L. A melhor eficiência de captação dos íons de urânio foi de 33% para Co= 100 mg/L em pH= 1,0 e 71% para Co= 1 mg/L em pH= 4,0. Os dados experimentais da isoterma de tório mostraram-se mais adequados ao modelo de Freundlich para pH= 1,0, enquanto que para o pH= 4,0 esses foram melhor representados pelo modelo de Langmuir, com valores de coeficiente de determinação superiores. Em relação à isoterma do urânio, o modelo de Freundlich representou bem os dados experimentais. Os parâmetros de equilíbrio calculados a partir do modelo de Langmuir (kL, qmax ) e Freundlich (kF, n) indicaram uma maior afinidade da biomassa pelos íons de tório em ambas as condições experimentais. O estudo de equilíbrio do sistema binário mostrou que a biossorção dos íons de tório não é afetada pela presença do urânio em solução. Por outro lado, a sorção do urânio foi fortemente afetada pela coexistência com os íons de tório.

The relative abundances of Sn, Te, Xe, Ba, and Ce in the cosmic radiation

Elements with even atomic number (Z) in the interval 50 ≤ Z ≤ 58 have been resolved in the cosmic radiation using the Heavy Nuclei Experiment on the HEAO-3 satellite. Their relative abundances have been compared with the results expected from pure r-process material, pure s-process material, and solar system material, both with and without a modification due to possible first ionization potential effects. Such effects may be the result of the preferential acceleration, and hence enhancement in the cosmic rays, or those elements having low first ionization potentials. We find that our measurements are inconsistent with pure r-process material at the greater than 98% confidence level whether or not the first ionization potential adjustments are made.

In addition, we have compared our results with mixtures having varying ratios of pure r-process material to pure s-process material. We find that, if no first ionization potential effects are included,

(r/s)CRS/(r/s)SS = 0.20^+0.18_-0.14

where CRS refers to the cosmic ray source and SS refers to the solar system, consistent with having an almost pure s-process source. If the first ionization potential adjustments are applied

(r/s)CRS/(r/s)SS = 1.5^+1.1_-0.7

consistent with a solar system mixture.

The abundances of ultraheavy elements in the cosmic radiation

Analysis of the data from the Heavy Nuclei Experiment on the HEAO-3 spacecraft has yielded the cosmic ray abundances of odd-even element pairs with atomic number, Z, in the range 33 ≤ Z ≤60, and the abundances of broad element groups in the range 62 ≤ Z ≤83, relative to iron. These data show that the cosmic ray source composition in this charge range is quite similar to that of the solar system provided an allowance is made for a source fractionation based on first ionization potential. The observations are inconsistent with a source composition which is dominated by either r-process or s-process material, whether or not an allowance is made for first ionization potential. Although the observations do not exclude a source containing the same mixture of r- and s-process material as in the solar system. the data are best fit by a source having an r- to s-process ratio of 1.22^(+0.25)_(0.21), relative to the solar system The abundances of secondary elements are consistent with the leaky box model of galactic propagation, implying a pathlength distribution similar to that which explains the abundances of nuclei with Z<29.

The energy spectra of the even elements in the range 38 ≤ Z ≤ 60 are found to have a deficiency of particles in the range ~1.5 to 3 GeV/amu, compared to iron. This deficiency may result from ionization energy loss in the interstellar medium, and is not predicted by propagation models which ignore such losses. ln addition, the energy spectra of secondary elements are found to be different to those of the primary elements. Such effects are consistent with observations of lighter nuclei, and are in qualitative agreement with galactic propagation models using a rigidity dependent escape length. The energy spectra of secondaries arising from the platinum group are found to be much steeper than those of lower Z. This effect may result from energy dependent fragmentation cross sections.

Methods for melting temperature calculation

Melting temperature calculation has important applications in the theoretical study of phase diagrams and computational materials screenings. In this thesis, we present two new methods, i.e., the improved Widom's particle insertion method and the small-cell coexistence method, which we developed in order to capture melting temperatures both accurately and quickly.

We propose a scheme that drastically improves the efficiency of Widom's particle insertion method by efficiently sampling cavities while calculating the integrals providing the chemical potentials of a physical system. This idea enables us to calculate chemical potentials of liquids directly from first-principles without the help of any reference system, which is necessary in the commonly used thermodynamic integration method. As an example, we apply our scheme, combined with the density functional formalism, to the calculation of the chemical potential of liquid copper. The calculated chemical potential is further used to locate the melting temperature. The calculated results closely agree with experiments.

We propose the small-cell coexistence method based on the statistical analysis of small-size coexistence MD simulations. It eliminates the risk of a metastable superheated solid in the fast-heating method, while also significantly reducing the computer cost relative to the traditional large-scale coexistence method. Using empirical potentials, we validate the method and systematically study the finite-size effect on the calculated melting points. The method converges to the exact result in the limit of a large system size. An accuracy within 100 K in melting temperature is usually achieved when the simulation contains more than 100 atoms. DFT examples of Tantalum, high-pressure Sodium, and ionic material NaCl are shown to demonstrate the accuracy and flexibility of the method in its practical applications. The method serves as a promising approach for large-scale automated material screening in which the melting temperature is a design criterion.

We present in detail two examples of refractory materials. First, we demonstrate how key material properties that provide guidance in the design of refractory materials can be accurately determined via ab initio thermodynamic calculations in conjunction with experimental techniques based on synchrotron X-ray diffraction and thermal analysis under laser-heated aerodynamic levitation. The properties considered include melting point, heat of fusion, heat capacity, thermal expansion coefficients, thermal stability, and sublattice disordering, as illustrated in a motivating example of lanthanum zirconate (La₂Zr₂O₇). The close agreement with experiment in the known but structurally complex compound La₂Zr₂O₇ provides good indication that the computation methods described can be used within a computational screening framework to identify novel refractory materials. Second, we report an extensive investigation into the melting temperatures of the Hf-C and Hf-Ta-C systems using ab initio calculations. With melting points above 4000 K, hafnium carbide (HfC) and tantalum carbide (TaC) are among the most refractory binary compounds known to date. Their mixture, with a general formula Ta_xHf_1-xC_y, is known to have a melting point of 4215 K at the composition Ta₄HfC₅, which has long been considered as the highest melting temperature for any solid. Very few measurements of melting point in tantalum and hafnium carbides have been documented, because of the obvious experimental difficulties at extreme temperatures. The investigation lets us identify three major chemical factors that contribute to the high melting temperatures. Based on these three factors, we propose and explore a new class of materials, which, according to our ab initio calculations, may possess even higher melting temperatures than Ta-Hf-C. This example also demonstrates the feasibility of materials screening and discovery via ab initio calculations for the optimization of "higher-level" properties whose determination requires extensive sampling of atomic configuration space.

Avaliação de Correlações e Equações de Estado para Determinação de Fatores de Compressibilidade de Gás Natural

O fator de compressibilidade (Z) de gás natural é utilizado em vários cálculos na engenharia de petróleo (avaliação de formações, perda de carga em tubulações, gradiente de pressão em poços de gás, cálculos de balanço de massa, medição de gás, compressão e processamento de gás). As fontes mais comuns de valores de Z são medições experimentais, caras e demoradas. Essa propriedade também é estimada por correlações empíricas, modelos baseados no princípio dos estados correspondentes ou equações de estado (EOS). Foram avaliadas as capacidades das EOS de Soave-Redlich-Kwong (SRK), Peng-Robinson (PR), Patel-Teja (PT), Patel-Teja-Valderrama (PTV), Schmidt-Wenzel (SW), Lawal-Lake-Silberberg (LLS) e AGA-8 para previsão desta propriedade em aproximadamente 2200 pontos de dados experimentais. Estes pontos foram divididos em quatro grupos: Grupo 1 (Presença de frações C7+, Grupo 2 (temperaturas inferiores a 258,15 K), Grupo 3 (pressões superiores a 10000 kPa) e Grupo 4 (pressões inferiores a 10000 kPa). Os cálculos utilizando as equações de estado sob diferentes esquemas de previsão de coeficientes binários de interação foram cuidadosamente investigados. Os resultados sugerem que a EOS AGA-8 apresenta os menores erros para pressões de até 70000 kPa. Entretanto, observou-se uma tendência de aumento nos desvios médios absolutos em função das concentrações de CO2 e H2S. As EOS PTV e a EOS SW são capazes de predizer o fator de compressibilidade (Z) com desvios médios absolutos entre os valores calculados e experimentais com precisão satisfatória para a maioria das aplicações, para uma variada faixa de temperatura e pressão. Este estudo também apresenta uma avaliação de 224 métodos de cálculo de Z onde foram utilizadas 8 correlações combinadas com 4 regras de mistura para estimativa de temperaturas e pressões pseudorreduzidas das amostras, junto com 7 métodos de caracterização das propriedades críticas da fração C7+, quando presente na composição do gás. Em função dos resultados são sugeridas, para diferentes tipos de sistemas, as melhores combinações de correlações com regras de mistura capazes de predizer fatores de compressibilidade (Z) com os menores erros absolutos médios relativos

Desenvolvimento de material compósito polimérico para utilização na confecção de troquéis

Na Odontologia, ao se confeccionar peças restauradoras dentárias, pela técnica indireta, o processo mais rotineiramente empregado utiliza um modelo de gesso, obtido a partir de um molde de elastômero, tomado de um dente preparado. Vários fatores podem influenciar na boa precisão de ajustes destas peças como o escoamento do material de vazamento dentro da moldagem, a compatibilidade do material de vazamento com o da moldagem, o tempo de presa, a estabilidade dimensional, a resistência mecânica do material quando da separação moldagem/modelo, a resistência a abrasão e a fidelidade de reprodução de detalhes. Materiais foram introduzidos na odontologia para utilização na confecção de troquéis no intuito de minimizar as desvantagens do gesso, como baixa resistência a abrasão e ligeira expansão de presa. Dentre eles os troquéis metalizados e as resinas epóxicas, que tem vantagens em relação às propriedades mecânicas, porém o primeiro exige técnica demorada e de alto custo e o segundo apresenta contração. O presente trabalho se propõe a testar uma nova composição de poliéster insaturado com estireno adicionado ao carbonato de cálcio em diferentes proporções (10, 20, 30, 40, 50, 60 e 70%) e compará-la ao gesso tipo IV e a resina epoxídica com óxido de alumínio, através de ensaios mecânicos, de abrasão e de alteração dimensional, para avaliar a possibilidade de sua utilização como material de confecção de troquéis para a construção de restaurações indiretas. Para caracterização dos materiais foram feitas análises de espectrometria no infravermelho, Calorimetria de varredura diferencial, termogravimétrica e Microscopia eletrônica de varredura. O compósito a base de poliéster insaturado com 50% de carbonato de cálcio se mostrou viável para utilização como material para troquel. Quando comparado aos materiais de controle mostrou propriedades mecânicas próximas as da resina epoxídica e bem superiores ao gesso, resistência a abrasão superior ao gesso e inferior a resina epoxídica e alteração dimensional próxima a resina epoxídica e maior ao gesso. Sendo a formulação do poliéster/carbonato de cálcio apenas constituída de polímero, catalisador e carga, é possível melhorar a formulação modificando a carga e/ou acrescentando aditivos visando minimizar a contração de polimerização.

Estudo da correlação entre as características da matéria-prima graxa e as propriedades físico-químicas do biodiesel

A possibilidade de utilização de várias matérias graxas na produção do biodiesel nacional é um fator diferencial em relação aos outros países e requer um conhecimento mais profundo das particularidades do biodiesel obtido a partir de matérias-primas tão distintas. Neste contexto, se insere a presente pesquisa, em que se buscou estabelecer correlações entre algumas propriedades do biodiesel e a fonte oleaginosa que lhe deu origem. O biodiesel foi obtido a partir da reação de transesterificação etílica de dez diferentes matérias-primas graxas (óleos refinados de soja, arroz, canola, girassol, milho, oliva, cyclus (mistura contendo óleos de canola, milho e girassol); óleos brutos de mamona e murumuru, além de resíduo de fritura), utilizando etanolato de potássio como agente catalítico, em um reator com sistema de refluxo a 70C durante uma hora. Após purificação, foram determinadas algumas propriedades do biodiesel (massa específica, viscosidade, índice de acidez e índice de iodo) e da matéria-prima (massa específica, viscosidade, índice de acidez, índice de iodo e composição) que lhe deu origem. Os resultados obtidos nas caracterizações geraram gráficos de correlações entre os diversos parâmetros e os dados foram analisados estatisticamente pelo método de correlações canônicas. Para todas as amostras de biodiesel, os valores obtidos nas caracterizações foram compatíveis com as especificações estabelecidas pela ANP para o produto, com exceção do biodiesel de murumuru (índice de acidez elevado e viscosidade baixa) e do biodiesel de mamona (viscosidade e massa específica elevadas). Os dados estatísticos demonstram altas correlações entre o biodiesel (massa específica (87,4%), viscosidade (98,5%) e índice de acidez (82,8%)) e as matérias-primas (massa específica (92,1%) e viscosidade (99,3%)). Além disso, existe uma grande correlação entre o índice de iodo (84,5%) do biodiesel e o índice de iodo (77,2%) e a massa molar dos ésteres na faixa de C16-C18 (MMTG) presentes na matéria-prima (89,1%). Estes resultados estatísticos ratificam as observações analíticas

The extent of the rearrangement of material in Neuwerk/Scharhom flat [Translation from: Hamburger Kuestenforschung 33, 1-24 [p23 only], 1975]

Investigations of the rearrangement of material in Neuwerk/Scharhom flat showed that with the exception of the western border/edge and the parts of the Elbe and Oste shores/banks which lie most seawards, the entire mudflat area is only infrequently exposed to strong hydraulic forces. Only in extreme conditions, which on average occur rarely more than once a year, would the mudflats be severely affected. This partial translation provides the summary of the original article only.