Produção e caracterização de espumas cerâmicas obtidas a partir de lodo de anodização de alumínio

Ceramic foams were produced from a sludge generated in the aluminum anodizing process by using an industrial polyurethane foam (replication method) with open cell sizes of 10 ± 5 ppi (porosity = 97%) which were impregnated with suspensions containing 50-61 wt.% alumina, 1 wt.% citric acid, 6 wt.% bentonite and fired at 1600 ºC for 2 h. The aluminum anodizing sludge shows a high alumina content (87.5 wt.%) and a low particle size (~1.7 mm) after calcination and milling. The obtained filters show porosity of approximately 70%, filtration capability (mass water flow) of 1.7 kg/s and mechanical strength under compression of 2.40 MPa.

Acúmulo de cargas elétricas em propelente sólido compósito com matriz de polibutadieno líquido hidroxilado

Composite solid propellants prepared with HTPB prepolymer - Hydroxyl Terminated Polybutadiene, AP - Ammonium Perchlorate as oxidizer and aluminum particles as an additive metal, have characteristics of high electrical resistivity. The loading process of the polymer matrix did not obtain homogeneity, resulting in clusters, mainly of metal particles. The effect of clustering in the composite was studied and observed experimentally, and this effect was one of the factors explaining the phenomenon of electrical charging of the composite. This electrical potential, when discharged abruptly, can generate an electric spark with sufficient energy for sustained ignition of a solid rocket motor.

Avaliação da remoção de fármacos e de desreguladores endócrinos em águas de abastecimento por clarificação em escala de bancada

In this work, the efficiency of clarification treatment (coagulation, flocculation and sedimentation) with polyaluminum chloride (PAC) and aluminum sulfate (SA) as coagulants was evaluated in the removal of 7 microcontaminants (diclofenac - DCF, sulfamethoxazole - SMX, ethinylestradiol - EE2, bisphenol-A - BPA, estradiol - E2, estrone - E1 and estriol - E3) in water of low and high turbidity. The clarification treatment led to poor removal rates (40% at most) for all microcontaminants except SMX which exhibited intermediate removal efficiency (67 to 70%). Overall, PAC application yielded better performance compared to SA.

Avaliação da labilidade de alumínio em infusões de erva-mate empregando voltametria adsortiva de redissolução catódica

Infusions of yerba mate obtained at different stages of industrialization were evaluated to determine the bioavailable fraction of Al. Adsorptive Cathodic Stripping Voltammetry using DASA (complexing agent) was applied to determine the labile fraction of Al at pH 5.0 and pH 8.0 for the total fraction of dissolved Al. The results indicate that on average 60% of Al is complexed with organic compounds, minimizing their bioavailability; however, the labile fraction exceeds by up to 4 times the maximum weekly intake recommended by the World Health Organization.

ACIDITY OF MODIFIED MORDENITES SYNTHESIZED FROM RICE HUSK SILICA AND CATALYTIC TRANSFORMATION OF METHYLBUTYNOL

Mordenite (MOR) was synthesized using rice husk silica and modified by base (B), acid (A) or acid-base (AB) and converted to H-form. The modification did not destroy the MOR structure but increased surface area and generated mesopores. Lewis acidity of the parent and modified MOR samples investigated by aluminum NMR and NH3-TPD showed a decrease in the following order: HMOR > BMOR > ABMOR > AMOR. For the catalytic transformation of methylbutynol, ABMOR provided the highest conversion and selectivity of products from acid sites.

USE OF A LOW-COST TEMPLATE-FREE ZSM-5 FOR ATMOSPHERIC PETROLEUM RESIDUE PYROLYSIS

To understand the physicochemical properties and catalytic activity during the pyrolysis of atmospheric petroleum residue, a template-free ZSM-5 zeolite was synthesized using a direct method without additional seeds or an organic structure director and compared with conventionally synthesized ZSM-5. The crystallinities of the two zeolites were evaluated by XRD and FTIR and were quite similar; however, structural analyses using SEM and argon physisorption revealed that the zeolites diverged in particle diameter and in the external surface area of the micropores. The synthesis procedure without a template incorporated additional aluminum into the crystalline network, according to ICP-AES and TPD NH3 experiments. The catalytic pyrolysis performed over the template-free ZSM-5 generated results comparable to those for pyrolysis performed over the conventional ZSM-5 according to its hydrocarbon distribution. The selectivity to aromatics compounds was exactly the same for both ZSM-5 zeolites, and these values stand out compared to thermal pyrolysis. The template-free ZSM-5 produced 20% of light hydrocarbons (C4-C6), where such compounds are olefins and paraffins of great interest to the petrochemical industry. Therefore, template-free ZSM-5 is promising for industrial use due to its lowered synthesis time, low-cost and significant distribution to light hydrocarbons.

Ultrakevyen rahtialuksen kansiluukkujen sekä luukkujen siirto- ja varastointijärjestelmän suunnittelu hyödyntäen kevytrakennekonsepteja

Tämän työn tarkoituksena oli tutkia miten rahtialuksen kansiluukut voitaisiin valmistaa mahdollisimman kevyiksi. Katettavan ruuman pinta-ala on n. 10 m x 40 m. Luukkujen suuresta jännevälistä johtuen, rakenteelta vaaditaan suurta jäykkyyttä. Erilaisina vaihtoehtoina tutkittiin vaahtomaista alumiinia, alumiinisia kennorakenteita ja polyuretaanisia sandwich-rakenteita. Työssä vertailtiin myös erilaisia geometrisia ratkaisuja, joilla kansiluukkujen jäykkyyttä pyrittiin lisäämään ja sitä kautta pääsemään pienempään materiaalin tarpeeseen. Geometriaa suunniteltaessa huomioitiin myös vaikutukset ruuman tilavuuteen ja lainsäädännön asettamat reunaehdot. Lainsäädännöstä saatiin esimerkiksi turvakaiteiden minimikorkeus, joka vaikuttaa suoraan ruuman tilavuuteen, kun aluksen korkeimmaksi kohdaksi on valittu laivan keskilinja ja tämä korkeus on annettu suunnittelun lähtötietona. Tietokoneavusteisen lujuuslaskennan avulla eri vaihtoehdoista muodostettiin elementtimallit. Malleja varioimalla ja tuloksia vertailemalla saatiin selville kevyin mahdollinen rakenne ja geometria. Malleista saatiin selville myös luukkujen tukireaktiovoimat, eli voimat, jotka luukut kohdistavat aluksen muihin rakenteisiin. Lisäksi työssä mietittiin erilaisia tapoja ruuman avaamiseen ja avaamistavan vaikutusta kansiluukkujen painoon, geometriaan ja ruuman tilavuuteen.

A water soluble 3-n-propyl-1-azonia-4-azabicyclo[2.2.2]octanechloride silsesquioxane grafted onto Al/SiO2 surface: chromium adsorption study

The water soluble material, 3-n-propyl-1-azonia-4-azabicyclo[2.2.2]octanechloride silsesquioxane (dabcosil silsesquioxane) was obtained. The dabcosil silsesquioxane was grafted onto a silica surface, previously modified with aluminum oxide. The resulting solid, dabcosil-Al/SiO2, presents 0.15 mmol of dabco groups per gram of material. The product of the grafting reaction was analyzed by infrared spectroscopy and N2 adsorption-desorption isotherms. The dabcosil-Al/SiO2 material was used as sorbent for chromium (VI) adsorption in aqueous solution.

Modulaarinen kiinnitintekniikka alumiiniveneiden robottihitsauksessa

Tällä hetkellä hitsauksen automatisointiaste on hyvin pieni alumiinivenevalmistuksessa. Automatisointiasteen kasvattaminen on ensiarvoisen tärkeää kilpailukyvyn säilyttämiseksi, sekä edelleen nostamiseksi. Automatisointiasteen kasvattamisen esteenä ei ole teknologian puute, vaan suunnitellut tuotteet soveltuvat huonosti robotisoituun hitsaukseen. Lisäksi liitettävien osien tarkkuus on monissa tapauksissa puutteellinen, joten robottihitsaus on monessa tapauksessa mahdotonta. Robottihitsauksessa vaaditaan osien hyvää paikoittamista ja siihen tarvitaan kiinnittimiä. Kuitenkin alumiinivenevalmistuksessa valmistusmäärät ovat sen verran pieniä, että tuotekohtaisia kiinnittimiä ei kannata hankkia tai valmistaa. Siksi kiinnittimiltä vaaditaan joustavuutta ja modulaarisuutta, jotta samalla kiinnittimellä voi hitsata useita vastaavia piirteitä omaavia tuotteita. Tässä työssä tutkittiin modulaarisia kiinnittimiä, edistyneitä kiinnitinsuunnitteluprosesseja, osavalmistustarkkuuksia, tuotemoduloinnin hyödyntämistä ja alumiinin robottihitsauksen erityispiirteitä. Työssä suunniteltiin ja simuloitiin modulaarinen hitsauskiinnitin, jota käytetään tietyn alumiinivenemallin erillisenä osakokoonpanona valmistettavan jäykisterakennekonseptin hitsaamiseen. Suunnittelu ja simulointi tehtiin Delmia V5R20 -ohjelmistolla. Jäykisterakenne on modulaarinen tuoterakenne, jossa käytetään itsepaikoittavia liitoksia helpottamaan osien asettelua ja yksinkertaistamaan kiinnitintä. Kiinnitin soveltuu joustavasti erikokoisten jäykisterakenneosakokoonpanojen valmistukseen. Lisäksi suunniteltua kiinnitintä verrattiin kaupalliseen modulaariseen Demmeler -kiinnitinjärjestelmään. Jäykisterakenteen osakokoonpanon hitsaaminen robotilla lyhentää valmistusaikaa verrattuna nykytilaan, kun osat voidaan asettaa kiinnittimeen nopeasti ja luotettavasti. Samalla jäykisterakenteen tekeminen erillisenä osakokoonpanona lyhentää veneen rungon loppukokoonpanoaikaa ja mahdollistaa hitsausrobotin käytön myös veneen muiden hitsien hitsaamisessa. Modulaarisilla hitsauskiinnittimillä saavutetaan alumiiniveneiden nykyisillä valmistusmäärillä skaalaetuja, joita tuotekohtaisella kiinnittimellä ei voi saavuttaa.

Hitsatun alumiinikappaleen anodisointi

Tämän työn tarkoituksena oli selvittää, mitä on alumiinin pintakäsittelymenetelmä anodisointi ja kuinka se tapahtuu. Esille otettu esimerkkitapaus liittyy hitsatun alumiinin anodisointiin ja siinä ilmenneisiin ongelmiin.

Suunnittelun mahdollisuudet alumiiniveneen rungon valmistuskustannusten optimointiin mitoitusdirektiivi huomioiden

Tässä diplomityössä tutkittiin valmistuksellisia ja rakenteellisia mahdollisuuksia alumiiniveneen rungon valmistuskustannusten optimointiin vallitseva runkomitoitusdirektiivi huomioiden. Varsinaista kustannussäästötavoitetta työlle ei määritetty, mutta tavoitteena oli selvittää runkokonstruktion kustannusten painopisteiden mukaisesti kehityskohteet ja uusi kehitetty runkokonstruktio, joka täyttää mitoitusdirektiivin vaatimukset. Nykyistä ja kehitettyä runkokonstruktiota verrataan kustannusten sekä valmistettavuuden kannalta ja tehdään johtopäätökset. Kehityskohteiden löytämisessä sovellettiin valmistus- ja kokoonpanoystävällisen suunnittelun DFM(A)-periaatteita ja teoriaa, jotka esiteltiin työn teoriaosuudessa. Valmistuskustannusten määrittämisen tueksi teoriaosuudessa esiteltiin hitsauksen ja osavalmistuksen (laserleikkaus, särmäys) kustannusmallit, joita hyödynnettiin soveltuvin osin kustannuslaskennassa. Merkittävänä osana selvitystyötä oli myös SFS-EN ISO 12215-5-(6) runkomitoitusstandardin tulkitseminen ja referointi työn kannalta merkittäviin osa - alueisiin. Nykyisen runkokonstruktion kustannusanalyysin ja valmistettavuusarvion pohjalta päädyttiin rakenteellisiin ja valmistuksellisiin kehitystoimenpiteisiin, jotka täyttävät runkomitoitusdirektiivin rakenteelliset vaatimukset. Rakenteelliset toimenpiteet käsittivät mm. materiaalivahvuuksien, jäykisterakenteen ja osamäärän optimointia. Valmistukselliset toimenpiteet liittyivät mm. hitsauksen tuottavuuden tehostamiseen ja sen kustannusvaikutuksiin. Rakenteellisilla kehitystoimenpiteillä olisi mahdollista saavuttaa noin 6 % säästö ja valmistusmenetelmien kehittämisellä noin 17 % säästö valmistuskustannuksista.

Hitsauksen aiheuttamat muodonmuutokset ja niiden hallinta alumiiniveneiden rakenteissa

Alumiiniveneissä hitsauksen aiheuttamat muodonmuutokset ovat usein erittäin haitallisia, koska niiden aiheuttamat mittamuutokset ja ulkonäölliset haitat alentavat tuotteen laatua sekä arvoa. Monissa tapauksissa myös hitsausliitoksen suorituskyky heikentyy ja lisäksi hitsausmuodonmuutokset voivat aiheuttaa toiminnallisia ongelmia alumiiniveneiden runkorakenteisiin. Tästä johtuen hitsausmuodonmuutosten hallinta ja minimointi ovat erityisen tärkeitä tekijöitä pyrittäessä parantamaan alumiiniveneiden laatua ja kustannustehokkuutta sekä kasvattamaan alumiinivenealan kilpailukykyä. Tässä diplomityössä tutkittiin robotisoidun kaasukaarihitsauksen aiheuttamia muodonmuutoksia sekä niiden hallintaa alumiinista valmistettujen työ- ja huviveneiden runkorakenteissa. Työssä perehdyttiin nykyaikaiseen alumiinivenevalmistukseen sekä hitsattujen rakenteiden yleisiin lujuusopin teorioihin ja käyttäytymismalleihin. Alumiinin hitsausmuodonmuutosten tutkimuksissa suoritettiin käytännön hitsauskokeita, joiden kohteina olivat alumiiniveneissä käytetyt rakenneratkaisut ja liitostyypit. Työn tavoitteena oli määrittää alumiinin hitsauksessa syntyviin muodonmuutoksiin keskeisesti vaikuttavia tekijöitä ja parametreja. Tutkimustulosten perusteella pyrittiin esittämään ratkaisuja alumiiniveneiden rakenteisiin aiheutuvien hitsausmuodonmuutosten vähentämiseksi ja hallitsemiseksi. Alumiinirakenteissa hitsausmuodonmuutokset ovat hyvin tapauskohtaisia, koska usein niiden syntyminen määräytyy monen tekijän yhteisvaikutuksesta. Teräsrakenteille käytetyt yleiset analyyttiset laskentakaavat ja käyttäytymismallit eivät sovellu suoraan alumiinirakenteille, mikä johtuu alumiinin erilaisista materiaaliominaisuuksista ja käyttäytymisestä hitsauksen aikana. Tulevaisuudessa empiiristen koejärjestelyiden ja analyyttisten mallien lisäksi sovellettavan numeerisen elementtimenetelmän avulla voidaan parantaa alumiinin hitsauksessa aiheutuvien muodonmuutosten kokonaisvaltaista hallintaa.

Railonvalmistusmenetelmät alumiinin hitsauksessa

Tämä kandidaatintyö liittyy Lappeenrannan teknillisessä yliopistossa 2008-2011 käynnissä olevaan Tekesin tutkimushankkeeseen ”Alumiiniveneen hitsauksen automatisointi”. Tällä hetkellä Suomessa pienemmät veneenrungot hitsataan käsin, sillä robottihitsauksessa tulee ongelmaksi hitsin luokse pääseminen, etenkin kokoonpanohitsauksessa. Automaatiohitsauksessa myös tarvitaan huomattavasti tarkemmat railotoleranssit kuin käsinhitsauksessa, koska hitsausrobotti on sokea hitsausliitosten poikkeamille. Hitsauksen automatisoinnilla pyritään nostamaan nykyistä tuotantokapasiteettia ja yleisesti parantamaan alumiinirakenteiden hitsien laatua. Työn tarkoituksena on tutkia erilaisia railonvalmistusmenetelmiä alumiinin hitsausta varten, sekä casena pohtia railonvalmistusmenetelmien soveltuvuutta robotisoituun MIG-hitsaukseen alumiinisessa veneenrungossa. Työssä pohditaan hitsauksen, sekä robotisoidun hitsauksen railonvalmistukseen soveltuvia leikkausmenetelmiä, railonvalmistusta yleisesti, toleransseja, alumiinin työstöominaisuuksia, sekä leikkausmenetelmien taloudellisuutta. Työssä käsitellään railovaatimuksia mm. MIG-, TIG-, plasma-, sekä laserhitsaukselle.

Distribution of tree species in a geomorphological and pedological gradient of submontane semidecidual seasonal forest in the vicinity of Rio Doce state park, Minas Gerais

The objective of this study was to test the hypothesis that the distribution of tree species in a fragment of submontane seasonal semideciduous forest, a buffer zone in the Parque Estadual do Rio Doce, Minas Gerais, is influenced by geomorphological and weather and soil variables, therefore it can represent a source of information for the restoration of degraded areas where environmental conditions are similar to those of the study area. A detailed soil survey was conducted in the area by sampling three soil profiles per slope segment, totaling 12 profiles. To sample the topsoil, four composite samples were collected from the 10-20 cm layers in each topographic range totaling 16 composite samples. In the low ramp and the lower and upper concave slopes, the texture ranged from clay to sandy-clay. The soil and topographic gradient was characterized by changes in the soil physical-chemical properties. The soil in the 10-20 cm sampled layer was sandier, slightly more fertile and less acid in the low ramp than the clayer soil, nutrient-poor and highly acid soil at the top. The soil conditions in the lower and upper slope of the sampled layers, in turn, were intermediate. The P levels were limiting in all soils. The species distribution along the topographic gradient was associated with variations in chemical fertility, acidity and soil texture. The distribution of Pera leandri, Astronium fraxinifolium, Pouteria torta, Machaerium brasiliense and Myrcia rufipes was correlated with high aluminum levels and to low soil fertility and these species may be indicated for restoration of degraded areas on hillsides and hilltops in regions where environmental conditions are similar. The distribution of Pouteria venosa, Apuleia leiocarpa and Acacia polyphylla was correlated with the less acid and more fertile soil in the environment of the low ramps, indicating the potential for the restoration of similar areas.