Binder treatment and lubricant system for aluminium P/M

Organic binders are used in premixes for powder metallurgy applications to prevent dusting and segregation. This is a particular problem for aluminium powder metallurgy because the dust is a potential safety hazard. The binder must also burn out completely at low temperatures in an inert environment and not react with the metal powders. It is demonstrated that cellulose acetate, polyvinyl acetate and polyvinyl alcohol are effective dedusting agents but they react with the metal powders during sintering and decrease the sintered density. Paraffin wan is an effect dedusting agent that provided die wall lubricity, does not interfere with sintering and increases tensile strength and ductility.

Thermodynamic non-ideality as an alternative source of the effect of sucrose on the thrombin-catalyzed hydrolysis of peptide p-nitroanalide substrates

The inhibitory effect of sucrose on the kinetics of thrombin-catalyzed hydrolysis of the chromogenic substrate S-2238 (D-phenylalanyl-pipecolyl-arginoyl-p-nitroanilide) is re-examined as a possible consequence of thermodynamic non-ideality-an inhibition originally attributed to the increased viscosity of reaction mixtures. However, those published results may also be rationalized in terms of the suppression of a substrate-induced isomerization of thrombin to a slightly more expanded (or more asymmetric) transition state prior to the irreversible kinetic steps that lead to substrate hydrolysis. This reinterpretation of the kinetic results solely in terms of molecular crowding does not signify the lack of an effect of viscosity on any reaction step(s) subject to diffusion control. Instead, it highlights the need for development of analytical procedures that can accommodate the concomitant operation of thermodynamic non-ideality and viscosity effects.

Use of confocal microscopy to follow the development of penetrative hyphae during growth of Rhizopus oligosporus in an artificial solid-state fermentation system

Two methods were compared for determining the concentration of penetrative biomass during growth of Rhizopus oligosporus on an artificial solid substrate consisting of an inert gel and starch as the sole source of carbon and energy. The first method was based on the use of a hand microtome to make sections of approximately 0.2- to 0.4-mm thickness parallel to the substrate surface and the determination of the glucosamine content in each slice. Use of glucosamine measurements to estimate biomass concentrations was shown to be problematic due to the large variations in glucosamine content with mycelial age. The second method was a novel method based on the use of confocal scanning laser microscopy to estimate the fractional volume occupied by the biomass. Although it is not simple to translate fractional volumes into dry weights of hyphae due to the lack of experimentally determined conversion factors, measurement of the fractional volumes in themselves is useful for characterizing fungal penetration into the substrate. Growth of penetrative biomass in the artificial model substrate showed two forms of growth with an indistinct mass in the region close to the substrate surface and a few hyphae penetrating perpendicularly to the surface in regions further away from the substrate surface. The biomass profiles against depth obtained from the confocal microscopy showed two linear regions on log-linear plots, which are possibly related to different oxygen availability at different depths within the substrate. Confocal microscopy has the potential to be a powerful tool in the investigation of fungal growth mechanisms in solid-state fermentation. (C) 2003 Wiley Periodicals, Inc.

Surface diffusion of strongly adsorbing vapors in activated carbon by a differential permeation method

Conventional methods to determine surface diffusion of adsorbed molecules are proven to be inadequate for strongly adsorbing vapors on activated carbon. Knudsen diffusion permeability (B-k) for strongly adsorbing vapors cannot be directly estimated from that of inert gases such as helium. In this paper three models are considered to elucidate the mechanism of surface diffusion in activated carbon. The transport mechanism in all three models is a combination of Knudsen diffusion, viscous flow and surface diffusion. The collision reflection factor f (which is the fraction of molecules undergoing collision to the solid surface over reflection from the surface) of the Knudsen diffusivity is assumed to be a function of loading. It was found to be 1.79 in the limit of zero loading, and decreases as loading increases. The surface diffusion permeability increases sharply at very low pressures and then starts to decrease after it has reached a maximum (B(mum)s) at a threshold pressure. The initial rapid increase in the total permeability is mainly attributed to surface diffusion. Interestingly the B(mum)s for all adsorbates appear at the same volumetric adsorbed phase concentration, suggesting that the volume of adsorbed molecules may play an important role in the surface diffusion mechanism in activated carbon. (C) 2003 Elsevier Ltd. All rights reserved.

High energy radiation grafting of fluoropolymers

Fluoropolymers are known as chemically inert materials with good high temperature resistance, so they are often the materials of choice for harsh chemical environments. These properties arise because the carbon-fluorine bond is the strongest of all bonds between other elements and carbon, and, because of their large size, fluorine atoms can protect the carbon backbone of polymers such as poly(tetrafluoroethylene), PTFE, from chemical attack. However, while the carbon-fluorine bond is much stronger than the carbon hydrogen bond, the G values for radical formation on high energy radiolysis of fluoropolymers are roughly comparable to those of their protonated counterparts. Thus, efficient high energy radiation grafting of fluoropolymers is practical, and this process can be used to modify either the surface or bulk properties of a fluoropolymer. Indeed, radiation grafted fluoropolymers are currently being used as separation membranes for fuel cells, hydrophilic filtration membranes and matrix substrate materials for use in combinatorial chemistry. Herein we present a review of recent studies of the high energy radiation grafting of fluoropolymers and of the analytical methods available to characterize the grafts. (C) 2003 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Uma contribuição experimental aos fundamentos da propagação de uma frente de combustão em meio poroso

A propagação de uma frente de combustão ocorre numa variedade de situações e para diferentes propósitos industriais. O desempenho desses processos precisa melhorar e ao mesmo tempo reduzir os níveis de emissões para atender às normas de emissões internacionais. Para isso é necessário um certo grau de conhecimento tanto do processo como dos fenômenos da combustão. Em todos as situações envolvendo a combustão, a propagação é iniciada por uma fonte de calor e, após a ignição do combustível, a frente de combustão alcança o combustível adjacente. Estudos anteriores mostraram a ignição e propagação de uma frente de combustão como um fenômeno complexo que depende de processos químicos, térmicos e físicos. O presente trabalho abordou os desafios encontrados durante uma abordagem empírica para análise da propagação de uma frente de combustão em leito fixo. A partir da utilização de combustíveis simulados foram analisados: a influência da composição do combustível no comportamento da ignição do mesmo, as características da propagação da frente de combustão (regime de combustão, retração do leito e estrutura da frente) e a influência da ignição do combustível na propagação da frente de combustão. Foi possível realizar um mapeamento, para diferentes composições, do comportamento da ignição de combustíveis sólidos. A partir dos resultados de propagação da frente verificou-se que ocorrem basicamente três estágios de combustão no leito: ignição, propagação e oxidação do carbono fixo remanescente. Através das análises de gás notou-se a existência de dois regimes de combustão no leito: limitada pela reação e limitada pelo oxigênio. Foi obtido que em leitos com alta porcentagem de material inerte, onde há maior estabilidade, há uma maior influência da ignição na frente de combustão. Assim, mostrou-se como esses conhecimentos são úteis em diversas aplicações e processos industriais.

Evaluation of polymethylmethacrylate as ocular implant in rabbits subjected to evisceration

Spheres of different types of material are used for the replacement of lost volume after removal of the eye bulb or its content to prevent contraction of the orbital cavity. The aim of this study was to evaluate the scope of polymethylmethacrylate (PMMA) used as intraocular implant in eviscerated rabbit eye. Twelve New Zealand rabbits underwent unilateral evisceration of the left eye, with subsequent implantation of PMMA sphere 12 mm in diameter. Clinical evaluation was performed daily during the first 15 days after surgery and every 15 days until the end of the study period (180 days). For the histopathological analysis, three animals per trial underwent enucleation at 15, 45, 90 and 180 days after evisceration. There was no wound dehiscence, signs of infection or implant extrusion in any animal throughout the study period. Histological examination revealed the formation of fibrovascular tissue around the implants. The PMMA behaved as inert and non-integrable.

Determination of airborne nanoparticles from welding operations

The aim of this study is to assess the levels of airborne ultrafine particles emitted in welding processes (tungsten inert gas [TIG], metal active gas [MAG] of carbon steel, and friction stir welding [FSW] of aluminum) in terms of deposited area in pulmonary alveolar tract using a nanoparticle surface area monitor (NSAM) analyzer. The obtained results showed the dependence of process parameters on emitted ultrafine particles and demonstrated the presence of ultrafine particles compared to background levels. Data indicated that the process that resulted in the lowest levels of alveolar deposited surface area (ADSA) was FSW, followed by TIG and MAG. However, all tested processes resulted in significant concentrations of ultrafine particles being deposited in humans lungs of exposed workers.

Nonmonotonic Magnetic Susceptibility of Dipolar Hard-Spheres at Low Temperature and Density

We investigate, via numerical simulations, mean field, and density functional theories, the magnetic response of a dipolar hard sphere fluid at low temperatures and densities, in the region of strong association. The proposed parameter-free theory is able to capture both the density and temperature dependence of the ring-chain equilibrium and the contribution to the susceptibility of a chain of generic length. The theory predicts a nonmonotonic temperature dependence of the initial (zero field) magnetic susceptibility, arising from the competition between magnetically inert particle rings and magnetically active chains. Monte Carlo simulation results closely agree with the theoretical findings. DOI: 10.1103/PhysRevLett.110.148306

Produção de biodiesel via catálise heterogénea básica

Mestrado em Engenharia Química. Ramo Tecnologias de Protecção Ambiental.

Estudo da influência das condições de armazenamento nas propriedades e composição do biodiesel

O objectivo deste trabalho era a determinação da influência das condições de armazenamento do biodiesel nas suas propriedades e composição. Para isso foi produzido biodiesel a partir de óleo alimentar usado e armazenado em diferentes condições. O biodiesel foi colocado em frascos de vidro e dividido em três grupos diferentes de temperatura. O primeiro foi colocado a uma temperatura de 6ºC (frigorifico) com frascos fechados e expostos ao ar e água. O segundo grupo foi colocado a uma temperatura de 40ºC (banho termostático) com frascos fechados, abertos ao ar e abertos ao ar e água. O terceiro e ultimo grupo foi colocado à temperatura ambiente (18,6inerte e depósitos completamentos secos, de forma a evitar as condições que provocam oxidação.

Estudo da implementação de um sistema de vigilância e alarme num recurso hídrico

Neste trabalho estudou-se a implementação de um sistema de vigilância e alerta da qualidade da água de um recurso hídrico, para um possível caso de poluição. Em 25 de Agosto de 2008 foram derramadas 4 toneladas de ácido clorídrico acidentalmente para as águas do rio Febros. Este rio situa-se no concelho de Vila Nova de Gaia e é um pequeno afluente do rio Douro, tendo cerca de 14 km de extensão e tem a particularidade de atravessar o Parque Biológico de Gaia. A falta de uma rápida intervenção e da existência de um plano de ação levou a que parte da fauna e flora fosse destruída. Por este motivo realizou-se este estudo que se baseou na criação de um sistema de vigilância e alerta a ser implementado neste rio. A informação da hidrogeometria do rio e da capacidade de transporte e dispersão de poluentes é indispensável para o bom funcionamento deste sistema. O coeficiente de dispersão longitudinal é um parâmetro muito importante no estudo da qualidade da água. Recorreu-se à utilização da Rodamina WT como marcador, determinando assim a evolução da sua concentração ao longo do tempo e espaço. No cálculo do coeficiente de dispersão foi utilizado o modelo Transient Storage, que demonstrou ser um bom modelo de ajuste aproximando-se dos valores medidos em campo. Para três estações diferentes com distâncias de 290, 390 e 1100 metros do ponto de injeção, obtiveram-se valores de coeficiente de dispersão de 0,18, 0,15 e 0,39 m2/s respetivamente. Os valores do ajuste expressos sob a forma de coeficiente de correlação foram 0,988, 0,998 e 0,986, para a mesma ordem de estações. A constante de rearejamento do rio foi também determinada recorrendo ao método dos marcadores inertes, utilizando o propano como marcador gasoso. A constante determinada próximo de Casal Drijo, entre 2 estações de amostragem a 140 e 290 m do local de injeção, foi de 13,4 dia-1. Com os resultados do coeficiente de dispersão e da constante de rearejamento para além da velocidade e caudal da corrente do rio conseguir-se-á construir o modelo de simulação e previsão de um possível poluente. O sistema de vigilância a implementar sugere-se assim que seja construído por duas partes, uma de análise de evolução da nuvem de poluição e plano de ação outra de monitorização contínua e emissão de alerta. Após uma análise do investimento à implementação deste sistema chegou-se à conclusão que o valor de investimento é de 15.182,00 €.

Contribuição para a caracterização da emissão de nanopartículas em processos de soldadura e avaliação de riscos decorrentes do processo

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química e Biológica Ramo de processos químicos

Produção de carvão activado a partir de resíduos da indústria de curtumes

As aparas de wet-blue e de wet-white constituem um resíduo sólido da indústria de curtumes com um elevado teor em carbono, tornando relevante a sua utilização na preparação de materiais de interesse tecnológico. Este trabalho teve como objectivo a preparação de carvões activados a partir de resíduos da indústria de curtumes. Os métodos de activação utilizados para a preparação dos carvões activados foram a activação física com dióxido de carbono e activação química com hidróxido de potássio. A carbonização dos resíduos foi estudada na gama de temperaturas de 500 ºC a 800 ºC, verificando-se que a sua carbonização se pode considerar completa para a temperatura de 800 ºC. Na activação física os precursores foram previamente carbonizados sob uma atmosfera inerte a 800 ºC e posteriormente activados a 940 ºC usando o CO2 como agente activante. Na etapa de activação variou-se o tempo de activação (20, 40 e 60 minutos) de modo a estudar a influência do grau de queima nas propriedades texturais dos carvões activados. O carvão activado obtido pelo método de activação física com maior área superficial específica foi o carvão preparado a partir do resíduo de wet-blue para um tempo de activação de 40 minutos e grau de queima de 23 % (SBET = 152 m2/g). Para a activação química, procedeu-se à impregnação dos precursores com KOH usando razões mássicas de impregnação KOH:precursor de 0,5:1, 1:1 e 3:1. A impregnação foi efectuada directamente nos resíduos de wet-blue e de wet-white e nos resíduos de wet-blue e de wet-white carbonizados. A activação foi efectuada a 940 ºC sob uma atmosfera inerte, com uma velocidade de aquecimento de 5 ºC/min, e um tempo de activação de 1 hora. No caso da série de carvões activados obtidos por impregnação do precursor, o carvão que exibe melhores propriedades texturais é o carvão activado preparado por impregnação na razão de 1:1 a partir do resíduo de wet-blue (SBET = 1696 m2/g). Na série de carvões activados preparados por impregnação do precursor carbonizado, o carvão com melhores propriedades texturais é o carvão proveniente da impregnação do carbonizado do resíduo de wet-blue na razão de 3:1 (SBET = 1507 m2/g). Os carvões activados obtidos por este método de activação são essencialmente microporosos e com elevada área superficial específica. Testes de adsorção preliminares mostram que estes carvões activados têm um bom desempenho para a remoção de cor de efluentes da indústria de curtumes. Concluiu-se que por activação química com KOH dos resíduos de wet-blue e wet-white se obtêm carvões activados com boas propriedades texturais, elevadas áreas superficiais específicas e elevado volume de microporos, quando comparadas com as dos carvões activados resultantes da activação física. Deste modo, chegou-se à conclusão que ambos os resíduos são bons precursores para a produção de carvão activado, mais propriamente recorrendo à activação química, reduzindo assim o volume de resíduos da indústria de curtumes destinados ao aterro.

Monitorization of alveolar deposited surface area of nanoparticles and ultrafine particles in different environments

Nanotechnology is an important emerging industry with a projected annual market of around one trillion dollars by 2015. It involves the control of atoms and molecules to create new materials with a variety of useful functions. Although there are advantages on the utilization of these nano-scale materials, questions related with its impact over the environment and human health must be addressed too, so that potential risks can be limited at early stages of development. At this time, occupational health risks associated with manufacturing and use of nanoparticles are not yet clearly understood. However, workers may be exposed to nanoparticles through inhalation at levels that can greatly exceed ambient concentrations. Current workplace exposure limits are based on particle mass, but this criteria could not be adequate in this case as nanoparticles are characterized by very large surface area, which has been pointed out as the distinctive characteristic that could even turn out an inert substance into another substance exhibiting very different interactions with biological fluids and cells. Therefore, it seems that, when assessing human exposure based on the mass concentration of particles, which is widely adopted for particles over 1 μm, would not work in this particular case. In fact, nanoparticles have far more surface area for the equivalent mass of larger particles, which increases the chance they may react with body tissues. Thus, it has been claimed that surface area should be used for nanoparticle exposure and dosing. As a result, assessing exposure based on the measurement of particle surface area is of increasing interest. It is well known that lung deposition is the most efficient way for airborne particles to enter the body and cause adverse health effects. If nanoparticles can deposit in the lung and remain there, have an active surface chemistry and interact with the body, then, there is potential for exposure. It was showed that surface area plays an important role in the toxicity of nanoparticles and this is the metric that best correlates with particle-induced adverse health effects. The potential for adverse health effects seems to be directly proportional to particle surface area. The objective of the study is to identify and validate methods and tools for measuring nanoparticles during production, manipulation and use of nanomaterials.