Investigação da estabilidade de fases da zircônia-escândia

Nesse trabalho foi proposto investigar a estabilidade de fases do sistema zircônia-escândia (ScSZ) por meio do estudo termodinâmico de nanopartículas, na faixa de 0 a 20% em mol de Sc2O3, e a partir da introdução de um segundo aditivo (Dy2O3 e Nb2O5) ao ZrO2 contendo 10% em mol de Sc2O3 (10ScSZ). A estabilidade de fases do ScSZ foi avaliada com base em dados termodinâmicos determinados pelas técnicas de microcalorimetria de adsorção de água e calorimetria de dissolução à alta temperatura. As soluções sólidas foram sintetizadas pelo método de coprecipitação de hidróxidos. Dados termodinâmicos foram determinados para as formas polimórficas encontradas (monoclínica, tetragonal, cúbica, romboédrica β e γ) por difração de raios X no ScSZ. Esse trabalho resultou no diagrama de fases em nanoescala de tamanho de partícula-composição. Os efeitos produzidos pela introdução de aditivos na matriz de 10ScSZ foram investigados visando obter a possível estabilização da estrutura cúbica (c) e a supressão da transformação de fase c-β, característica do sistema binário. As composições foram sintetizadas por coprecipitação de hidróxidos e por reações em estado sólido para fins comparativos. Os materiais foram sinterizados convencionalmente e por sinterização assistida por campo elétrico. A estabilização completa da fase cúbica ocorreu a partir de teores molares de 1% de Dy2O3 e 0,5% de Nb2O5. O menor teor de Nb2O5 necessário para a estabilização da fase foi atribuído à provável formação da fase líquida durante a sinterização e ao menor tamanho do íon Nb5+. Os resultados de difratometria de raios X em alta temperatura e análise térmica mostraram que houve supressão da transição c-β. As amostras contendo 0,5% mol de Nb2O5 apresentaram valores de condutividade iônica similares aos do 10ScSZ sem aditivos em uma ampla faixa de temperatura com elevada estabilidade em um período de 170 h a 600 °C.

Adesivo de contato de policloropreno base aquosa nanoaditivado e condicionado magneticamente.

Atualmente, os adesivos de contato de policloropreno base aquosa, possuem capacidade de adesão, variando entre 1,15 até 2,75 kgf/cm2. Em contrapartida, os adesivos de policloropreno base solvente, suportam tensões médias de cisalhamento de 3,8 kgf/cm2. Esta pesquisa apresenta uma proposta inovadora de condicionamento magnético do adesivo de contato de policloropreno base aquosa com o objetivo de aumentar a capacidade de aderência entre o adesivo e o substrato. Para promover um incremento na capacidade de adesão do adesivo de policloropreno base aquosa, formulou-se um adesivo utilizando um nanoaditivo, o gás carbônico como catalisador e um processo de condicionamento magnético precedente à etapa de aplicação sobre os substratos. Os resultados obtidos demonstraram aumento médio de 292 % na tensão de cisalhamento do adesivo condicionado magneticamente quando comparado com o adesivo de mesma formulação sem o condicionamento magnético, e quando comparado com um adesivo comercial de policloropreno base aquosa, o aumento foi de 122 %.

Reaproveitamento de lamas residuais do processo de fabricação do concreto.

Nos dias atuais, um dos maiores problemas de uma central dosadora de concreto são as sobras de resíduos de concretos que retornam nos caminhões, das obras gerando lamas decantadas com pH elevado caracterizando-a como resíduo perigoso e representando gastos elevados com destinação. O objetivo do presente trabalho visa estudar em detalhes a composição da lama residual do processo de fabricação do concreto excluindo o agregado graúdo, verificando qual é a influência de sua adição no concreto. Com isso, pretende-se estudar algumas formas de tratamento e viabilizar economicamente o seu reaproveitamento em substituição ao agregado miúdo. Para esse estudo foram coletadas duas amostras desse material cimentício, sendo uma coletada diretamente do tanque de decantação e a segunda coletada da própria lavagem dos caminhões betoneiras. Elas foram submetidas a ensaios de caracterização como: análise termogravimétrica (TG), granulometria a laser e calorimetria e ensaios de concreto fresco (reologia e abatimento) e concreto endurecido. Para a viabilização econômica foi realizado um estudo de caso em três centrais dosadoras de concreto, afim de identificar perdas de materiais, custos de destinação e custo variável na fabricação de concreto. Os resultados mostraram que a forma de coleta do material cimentício influencia na finura do material conforme ensaio de granulometria e densidade aparente, mas não foi possível obter cimento anidro. A possibilidade de utilização da lama em concretos foi possível com ajuda de aditivos superplastificantes, mas para a viabilização economicamente viável a cadeia produtiva do concreto estudou-se um teor ótimo de substituição da lama pelo agregado miúdo.

Aditivos (ionóforo e não ionóforo), processamento de grãos de milho e concentrações de fibra insolúvel em detergente neutro (FDN) de silagem de milho em dietas para bovinos em terminação

Foram conduzidos dois experimentos com o intuito de se avaliar o desempenho, características de carcaça e parâmetros ruminais de bovinos Nelore recebendo dietas contendo grãos de milho flint processados de diferentes formas em associação a diferentes aditivos e níveis de FDN de silagem de milho (FDNf). No Experimento 1, 239 tourinhos (PCI=350±26,79kg) foram alojados em 40 baias de acordo com o peso corporal inicial e receberam dietas contendo dois tipos de processamento dos grãos de milho (moagem fina e floculação) e diferentes aditivos (monensina sódica; 25 ppm e formulação A062 a base de virginiamicina; produto teste, não comercial, fornecido pela Ourofino Saúde Animal; nas dosagens de 17 e 25 ppm), totalizando 8 tratamentos. Os dados foram analisados pelo PROC MIXED do SAS. A floculação aumentou o peso final, o ganho de peso diário, a eficiência alimentar, o peso da carcaça quente e tendeu a aumentar o rendimento de carcaça em comparação a moagem fina. Houve tendência de interação entre processamento e fornecimento de aditivos para a ingestão de matéria seca e ganho de peso diário. A floculação reduziu o teor de amido fecal, aumentou a digestibilidade do amido no trato total, aumentou os valores de energia liquida para manutenção e ganho da dieta e o numero médio de papilas ruminais. Os aditivos aumentaram a altura, largura e área das papilas e reduziram a espessura de faixa de queratina em relação ao tratamento controle. Houve tendência das formulações a base de virginiamicina aumentarem o peso da carcaça quente dos animais em comparação com a monensina sódica, mas não em relação ao tratamento controle sem aditivo. A floculação foi mais efetiva para aumentar a digestiblidade do amido no trato total, o valor energético do milho e o desempenho dos bovinos enquanto que os aditivos não foram efetivos para aumentar o valor energético das dietas e a eficiência alimentar dos animais. No Experimento 2, 237 tourinhos (PCI=350±28,49kg) foram alojados em 32 baias de acordo com o peso corporal inicial e receberam dietas contendo dois tipos de processamento (moagem grosseira e floculação) e diferentes níveis de FDNf (4; 7; 10 e 13% MS), totalizando 8 tratamentos. Os dados foram analisados pelo PROC MIXED do SAS. A floculação tendeu a aumentar a eficiência alimentar, o peso da carcaça quente e a espessura de gordura subcutânea, reduziu o teor de amido fecal, aumentou a digestibilidade do amido no trato total como também aumentou os valores de energia liquida para manutenção e para ganho das dietas. Os níveis de FDNf afetaram ingestão de matéria seca e o peso da carcaça quente independente do método de processamento. Houve tendência de aumento linear no GPD e tendência de redução quadrática na eficiência alimentar com inclusão crescente de FDNf. A inclusão de silagem de milho em dietas com alto teor de milho flint reduziu a eficiência alimentar dos animais, mas aumentou o peso da carcaça quente. A floculação aumentou o valor energético do cereal para tourinhos Nelore em dietas com alto teor de energia.

Influência do acabamento superficial no desempenho de lubrificantes de motor novos e usados em automóveis abastecidos com E22 e E100.

Superfícies anisotrópicas lisas e rugosas foram usadas para avaliar o efeito da rugosidade e da direção de acabamento na formação de MoS2 a partir de MoDTC em ensaios tribologicos lubrificados com óleos de motor completamente formulados. Igualmente foi avaliada a resposta de atrito de lubrificantes de motor usados em carros de passageiros e em testes de dinamômetro abastecidos com etanol (E100) e gasolina (E22). Encontrou-se que tanto a direção de acabamento quanto a rugosidade foram fundamentais na reação MoDTC - MoS2. A direção de acabamento influenciou na medida que carregamentos tangenciais geram respostas diferentes nos ensaios quando são realizados paralelos e perpendiculares às linhas de acabamento, dado que para os últimos apresenta-se maior deformação plástica das asperezas, o qual favorece a obtenção de superfícies livres de óxidos, que tem sido indicada como uma condição necessário para que aconteça a reação MoDTC - MoS2. Por esta razão os valores de coeficiente de atrito próprios da formação de MoS2 foram obtidos somente nas superfícies rugosas ensaiadas perpendiculares às marcas de acabamento. Para superfícies com valores de índice de plasticidade superiores a 1 e nos quais não são formados filmes com boas capacidades redutoras de atrito, como é o caso de ensaios realizados com óleos base (livres de aditivos), o coeficiente de atrito não depende da rugosidade e da direção de acabamento. Nos ensaios lubrificados com óleos usado, encontraram-se valores de coeficiente de atrito similares aos obtidos nas condições de lubrificação com óleo livres de aditivos, devido provavelmente à redução do MoDTC no lubrificante como tem sido identificado por diferentes autores. Quando foram comparados os óleos usados contaminados com etanol com os óleos usados contaminados com gasolina, encontrou-se maior oxidação nestes últimos. Mesmo que estas diferenças de oxidação dos óleos não significaram diferenças em termos de atrito, estas podem ser importantes na medida em que óleos mais oxidados podem favorecer o desgaste oxidativo.

Thermogravimetric analysis of the pyrolysis of several materials used in the preparation of commercial cigarettes

Comunicación presentada en forma de póster en el "12th Mediterranean Congress of Chemical Engineering", Barcelona (Spain), November 15-18, 2011

Influencia del esquema aditivo en el desarrollo del razonamiento proporcional

El objetivo de este estudio es analizar la influencia del esquema aditivo en el desarrollo del razonamiento proporcional en estudiantes de educación secundaria. 558 estudiantes de educación secundaria respondieron a un cuestionario de problemas proporcionales y no proporcionales. Los resultados indican (i) que la capacidad de los estudiantes en identificar las relaciones proporcionales en los problemas proporcionales no implica necesariamente que sean capaces de identificar correctamente las relaciones aditivas en los problemas no proporcionales y viceversa; y (ii) que el tipo de relación multiplicativa entre las cantidades (entera o no entera) influía en el nivel de éxito en la resolución de los problemas proporcionales y no proporcionales.

Estudio de la concentración de elementos traza tóxicos de los depósitos de lodos, los suelos y las plantas en Mina La Solana, Almería (España)

En ese trabajo se estudia la concentración de elementos traza tóxicos en los depósitos de lodos (relaves) abandonados por la industria minera en Almería (España), los suelos del entorno próximo y las plantas que los colonizan y representan una vía de incorporación de dichos elementos en la cadena trófica. La industria minera antigua dejó toda una serie de instalaciones abandonadas en diferentes zonas de Andalucía, entre las que destacan por presentar altos contenidos en metales, los depósitos de residuos en forma de lodos generados en el proceso de flotación. En este estudio se trata el caso concreto de los depósitos de lodos de Mina La Solana (Almócita, Almería), donde se ha realizado una caracterización geoquímica de los depósitos y de los suelos de su entorno, en función al contenido en algunos elementos traza. Se han caracterizado muestras de las plantas que enraízan en dichos residuos para determinar la concentración que presentan en los mismos elementos traza. Los resultados muestran que los lodos presentan altos contenidos en Pb (concentración media 6800 ppm) y Zn (concentración media 22 000 ppm). Estos elementos no aparecen en forma soluble en agua, los test de lixiviación dan valores de concentración muy bajos (≤10 ppm de Pb y ≤ 2 ppm de Zn). De la misma forma se ha determinado una concentración alta de los mismos elementos en los restos vegetales, con un valor del Pb hasta los 210 ppm y 1300 ppm de Zn. Este hecho pone de manifiesto la capacidad de las plantas para alterar la movilidad de los elementos presentes en el sustrato donde enraízan estableciéndose una transferencia hacia la cadena trófica.

Influence of thymol and silver nanoparticles on the degradation of poly(lactic acid) based nanocomposites: thermal and morphological properties

Biopolymers, such as poly(lactic acid) (PLA), have been proposed as environmentally-friendly alternatives in applications such as food packaging. In this work, silver nanoparticles and thymol were used as active additives in PLA matrices, combining the antibacterial activity of silver with the antioxidant performance of thymol. The combined action of both additives influenced PLA thermal degradation in ternary systems. DSC results showed that the addition of thymol resulted in a clear decrease of the glass transition temperature (Tg) of PLA, suggesting its plasticizing effect in PLA matrices. Slight modifications in mechanical properties of dog-bone bars were also observed after the addition of the active components, especially in the elastic modulus. FESEM analyses showed the good distribution of active additives through the PLA matrix, obtaining homogenous surfaces and highlighting the presence of silver nanoparticles successfully embedded into the bulk matrix. Degradation of these PLA-based nanocomposites with thymol and silver nanoparticles in composting conditions indicated that the inherent biodegradable character of this biopolymer was improved after this modification. The obtained nanocomposites showed suitable properties to be used as biodegradable active-food packaging systems with antioxidant and antimicrobial effects.

Synthesis and Characterization of Lactic Acid Oligomers: Evaluation of Performance as Poly(Lactic Acid) Plasticizers

The use of fully bio-based and biodegradable materials for massive applications, such as food packaging, is an emerging tendency in polymer research. But the formulations proposed in this way should preserve or even increase the functional properties of conventional polymers, such as transparency, homogeneity, mechanical properties and low migration of their components to foodstuff. This is not always trivial, in particular when brittle biopolymers, such as poly(lactic acid) (PLA), are considered. In this work the formulation of innovative materials based on PLA modified with highly compatible plasticizers, i.e. oligomers of lactic acid (OLAs) is proposed. Three different synthesis conditions for OLAs were tested and the resulting additives were further blended with commercial PLA obtaining transparent and ductile materials, able for films manufacturing. These materials were tested in their structural, thermal and tensile properties and the best formulation among the three materials was selected. OLA with molar mass (Mn) around 1,000 Da is proposed as an innovative and fully compatible and biodegradable plasticizer for PLA, able to replace conventional plasticizers (phthalates, adipates or citrates) currently used for films manufacturing in food packaging applications.

Water reduction in waste-activated sludge by resettling and filtration in batch. Phase (1): pilot-scale experiments to optimize performance

This article describes an effective procedure for reducing the water content of excess sludge production from a wastewater treatment plant by increasing its concentration and, as a consequence, minimizing the volume of sludge to be managed. It consists of a pre-dewatering sludge process, which is used as a preliminary step or alternative to the thickening. It is made up of two discontinuous sequential stages: the first is resettling and the second, filtration through a porous medium. The process is strictly physical, without any chemical additives or electromechanical equipment intervening. The experiment was carried out in a pilot-scale system, consisting of a column of sedimentation that incorporates a filter medium. Different sludge heights were tested over the filter to verify the influence of hydrostatic pressure on the various final concentrations of each stage. The results show that the initial sludge concentration may increase by more than 570% by the end of the process with the final volume of sludge being reduced in similar proportions and hydrostatic pressure having a limited effect on this final concentration. Moreover, the value of the hydrostatic pressure at which critical specific cake resistance is reached is established.

Reduction of tobacco smoke components yield in commercial cigarette brands by addition of HUSY, NaY and Al-MCM-41 to the cigarette rod

The effect of two zeolites, HUSY, NaY and a mesoporous synthesized Al-MCM-41 material on the smoke composition of ten commercial cigarettes brands has been studied. Cigarettes were prepared by mixing the tobacco with the three powdered materials, and the smoke obtained under the ISO conditions was analyzed. Up to 32 compounds were identified and quantified in the gas fraction and 80 in the total particulate matter (TPM) condensed in the cigarettes filters and in the traps located after the mouth end of the cigarettes. Al-MCM-41 is by far the best additive, providing the highest reductions of the yield for most compounds and brands analyzed. A positive correlation was observed among the TPM and nicotine yields with the reduction obtained in nicotine, CO, and most compounds with the three additives. The amount of ashes in additive free basis increases due to the coke deposited on the solids, especially with Al-MCM-41. Nicotine is reduced with Al-MCM-41 by an average of 34.4% for the brands studied (49.5% for the brand where the major reduction was obtained and 18.5 for the brand behaving the worst). CO is reduced by an average of 18.6% (ranging from 10.3 to 35.2% in the different brands).

Characterisation of montmorillonites simultaneously modified with an organic dye and an ammonium salt at different dye/salt ratios. Properties of these modified montmorillonites EVA nanocomposites

In this work, a sodium montmorillonite (Na+-Mt) was modified with two molecules simultaneously, an organic dye, methylene blue (MB), and ethyl hexadecyl dimethyl ammonium (EHDDMA). The synthesised organo-montmorillonites (OMt) combining different proportions of the two molecules were thoroughly characterised and mixed with ethylene vinyl acetate copolymer (EVA) in order to check the ability of these OMt as pigments and reinforcing additives. The synthesised OMt combining both surfactants, MB and EHDDMA, present higher interlayer distances than those with only MB, which were employed in previous works as nanopigments. When these OMt were incorporated in the EVA matrix, the obtained clay polymer nanocomposites (CPN) showed a high exfoliation degree of the OMt in the polymer, in such a way that at 80% of the cationic exchange capacity (CEC) of the Mt exchanged with EHDDMA, most of the OMt was exfoliated. Moreover, all the obtained CPN showed an increase in the Young's Moduli compared to the EVA reference, and especially those containing higher amounts of MB. The thermal stability of the CPN also increases with the MB content, compared to other CPN including conventional surfactants. The hiding power and colouring power achieved in the CPN are higher even with a much lower load of MB when EHDDMA is exchanged in the Mt.

Bio-based PLA_PHB plasticized blend films: Processing and structural characterization

Bio-based films formed by poly(lactic acid) (PLA) and poly(3-hydroxybutyrate) (PHB) plasticized with an oligomer of the lactic acid (OLA) were used as supporting matrices for an antibacterial agent (carvacrol). This paper reports the main features of the processing and physico-chemical characterization of these innovative biodegradable material based films, which were extruded and further submitted to filmature process. The effect of the addition of carvacrol and OLA on their microstructure, chemical, thermal and mechanical properties was assessed. The presence of these additives did not affect the thermal stability of PLA_PHB films, but resulted in a decrease in their crystallinity and in the elastic modulus for the active formulations. The obtained results showed the effective presence of additives in the PLA or the PLA_PHB matrix after processing at high temperatures, making them able to be used in active and bio-based formulations with antioxidant/antimicrobial performance.

Investigation on performance characteristics of dense graded hot mix asphalt with RAP and Crumb Rubber

The use of recycled materials in asphalt mixtures such as reclaimed asphalt pavements (RAP) have become widely accepted as a replacement for virgin asphalt binder or virgin aggregates. In this study, the RAP content was 30%, and CR additives were blended with the soft unmodified binder by using dry processes. The objective of this study was to investigate and evaluate the engineering properties of dry method application of crumb rubber influences on reclaimed asphalt pavement (RAP) mixtures. To evaluate the effect of rubber-bitumen interaction on the mixture’s mechanical properties, a laboratory investigation has been conducted on a range of dense graded and 30% RAP by dry process crumb rubber modified (CRM) asphalt mixtures containing 0% (control), 1% crumb rubber by the total aggregate mass. The experimental program in this research include the binder extraction for estimating the amount of aged binder in the both fine and coarse RAP material. Before extracting the binder the RAP sieve analysis, have been done to provide the Black grading curve. In continue after the binder extraction the material sieved again to providing the white curve. The comparison of Black and White curve indicated that there is a remarkable difference between the aggregate grading even for the fine RAP. The experimental program was continued by fabricating 12 specimens in different 4 types of mixtures. For the first group no RAP, no rejuvenator and no crumb rubber were used. For the second group 30% of virgin aggregates substituted by RAP material and the third group was similar to the second group just with 0.01% rejuvenator. the forth group was the group, which in that the specimens contain RAP, rejuvenator and crumb rubber. Finally the specimens were tested for Indirect tensile strength. The results indicated that the addition of crumb rubber increased the optimum amount of binder in the mixture with 30% RAP.