Effect of processing parameters on the optical properties of TiO2/ormosil planar waveguide

Hybrid TiO2/ormosil waveguiding films have been prepared by the sol-gel method at low thermal treatment temperature of 150° C. The influence of processing parameters including the molar ratios of titanium butoxide (Ti(OBu)(4))/3-glycidoxypropyltrimethoxysilane (GLYMO) and H2O/Ti(OBu)(4) (expressed as R), especially aging of sot on the optical properties was investigated. The optical properties of films were measured with scanning electron microscope (SEM), UV/VIS/NIR spectrophotometer (UV-Vis), m-line and the scattering-detection method. The results indicate that the film thickness increases with the increase of sol aging time, but the variation of refractive index as a function of sot aging time depends on the relative ratios of GLYMO to Ti(OBu)(4). Higher transmittance and lower attenuation of the planar waveguide can be obtained in the sol with lower Ti(OBu)(4) contents and shorter aging time.

Modelagem computacional aplicada na estimação de parâmetros cinéticos em processos químicos e cromatográficos

A estimação de parâmetros cinéticos em processos químicos e cromatográficos utilizando técnicas numéricas assistidas por computadores tem conduzido para melhoria da eficiência e o favorecimento da compreensão das fenomenologias envolvidas nos mesmos. Na primeira parte deste trabalho será realizada a modelagem computacional do processo de produção de biodiesel via esterificação, sendo que, o método de otimização estocástica Random Restricted Window (R2W) será correlacionado com os dados experimentais da produção de biodiesel a partir da esterificação do ácido láurico com etanol anidro na presença do catalisador ácido nióbico (Nb2O5). Na segunda parte do mesmo será realizada a modelagem computacional do processo de cromatografia de adsorção (batch process) onde serão correlacionados os dados provenientes dos modelos cinéticos de HASHIM, CHASE e IKM2 com os dados experimentais da adsorção de amoxicilina com quitosana, e também serão correlacionados os dados experimentais da adsorção de Bovine Serum Albumin (BSA) com Streamline DEAE com os dados provenientes de uma nova aplicação do método R2W mediante a implementação de um modelo cinético reversível. Ademais, as constantes cinéticas para cada processo supracitado serão estimadas levando em consideração o valor mínimo da função resíduos quadrados.

Estimation of the growth curve parameters in Macrobrachium rosenbergii

Growth is one of the most important characteristics of cultured species. The objective of this study was to determine the fitness of linear, log linear, polynomial, exponential and Logistic functions to the growth curves of Macrobrachium rosenbergii obtained by using weekly records of live weight, total length, head length, claw length, and last segment length from 20 to 192 days of age. The models were evaluated according to the coefficient of determination (R2), and error sum off square (ESS) and helps in formulating breeders in selective breeding programs. Twenty full-sib families consisting 400 PLs each were stocked in 20 different hapas and reared till 8 weeks after which a total of 1200 animals were transferred to earthen ponds and reared up to 192 days. The R2 values of the models ranged from 56 – 96 in case of overall body weight with logistic model being the highest. The R2 value for total length ranged from 62 to 90 with logistic model being the highest. In case of head length, the R2 value ranged between 55 and 95 with logistic model being the highest. The R2 value for claw length ranged from 44 to 94 with logistic model being the highest. For last segment length, R2 value ranged from 55 – 80 with polynomial model being the highest. However, the log linear model registered low ESS value followed by linear model for overall body weight while exponential model showed low ESS value followed by log linear model in case of head length. For total length the low ESS value was given by log linear model followed by logistic model and for claw length exponential model showed low ESS value followed by log linear model. In case of last segment length, linear model showed lowest ESS value followed by log linear model. Since, the model that shows highest R2 value with low ESS value is generally considered as the best fit model. Among the five models tested, logistic model, log linear model and linear models were found to be the best models for overall body weight, total length and head length respectively. For claw length and last segment length, log linear model was found to be the best model. These models can be used to predict growth rates in M. rosenbergii. However, further studies need to be conducted with more growth traits taken into consideration

Comparison of spectroscopic parameters of 15 at% Yb : YAlO3 and 15 at% Yb : Y3Al5O12

Yb: YAlO3 (YAP) (15 at %) and Yb: Y3Al5O12 (YAG)(15 at %) have been grown using the Czochralski method. Their absorption and fluorescence spectra were measured at room temperature and important spectroscopic parameters were calculated. Through the comparison of spectroscopic parameters of Yb:YAP and Yb: YAG, all results indicate that 15 at % Yb:YAP crystal is a potential candidate used for compact, efficient thin chip lasers when the laser output wavelength is 1012 or 103 8 nm. (C) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

Effect of process parameters on laser damage threshold of TiO2 coatings

We investigate the laser damage behaviour of an electron-beam-deposited TiO2 monolayer at different process parameters. The optical properties, chemical composition, surface defects, absorption and laser-induced damage threshold (LIDT) of Elms are measured. It is found that TiO2 Elms with the minimum absorption and the highest LIDT can be fabricated using a TiO2 starting material after annealing. LIDT is mainly related to absorption and is influenced by the non-stoichiometric defects for TiO2 films. Surface defects show no evident effects on LIDT in this experiment.

Ensaios dinâmicos de biossorção de cobre com macroalgas em leitos-fixos contendo materiais adsorventes de natureza não-biológica

A biossorção é o termo aplicado à tecnologia de adsorção de íons metálicos em solução, por meio de materiais de natureza biológica inativa, comparável à adsorção utilizando-se adsorventes convencionais. A biossorção depende da temperatura, pH, concentração inicial do íon metálico, e tipo de biosorvente. O objetivo principal dessa dissertação é estudar e comparar os processos de adsorção de cobre iônico a partir de soluções aquosas utilizando Sargassum sp., alginato de cálcio úmido e desidratado e carvão ativo em pó e granular, em regime de batelada e contínuo. O alginato de cálcio foi preparado através de uma solução 4% (m/v) de alginato de sódio gotejada em solução 37% (m/v) de cloreto de cálcio dihidratado. O alginato de cálcio apresentou uma umidade de 89% após secagem em estufa a 100C por 24 horas. Os parâmetros da biossorção foram fixados em: a dose de adsorventes de 2 g/L; a temperatura em 30C; pH da solução em 5,0; e velocidade de rotação da chapa rotatória em 150 rpm. Para os estudos de cinética e equilíbrio, os ensaios foram feitos em regime de batelada. Nos ensaios cinéticos para duas concentrações medias (0,16 e 3,15 mmol/L) variou-se o tempo de contato (1 a 120 min) para se atingir o equilíbrio. Nos ensaios de equilíbrio variou-se as concentrações (0,16 a 15,72 mmol/L) utilizando o tempo de equilíbrio determinado nos ensaios cinéticos. Foram utilizadas duas modelagens cinéticas (a de pseudo-primeira ordem e a de segunda ordem) e duas modelagens do equilíbrio (Langmuir e Freundlich). O modelo cinético de segunda ordem ajustou melhor os resultados. O tempo de equilíbrio para adsorção do cobre foi de 60 minutos para Sargassum sp. e pellets de alginatos de cálcio úmido e desidratado. Para os carvões ativos os tempos de equilíbrio para a adsorção do cobre foram mais rápidos, mas a capacidade de remoção do cobre foram muito baixas. Com base nos resultados desfavoráveis obtidos para os carvões ativos eles foram descartados para se prosseguir com os ensaios de equilíbrio. A isoterma de Freundlich melhor ajusta os dados experimentais para Sargassum sp. e alginato de cálcio úmido. A capacidade de adsorção máxima calculada pelo modelo de Freundlich: na concentração de equilíbrio de 11,66 0,06 mmol/L foi de 1,97 0,07 mmol/g para Sargassum sp.; e na concentração de equilíbrio de 12,12 0,03 mmol/L foi de 1,69 0,04 mmol/g para alginato de cálcio úmido. O processo de biossorção em regime contínuo, com alturas de leito variável de 10 a 40 cm, teve melhor desempenho com a altura de 40 cm. Em regime de batelada, o desempenho da Sargassum sp. foi superior ao dos alginatos de cálcio (úmido melhor que o desidratado), que por sua vez foram superiores ao desempenho dos carvões ativos em pó e granular (em pó melhor que o granular). O sistema contínuo com concentração inicial de cobre de 8,5 mmol/L deve ser operado com altura de leito igual ou superior a 40 cm, ou com sistemas multicolunas para soluções mais concentradas

Comparison of life history parameters for landed and discarded fish captured off the southeastern United States

Commercial fisheries that are managed with minimum size limits protect small fish of all ages and may affect size-selective mortality by the differential removal of fast growing fish. This differential removal may decrease the average size at age, maturation, or sexual transition of the exploited population. When fishery-independent data are not available, a comparison of life history parameters of landed with those of discarded fish (by regulation) will indicate if differential mortality is occurring with the capture of young but large fish (fast growing phenotypes). Indications of this differential size-selective mortality would include the following: the discarded portion of the target fish would have similar age ranges but smaller sizes at age, maturation, and sexual transition as that of landed fish. We examined three species with minimum size limits but different exploitation histories. The known heavily exploited species (Rhomboplites aurorubens [vermilion snapper] and Pagrus pagrus [red porgy]) show signs of this differential mortality. Their landed catch includes many young, large fish, whereas discarded fish had a similar age range and mean ages but smaller sizes at age than the landed fish. The unknown exploited species, Mycteroperca phenax (scamp), showed no signs of differential mortality due to size-selective fishing. Landed catch consisted of old, large fish and discarded scamp had little overlap in age ranges, had significantly different mean ages, and only small differences in size at age when compared to comparable data for landed fish.

Habitat and bycatch effects on population parameters of inshore lizardfish (Synodus foetens) in the north central Gulf of Mexico

We examined the effect of habitat and shrimp trawl bycatch on the density, size, growth, and mortality of inshore lizardfish (Synodus foetens), a nonexploited species that is among the most widespread and abundant benthic fishes in the north central Gulf of Mexico. Results of quarterly trawl sampling conducted from spring 2004 through spring 2005 revealed that inshore lizardfish are most abundant on sand habitat, but larger fish are more common on shell rubble habitat. There was no significant difference in fish density between habitats exposed to shrimp trawling on the open shelf versus those habitats within a permitted artificial reef zone that served as a de facto no-trawl area; this finding indicates that either inshore lizardfish experienced minimal effects from trawling or, more likely, that fish moved between trawled and nontrawled habitats. Exploitation ratio (bycatch mortality/total morality) estimates derived from catch curve analysis ranged from 0.43 inside the artificial reef zone to 0.55 outside the reef zone, thus indicating that inshore lizardfish are subject to significant fishing mortality in the north central Gulf of Mexico despite the lack of a directed fishery for the species. We infer from this result that effects of shrimp trawl bycatch may be significant at the population level for nonexploited species and that a broader ecosystem-scale examination of bycatch effects is warranted.

Desenvolvimento e avaliação de novas abordagens de modelagem de processos de separação em leito móvel simulado

O Leito Móvel Simulado (LMS) é um processo de separação de compostos por adsorção muito eficiente, por trabalhar em um regime contínuo e também possuir fluxo contracorrente da fase sólida. Dentre as diversas aplicações, este processo tem se destacado na resolução de petroquímicos e principalmente na atualidade na separação de misturas racêmicas que são separações de um grau elevado de dificuldade. Neste trabalho foram propostas duas novas abordagens na modelagem do LMS, a abordagem Stepwise e a abordagem Front Velocity. Na modelagem Stepwise as colunas cromatográficas do LMS foram modeladas com uma abordagem discreta, onde cada uma delas teve seu domínio dividido em N células de mistura interligadas em série, e as concentrações dos compostos nas fases líquida e sólida foram simuladas usando duas cinéticas de transferência de massa distintas. Essa abordagem pressupõe que as interações decorrentes da transferência de massa entre as moléculas do composto nas suas fases líquida e sólida ocorram somente na superfície, de forma que com essa suposição pode-se admitir que o volume ocupado por cada molécula nas fases sólida e líquida é o mesmo, o que implica que o fator de residência pode ser considerado igual a constante de equilíbrio. Para descrever a transferência de massa que ocorre no processo cromatográfico a abordagem Front Velocity estabelece que a convecção é a fase dominante no transporte de soluto ao longo da coluna cromatográfica. O Front Velocity é um modelo discreto (etapas) em que a vazão determina o avanço da fase líquida ao longo da coluna. As etapas são: avanço da fase líquida e posterior transporte de massa entre as fases líquida e sólida, este último no mesmo intervalo de tempo. Desta forma, o fluxo volumétrico experimental é utilizado para a discretização dos volumes de controle que se deslocam ao longo da coluna porosa com a mesma velocidade da fase líquida. A transferência de massa foi representada por dois mecanismos cinéticos distintos, sem (tipo linear) e com capacidade máxima de adsorção (tipo Langmuir). Ambas as abordagens propostas foram estudadas e avaliadas mediante a comparação com dados experimentais de separação em LMS do anestésico cetamina e, posteriormente, com o fármaco Verapamil. Também foram comparados com as simulações do modelo de equilíbrio dispersivo para o caso da Cetamina, usado por Santos (2004), e para o caso do Verapamil (Perna 2013). Na etapa de caracterização da coluna cromatográfica as novas abordagens foram associadas à ferramenta inversa R2W de forma a determinar os parâmetros globais de transferência de massa apenas usando os tempos experimentais de residência de cada enantiômero na coluna de cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). Na segunda etapa os modelos cinéticos desenvolvidos nas abordagens foram aplicados nas colunas do LMS com os valores determinados na caracterização da coluna cromatográfica, para a simulação do processo de separação contínua. Os resultados das simulações mostram boa concordância entre as duas abordagens propostas e os experimentos de pulso para a caracterização da coluna na separação enantiomérica da cetamina ao longo do tempo. As simulações da separação em LMS, tanto do Verapamil quando da Cetamina apresentam uma discrepância com os dados experimentais nos primeiros ciclos, entretanto após esses ciclos iniciais a correlação entre os dados experimentais e as simulações. Para o caso da separação da cetamina (Santos, 2004), a qual a concentração da alimentação era relativamente baixa, os modelos foram capazes de predizer o processo de separação com as cinéticas Linear e Langmuir. No caso da separação do Verapamil (Perna, 2013), onde a concentração da alimentação é relativamente alta, somente a cinética de Langmuir representou o processo, devido a cinética Linear não representar a saturação das colunas cromatográficas. De acordo como o estudo conduzido ambas as abordagens propostas mostraram-se ferramentas com potencial na predição do comportamento cromatográfico de uma amostra em um experimento de pulso, assim como na simulação da separação de um composto no LMS, apesar das pequenas discrepâncias apresentadas nos primeiros ciclos de trabalho do LMS. Além disso, podem ser facilmente implementadas e aplicadas na análise do processo, pois requer um baixo número de parâmetros e são constituídas de equações diferenciais ordinárias.

Degradação de corante por partículas de ferro zero suportadas em sílica

A água é um bem essencial a todos os seres vivos. Porém, o homem não tem dado o valor e atenção necessários para a preservação dessa riqueza. Por mais que o ser humano não faça a água desaparecer do planeta, ele tem contribuído e muito para o decréscimo de sua qualidade. Dentre as várias atividades antropogênicas, que tem contribuído para a poluição das águas, destaca-se a atividade industrial. A indústria têxtil, por exemplo, libera enormes volumes de dejetos, destacando-se os corantes, além deles prejudicarem a ocorrência de fotossíntese, apresentam elevada toxicidade ao meio marinho. Com isso, este trabalho visa estudar a degradação do corante Alaranjado de Metila via catálise heterogênea. Neste estudo, foram realizadas a preparação e a caracterização de partículas metálicas estabilizadas em sílica, sendo essas partículas com diferentes teores de ferro (50 %wt, 25 %wt e 5 %wt) aderido ao suporte. Após o preparo dos catalisadores realizou-se o estudo de sua eficiência frente a diferentes parâmetros como: quantidade de catalisador, temperatura e pH. Por meio dos testes realizados foi possível observar que a quantidade do catalisador influência a reação de redução do corante Alaranjado de Metila. Porém, quando se atinge o ponto de saturação, mesmo que se adicione mais catalisador não é possível aumentar a degradação. Através da variação da temperatura, observou-se que quanto maior a temperatura maior a degradação do corante. Isso pode ser explicado devido o aumento do número de colisões entre os sítios ativos do catalisador e as moléculas do corante. E por meio da variação de pH, concluiu-se que pHs ácidos permitem que a reação de redução do corante ocorra mais rápido e pHs elevados tornam a reação de degradação do corante mais lenta, porém ainda assim ocorrem de forma satisfatória. O catalisador pôde ser reutilizado por até 3 vezes, sem nenhum tratamento prévio. Os catalisadores a 50 %wt, assim como, a 25 %wt foram capazes de degradar o corante de forma eficiente, porém o catalisador a 5 %wt não se mostrou ser eficaz. Foram realizados testes sob radiação microondas e a reação de redução ocorreu de forma muito eficaz, apresentando 100% de degradação em apenas 2 minutos. Além disso, realizou-se o estudo cinético, onde segundo dados experimentais, as reações foram classificadas como sendo de primeira ordem