Liquid-liquid extraction in a pilot scale rotating disc contactor

A study of the hydrodynamics and mass transfer characteristics of a liquid-liquid extraction process in a 450 mm diameter, 4.30 m high Rotating Disc Contactor (R.D.C.) has been undertaken. The literature relating to this type of extractor and the relevant phenomena, such as droplet break-up and coalescence, drop mass transfer and axial mixing has been revjewed. Experiments were performed using the system C1airsol-350-acetone-water and the effects of drop size, drop size-distribution and dispersed phase hold-up on the performance of the R.D.C. established. The results obtained for the two-phase system C1airso1-water have been compared with published correlations: since most of these correlations are based on data obtained from laboratory scale R.D.C.'s, a wide divergence was found. The hydrodynamics data from this study have therefore been correlated to predict the drop size and the dispersed phase hold-up and agreement has been obtained with the experimental data to within +8% for the drop size and +9% for the dispersed phase hold-up. The correlations obtained were modified to include terms involving column dimensions and the data have been correlated with the results obtained from this study together with published data; agreement was generally within +17% for drop size and within +14% for the dispersed phase hold-up. The experimental drop size distributions obtained were in excellent agreement with the upper limit log-normal distributions which should therefore be used in preference to other distribution functions. In the calculation of the overall experimental mass transfer coefficient the mean driving force was determined from the concentration profile along the column using Simpson's Rule and a novel method was developed to calculate the overall theoretical mass transfer coefficient Kca1, involving the drop size distribution diagram to determine the volume percentage of stagnant, circulating and oscillating drops in the sample population. Individual mass transfer coefficients were determined for the corresponding droplet state using different single drop mass transfer models. Kca1 was then calculated as the fractional sum of these individual coefficients and their proportions in the drop sample population. Very good agreement was found between the experimental and theoretical overall mass transfer coefficients. Drop sizes under mass transfer conditions were strongly dependant upon the direction of mass transfer. Drop Sizes in the absence of mass transfer were generally larger than those with solute transfer from the continuous to the dispersed phase, but smaller than those with solute transfer in the opposite direction at corresponding phase flowrates and rotor speed. Under similar operating conditions hold-up was also affected by mass transfer; it was higher when solute transfered from the continuous to the dispersed phase and lower when direction was reversed compared with non-mass transfer operation.

Solvent extraction of phosphoric acid

This work investigated the purification of phosphoric acid using a suitable organic solvent, followed by re-extraction of the acid from the solvent using water. The work consisted of practical batch and continuous studies and the economics and design of a full scale plant, based on the experimental data. A comprehensive literature survey on the purification of wet process phosphoric acid by organic solvents is presented and the literature describing the design and operation of mixer-settlers has also been reviewed. In batch studies, the equilibrium and distribution curves for the systems water-phosphoric acid-solvent for Benzaldehyde, Cyclohexanol and Methylisobutylketone (MIBK) were determined together with hydrodynamic characteristics for both pure and impure systems. The settling time increased with acid concentration, but power input had no effect. Drop size was found to reduce with acid concentration and power input. For the continuous studies a novel horizontal mixer~settler cascade was designed, constructed and operated using pure and impure acid with MIBK as the solvent. The cascade incorporates three air turbine agitated, cylindrical 900 ml mixers, and three cylindrical 200 ml settlers with air-lift solvent interstage transfer. Mean drop size in the fully baffled mixer was correlated. Drop size distributions were log-normal and size decreased with acid concentration and power input and increased with dispersed phase hold-up. Phase inversion studies showed that the width of the ambivalent region depended upon rotor speed, hold-up and acid concentration. Settler characteristics were investigated by measuring wedge length. Distribution coefficients of impurities and acid were also investigated. The following optimum extraction conditions were found: initial acid concentration 63%, phase ratio of solvent to acid 1:1 (v/v), impeller speed recommended 900 r.p.m. In the washing step the maximum phase ratio of solvent to water was 8:1 (v/v). Work on phosphoric acid concentration involved constructing distillation equipment consisting of a 10& spherical still. A 100 T/d scale detailed process design including capital cost, operating cost and profitability was also completed. A profit model for phosphoric acid extraction was developed and maximised. Recommendations are made for both the application of the results to a practical design and for extensions of the study.

Modelling growth of prion protein aggregates in the brain in variant Creutzfeldt-Jakob disease

Deposition of insoluble prion protein (PrP) in the brain in the form of protein aggregates or deposits is characteristic of the ‘transmissible spongiform encephalopathies’ (TSEs). Understanding the growth and development of PrP aggregates is important both in attempting to elucidate the pathogenesis of prion disease and in the development of treatments designed to inhibit the spread of prion pathology within the brain. Aggregation and disaggregation of proteins and the diffusion of substances into the developing aggregates (surface diffusion) are important factors in the development of protein deposits. Mathematical models suggest that if either aggregation/disaggregation or surface diffusion is the predominant factor, then the size frequency distribution of the resulting protein aggregates will be described by either a power-law or a log-normal model respectively. This study tested this hypothesis for two different populations of PrP deposit, viz., the diffuse and florid-type PrP deposits characteristic of patients with variant Creutzfeldt-Jakob disease (vCJD). The size distributions of the florid and diffuse deposits were fitted by a power-law function in 100% and 42% of brain areas studied respectively. By contrast, the size distributions of both types of aggregate deviated significantly from a log-normal model in all areas. Hence, protein aggregation and disaggregation may be the predominant factor in the development of the florid deposits. A more complex combination of factors appears to be involved in the pathogenesis of the diffuse deposits. These results may be useful in the design of treatments to inhibit the development of PrP aggregates in vCJD.

The Rotational Evolution and Magnetospheric Emission of the Magnetic Early B-type Stars

How do the magnetic fields of massive stars evolve over time? Are their gyrochronological ages consistent with ages inferred from evolutionary tracks? Why do most stars predicted to host Centrifugal Magnetospheres (CMs) display no H$\alpha$ emission? Does plasma escape from CMs via centrifugal breakout events, or by a steady-state leakage mechanism? This thesis investigates these questions via a population study with a sample of 51 magnetic early B-type stars. The longitudinal magnetic field \bz~was measured from Least Squares Deconvolution profiles extracted from high-resolution spectropolarimetric data. New rotational periods $P_{\rm rot}$ were determined for 15 stars from \bz, leaving only 3 stars for which $P_{\rm rot}$ is unknown. Projected rotational velocities \vsini~were measured from multiple spectral lines. Effective temperatures and surface gravities were measured via ionization balances and line profile fitting of H Balmer lines. Fundamental physical parameters, \bz, \vsini, and $P_{\rm rot}$ were then used to determine radii, masses, ages, dipole oblique rotator model, stellar wind, magnetospheric, and spindown parameters using a Monte Carlo approach that self-consistently calculates all parameters while accounting for all available constraints on stellar properties. Dipole magnetic field strengths $B_{\rm d}$ follow a log-normal distribution similar to that of Ap stars, and decline over time in a fashion consistent with the expected conservation of fossil magnetic flux. $P_{\rm rot}$ increases with fractional main sequence age, mass, and $B_{\rm d}$, as expected from magnetospheric braking. However, comparison of evolutionary track ages to maximum spindown ages $t_{\rm S,max}$ shows that initial rotation fractions may be far below critical for stars with $M_*>10 M_\odot$. Computing $t_{\rm S,max}$ with different mass-loss prescriptions indicates that the mass-loss rates of B-type stars are likely much lower than expected from extrapolation from O-type stars. Stars with H$\alpha$ in emission and absorption occupy distinct regions in the updated rotation-magnetic confinement diagram: H$\alpha$-bright stars are found to be younger, more rapidly rotating, and more strongly magnetized than the general population. Emission strength is sensitive both to the volume of the CM and to the mass-loss rate, favouring leakage over centrifugal breakout.

Connectivity and dynamics of neuronal networks as defined by the shape of individual neurons

Biological neuronal networks constitute a special class of dynamical systems, as they are formed by individual geometrical components, namely the neurons. In the existing literature, relatively little attention has been given to the influence of neuron shape on the overall connectivity and dynamics of the emerging networks. The current work addresses this issue by considering simplified neuronal shapes consisting of circular regions (soma/axons) with spokes (dendrites). Networks are grown by placing these patterns randomly in the two-dimensional (2D) plane and establishing connections whenever a piece of dendrite falls inside an axon. Several topological and dynamical properties of the resulting graph are measured, including the degree distribution, clustering coefficients, symmetry of connections, size of the largest connected component, as well as three hierarchical measurements of the local topology. By varying the number of processes of the individual basic patterns, we can quantify relationships between the individual neuronal shape and the topological and dynamical features of the networks. Integrate-and-fire dynamics on these networks is also investigated with respect to transient activation from a source node, indicating that long-range connections play an important role in the propagation of avalanches.

Exploring the random genesis of co-occurrence networks

Using the network random generation models from Gustedt (2009)[23], we simulate and analyze several characteristics (such as the number of components, the degree distribution and the clustering coefficient) of the generated networks. This is done for a variety of distributions (fixed value, Bernoulli, Poisson, binomial) that are used to control the parameters of the generation process. These parameters are in particular the size of newly appearing sets of objects, the number of contexts in which new elements appear initially, the number of objects that are shared with `parent` contexts, and, the time period inside which a context may serve as a parent context (aging). The results show that these models allow to fine-tune the generation process such that the graphs adopt properties as can be found in real world graphs. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Efeito da distribuição do tamanho das partículas abrasivas sobre as taxas e modos de desgaste para o ensaio de microabrasão

Neste trabalho, as distribuições de tamanhos das partículas de dois pós de Carboneto de Silício foram previamente avaliadas e os resultados indicaram uma distribuição Gaussiana para ambos, com tamanhos médios na ordem de 2 μm para o primeiro e 6 μm para o segundo. Posteriormente foram misturados os dois pós originais com diferentes frações mássicas, proporcionando uma nova série de pós de Carboneto de Silício (SiC), que seriam usados nos ensaios de microabrasão com configuração de esfera fixa. A caracterização desta nova série de pós mostrou larguras maiores para aqueles com alto porcentagem do abrasivo pequeno (2,11 μm), conservando a aparência Gaussiana dos originais. Por outro lado para os pós com uma quantidade maior do abrasivo grande (6,57 μm), foram obtidas curvas com uma leve tendência bimodal, mas também apresentaram maiores larguras. As provas foram conduzidas sobre aço carbono AISI 1020, para duas condições diferentes de carga normal e os resultados foram analisados em termos da taxa de desgaste, bem como dos micromecanismos de desgaste (abrasão por rolamento ou abrasão por riscamento). Os resultados indicaram que a fração mássica dos pós originais tem um efeito significante sobre os micromecanismos de desgaste observados e que as taxas de desgaste não segue uma relação linear com a fração mássica do pó com maior tamanho da partícula abrasiva. Além disso, a análise da severidade de contato determinou que esta diminui durante os ensaios conduzidos com carga constante. Este fenômeno está associado ao aumento da área da cratera de desgaste que produz uma diminuição da pressão de contato. Assim, um incremento para o número de eventos associado ao rolamento de partículas seria esperado, favorecendo a observação de múltiplas indentações ao longo dos sulcos formados previamente. Isto foi confirmado por meio de micrografias eletrônicas de varredura das amostras após ensaios de microabrasão.

Erosividade das chuvas e tempo de recorrência para Lavras, Minas Gerais

A erosividade das chuvas é um dos principais agentes causadores da erosão do solo, no sul de Minas Gerais. Por essa razão, objetivou-se, com este trabalho, aplicar cinco distribuições de probabilidades aos valores de erosividades, mensais e anual, e estimar o tempo de recorrência desses valores, com base na melhor distribuição de probabilidades ajustada para a região de Lavras, MG. A série de precipitações estudada foi de 1961 a 2004 e as distribuições de probabilidades utilizadas foram: Gumbel, Gama, Log-normal 2 e 3 parâmetros e Normal, ajustadas pelo método da Máxima Verossimilhança. Verificou-se que as distribuições Gama e Gumbel produziram o menor número de séries não adequadas, registrando-se apenas uma, para o mês de agosto. As demais distribuições produziram maiores números de séries não adequadas, especialmente, a distribuição Log-normal 2 parâmetros. Sendo assim, recomenda-se, para o cálculo de erosividade, que seja feita uma verificação prévia da melhor distribuição para cada período da série estudada, apesar de os dados apontarem um desempenho considerável da distribuição Gumbel.

Crescimento e produtividade do milho, submetido a doses de nitrogênio nos Tabuleiros Costeiros de Alagoas

Este trabalho objetivou avaliar o crescimento e a produtividade de grãos da cultura do milho, submetida a diferentes doses de nitrogênio. O experimento foi conduzido com a cultura do milho híbrido Pioneer 30F35, no período de 25/06 a 28/10/2009, na região de Rio Largo, AL. O delineamento experimental foi em blocos casualizados e os tratamentos consistiram em seis doses de nitrogênio (0, 50, 100, 150, 200 e 250 kg ha-1 de N), com a fonte ureia, e cinco repetições. Os modelos logístico e pico log normal apresentaram ajustes estatísticos significativos (p<0,05) das variáveis de crescimento e coeficientes de determinação máximo de 0,994 e 0,990, respectivamente. Os valores observados e estimados pelos modelos apresentaram alta associação pelo índice de concordância de Willmott, com valores superiores a 0,953. As plantas apresentaram diferenças estatísticas significativas pelo teste F (p<0,05), entre os tratamentos, para altura e índice de área foliar, com crescimento máximo para a dose de 100 kg ha-1 de N. Os tratamentos mostraram diferenças estatísticas significativas (p<0,05) para a produtividade, sobressaindo-se a dose de 200 kg ha-1, que proporcionou maior produtividade de grãos (5,45 t ha-1). Os modelos de crescimento podem ser utilizados para auxiliar a análise de crescimento.

Custo do tratamento de pacientes com histórico de tabagismo em hospital especializado em câncer

OBJETIVO: Descrever o custo do tratamento dos cânceres de pulmão, laringe e esôfago de pacientes com histórico de tabagismo. MÉTODOS: Estudo longitudinal não-concorrente de três coortes com histórico de tabagismo em um hospital especializado na cidade do Rio de Janeiro, RJ, entre 2000 e 2006. A amostra foi composta por 127 casos de câncer de pulmão, 80 de câncer de laringe e 35 de câncer de esôfago. A seleção dos cânceres foi realizada por meio da análise da freqüência e do valor monetário das hospitalizações, ponderados pela fração atribuível ao fumo na população. Os dados foram coletados dos prontuários. Os pacientes foram classificados conforme o perfil de tabagismo, o diagnóstico principal, o estádio e as comorbidades. A análise estatística incluiu a distribuição log-normal para ajustar os valores do custo e a correlação de Spearman. RESULTADOS: Os pacientes eram fumantes pesados e foram diagnosticados em estádios avançados. A carga tabágica foi elevada e 92% dos pacientes com câncer de pulmão, 72% com câncer de laringe e 94% com câncer de esôfago foram diagnosticados em estádios avançados. As comorbidades mais freqüentes foram as doenças cardíacas e as respiratórias. O custo médio foi de R$ 28.901, R$ 37.529 e R$ 33.164 para câncer de pulmão, laringe e esôfago, respectivamente. Os principais direcionadores do custo foram a radioterapia e a hospitalização. Observou-se associação entre estádios avançados e menor custo para câncer de pulmão e de esôfago. CONCLUSÕES: Sendo radioterapia e hospitalização os principais direcionadores do custo total, pacientes em estádios mais graves apresentaram custos menores provavelmente pela redução das opções terapêuticas.

Modelo com regimes para os preços e a liquidez de acções em bolsa

Dissertação apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de mestre em Matemática e Aplicações - Ramo Actuariado, Estatística e Investigação Operacional

Análise de robustez de estruturas sujeitas a eventos sísmicos consecutivos

Dissertação para obtencão do Grau de Mestre em Engenharia Civil - Perfil Estruturas

Modelling HIV/AIDS length of stay in Portugal

Tese apresentada como requisito parcial para obtenção do grau de Doutor em Estatística e Gestão de Informação pelo Instituto Superior de Estatística e Gestão de Informação da Universidade Nova de Lisboa

Influência do aumento do acesso à atenção básica no comportamento da taxa de detecção de hanseníase de 1980 a 2006

A taxa de detecção da hanseníase no Brasil aumentou nas duas últimas décadas do século XX, sendo que a reforma sanitária ocorreu no mesmo período. A taxa de detecção é função da incidência real de casos e da agilidade diagnóstica do sistema de saúde. Utilizou-se a cobertura vacinal por BCG como uma variável procuradora do acesso à atenção primária em saúde. Uma regressão log-normal foi ajustada à taxa de detecção de 1980 a 2006, com o tempo, tempo ao quadrado e da cobertura do BCG como variáveis independentes, sendo positivo o coeficiente de regressão desta última variável, sugerindo que o comportamento da taxa de detecção da hanseníase refletiu a melhora de acesso à atenção primária no período estudado. A tendência de aumento da taxa de detecção se reverte em 2003, indicando o início de uma nova fase no controle da hanseníase.

Variabilidade espacial da chuva durante o experimento LBA/TRMM 1999 na Amazônia

O objetivo desta pesquisa foi o de estudar a variabilidade espacial de chuvas convectivas na Amazônia, durante o experimento LBA/TRMM em 1999. Um conjunto de dados consistindo de 37 pluviômetros (divididos em 4 subconjuntos e com distância máxima entre eles de 50 km) foi utilizado, sendo estas medidas de pluviometria de meados de Dezembro de 1998 ao final de Fevereiro de 1999, que é o pico da estação chuvosa em Rondônia (sudoeste da Amazônia). A metodologia de correlação interestações (baseado em probabilidade condicional) e assumindo uma distribuição estatística log-normal bivariada foi aplicada aos dados de precipitação diária e os resultados mostraram que chuvas que ocorrem em uma distância inferior a 1 km de raio têm um alto valor de correlação (variando de 0,7 a 0,9) representando a validação de uma medida pontual de chuva. A curva ajustada da variação do coeficiente de correlação ( ro ) versus distância (d em km) foi: ro = 0,72 - 0,15 ln (d).