Caracterização química e mineralógica de agregados de diferentes classes de tamanho de Latossolos Bruno e Vermelho localizados no estado do Paraná

O teor e a forma dos minerais da fração argila são determinantes na definição da morfologia dos agregados do solo. Objetivando estudar a mineralogia da fração argila e as propriedades químicas de diferentes classes de agregados de Latossolos (Latossolo Bruno Ácrico húmico - LBd e Latossolo Vermelho Distroférrico húmico - LVdf) originados de rochas basálticas no Estado do Paraná, coletaram-se amostras indeformadas em diferentes profundidades (horizontes Bw1 e Bw2) em perfis de solos localizados em duas toposseqüências (quatro perfis no LBd e três no LVdf). Após secagem e separação das amostras indeformadas em seis classes de agregados (2-4; 1-2; 0,5-1; 0,25-0,5; 0,105-0,25; < 0,105 mm) determinaram-se os teores de Si solúvel em ácido acético 0,5 mol L-1 e de K, Ca, Mg e Al trocáveis. A fração argila das diferentes classes de agregados também foi estudada por diferentes técnicas: difratometria de raios X, análise térmica e análises químicas. Verificou-se homogeneidade nos teores trocáveis de elementos entre as classes de tamanho de agregados dos horizontes Bw1 e Bw2 dos perfis dos Latossolos Bruno e Vermelho. A intensa e contínua pedogênese dos Latossolos não foi suficiente para homogeneizar a mineralogia da fração argila (característica mais estável que a dos teores trocáveis) dos agregados. A maior variação nos teores de minerais, em função da classe de tamanho dos agregados, foi para o perfil localizado na posição mais alta da toposseqüência do LBd: variação de 35 % nos teores de gibbsita no horizonte Bw1 e 44 % nos teores de caulinita no horizonte Bw2. Considerando, ainda, o efeito da classe de tamanho dos agregados sobre a mineralogia dos horizontes Bw1 e Bw2 do LBd e LVdf, verificaram-se variações em algumas características cristalográficos da goethita e hematita - diâmetro médio do cristal (DMC) e intensidade de substituição isomórfica de Fe por Al - e da caulinita (DMC).

Mineralogia, química e micromorfologia de solos de uma microbacia nos tabuleiros costeiros do Espírito Santo

Solos dos tabuleiros costeiros do Estado do Espírito Santo foram estudados, com o objetivo de investigar e inter-relacionar suas características mineralógicas, químicas e micromorfológicas e fornecer subsídios para a reconstrução do ambiente pedogenético. Onze perfis de solos foram descritos, coletados e caracterizados analiticamente. Em amostras de perfis selecionados, determinou-se o Fe extraído pelo ditionito-citrato-bicarbonato de sódio. Determinou-se também o Fe menos cristalino pelo oxalato ácido de amônio e o Si amorfo pelo NaOH 0,5 mol L-1. Nas amostras de mosqueados e nódulos determinou-se a proporção de hematita e goethita e a substituição em Al na goethita. Análises mineralógicas foram realizadas por métodos óticos, difratometria de raios X e análise térmica diferencial. De amostras indeformadas dos horizontes subsuperficiais foram confeccionadas lâminas delgadas para análise micromorfológica. Constatou-se que o ambiente pedogenético atual está propiciando a estabilização da caulinita e formação de goethita, removendo a hematita e possivelmente sendo responsável pelo amarelecimento (xantização) dos horizontes superficiais. O processo de segregação de ferro é evidenciado pelo seu acúmulo nos nódulos e mosqueados em relação à matriz do solo, provavelmente por difusão, sendo a fonte a matriz. Os nódulos e mosqueados vermelhos estão em processo de destruição e não de formação. As gotículas de ferro, que com freqüência ocorrem no interior dos nódulos e concreções, constituem uma etapa do processo de formação ou destruição dessas estruturas.

Comportamento térmico e caracterização morfológica das fibras de mesocarpo e caroço do açaí (Euterpe oleracea Mart.)

A agroindústria do açaí gera uma grande quantidade de resíduos, constituída de caroços e fibras, o que é um grave problema ambiental e de saúde pública. O objetivo deste estudo foi estudar as fibras do mesocarpo e o caroço do fruto do açaí para sua utilização em materiais compósitos. As amostras foram caracterizadas usando análise por termogravimetria (TG/DTG) em atmosferas inerte e oxidativa, microscopia eletrônica de varredura e microscopia óptica. As fibras apresentaram boa estabilidade térmica até 230 ºC e um processo de degradação em atmosfera inerte em três etapas. Em atmosfera oxidativa, as fibras apresentaram menor estabilidade térmica e uma mudança no processo de degradação de três para quatro etapas. os resultados da análise térmica do caroço mostraram um comportamento térmico similar ao da fibra. A microscopia mostrou que as fibras presentes no fruto do açaí recobrem o caroço e possuem morfologia irregular com a presença de células do parênquima na sua superfície. O comportamento térmico das fibras do açaí é semelhante ao de outras fibras vegetais já utilizadas industrialmente na área de compósitos poliméricos, o que abre novas e promissoras áreas para sua utilização.

Comportamento térmico de composto ciclopaladados binucleares contendo azo-ligantes aniônicos

No presente trabalho é descrita a investigação do comportamento térmico de uma nova série de complexos ciclopaladados, obtidos a partir de reações do azido-complexo [Pd(dmba)(mi-N3)]2 (1) (dmba = N,N-dimetilbenzilamina) com os azo-ligantes aniônicos pirazolato (pz), imidazolato (imz) e 3,5-dimetil-pirazolato (3,5-dmpz). Os compostos binucleares [Pd(dmba)(mi-pz)]2 (2), [Pd(dmba)(mi-imz)]2 (3) e [Pd(dmba)(mi-3,5-dmpz)]2 (4) foram caracterizados por análise elementar, espectroscopia de absorção na região do infravermelho, espectroscopia de RMN de 13C{¹H} e ¹H e análise termogravimétrica. O produto final de decomposição térmica, paládio metálico, foi caracterizado pela difratometria de raios-X, método do pó.

Obtenção da fase peroviskita via microemulsão

Pequenas partículas de fase peroviskita de BaMnO3 foram preparadas por dois métodos: a rota da coprecipitação convencional (RCC) e o método convencional de microemulsão (MCM). As técnicas instrumentais utilizadas para caracterizar as amostras foram: microscopia eletrônica de varredura (SEM), difratometria de raios X (XRD), termogravimetria (TG) e análise térmica diferencial (DTA). A síntese de materiais em sistemas coloidais auto-organizados tem por objetivo aumentar a homogeneidade de tamanho e forma das partículas. Nos últimos anos aumentou a busca por materiais mais uniformes visando o aperfeiçoamento da microestrutura. A rota de microemulsão é um método alternativo para a síntese de materiais porque permite o controle da relação entre as concentrações de água e do tensoativo, (w), o qual controla o tamanho das gotículas de microemulsão denominadas microreatores. Peroviskita pura obtida de microemulsão forma-se em temperatura menor do que a fase precipitada, e resulta.em partículas com distribuição de tamanho mais adequada, de aproximadamente 0,1 mm de diâmetro comparado com a média de 0,5 mm das partículas coprecipitadas.

Preparação e caracterização do complexo sólido de estanho(II)-EDTA e influência do tratamento térmico sobre a morfologia do resíduo SnO2

A síntese do complexo sólido de estanho(II)-EDTA é descrita e sua caracterização efetuada através da análise elementar, espectroscopia de absorção na região do infravermelho, difratometria de raios X e ressonância magnética nuclear de ¹H e 13C. O comportamento térmico é avaliado através das curvas termogravimétricas TG e de análise térmica diferencial DTA em atmosferas inerte e oxidante sugerindo etapas de decomposição térmica para o quelato de estequiometria [H2SnH2O(NCH2(CH2COO)2)2].¹/2H2O. As microscopias eletrônicas de varredura demonstram diferentes morfologias para os resíduos óxidos obtidos a 1200ºC em função da razão de aquecimento utilizada.

Comportamento físico e ambiental de resíduos sólidos em pavimentos de estradas florestais

O objetivo deste estudo foi avaliar os parâmetros físicos de solos da região de Viçosa, Minas Gerais, Brasil, e misturas de rejeitos industriais conhecidos como lama-de-cal e grits. A caracterização foi realizada através dos ensaios de análise granulométrica, análise térmica e microscopia eletrônica de varredura. Foram selecionadas duas amostras de solo residual, ETA (argiloso) e VS (arenoso), as quais foram misturadas com 16, 18, 20, 22 e 24% de lama-de-cal e grits (em peso de matéria seca). As misturas de solo-lama-de-cal e solo-grits apresentaram grande capacidade de retenção de metais pesados, o que impossibilita a sua interação com o sistema hídrico pela possibilidade de contaminação do lençol freático e cursos d'água.

Correlações entre as propriedades da madeira e do carvão vegetal de híbridos de eucalipto

Foram estudadas madeiras de híbridos de Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla, em três idades diferentes, com o objetivo de avaliar o comportamento da madeira e do carvão vegetal produzido diante do aumento controlado de temperatura, bem como verificar a influência das características da madeira sobre o carvão vegetal. Foram realizadas análises químicas (extrativos totais, lignina, holocelulose, celulose, cinza e análise elementar) e térmicas (análise termogravimétrica - TG, análise térmica diferencial - DTA e calorimetria 1,67 ºC min-1 e temperatura final de 450 ºC. No carvão vegetal produzido, foram realizadas análise imediata, elementar e térmica. A densidade básica da madeira correlacionou-se positivamente com a relação carbono/ hidrogênio (C/H) e negativamente com os teores de cinza, nitrogênio, oxigênio, enxofre e relação siringil/ guaiacil (S/G). Os teores de cinza, nitrogênio, enxofre e S/G da madeira correlacionaram-se positivamente entre si e negativamente com a variável C/H da madeira. O teor de carbono fixo (TCF), o poder calorífico do carvão vegetal, o teor de carbono elementar e a relação C/H correlacionaram-se positivamente entre si e negativamente com o teor de materiais voláteis (TMV). O teor de lignina correlacionou-se positivamente com o rendimento gravimétrico em carvão (RGC) e negativamente com o TCF.

Estudo termoanalítico, CLAE e francionamento físico e químico do subproduto industrial do milho

O fracionamento do farelo de milho desengordurado (fubá grosso), subproduto do processamento industrial do milho, para obtenção de frações de amido, proteínas e fibras, utilizando métodos físicos e químicos, foi investigado. O fracionamento do fubá grosso por meio de tratamento químico com soluções de bissulfito de sódio e de etanol, foi satisfatório, pois produziu fração de amido com aceitável rendimento; já o fracionamento físico não foi muito eficiente, visto que não produziu fração enriquecida de proteínas e amido. Tanto o fubá grosso como as frações obtidas, foram caracterizados por meio de CLAE (Cromatografia Líquida de Alta Eficiência) e Análise Térmica (TG, DTG e DSC). O fubá grosso possui mais de 50% de amido (CLAE), e perda de 52% de sua massa entre 270 e 450ºC (TG e DTG). O estudo cinético, a partir de curvas DSC, mostrou que os processos de gelatinização da fração de amido e de desnaturação da fração de proteínas são eventos endotérmicos, com diferentes valores de entalpia e de energia de ativação.

Estudo da estabilidade do complexo ácido fítico e o íon Ni(II)

A técnica de titulação potenciométrica foi utilizada para verificar as propriedades ácida-base do ácido fítico [1,2,3,4,5,6-hexaquis(dihidrogenofosfato)-mio-inositol] e do complexo ácido fítico e Ni(II), em solução aquosa, em temperatura e força iônica constantes. Para avaliar o comportamento térmico e a complexação do ácido fítico com o íon Ni(II) foram realizadas análises de Termogravimetria (TG), Termogravimetria Derivada (DTG), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) e estudos de Espectrofotometria de Infravermelho. Foram obtidas oito constantes de protonação da amostra de ácido fítico na forma de sal de dipotássio e sete constantes de estabilidade do complexo ácido fítico e Ni(II). As reações de protonação e de formação ocorrem na faixa de pH de 2,0 a 11,0. Os dados obtidos mostram que o ácido fítico encontra-se totalmente deprotonado em pH 12,0 no qual a espécie ML (um ligante para um íon metálico) encontra-se totalmente formada no mesmo valor de pH. Os resultados obtidos por TG e DSC revelaram tanto para o ácido fítico como para o complexo boa estabilidade até a temperatura próxima a 200ºC. Por TG, DTG e DSC conclui-se também que a estequiometria do complexo estudado foi de um mol de ligante para um mol de íon metálico. A Espectrofotometria de Infravermelho comprovou a estabilidade do ácido fítico e a sua interação com o íon Ni(II).

Estudo do comportamento cinético e mecânico-dinâmico de resinas epóxi a base de óleo de soja epoxidado

Óleo de soja epoxidado foi curado com os anidridos: dodecenilsuccínico (DDS), maleico (MAL), ftálico (FTA), succínico e hexahidroftálico (CH). As reações foram iniciadas com aminas terciárias tais como trietilamina (TEA), N,N’-dimetilanilina (ARO) e 1,4- diazobiciclo[2,2,2]octano (DABCO). Calorimetria diferencial de varredura (DSC) foi aplicada com êxito no estudo da reação de cura e usada para a determinação dos parâmetros cinéticos e termodinâmicos. Foram estudados os efeitos eletrônicos, os fatores estéreos e a rigidez do segmento diéster formado devido na conversão de grupos anidridos. Foi observado que os anidridos maleico e ftálico reagem mais rápido do que os outros anidridos. A influência do iniciador e da razão molar (anidrido/grupo epóxido) foi igualmente considerada. As propriedades mecânicas e térmicas das resinas epóxi curadas usando TEA como iniciador foram investigadas por análise térmica dinâmico-mecânica (DMTA) e termogravimétrica (TGA). Todas as amostras apresentaram características de materiais termofixos. Os materiais termofixos obtidos a partir de anidridos com estruturas rígidas (FTA, MAL e CH) mostraram alta temperatura de transição vítrea e densidade de reticulação. Quando um excesso de grupos epóxido foi usado (R= 0,5), a temperatura de transição vítrea do material diminuiu. As resinas epóxi exibiram estabilidade térmica até 300ºC. Um comportamento inesperado foi observado para aquelas resinas obtidas com o anidrido dodecenilsuccínico (DDS). A influência do grau de epoxidação do óleo de soja nas propriedades mecânicas e na temperatura de transição vítrea foi investigada. Quanto maior o conteúdo de grupos epóxido, maior é a Tg e a dureza do material. As resinas epóxi preparadas a partir de óleo de soja epoxidado mostram excelente resistência química em NaOH e ácido sulfúrico, mas resistência pobre quando em contato com solventes orgânicos (tolueno, acetona, gasolina e etanol).

Modificação estrutural de bentonitas nacionais : caracterização e estudos de adsorção

São apresentados os aspectos teóricos, práticos e bibliográficos envolvidos no desenvolvimento da tese de doutorado intitulada Modificação estrutural de bentonitas nacionais: caracterização e estudos de adsorção. O trabalho consistiu no desenvolvimento de um material adsorvente a partir de bentonitas, do tipo montmorilonitas, modificadas estruturalmente com o objetivo de aumentar sua capacidade de adsorção de poluentes, orgânicos e inorgânicos. O estudo visa incrementar o valor agregado deste recurso mineral e insere-se na área de tratamento de efluentes líquidos usando adsorventes não tradicionais, eficientes e de baixo custo em substituição ao carvão ativado ou às resinas de troca iônica. Foram estudadas as propriedades físicas e químicas; distribuição de tamanho de partículas, área superficial, potenciais eletrocinéticos, capacidade de troca catiônica, composição mineralógica, morfologia superficial e espaçamento basal, bem como as propriedades adsorptivas dos argilominerais não tratados e modificados, não modificadas e pilarizadas respectivamente. Também são discutidos os mecanismos de adsorção envolvidos e o desenvolvimento de um reator contínuo (adsorção em flocos) e de separação sólido/líquido. As modificações estruturais dos argilominerais foram realizadas via homoionização com cloreto de cálcio e posterior intercalação com compostos orgânicos com ação quelante de metais. A FENAN, bentonita obtida pela intercalação com Orto Fenantrolina (OF), foi a que apresentou melhor viabilidade técnica em termos de adsorção, adsorção/dessorção, floculação e de acumulação de poluentes na forma floculada e não floculada. Adicionalmente os estudos de reversibilidade da intercalação revelaram a alta estabilidade da OF na FENAN, em soluções fortemente ácidas, onde aproximadamente 90% da OF permanece ligada à superfície da argila. A quantidade de OF adsorvida na forma de unidades micelares foi de 112 mg por grama de bentonita a pH 8,5 ± 0,5. A caracterização das bentonitas, via difração de Raios X, análise térmica, microscopia eletrônica de varredura e por microscopia de força atômica, revelou que as FENAN possuem um comportamento estrutural muito estável ao longo da seqüência de adsorção/dessorção e que após a adsorção de poluentes inorgânicos, o quelato metálico formado apresenta alta estabilidade dentro da estrutura da organobentonita. A capacidade de acumulação alcançada nas FENAN foi de 110 mg de Cu/g de bentonita, valor superior à de diversos materiais adsorventes alternativos propostos em outros trabalhos similares. Os estudos de acumulação das FENAN floculadas – FENANFLOC, indicaram que a presença de floculante, na quantidade utilizada, não afeta significativamente a capacidade de remoção das bentonitas modificadas. Este comportamento apresentado, permitiu o desenvolvimento do Reator Expandido de Flocos Adsorventes (REFA), cujas características e parâmetros operacionais são discutidos em detalhe. Finalmente, os resultados são discutidos em termos dos fenômenos interfaciais envolvidos e dos potenciais práticos deste novo adsorvente e da nova técnica de adsorção em flocos no REFA.

Avaliação do teor de cal livre em escória de aciaria elétrica

A escória de aciaria elétrica é um resíduo gerado no processo de fabricação de aço, que apresenta propriedades físicas adequadas quando aplicada em alguns materiais da área de construção civil. Entretanto, possui algumas limitações causadas pela presença de compostos que sofrem reações expansivas quando exposta ao ambiente (óxidos de cálcio e magnésio livres, óxidos de ferro e silicatos de cálcio), provocando rupturas e desintegração dos materiais onde é aplicada. Além disso, quando usada como base e sub-base na construção de estradas, pode ocorrer a formação de tufa (calcário precipitado) causando entupimento de drenos das rodovias. O presente trabalho tem como objetivo avaliar o teor de cal livre em escória de aciaria elétrica utilizando a combinação de um método titulométrico com análise térmica, pois é um dos compostos mais citados pela literatura como responsável pela expansão da escória. Dois métodos titulométricos foram selecionados para determinar o teor de cal livre, onde o primeiro foi desenvolvido para análise em cimento (Método do etilenoglicol) e o segundo foi adaptado para escória de aço (Método de Franke) Os resultados mostraram que o método de Franke, extraído da norma européia EN 1744:1998, foi o mais adequado para determinar cal livre em escórias de aciaria elétrica. A quantidade de cal livre encontrada não permitiu avaliar sua variação ao longo do tempo de exposição, somente considerando os métodos titulométricos. Entretanto, utilizando o método de análise térmica, observou-se um decréscimo no número de reações do primeiro mês de exposição com relação aos meses seguintes, sugerindo uma estabilização das escórias ao longo do tempo. Também, os resultados para cal original (em torno de 1%) sugerem uma potencialidade de formação de tufa. Finalmente, esse estudo mostrou que é fundamental a associação dos métodos titulométrico e de análise térmica para uma adequada avaliação de cal livre em escórias de aciaria elétrica.

Elaboração e caracterização de revestimentos nanocompósitos Ni-P-Sic eletrodepositados

Revestimentos compósitos com incorporação de SiC (com tamanho médio 600nm e 30nm) à matriz metálica de Ni-P foram elaborados por eletrodeposição a partir de uma solução de sais de níquel, contendo um precursor fosforoso H3PO3, na qual as partículas foram colocadas em suspensão. A partir de medidas de viscosidade e velocidade de sedimentação foi evidenciado que o tamanho das partículas de SiC é uma característica importante que influencia na estabilidade das suspensões. Além disso, a presença de aditivos orgânicos, como SDS ou CTAHS, modifica as características das suspensões podendo ter, de acordo com o tamanho das partículas, um efeito sobre a taxa de incorporação da mesma no depósito durante o crescimento da matriz. Observou-se que acima de uma certa concentração de partículas em suspensão, a taxa de incorporação avaliada em função da fração em volume atinge um patamar, quando, no entanto, a mesma continua a aumentar se avaliada pelo número de partículas incorporadas. Para as suspensões com elevada concentração de partículas, o processo de incorporação torna-se seletivo, e as partículas de menor tamanho são preferencialmente incorporadas. Medidas de microdureza, análise térmica e ensaios eletroquímicos (voltametria cíclica e impedância eletroquímica) foram realizados com o objetivo de investigar o efeito da quantidade e do tamanho das partículas de SiC incorporadas, sobre o comportamento térmico, a microdureza, e a resistência à corrosão dos revestimentos compósitos Ni-P-SiC com teor em fósforo igual a 17 %at.

Investigação de concretos afetados pela reação álcali-agregado e caracterização avançada do gel exsudado

A crescente preocupação com a qualidade e durabilidade das estruturas de concreto tem gerado grandes avanços na tecnologia do concreto, porém existem muitas questões ligadas aos processos de deterioração ainda a serem esclarecidas. Entre os vários processos que afetam a durabilidade do concreto, encontra-se a reação álcali-agregado (RAA), um fenômeno bastante complexo, mas que foi descoberto há muitos anos, porém responsável por ter afetado mais de 140 barragens no mundo. Ainda não se dispõe de uma maneira totalmente eficiente e econômica de combater a reação, uma vez instalada no concreto. A presente pesquisa aborda, do ponto de vista científico e tecnológico, o tema RAA. A investigação se deu em três etapas. Na primeira, o objetivo principal foi estudar aproximadamente cem testemunhos de concreto, provenientes de uma estrutura de usina hidrelétrica já afetada pela RAA, e verificar o reflexo desta patologia nas suas propriedades como a resistência à compressão, à tração, módulo de elasticidade, velocidade de pulsos ultra-sônicos e permeabilidade. Em conjunto, foram realizados ensaios para avaliar expansões residuais e investigações microscópicas com o objetivo de verificar os agentes causadores da reação. Na segunda etapa, o agregado quartzito, proveniente da região da usina hidrelétrica avaliada, foi estudado, desde análises microscópicas, ensaios de expansão em argamassas e concretos até a determinação das propriedades de concretos confeccionados em laboratório. As propriedades avaliadas foram as mesmas dos testemunhos. Nas duas primeiras etapas realizadas, o papel do lítio também foi abordado com o objetivo de verificar a sua eficiência no combate a RAA Por fim, na terceira etapa, foi realizado um amplo estudo do gel exsudado coletado na superfície do concreto da estrutura deteriorada pela RAA. O estudo envolveu desde a sua simples caracterização através da determinação de suas propriedades até uma caracterização avançada fazendo-se o emprego de técnicas como a difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura, análise térmica, espectroscopia no infravermelho e espectroscopia de ressonância nuclear magnética. Nesta etapa, o lítio também foi abordado com o objetivo de se verificar o seu efeito no gel exsudado. Os resultados com os testemunhos de concreto indicam que houve reflexos negativos em algumas propriedades devido a RAA, destacando o módulo de elasticidade. Verificou-se ainda a existência de expansões residuais nos testemunhos de concreto extraídos quando expostos a determinadas condições ambientais. Nos ensaios de expansão com os testemunhos, o lítio se mostrou capaz de reduzir em parte as expansões residuais nos testemunhos de concreto estudados. Adicionalmente, o agregado quartzito provou ser bastante reativo, chegando a expansões de 0,24% nas argamassas pelo método acelerado e 0,09% nos prismas de concreto, nas idades de 16 e 365 dias, respectivamente. Entre as propriedades estudadas nos concretos moldados, e atacados em laboratório, verificou-se também que o módulo de elasticidade foi a propriedade mais afetada no tempo. Ainda o lítio nesta etapa também mostrou algum efeito positivo nas expansões. No estudo do gel exsudado, foi possível caracterizá-lo como um silicato de potássio hidratado com grande potencialidade para expandir. A partir principalmente da ressonância nuclear magnética, verificou-se que o potássio faz parte da estrutura do gel enquanto que o sódio se apresenta combinado na forma de trona, um produto cristalizado que se encontra segregado na rede do silicato de potássio amorfo. O lítio em contato com o gel se mostrou capaz de afetar a sua estrutura através das alterações observadas por ressonância nas ligações do silício.