Thermal stability of ionene polymers

Two different cationic polymers of the same chemical type and with very similar chemical structures were reacted with a natural bentonite over a wide range of polymer/clay ratios. This study involved the synthesis of cationic aliphatic ammonium polyionenes, specifically 3,6-ionene and 3,6-dodecylionene. Ionenes are ion-containing polymers that contain quaternary nitrogen atoms in the main macromolecular chain as opposed to a pendant chain. The CHN content, basal spacing, and elemental composition of each of the polymer-clay complexes were analyzed by X-ray diffraction, X-ray fluorescence, and thermogravimetry. All the polycations reacted to form interlayer complexes with clay, which displaced more Na+ and little Ca2+. Sodium and calcium were both present as interlayer cations in the clay and its complexes. The TG/DTG curves show that both polymers underwent thermal degradation in more than one stage. Specifically, 3,6-ionene was found to undergo two stages of decomposition and 3,6-dodecylionene undergo three stages. The behavior of the TG/DTG curves and the activation energy values suggest that 3,6-dodecylionene (E = 174,85 kJ mol-1) complexes have greater thermal stability than 3,6-ionene (E = 115,52 kJ mol-1) complexes. The mechanism of degradation suggests a direct interaction with the dodecyl chain containing 12 carbons, which are present in 3,6-dodecylionene but not in 3,6-ionene. © 2012 Akadémiai Kiadó, Budapest, Hungary.

Clarificação de suco de laranja core wash por processo de flotação auxiliado por enzimas pectinolíticas e agentes clarificantes

Pós-graduação em Engenharia e Ciência de Alimentos - IBILCE

Coeficientes de perda de carga em válvulas e acessórios no escoamento de fluídos não-newtonianos puramente viscosos e viscoelásticos

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Desenvolvimento de semicubos de roda aeronáuticos: uma contribuição metalúrgica em liga ultra-leve magnésio AZ-91C à Força Aérea Brasileira

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Influência dos diferentes cátions metálicos (Cu 2+ , Ni 2+ , Pb 2+ , Cd 2+ ) na formação do hidrogel bentonita – poli (vinil álcool)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Caracterização de argilas e biomassa da cana-de-açúcar e utilização como adsorventes na remoção de BTX

Pós-graduação em Química - IBILCE

Interações de alguns ácidos orgânicos com minerais e um latossolo vermelho

Pós-graduação em Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA

Argamassas para dessalinização de alvenaria mista de edifício histórico de Belém

Nos monumentos históricos de Belém as alvenarias estruturais, juntamente com os alicerces e pilares, são responsáveis pelo sustento da edificação (VASCONCELLOS, 1979). Estas alvenarias são constituídas de pedras e tijolos maciços assentados com argamassa de cal e podem apresentar diversas patologias dentre as quais se destacam a eflorescência salina e a ação da umidade. Estes dois agentes ocasionam destacamento de camadas, pulverização de argamassa, surgimento de fendas e aparência esbranquiçada nas alvenarias (HENRIQUES, 1994; CHAROLA, 2000). A pesquisa tem como principal objetivo a identificação, caracterização e amenização da eflorescência salina, por meio do estudo de caso da alvenaria do transepto direito da Igreja de Santo Alexandre, situada no centro histórico de Belém-PA. Para isto foram utilizadas técnicas laboratoriais com o intuito de entender as condicionantes favoráveis ao processo de eflorescência salina, os danos provocados aos materiais, os tipos de sais mais atuantes e quais materiais são eficientes para dessalinização. Primeiramente foi realizado o mapeamento da alvenaria e o mapeamento de danos para verificar a situação atual e as áreas mais degradadas. Posteriormente foi realizada a caracterização física, química e mineralógica: 1) caracterização física por meio de análise granulométrica por difração a laser, análise de traço e análise do teor de umidade da alvenaria, 2) caracterização química por meio de teste qualitativo e quantitativo de sais e 3) caracterização mineralógica por Difração de Raios-X. A Difração de Raios-X também foi utilizada para avaliar a eficácia de quatro tipos de argamassas de dessalinização que continham argilas (Bentonita e Caulim) e areia em diferentes relações. Ao final do trabalho verificou-se que as técnicas sugeridas para caracterização e mapeamento da alvenaria se mostraram eficientes e auxiliaram no diagnóstico correto da problemática existente. Além disso, chegou-se a conclusão de quais argamassas são mais recomendadas para dessalinização de alvenarias degradadas por eflorescência salina.

Ocorrência de uma nova bentonita brasileira nos basaltos intemperizados da formação Mosquito, bacia do Parnaíba, sul do Maranhão

No município de Formosa da Serra Negra, sul do Maranhão, às margens da rodovia MA006, encontram-se afloramentos de basaltos intemperizados da Formação Mosquito, apresentando textura bastante argilosa e potencial de ser um material bentonítico. Neste trabalho, esse material que vem sendo considerado uma nova ocorrência de bentonita no Brasil e, batizado de Formosa, foi caracterizado por difração de raios X, fluorescência de raios X, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia Mössbauer e capacidade de troca catiônica, em amostra total e após separação granulométrica, e ainda, comparada com duas das principais bentonitas brasileiras, Chocolate e Bofe. Apesar das variações químicas e mineralógicas encontradas, muito comuns nesse tipo de argila, as semelhanças observadas convencem o promissor uso da argila Formosa como bentonita, uma vez que o ponto principal da caracterização está na presença dominante de montmorillonita e baixa concentração de outras fases minerais, mostrando que esse material apresenta mineralogia importante do ponto de vista tecnológico.

Organofilização de uma Mg-bentonita da bacia do Parnaíba-Sul do Maranhão e sua utilização em poli (metacrilato de metila)

Bentonitas são argilas que tem como seu principal constituinte argilominerais do grupo da esmectita, predominantemente montmorillonita. De acordo com o cátion predominante no espaço intercamada da esmectita, a bentonita pode ser classificada como sódica, cálcica ou magnesiana. Essas argilas possuem vasta aplicação industrial, como fluidos de perfuração, pelotização, moldes de fundição, dentre outros. Para algumas aplicações mais específicas e que agregam maior valor ao produto final, como na síntese de nanocompósitos polímero/argila, faz-se necessário à intercalação de íons orgânicos na intercamada do argilomineral. No Brasil, a produção industrial de argilas organofílicas é pequena e voltada para os mercados de tintas, graxas e resinas de poliéster. Empresas do setor de bentonitas, que ainda não estão produzindo esse tipo de material, vêm mostrando crescente interesse nesta aplicação. Dentro desse contexto, este trabalho buscou avaliar o potencial da Bentonita Formosa, uma Mg-bentonita recentemente descrita e relativamente abundante no nordeste do Brasil, na produção de argilas organofílicas e sua aplicação em síntese de nanocompósitos polímero/argila. Para isso, foram realizadas sínteses variando a concentração dos íons surfactantes hexadeciltrimetilamônio (HDTMA⁺) e dodeciltrimetilamônio (DTMA⁺) em 0,7, 1,0 e 1,5 vezes o valor de CEC, com tempo de reação de 12 horas e variação de temperatura de 25 ºC e 80 ºC. A Mg-Bentonita in natura e ativada com carbonato de sódio foi utilizada como material de partida. Tanto o material de partida como as argilas organofílicas obtidas foram caracterizadas por DRX, DTA/TG e IV. As argilas que apresentaram melhores resultados de intercalação foram utilizadas nas proporções de 1%, 3% e 10% para a síntese de nanocompósitos poli(metacrilato de metila) (PMMA)/argila. As análises de DRX confirmaram a intercalação dos íons orgânicos no espaço intercamada da Mg-esmectita com e sem ativação. Com os resultados de IV foi possível observar que a razão de confôrmeros gauche/trans diminui com o aumento do espaçamento basal. Os resultados de DTA/TG confirmaram a estabilidade térmica das argilas organofílicas à temperatura máxima de 200 °C, o que possibilita a utilização desse material em síntese de nanocompósitos polímero/argila obtidos por processo de fusão. A análise de DRX confirmou a intercalação do PMMA no espaço intercamada da Mg-esmectita em todos os nanocompósitos produzidos. Com as análises de DSC foi possível observar o aumento da temperatura de transição vítrea para todos os nanocompósitos, quando comparados com PMMA puro. Com isso, é possível concluir que a Mg-Bentonita pode ser intercalada com íons alquilamônio, sem a necessidade prévia de ativação sódica, formando argilas organofílicas, assim como sua utilização em síntese de nanocompósitos. Essa possibilidade de utilização da Mg-bentonita in natura pode representar uma importante diferença em termos de custos de processo, na comparação com as bentonitas cálcicas existentes no Brasil, ou mesmo as importadas, que precisam ser ativadas durante o beneficiamento. Finalmente, acredita-se que a pesquisa deve avançar com a avaliação das propriedades mecânicas dos nanocompósitos produzidos neste trabalho, visando as diferentes possibilidades de aplicações desses materiais.

Deterioração das pedras da arquitetura mortuária do cemitério Nossa Senhora da Soledade

A cidade de Belém do Pará contém um espaço que abriga inúmeros monumentos pétreos históricos, os quais configuram e marcam a identidade da sociedade belenense do século XIX. Esse espaço é o Cemitério da Soledade, que se configura como um museu a céu aberto. Além do intemperismo, que faz com que as pedras estejam constantemente sendo alteradas, o Soledade sofre com saques e vandalismos ao longo de seus mais de 150 anos de existência e a presença de patologias nos revestimentos pétreos de túmulos e mausoléus do primeiro cemitério público de Belém, fere a qualidade e a integridade do material, interferindo de forma negativa na leitura da imagem do espaço, o qual é tombado como Patrimônio Nacional Paisagístico desde1964, pelo IPHAN. A partir disso, e considerando a importância da conservação e restauração de edifícios e monumentos antigos para a preservação da memória de um povo, a pesquisa buscou avaliar as deteriorações de origem intempérica e antrópica nas diferentes pedras utilizadas nos túmulos e mausoléus do Cemitério Nossa Senhora da Soledade, por meio do conhecimento das características das rochas usadas, do seu estado de alteração e das causas e mecanismos de deterioração visando gerar subsídios para a sua conservação e restauração. O diagnóstico do estado de conservação, por meio de mapeamento de danos confirmou o nível avançado das manifestações patológicas nas superfícies das pedras, que internamente também apresentam falta de coesão e descontinuidades, conforme resultados do ultrassom. A partir das análises e investigações tecnológicas foi possível caracterizar o granito, o lioz e o mármore e determinar agentes e mecanismos de deterioração como a ação química, as altas temperaturas e a ação microbiológica. Para contribuir com ações de conservação futuras, foram realizados testes de procedimentos restaurativos, com polimento e aplicação de emplastro de bentonita, que se mostraram eficientes na limpeza dos monumentos. Com os dados obtidos com esse estudo, busca-se a oposição ao caráter atual de abandono do Cemitério da Soledade, promovendo a importância de mantê-lo conservado para as gerações futuras.

Formação de hidrogel: interação polímero-sulfactante-argila

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Adsorção-fotodegradação do herbicida paraquate em água pela argila Na-Bentonita e por novos materiais TiO2-Bentonita, TiO2/ZnOBentonita, Al/Fe-Bentonita e Al/Fe.Cu-Bentonita

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Preparation of a clay-modified carbon paste electrode based on 2-thiazoline-2-thiol-hexadecylammonium sorption for the sensitive determination of mercury

A montmorillonite from Wyoming-USA was used to prepare an organo-clay complex, named 2-thiazoline-2-thiol-hexadecyltrimethylammonium-clay (TZT-HDTA-clay), for the purpose of the selective adsorption of the heavy metals ions and possible use as a chemically modified carbon paste electrode (CMCPE). Adsorption isotherms of Hg 2+, Pb 2+, Cd 2+, Cu 2+, and Zn 2+ from aqueous solutions as a function of the pH were studied at 298 K. Conditions for quantitative retention and elution were established for each metal by batch and column methods. The organo-clay complex was very selective to Hg(II) in aqueous solution in which other metals and ions were also present. The accumulation voltammetry of Hg(II) was studied at a carbon paste electrode chemically modified with this material. The mercury response was evaluated with respect to the pH, electrode composition, preconcentration time, mercury concentration, cleaning solution, possible interferences and other variables. A carbon paste electrode modified by TZT-HDTA-clay showed two peaks: one cathodic peak at about 0.0 V and an anodic peak at 0.25 V, scanning the potential from -0.2 to 0.8 V (0.05 M KNO 3 vs. Ag/AgCl). The anodic peak at 0.25 V presents excellent selectivity for Hg(II) ions in the presence of foreign ions. The detection limit was estimated as 0.1 μg L -1. The precision of determination was satisfactory for the respective concentration level. 2005 © The Japan Society for Analytical Chemistry.

Spurenanalyse von Uran und Plutonium sowie Speziationsuntersuchungen an Plutonium mit massenspektrometrischen und kapillarelektrophoretischen Methoden

Die Elemente Uran und Plutonium besitzen seit Entdeckung der Kernspaltung und der technischen Nutzung der Kernenergie eine globale Bedeutung. So trägt Pu hauptsächlich zur Radiotoxizität von abgebrannten Brennelementen bei und erfordert im Falle einer Endlagerung in einer tiefen geologischen Formation einen sicheren Verschluss für bis zu einer Million Jahre. Das Wissen über die vorliegenden chemischen Spezies ist dabei entscheidend für das Verständnis der chemisch-physikalischen Wechselwirkungen im jeweiligen geochemischen System, insbesondere mit dem Wirtsgestein (hier Ton) und den allgegenwärtigen Huminstoffen (hier Fulvinsäure). Längerfristig sind so Vorhersagen über einen Transport des hochradioaktiven Abfalls nach Auslaugung und Austritt aus einem Endlager bis in die Biosphäre möglich. Gerade der Ultraspurenbereich, im Fernfeld eines Endlagers zu erwarten, ist dabei von besonderem Interesse. Darüber hinaus machen nuklearforensische Untersuchungen – in Hinblick auf illegal benutztes Nuklearmaterial, Schmuggel oder Nuklearterrorismus – zur Bestimmung der Herkunft, des Alters oder der Radiotoxizität isotopenselektive Nachweismethoden im Ultraspurenbereich notwendig. Im Rahmen dieser Arbeit wurden hierfür die Resonanzionisationsmassenspektrometrie (RIMS) zur isotopenselektiven Spuren- und Ultraspurenanalyse von U und Pu sowie die Kapillarelektrophorese (CE) gekoppelt an die induktiv gekoppelte Plasma (ICP)-Massenspektrometrie (CE-ICP-MS) zur Speziation von Pu eingesetzt. Für den isotopenselektiven Nachweis von Ultraspurenmengen von Uran mittels RIMS wurden vorbereitende Studien durchgeführt und mehrere zweifach resonante Anregungsleitern mit nicht-resonanter Ionisation untersucht. Eine Effizienz von ca. 10^-10 bei einer Nachweisgrenze von 10^12 Atomen U-238 konnte erzielt werden. In Zusammenarbeit mit dem Institut für Radiochemie, TU München, wurde mittels RIMS die Isotopenzusammensetzung von Plutonium, abgetrennt aus einem panzerbrechenden Urangeschoss aus dem Kosovokonflikt, bestimmt und dieses als Waffenplutonium mit einem Gehalt von 15 pg Pu-239/g Uran identifiziert. Rückschlüsse über Herkunft und Alter des Plutoniums konnten daraus gewonnen werden. Für Studien zur Umweltüberwachung von Plutonium in Rheinland-Pfalz wurden Grund-, Oberflächen- und Klärwasserproben mittels RIMS untersucht. Oberhalb der Nachweisgrenze von ca. 10^7 Atomen Pu-239/500 mL konnte kein signifikanter Gehalt bestimmt werden. Zusätzlich wurden Klärschlammproben untersucht, wobei in einer Probe 5,1*10^7 Atome Pu-239/g gemessen wurde, was auf eine Anreicherung von Pu im Klärschlamm aus großen Wasservolumina hindeuten könnte. Speziationsuntersuchungen von Plutonium in Kontakt mit Fulvinsäure und dem Tonmineral Kaolinit wurden in Hinblick auf die Wechselwirkungen im Umfeld eines nuklearen Endlagers durchgeführt. Die Redoxkinetik von Pu(VI) in Kontakt mit Gorleben-Fulvinsäure zeigt eine mit steigendem pH zunehmend schnellere und vollständige Reduktion und ein vergleichbares Verhalten zur Huminsäure. Für ein Plutoniumgemisch aus allen vier umweltrelevanten Oxidationsstufen in Kontakt mit Gorleben-Fulvinsäure konnte nach ca. 1 Monat Kontaktzeit eine fasst vollständige Reduktion zum tri- und tetravalenten Pu beobachtet werden. Sorptionsuntersuchungen der stabilsten Oxidationsstufe, Pu(IV), in Kontakt mit Kaolinit bei pH = 0 bis 13 im Konzentrationsbereich 10^-7 bis 10^-9 mol/L verdeutlichen das ausgeprägte Sorptionsverhalten von Pu(IV) (ca. 60% bis 90% Sorption) im umweltrelevanten pH-Bereich bei einem Einsetzen der Sorption bei pH = 0 bis 2. Im Rahmen des "Colloid and Radionuclide Retardation" (CRR) Experiments im Felslabor Grimsel, Schweizer Alpen, wurde in Zusammenarbeit mit dem Institut für Nukleare Entsorgung, Karlsruhe, die kolloidgetragene Migration von Pu(IV) in einem Grundwasserstrom durch Scherzonen im Granitgestein unter umweltrelevanten Bedingungen untersucht. Bei Zugabe von im Grundwasser stabilen Bentonitkolloiden – Bentonit wird als ein geeignetes Verschlussmaterial für nukleare Abfälle erforscht – konnte ein erhöhter Transport des Pu(IV) beobachtet werden, der durch Sorption des Pu an die mobilen Kolloide hervorgerufen wird. Zur Speziation von Plutonium im Ultraspurenbereich wurde im Rahmen dieser Arbeit an der Entwicklung der Kopplung der CE mit der sehr sensitiven RIMS gearbeitet. Das Prinzip der offline-Kopplung basiert auf dem Sammeln der zu unterschiedlichen Zeiten am Ende der Kapillare eluierten Oxidationsstufen in einzelnen Fraktionen. Aus jeder Fraktion wird ein eigenes Filament hergestellt und mit RIMS auf seinen Plutoniumgehalt untersucht. Eine erste Validierung der Methode konnte durch Bestimmung der Oxidationsstufenzusammensetzung eines bekannten Gemischs erfolgreich für einen Gehalt von ca. 6*10^9 Atome Pu-239 durchgeführt werden. Dies stellt einen möglichen Zugang zu dem erwarteten Konzentrationsbereich im Fernfeld eines Endlagers dar.