Catalytic transformations of fatty acid derivatives for food, oleochemicals and fuels over carbon supported platinum group metals

Växtoljor som utgör en förnybar naturresurs används som sådana eller i modifierade former i många industriella processer, som är av stor betydelse för vårt vardagliga liv. Växtoljor används i livsmedel, i kemiska och farmaceutiska produkter, i textilindustrin, för framställning av färgämnen och beläggningsmaterial samt som miljövänliga bränslekomponenter. Fetter och oljor hör till de äldsta kemiska komponenterna som utnyttjas av människan. De består huvudsakligen av glycerolestrar och fettsyror. Fetter och oljor har typiskt en kolkedja med kol-koldubbelbindningar samt karboxyl- och estergrupper, som kan genom hydrering eller dekarboxylering konverteras till nyttiga och miljövänliga produkter med hjälp av ädelmetallkatalysatorer. Aktivt kol (C) används som bärare på katalysatorerna. Väteaddition, d.v.s. hydrering av växtoljor har varit föremål för omfattande forskning i över hundra års tid. Hydreringen är en viktig process, för den tillämpas på produktion av fetter och margarin. Omättade fettsyror hydreras traditionellt på nickelbaserade heterogena katalysatorer. Samtidigt med en partiell hydrering av fettsyrorna och fettsyraestrarna som har två dubbelbindningar pågår också isomeringsreaktioner, vilka ger cis- och transisomerer av reaktantmolekylerna. Den största nackdelen med nickelkatalysatorerna är deras giftighet samt bildning av ohälsosamma transisomerer i reaktionsprodukterna. Dessutom deaktiveras nickelkatalysatorn snabbt p.g.a. att nickeltvålar bildas i reaktionsblandningen. Platinabaserade katalysatorer lider däremot inte av dessa begränsningar. Metaller i platinagruppen i det periodiska systemet studerades i detalj för att avslöja kinetiska effekter i hydreringen av cis-metyloleat. Palladium, rutenium, rhodium, platina och iridium användes som katalytiska metaller. Metallhalten på aktivkolbärare var 1 vikt-%. De olika platinametallerna undersöktes för att kartlägga konkurrerande hydrerings- och isomeringsrutter på metallerna. Det visade sig att metallerna i andra raden av det periodiska systemet (Ru, Rh, Pd) är aktivare i isomeringsprocesserna, medan metallerna i tredje raden (Ir, Pt) har en lägre aktivitet. Pd/C valdes bland platinametallerna, för att den är attraktiv ur ekonomisk synvinkel och den är mycket aktiv och selektiv, speciellt jämfört med nickel. Tyngdpunkten i arbetet var utvecklingen av en alternativ, palladiumbaserad hydreringsteknologi som skulle ersätta den traditionella teknologin som är baserad på användningen av nickelkatalysatorer. Palladiumbaserade katalysatorer kan återcirkuleras, de är aktivare och mera resistenta mot syror och de bildar mindre mängder av skadliga transisomerer. För att denna teknologi skall bli ekonomiskt hållbar och konkurrenskraftig, måste den basera sig på de bästa möjliga katalysatorerna, vilket innebär att en optimal kombination av hög aktivitet och selektivitet samt en lång livstid för katalysatorn krävs. Därför inkluderades teknologiska aspekter kraftigt i forskningen. Mycket arbete satsades på design av palladium på en mesoporös kolbärare och undersökning av korrelationerna mellan katalysatorns egenskaper och dess aktivitet i isomeriseringsreaktionerna och i hydreringen av kol-koldubbelbindningarna i reaktantmolekylen. Katalysatorerna karakteriserades med många fysikaliska och kemiska metoder (transmissionselektronmikroskopi (TEM), röntgendiffraktion (XRD), röntgenfotoelektronspektroskopi (XPS), temperaturprogrammerad reduktion (TPR), temperaturprogrammerad desorption (TPD) av kolmonoxid, kemisorption av kolmonoxid, fysisorption av kväve). Temperaturens, vätetryckets och katalysatorkoncentrationens inverkan på fettsyra- och isomersammansättningen hos de hydrerade oljorna bestämdes under kinetiska betingelser, i frånvaro av massöverföringseffekter. Syreavspjälkning genom fullständig dekarboxylering av karboxylgruppen i fettsyramolekylen är det hittills bästa sättet att framställa miljövänlig dieselolja, eftersom linjära paraffiner fås som reaktionsprodukter och en tillsats av dyr vätgas undviks. Deoxygeneringen undersöktes systematiskt på en Pd/C-katalysator (Sibunit) genom att använda mättade fettsyror C16-C20 och C22 som råvara. Produktmolekylen blev en dieselliknande kolvätemolekyl, med en kolatom färre än i utgångsmolekylen. Lika stora dekarboxyleringshastigheter observerades för rena, mättade fettsyror. En jämförelse av deoxygenereringshastigheterna för stearin-, olein- och linolsyra som råvara vid 300oC i närvaro av 1-volymprocent väte på mesoporös Pd/C (Sibunit) avslöjade att katalysatorns aktivitet och selektivitet ökade med en ökande mättningsgrad av reaktantmolekylen. Då stearinsyra användes som utgångsmolekyl, bestod huvudprodukterna av önskade C17-kolväten, medan mängden av aromatiska C17-komponenter ökade, då olein- och linolsyra användes som utgångsmolekyler. Katalysatordeaktiveringen var relativt påfallande vid deoxygeneringen av linolsyra så att endast 3% av fettsyrorna omsattes till produkter i 330 min. Deaktiveringen orsakades av aromatiska C17-komponenter samt av fettsyradimerer, som bildades via en Diels-Alderreaktion. Hydreringen av omättade fettsyror kan därför rekommenderas som ett primärt kemiskt steg i framställningen av miljövänliga dieselprodukter. Målet var också att öka förståelsen av palladiummetallernas roll i nanoskala, speciellt effekten av metallpartiklarna i katalytisk hydrering och deoxygenering. Pd/C-katalysatorer med lika stora halter av Pd syntetiserades och metallens dispersion på bärarmaterialet varierades systematiskt genom en kontrollerad uppväxt av palladiumnanopartiklar på aktiv kolbärare. Metalldispersionens effekt på hydrerings-hastigheten och cis-transförhållandet undersöktes i detalj. En optimal metalldispersion som gav den högsta dekarboxyleringshastigheten hittades. Massöverföringens inverkan på reaktionens hastighet studerades experimentellt och temperaturprogrammerad desorption av kolmonoxid från katalysatorytan undersöktes ingående. Hydrering av växtoljor genomfördes under satsvisa och kontinuerliga betingelser. Både finfördelat Pd/C och katalysatorgranulat användes i experimenten. Ett av målen med arbetet var uppskalningen av hydreringsprocesserna. Med tanke på stora produktionsvolymer var det logiskt att undersöka kontinuerliga hydrerings- och dekarboxyleringsteknologier. En kontinuerlig packad bäddreaktor studerades i laboratorieskala, vilket gav viktig information om katalysatorns långtidsstabilitet och deaktivering. Effekten av rena fettsyror och triglycerider som råvara samt metallpartikelstorleken och palladiumhalten studerades med hjälp av den kontinuerliga reaktorn. Produktionskapaciteten som erhölls med satsvis och kontinuerlig drift jämfördes. Dekarboxyleringen av stearinsyra undersöktes också i en kontinuerlig packad bädd. Omsättningsgraden blev 15% för en stabil katalysator.

Controle e progresso temporal da ferrugem asiática da soja sob controle alternativo em campo

O objetivo deste trabalho foi avaliar o controle e o progresso temporal da ferrugem asiática da soja, causada por Phakopsora pachyrhizi, sob manejo com tratamentos alternativos. Para isso, implementou-se um ensaio em delineamento de blocos completos com tratamentos ao acaso, com 4 repetições, em Itambé-PR, durante a safra 2007/2008. Os tratamentos alternativos foram: biomassa cítrica, extrato bruto e óleo essencial de Eucalyptus citriodora e grãos de kefir. Avaliou-se também o controle químico com azoxistrobina + ciproconazole + adjuvante 0,5 v/v e a testemunha. Para comparação dos tratamentos utilizou-se a severidade da doença (em cinco avaliações), a área abaixo da curva de progresso da doença (AACPD), a taxa de progresso da doença, a produtividade e o peso de mil grãos. Foram constatadas diferenças significativas (Pd"0,05) para as avaliações de severidade, para AACPD e para a taxa de progresso da doença. De modo geral, dentre os tratamentos alternativos, a biomassa cítrica e os grãos de kefir apresentaram os maiores índices de controle e menores taxas de progresso da doença, superando os tratamentos com extrato bruto e óleo essencial de E. citriodora. Porém, o tratamento com azoxistrobina + ciproconazole foi mais eficiente para controle e proporcionou as menores taxas de progresso quando comparado aos tratamentos alternativos.

Geração de padrões ótimos de corte através de algoritmos de traçamento aplicados a fustes individuais

No presente trabalho descreve-se uma metodologia de otimização do corte ou traçamento de árvores para obtenção de multiprodutos em nível de fustes individuais. A geração dos padrões ótimos de corte foi realizada através de dois módulos: 1) um algoritmo heurístico que identifica os cortes potenciais (números úteis), que devem ser avaliados ao longo do fuste; e 2) um algoritmo com base na programação dinâmica (PD), que determina a combinação ótima de toras de cada tipo de comprimento a serem retiradas do fuste, visando maximizar o seu comprimento utilizado. Um exemplo da obtenção dos padrões ótimos de corte para um conjunto de 25 fustes é apresentado. O traçamento ótimo e o traçamento real obtido pelo motosserrista foram comparados. O resíduo de madeira deixado na floresta foi reduzido de 16 para 5% através dos padrões de corte ótimos.

Aplicação da programação dinâmica na substituição de povoamentos florestais

Objetivaram-se, neste estudo, desenvolver e aplicar dois modelos de programação dinâmica para decidir sobre a melhor opção de manejo de um povoamento florestal ao longo do horizonte de planejamento. Com os modelos, procurou-se maximizar os lucros através de uma relação de recorrência referente às receitas e aos custos ao longo dos anos a partir de um modelo tradicional de substituição de equipamentos. Os resultados de ambos os modelos indicaram, para a maioria das situações, como melhor opção não cortar povoamentos jovens, seguido de cortar e reformar ou cortar e conduzir a brotação para os povoamentos com idades mais avançadas, isso para todos os estágios (de f1 a f7). A vantagem de se usar a PD, neste caso, é que esta ferramenta oferece ao planejador uma gama maior de alternativas na hora da tomada de decisão. Conclui-se que, quando uma empresa quer maximizar os lucros de um povoamento florestal, sem se preocupar com o horizonte de planejamento ou com a floresta regulada, deveria optar pela idade ótima de corte simples tradicionalmente conhecida como rotação econômica. Porém, se a empresa quer tomar decisões para um horizonte de planejamento definido e posteriormente deseja vender a terra e a floresta, as alternativas são muitas, pois a empresa pode optar por cortar agora ou postergar o corte, conduzir a brotação ou reformar. Nesse caso, o modelo de PD desenvolvido aqui pode apresentar tais alternativas e indicar a melhor.

PET and MR imaging in Parkinson’s disease patients with cognitive impairment. A study of dopaminergic dysfunction, amyloid deposition, cortical hypometabolism and brain atrophy

Parkinson’s disease (PD) is the second most common neurodegenerative disorder. It is characterized by a severe loss of substantia nigra dopaminergic neurons leading to dopamine depletion in the striatum. PD affects movement, producing motor symptoms such as rigidity, tremor and bradykinesia. Non-motor symptoms include autonomic dysfunction, neurobehavioral problems and cognitive impairment, which may lead to dementia. The pathophysiological basis of cognitive impairment and dementia in PD is unclear. The aim of this thesis was to study the pathophysiological basis of cognitive impairment and dementia in PD. We evaluated the relation between frontostriatal dopaminergic dysfunction and the cognitive symptoms in PD patients with [18F]Fdopa PET. We also combined [C]PIB and [¹⁸F]FDG PET and magnetic resonance imaging in PD patients with and without dementia. In addition, we analysed subregional striatal [¹⁸F]Fdopa PET data to find out whether a simple ratio approach would reliably separate PD patients from healthy controls. The impaired dopaminergic function of the frontostriatal regions was related to the impairment in cognitive functions, such as memory and cognitive processing in PD patients. PD patients with dementia showed an impaired glucose metabolism but not amyloid deposition in the cortical brain regions, and the hypometabolism was associated with the degree of cognitive impairment. PD patients had atrophy, both in the prefrontal cortex and in the hippocampus, and the hippocampal atrophy was related to impaired memory. A single 15-min scan 75 min after a tracer injection seemed to be sufficient for separating patients with PD from healthy controls in a clinical research environment. In conclusion, the occurrence of cognitive impairment and dementia in PD seems to be multifactorial and relates to changes, such as reduced dopaminergic activity, hypometabolism, brain atrophy and rarely to amyloid accumulation.

Atributos físicos, químicos e erosão entressulcos sob chuva simulada, em sistemas de plantio direto e convencional

Este trabalho teve como objetivo estimar as perdas de solo e água, nos sistemas de plantio direto e convencional, e foi realizado no câmpus experimental da UFMS, em Dourados - MS, em solo classificado como Latossolo Vermelho distroférrico, no período compreendido entre outubro de 2001 e novembro de 2002. As estimativas das perdas de solo e de água foram feitas utilizando-se do infiltrômetro de aspersão InfiAsper/UFMS, regulado para aplicar chuva com intensidade de 60 mm h-1, correspondendo à energia cinética de aproximadamente 820 Jm-2. Foram utilizados os seguintes tratamentos: sucessão milho-pousio; sucessão milho-trigo; sucessão milho-nabo; sucessão milho-ervilhaca; sucessão milho-aveia, os quais foram avaliados nos sistemas de preparo convencional (PC) e plantio direto (PD). Com os resultados obtidos, foram ajustadas equações de regressão, com as quais foi possível obter valores de perda de solo que variaram de 5,34 g m-2 na sucessão milho-aveia a 47,75 g m-2 na sucessão milho-nabo para o PC, e de 1,09 g m-2 na sucessão milho-trigo a 4,19 g m-2 na sucessão milho-ervilhaca para o PD. As perdas de água variaram de 0,00329 m³m-2 na sucessão milho-aveia a 0,00988 m³m-2 na sucessão milho-nabo, e de 0,00123 a 0,00663 m³m-2 na sucessão milho-pousio para o PC e para o PD, respectivamente.

Custo de energia elétrica em cultura do feijoeiro irrigado por pivô central, afetado pelo manejo da irrigação e sistemas de cultivo

O objetivo deste trabalho foi analisar o consumo e o custo de energia elétrica em cultura do feijoeiro irrigado por pivô central, cultivar IAC-Carioca, submetida a dois manejos de irrigação: TENS - tensiometria; TCA - balanço hídrico-climatológico, baseado no tanque "Classe A"; e dois sistemas de cultivo em Latossolo Vermelho: PD - plantio direto; PC - plantio convencional, no ano de 2002. A pesquisa foi desenvolvida na Área Demonstrativa e Experimental de Irrigação - ADEI da FCAV/UNESP, Câmpus de Jaboticabal - SP. O consumo de energia elétrica do sistema de irrigação foi monitorado, e seu custo, analisado para dois grupos tarifários: A e B, sendo os preços do kWh dos sistemas tarifários de energia elétrica obtidos na CPFL (Companhia Paulista de Força e Luz). Os tratamentos em que o manejo da irrigação foi realizado pelo método do tanque "Classe A", ocasionaram os maiores consumos e custos de energia elétrica, em relação aos tratamentos em que o manejo foi realizado por tensiometria; entre os sistemas de plantio, não foram observadas diferenças. A tarifa Horo-Sazonal (verde e/ou azul), com desconto, foi a melhor opção para os quatro tratamentos.

Corn productivity in function of surface application of lime in differents management systems and cultural preparation

The evaluation of technologies employed at the agricultural production system such as crop rotation and soil preparation, both associated with crop-livestock integration, is crucial. Therefore, the aim of the present study was to evaluate the incorporation of lime for three no-tillage systems and cultural managements in system of crop-livestock integration, with emphasis on corn grain yield. The experiment was conducted from January 2003 to April 2005 at Selvíria city, MS, in Dystroferric Red Latosol, clay texture. The experimental design was randomized blocks with split plots consisted of three main treatments, aimed the soil physics conditioning and the incorporation of lime: PD - No-no-tillage; CM - minimum no-tillage, and PC - conventional no-tillage; and of two secondary treatments related to the management: rotation and crop succession, with four replications. Data on agronomic traits of maize were analyzed: plant height, stem diameter, height of the first spike insertion, 100 grains weight and grain yield. The results showed that the maize produced under the system of crop-livestock integration is quite feasible, showing that grain yields are comparable to averages in the region and the different soil physical conditioning and incorporation of lime did not influence the corn yield as well as the cultural managements, rotation and succession, did not affect the maize crop behavior after two years of cultivation.

Sistema de preparo do solo e sua influência na atividade microbiana

O sistema de preparo mecanizado do solo influencia diretamente sobre as propriedades físicas e biológicas do solo, além de propiciar ambiente adequado para o estabelecimento das culturas. O preparo do solo pode interferir na atividade microbiológica. Dessa forma, objetivou-se com o presente trabalho avaliar como os sistemas de preparo mecanizado do solo podem afetar sua atividade microbiológica. Os tratamentos foram os seguintes tipos de preparo do solo: plantio direto (PD), plantio convencional (PC) e cultivo mínimo (CM). Todas as análises foram feitas em três instantes: antes do preparo do solo, depois do preparo e 14 dias após o preparo do solo. Os tratamentos foram dispostos no delineamento em blocos casualizados, com quatro blocos. As coletas foram realizadas em triplicata, em duas faixas: 0,0 a 0,10 m e de 0,10 a 0,20 m de profundidade. Foram determinados o carbono orgânico total (COT), o carbono da biomassa microbiana (CBM), a respiração basal do solo (RBS), o quociente metabólico (qCO2) e o quociente microbiano (qMic). O plantio direto apresentou maiores índices de carbono da biomassa microbiana e da respiração basal do solo, na faixa de 0,0 - 0,10 m de profundidade. O plantio direto foi o sistema que apresentou menor interferência da atividade microbiológica do solo.

Estudo randomizado para avaliação da dieta hipolipídica nos sintomas digestivos no pós-operatório imediato da colecistectomia por videolaparoscopia

OBJETIVO: Validar a necessidade da prescrição da dieta hipolipídica na prevenção ou redução dos sintomas dispépticos no período pós-operatório de pacientes submetidos à colecistectomia por videolaparoscopia. MÉTODOS: Foram selecionados 40 pacientes, distribuídos em dois grupos, isentos de doenças hepáticas, pancreáticas, litíase da via biliar, gastrite, úlcera, diabetes e dislipidemia. Foi realizado anamnese alimentar, identificação de dispepsias antes do aparecimento da colelitíase e orientações sobre a conduta alimentar no pós-operatório (normal ou hipolipídica). Foi utilizado o teste chi-square e a correlação de Pearson, considerando pd"0,05 como significância estatística. RESULTADOS: Comparando-se os dois grupos de pacientes sem dispepsias no pré-operatório, observou-se que no grupo I, sete pacientes (63,6%) permaneceram assintomáticos e no grupo II, quatro (66,7%). No grupo I, em quatro (36,4%) houve aparecimento de sintomas e no grupo II, em dois (33,3%), logo p=0,684. Correlacionando-se os dois grupos dispépticos no pré-operatório, observou-se que houve permanência, aparecimento ou desaparecimento dos sintomas no pós-operatório, sendo p=0,114. CONCLUSÃO: Não houve repercussão significativa da dieta hipolipídica na prevenção dos sintomas dispépticos, principalmente nos pacientes assintomáticos no pré-operatório. Sendo assim, não há necessidade em se orientar uma dieta hipolipídica. De modo que, cabe ao cirurgião avaliar cada paciente individualmente e ajustar a dieta às necessidades do paciente e às condições clínicas associadas.

Associated factors to empyema in post-traumatic hemotorax

ABSTRACTObjective:to analyze the associated factors with empyema in patients with post-traumatic retained hemothorax.Methods:prospective observational study. Data were collected in patients undergoing PD during emergency duty. Variables analyzed were age, sex, mechanism of injury, side of the chest injury, intrathoracic complications of RH, laparotomy, specific injuries, rib fractures, trauma scores, days to diagnosis, diagnostic method of RH, primary indication of PD, initial volume drained, length of the first tube removal, surgical procedure. Cumulative incidence of empyema, pneumonia and pulmonary contusion and the proportion of patients with empyema or without empyema in each category of each variable analyzed were obtained.Results: the cumulative incidence of PD among trauma patients was 1.83% and the RH among those with PD was 10.63%. There were 20 cases of empyema (32.8%). Most were male in the age from 20 to 29, victims of injury by firearm on the left side of the thorax. The incidence of empyema in patients with injury by firearms was lower compared to those with stab wound or blunt trauma; higher among those with drained volume between 300 and 599 ml. The median hospital lenght of stay was higher among those with empyema.Conclusion:the incidence of PD was 1.83% and RH was 10.63%, these results are consistent with the low severity of the patients involved in this study and consistent with the literature. The incidence of empyema proved to be negatively associated with the occurrence of injury by firearms and positively associated with a drained volume between 300 and 599 ml, compared with lower or higher volumes.

Estudo histomorfométrico do baço de ratos Wistar sadios e diabéticos suplementados ou não pela vitamina C

O objetivo deste trabalho foi de analisar morfometricamente fragmentos histológicos do baço de animais normais e diabéticos, comparando os resultados encontrados e relacionando-os ao sexo e a suplementação da vitamina C. Foram utilizados 32 ratos Wistar, os quais foram analisados número de vasos, o número de folículos germinativos (polpa branca) e o diâmetro dos vasos de cada animal. As análises histológicas e morfometricas foram feitas em amostras de 5µm de espessura demonstrando que: na quantidade de folículos germinativos, observamos resultados comparando, independente do sexo, animais controles suplementados com vitamina C e controles não suplementados (p£"0,05; F=0,1452); na quantidade de vasos, observamos resultados comparando, fêmeas diabéticas suplementadas pela vitamina C e fêmeas diabéticas não suplementadas (pd"0,05; F=6.8893); e no diâmetro dos vasos, observamos resultados comparando fêmeas, tanto no grupo controle quanto ao grupo diabético, suplementadas pela vitamina C quando comparadas às fêmeas não suplementadas pela vitamina C (p<0,05; U=121.50; Z(U)=2.1234) e (p<0,05; F=4.8134). De um modo geral, a indução de diabetess modifica o diâmetro vascular nas fêmeas e que a administração de vitamina C interfere nos dados métricos relativos ao diâmetro vascular somente nas fêmeas.

Experimental study applied to an industrial robot by using variable structure controllers and friction compensation

Control of an industrial robot is mainly a problem of dynamics. It includes non-linearities, uncertainties and external perturbations that should be considered in the design of control laws. In this work, two control strategies based on variable structure controllers (VSC) and a PD control algorithm are compared in relation to the tracking errors considering friction. The controller's performances are evaluated by adding an static friction model. Simulations and experimental results show it is possible to diminish tracking errors by using a model based friction compensation scheme. A SCARA robot is used to illustrate the conclusions of this paper.

Development of a process for the direct synthesis of hydrogen peroxide in a novel microstructured reactor

Microreactors have proven to be versatile tools for process intensification. Over recent decades, they have increasingly been used for product and process development in chemical industries. Enhanced heat and mass transfer in the reactors due to the extremely high surfacearea- to-volume ratio and interfacial area allow chemical processes to be operated at extreme conditions. Safety is improved by the small holdup volume of the reactors and effective control of pressure and temperature. Hydrogen peroxide is a powerful green oxidant that is used in a wide range of industries. Reduction and auto-oxidation of anthraquinones is currently the main process for hydrogen peroxide production. Direct synthesis is a green alternative and has potential for on-site production. However, there are two limitations: safety concerns because of the explosive gas mixture produced and low selectivity of the process. The aim of this thesis was to develop a process for direct synthesis of hydrogen peroxide utilizing microreactor technology. Experimental and numerical approaches were applied for development of the microreactor. Development of a novel microreactor was commenced by studying the hydrodynamics and mass transfer in prototype microreactor plates. The prototypes were designed and fabricated with the assistance of CFD modeling to optimize the shape and size of the microstructure. Empirical correlations for the mass transfer coefficient were derived. The pressure drop in micro T-mixers was investigated experimentally and numerically. Correlations describing the friction factor for different flow regimes were developed and predicted values were in good agreement with experimental results. Experimental studies were conducted to develop a highly active and selective catalyst with a proper form for the microreactor. Pd catalysts supported on activated carbon cloths were prepared by different treatments during the catalyst preparation. A variety of characterization methods were used for catalyst investigation. The surface chemistry of the support and the oxidation state of the metallic phase in the catalyst play important roles in catalyst activity and selectivity for the direct synthesis. The direct synthesis of hydrogen peroxide was investigated in a bench-scale continuous process using the novel microreactor developed. The microreactor was fabricated based on the hydrodynamic and mass transfer studies and provided a high interfacial area and high mass transfer coefficient. The catalysts were prepared under optimum treatment conditions. The direct synthesis was conducted at various conditions. The thesis represents a step towards a commercially viable direct synthesis. The focus is on the two main challenges: mitigating the safety problem by utilization of microprocess technology and improving the selectivity by catalyst development.

Hydrometallurgical recovery of valuable metals from secondary raw materials

Wastes and side streams in the mining industry and different anthropogenic wastes often contain valuable metals in such concentrations their recovery may be economically viable. These raw materials are collectively called secondary raw materials. The recovery of metals from these materials is also environmentally favorable, since many of the metals, for example heavy metals, are hazardous to the environment. This has been noticed in legislative bodies, and strict regulations for handling both mining and anthropogenic wastes have been developed, mainly in the last decade. In the mining and metallurgy industry, important secondary raw materials include, for example, steelmaking dusts (recoverable metals e.g. Zn and Mo), zinc plant residues (Ag, Au, Ga, Ge, In) and waste slurry from Bayer process alumina production (Ga, REE, Ti, V). From anthropogenic wastes, waste electrical and electronic equipment (WEEE), among them LCD screens and fluorescent lamps, are clearly the most important from a metals recovery point of view. Metals that are commonly recovered from WEEE include, for example, Ag, Au, Cu, Pd and Pt. In LCD screens indium, and in fluorescent lamps, REEs, are possible target metals. Hydrometallurgical processing routes are highly suitable for the treatment of complex and/or low grade raw materials, as secondary raw materials often are. These solid or liquid raw materials often contain large amounts of base metals, for example. Thus, in order to recover valuable metals, with small concentrations, highly selective separation methods, such as hydrometallurgical routes, are needed. In addition, hydrometallurgical processes are also seen as more environmental friendly, and they have lower energy consumption, when compared to pyrometallurgical processes. In this thesis, solvent extraction and ion exchange are the most important hydrometallurgical separation methods studied. Solvent extraction is a mainstream unit operation in the metallurgical industry for all kinds of metals, but for ion exchange, practical applications are not as widespread. However, ion exchange is known to be particularly suitable for dilute feed solutions and complex separation tasks, which makes it a viable option, especially for processing secondary raw materials. Recovering valuable metals was studied with five different raw materials, which included liquid and solid side streams from metallurgical industries and WEEE. Recovery of high purity (99.7%) In, from LCD screens, was achieved by leaching with H2SO4, extracting In and Sn to D2EHPA, and selectively stripping In to HCl. In was also concentrated in the solvent extraction stage from 44 mg/L to 6.5 g/L. Ge was recovered as a side product from two different base metal process liquors with Nmethylglucamine functional chelating ion exchange resin (IRA-743). Based on equilibrium and dynamic modeling, a mechanism for this moderately complex adsorption process was suggested. Eu and Y were leached with high yields (91 and 83%) by 2 M H2SO4 from a fluorescent lamp precipitate of waste treatment plant. The waste also contained significant amounts of other REEs such as Gd and Tb, but these were not leached with common mineral acids in ambient conditions. Zn was selectively leached over Fe from steelmaking dusts with a controlled acidic leaching method, in which the pH did not go below, but was held close as possible to, 3. Mo was also present in the other studied dust, and was leached with pure water more effectively than with the acidic methods. Good yield and selectivity in the solvent extraction of Zn was achieved by D2EHPA. However, Fe needs to be eliminated in advance, either by the controlled leaching method or, for example, by precipitation. 100% Pure Mo/Cr product was achieved with quaternary ammonium salt (Aliquat 336) directly from the water leachate, without pH adjustment (pH 13.7). A Mo/Cr mixture was also obtained from H2SO4 leachates with hydroxyoxime LIX 84-I and trioctylamine (TOA), but the purities were 70% at most. However with Aliquat 336, again an over 99% pure mixture was obtained. High selectivity for Mo over Cr was not achieved with any of the studied reagents. Ag-NaCl solution was purified from divalent impurity metals by aminomethylphosphonium functional Lewatit TP-260 ion exchange resin. A novel preconditioning method, named controlled partial neutralization, with conjugate bases of weak organic acids, was used to control the pH in the column to avoid capacity losses or precipitations. Counter-current SMB was shown to be a better process configuration than either batch column operation or the cross-current operation conventionally used in the metallurgical industry. The raw materials used in this thesis were also evaluated from an economic point of view, and the precipitate from a waste fluorescent lamp treatment process was clearly shown to be the most promising.