Electrocatalytic oxidation of ethanol on Sn((1-x))Ir((x))O(2) electrodes in acid medium

The electrochemical oxidation of ethanol at Sn((1-x))Ir (x) O(2) electrodes (with x = 0.01, 0.05, 0.1 and 0.3) was studied in 0.1 mol L(-1) HClO(4) solution. Electrolysis experiments were carried out and the reaction products were analyzed by Liquid Chromatography. It was found that the amounts of the reaction products depended on the composition of the electrode. In situ infrared reflectance spectroscopy measurements were performed to identify the adsorbed intermediates and to postulate a reaction mechanism for ethanol electrooxidation on these electrode materials. As evidence, acetaldehyde and acetic acid were formed through a successive reaction process. Carbon dioxide was also identified as the end product, showing that the cleavage of the carbon-carbon bond occurred. These results indicate that the synthesized catalysts are able to lead to the total combustion of organic compounds. Analysis of the water bending band at different potentials illustrated its role at the electrode interface.

Contribuição da fluorescência de Raios–X na avaliação e modelação de georrecursos

O presente estudo diz respeito a um trabalho de pesquisa no âmbito de uma Tese de Mestrado compreendida no segundo ciclo de estudos do curso de Engenharia Geotécnica e Geoambiente, realizado sobre a contribuição da Fluorescência de Raios – X (FRX) no Zonamento de Georrecursos, com particular ênfase para a utilização do instrumento portátil e de ferramentas tecnológicas de vanguarda, indispensáveis à prospecção e exploração dos recursos minerais, designadamente na interpretação e integração de dados de natureza geológica e na modelação de métodos de exploração e processamento /tratamento de depósitos minerais, assim como do respectivo controlo. Esta dissertação discute os aspectos fundamentais da utilização da técnica de Fluorescência de Raios-X (portátil, FRXP), quanto à sua possibilidade de aplicação e metodologia exigida, com vista à definição de zonas com características químicas análogas do georrecurso e que preencham as exigências especificadas para a utilização da matéria-prima, nas indústrias consumidoras. Foi elaborada uma campanha de recolha de amostras de calcário proveniente da pedreira do Sangardão, em Condeixa–a–Nova, que numa primeira fase teve como objectivo principal a identificação da composição química da área em estudo e o grau de precisão do aparelho portátil de FRX. Para além desta análise foram, também, realizadas análises granulométricas por peneiração e sedimentação por Raios-X a amostras provenientes das bacias de sedimentação e do material passado no filtro prensa. Validado o método de análise por FRXP, realizou-se uma segunda fase deste trabalho, que consistiu na elaboração de uma amostragem bastante significativa de pontos, onde se realizaram análises por FRXP, de forma a obter uma maior cobertura química da área em estudo e localizar os locais chave de exploração da matéria-prima. Para uma correcta leitura dos dados analisados recorreu-se a ferramentas aliadas às novas tecnologias, as quais se mostraram um importante contributo para uma boa gestão do georrecurso em avaliação, nomeadamente o “XLSTAT” e o “Surfer” para tratamento estatístico dos dados e modelação, respectivamente.

The morphology of the foregut of larvae and postlarva of Sesarma curacaoense De Man, 1892: a species with facultative lecithotrophy during larval development

Previous study on the resistance of larvae of Sesarma curacaoense submitted to starvation has revealed a facultative lecithotrophy during zoeal stages, but megalopa and first juvenile stages are exclusively feeding stages. In the present study, the gross morphology and fine structure of the foregut of S. curacaoense were investigated during larval, megalopa and first juvenile stages. The foregut of the zoea I show specific setae and a filter press apparently functional. The foregut undergoes changes in the zoea II (last larval stage) with increment of setae number, mainly on the cardiopyloric valve and complexity of the filter press. After metamorphosis to megalopa stage the foregut become rather complex, with a gastric mill supporting a medial and two lateral teeth well-developed. The foregut of the first juvenile is more specialized compared to the previous stage, showing similar characteristics of the decapod adults. These results provide further evidence of facultative lecithotrophic development in the larvae of S. curacaoense.

Yhdyskuntalietteen käsittely ennen termistä kuivausta ja polttoa

Työn tavoitteena on kartoittaa yhdyskuntalietteen käsittelyä lietteenpolttolaitoksen tarpeita ajatellen. Lietteen käsittelytekniikoiden ja kuljetusvaihtoehtojen selvittäminen on siis työn keskeinen tavoite. Lisäksi otetaan selvää näiden tekijöiden kustannusrakenteesta. Yhdyskuntalietteen ominaisuuksien sekä käsittelyyn liittyvien ongelmakohtien valottaminen kuuluu samoin työn tavoitteisiin. Työssä tehdään muun ohella case-tarkastelua Kaakkois-Suomen alueeseen liittyen. Tavoitteena on muodostaa tarkoitukseen soveltuva lietteenkäsittelymalli kullekin tapaukselle. Työn alkuosassa tutustutaan yleisesti lietteeseen sekä polttoaineen että jätteen roolissa. Tarkastelu sisältää tietoja lietteen ominaisuuksista ja muodostuvista määristä sekä lietteenkäsittelyssä olennaisista lainsäädännöllisistä seikoista. Samoin katsastetaan hieman jäteve¬denpuhdistusprosessiin sekä näin ollen lietteen syntyyn. Lietteen esikäsittelyä, mekaanista vedenerotusta, termistä kuivausta ja polttoa tarkastellaan yleisessä valossa. Mekaanisen vedenerotuksen osalta myös eritellään ja vertaillaan laitteita. Etenkin linko, mutta myös suotonauhapuristin osoittautuivat erityisen sopiviksi kunnallisen lietteen käsittelyyn. Työn loppupuoliskolla kiinnitetään huomiota lietteen varastointiin sekä syöttö-ja purkumenetelmiin, lyhyen etäisyyden siirtoon ja pidemmän matkan kuljetukseen. Case-tapauksissa pohditaan Kymenlaakson ja Etelä-Karjalan paikallisia lietteenkäsittelymahdollisuuksia. Mekaanisesti kuivattua lietettä käsitellään kyseisissätapauksissa vuosittain 6000 t ja 15 000 t. Lietteen polton tuottama sähkö- ja lämpöteho näyttävät riippuvan voimakkaasti lietteen kuiva-ainepitoisuudesta, eivät niinkään lietteen muista ominaisuuksista. Lietteenkäsittelykustannukset tiivistetystä lietteestä termiseen kuivaukseen soveltuvaksi polttoaineeksi vaihtelevat10-20 \ lietetonnia kohden, riippuen käsittelyvaiheiden määrästä. Kustannuksia syntyy eniten mekaanisesta vedenerotuksesta ja varastoinnista.

Lietteenkäsittelyn toimintaan vaikuttavien muutosten hallinta

Object of the Master’s thesis was to obtain clarification to problems related to sludge treatment at the waste water treatment plant at Stora Enso Varkaus Mill. From time to time these problems have caused emissions to exceed given limits. Case was studied by examining existing data, fiber length fractions and experimental methods. Changes at the Mill have reduced total solids emissions. At the same time the requirement for tertiary treatment has grown. Treatment of tertiary sludge is hard. In the future emission limits shall tighten and the urge for tertiary treatment will grow. The significance of thesis’s results may have a great impact to Stora Enso Varkaus Mill in the future. The results give valuable information to follow-up research and guidelines to sludge treatment. The results encourage observing researched matters at longer period of time. Future recommendations emphasize the meaning of maintenance and systematic, appropriate experiments.

Epäpuhtauksien poistaminen prosessivesistä

Kemira Chemicals Oy in Äetsä produces sodium chlorate as its main product. It is produced with electrolysis in electrolyte cells. During the manufacturing process impurities, out of which the largest one is iron, accumulate in the cells. These impurities are removed in cell wash with hydrochloric acid liquid, after which the wash water is precipitated with sodium hydroxide and sodium carbonate, and filtered with filter press. After the treatment the wash water is recycled back to the manufacturing process. The aim of this thesis was primarily to improve the treatment of wash water in order to remove the impurities with low costs. This would result in more impurity-free water and in sufficient capacity of impurity removal. The second aim was to maintain the chromium in the treated wash water because it forms a diaphragm of chromium hydroxide to cathode which prevents the flow of anions to cathode. The literature part investigates properties, use and manufacturing of sodium chlorate, electrolyte cell and its wash technique, and impurities of wash water. The beginning of the applied part investigates alternatives of separation methods which could be used to improve the treatment of wash water. In the experiments an optimum pH for the precipitation of wash water was determined, and a research of the use of sodium hydroxide, sodium carbonate, calcium hydroxide and calcium chloride as a precipitant was carried out. Also a suitable flocculant and a filter cloth for the treatment of wash water were determined. Finally, process changes were introduced, partly by applying the current equipment, and the costs and savings were calculated.

Development and functional morphology of the larval foregut of two brachyuran species from Northern Brazil

A alimentação é um importante fator para o sucesso no cultivo larval de espécies de caranguejos. Informações sobre as características morfológicas do estômago podem contribuir para revelar o comportamento alimentar larval ou, se há lecitotrofia em algum, ou até mesmo, em todos os estágios do ciclo larval. No presente estudo, o desenvolvimento estrutural do estômago e as funções digestivas foram examinados em larvas de duas espécies de braquiúros, Uca vocator e Panopeus occidentalis, cultivados em laboratório. Durante o desenvolvimento larval, os estômagos das larvas no primeiro e último estágio de zoea e megalopa foram microscopicamente examinados, descritos e ilustrados. Em ambas espécies, o estômago dos estágios de zoea são desenvolvidos e especializados, apresentando uma válvula cardiopilórica e um filtro pilórico funcionais. Oestágio de megalopa possui um moinho gástrico complexo e especializado semelhante àquele encontrado em caranguejos adultos com o aparecimento de estruturas rígidas e calcificadas. Estes resultados apóiam a hipótese de que o comportamento alimentar de cada estágio larval está diretamente relacionado à estrutura morfológica do estômago. Tal fato, fortemente indica que todos os estágios larvais de ambos U. vocator e P. occidentalis necessitam de uma fonte externa de alimento para completar o desenvolvimento larval no ambiente planctônico.

The morphology of the foregut of larvae and postlarva of Sesarma curacaoense De Man, 1892: a species with facultative lecithotrophy during larval development

Estudo prévio sobre o efeito da inanição em larvas de Sesarma curacaoense propôs que estas larvas apresentam comportamento lecitotrófico facultativo. No presente trabalho a morfologia do estômago de S. curacaoense foi estudada durante os estágios larvais, megalopa e juvenil I. A estrutura do estômago da zoea I possui cerdas específicas e com filtro pilórico aparentemente funcional. Especialização no estômago do zoea II (último estágio larval) foi evidenciada pelo incremento do número de cerdas na válvula cárdio-pilórica e pela complexidade do filtro pilórico. Após a metamorfose para o estágio megalopa, o estômago ficou consideravelmente complexo, com o aparecimento de um moinho gástrico contendo um medial e dois laterais dentes bem desenvolvidos. O estômago do juvenil I mostrou-se ainda mais especializado que no estágio anterior, exibindo características morfológicas similares àquelas descritas para decápodes adultos. Estes resultados corroboram o proposto em trabalhos anteriores, nos quais é indicado que S. curacaoense possui um desenvolvimento larval lecitotrófico facultativo.

Development and functional morphology of the foreguts of larvae and postlarvae of three crustacean decapods

O desenvolvimento da estrutura do estômago e da função digestiva foi examinada em larvas e pós-larvas de Litopenaeus vannamei, Sesarma rectum e Callichirus major. O estômago do protozoea de L. vannamei é muito simples, sem válvula cárdiopilórica e apresenta um filtro pilórico rudimentar. Em mysis, o filtro pilórico parece ser mais desenvolvido. No juvenil I surgem calhas e dentes laterais pouco desenvolvidos. Os estômagos dos zoeae de S. rectum possuem a válvula cárdiopilórica e o filtro pilórico funcionais. Nos estágios megalopa e juvenil I o moinho gástrico é complexo. Em C. major, os estômagos dos zoeae se mostram especializados exibindo algumas estruturas rígidas, mas não apresentam moinho gástrico. Esta estrutura surge no megalopa e juvenil I. Os resultados suportam suposições anteriores que o comportamento alimentar de larvas e pós-larvas está diretamente relacionado com as características morfológicas dos estômagos.

Application of Electrochemical Degradation of Wastewater Composed of Mixtures of Phenol-Formaldehyde

The industrial wastewater from resin production plants contains as major components phenol and formaldehyde, which are traditionally treated by biological methods. As a possible alternative method, electrochemical treatment was tested using solutions containing a mixture of phenol and formaldehyde simulating an industrial effluent. The anode used was a dimensionally stable anode (DSAA (R)) of nominal composition Ti/Ru0.3Ti0.7O2, and the solution composition during the degradation process was analyzed by liquid chromatography and the removal of total organic carbon. From cyclic voltammetry, it is observed that for formaldehyde, a small offset of the beginning of the oxygen evolution reaction occurs, but for phenol, the reaction is inhibited and the current density decreases. From the electrochemical degradations, it was determined that 40 mA cm(-2) is the most efficient current density and the comparison of different supporting electrolytes (Na2SO4, NaNO3, and NaCl) indicated a higher removal of total organic carbon in NaCl medium.

Estudo da degradação do dietil ftalato por processo eletroquímico com ânodo dimensionalmente estável em sistemas aquosos

Os ésteres de ftalato (PAEs) são compostos produzidos em grandes quantidades, amplamente utilizados industrialmente como agentes plastificantes. Seus resíduos são lixiviados pela água tornando-se poluentes orgânicos persistentes (POPs) no meio ambiente aquoso, além de apresentar características de interferência endócrina. O dietil ftalato (DEP) é frequentemente encontrado nas amostras ambientais, pois possui elevada solubilidade na água e pode ser gerado durante a degradação de outros PAEs. Assim, este trabalho teve como objetivo a degradação do dietil ftalato em meio aquoso por método eletroquímico utilizando um ânodo dimensionalmente estável (ADE) comercial representado como Ti/Ru0,3Ti0,7O2 em uma célula do tipo filtro-prensa. As eletrólises foram de 120 minutos contendo uma concentração inicial de 100,3 mg L-1 de DEP, pH inicial igual a 3, a temperatura em 25 °C e vazão em 250 mL min-1. Os experimentos foram feitos utilizando planejamento fatorial do tipo 32 com duas réplicas no ponto central, apresentando como variáveis independentes a densidade de corrente (10, 25 e 40 mA cm-2) e o logaritmo em base 10 da forca iônica do eletrólito suporte, NaCl e Na2SO4 (µ = 0,05, 0,15 e 0,5 mol L-1), com o intuito de estudar o efeito da densidade de corrente, concentração e natureza do eletrólito para determinar a melhor condição de degradação do dietil ftalato. O monitoramento da concentração do DEP foi feito com cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) e a mineralização foi acompanhada pelas análises de carbono orgânico total (COT). Foram obtidas maiores porcentagens de remoção e mineralização com uso das maiores densidades de corrente e na presença de altas concentrações de NaCl em comparação com Na2SO4. Dessa maneira, se obteve remoção de 63,2 % e mineralização de 63,9 % em solução 0,5 mol L-1 NaCl e densidade de corrente de 40 mA cm-2, enquanto que para Na2SO4 (µ = 0,5 mol L-1) e 40 mA cm-2 foi removido 51,3 % e mineralizado 53,0 % de DEP. O mecanismo de degradação de DEP foi determinado em meio de NaCl e Na2SO4, através de CLAE-MS nas condições citadas anteriormente, identificando-se os íons moleculares de m/z 149 e 177 em ambos eletrólitos, correspondentes ao anidrido ftálico protonado e ao aduto do anidrido ftálico com C(2)H(5)(+) respectivamente, íons característicos da fragmentação do DEP, além do íon m/z 239 em Na2SO4 correspondente ao dietil 3-hidroxiftalato. A degradação do DEP acontece através da cadeia alifática.

Electrooxidation methods to produce pseudocapacitance-containing porous carbons

Surface oxygen groups play a key role on the performance of porous carbon electrodes for electrochemical capacitors in aqueous media. The electrooxidation method in NaCl electrolyte using a filter press cell and dimensionally stable anodes is proposed as a viable process for the generation of oxygen groups on porous carbon materials. The experimental set-up is so flexible that allows the easy modification of carbon materials with different configurations, i.e. cloths and granular, obtaining different degrees of oxidation for both conformations without the requirement of binders and conductivity promoters. After the electrooxidation method, the attained porosity is maintained between 90 and 75% of the initial values. The surface oxygen groups generated can increase the capacitance up to a 30% when compared to the pristine material. However, a severe oxidation is detrimental since it may decrease the conductivity and increase the resistance for ion mobility.

Electroadsorption of arsenic from natural water in granular activated carbon

The adsorption and electroadsorption of arsenic from a natural water has been studied in a filter-press electrochemical cell using a commercial granular activated carbon as adsorbent and Pt/Ti and graphite as electrodes. A significant reduction of the arsenic concentration is achieved when current is imposed between the electrodes, especially when the activated carbon was located in the vicinity of the anode. This enhancement can be explained in terms of the presence of electrostatic interactions between the polarized carbon surface and the arsenic ions, and changes in the distribution of most stable species of arsenic in solution due to As(III) to As(V) oxidation. In summary, electrochemical adsorption on a filter-press cell can be used for enhancement the arsenic remediation with activated carbon in the treatment of a real groundwater.

Tailoring the Surface Chemistry of Activated Carbon Cloth by Electrochemical Methods

This paper presents a systematic study of the effect of the electrochemical treatment (galvanostatic electrolysis in a filter-press electrochemical cell) on the surface chemistry and porous texture of commercial activated carbon cloth. The same treatments have been conducted over a granular activated carbon in order to clarify the effect of morphology. The influence of different electrochemical variables, such as the electrode polarity (anodic or cathodic), the applied current (between 0.2 and 1.0 A) and the type of electrolyte (HNO3 and NaCl) have also been analyzed. The anodic treatment of both activated carbons causes an increase in the amount of surface oxygen groups, whereas the cathodic treatment does not produce any relevant modification of the surface chemistry. The HNO3 electrolyte produced a lower generation of oxygen groups than the NaCl one, but differences in the achieved distribution of surface groups can be benefitial to selectively tune the surface chemistry. The porous texture seems to be unaltered after the electro-oxidation treatment. The validity of this method to introduce surface oxygen groups with a pseudocapacitive behavior has been corroborated by cyclic voltammetry. As a conclusion, the electrochemical treatment can be easily implemented to selectively and quantitatively modify the surface chemistry of activated carbons with different shapes and morphologies.

Production of methanol from CO2 electroreduction at Cu2O and Cu2O/ZnO-based electrodes in aqueous solution

In this study, we examine the performance of Cu2O and Cu2O/ZnO surfaces in a filter-press electrochemical cell for the continuous electroreduction of CO2 into methanol. The electrodes are prepared by airbrushing the metal particles onto a porous carbon paper and then are electrochemically characterized by cyclic voltammetry analyses. Particular emphasis is placed on evaluating and comparing the methanol production and Faradaic efficiencies at different loadings of Cu2O particles (0.5, 1 and 1.8 mg cm−2), Cu2O/ZnO weight ratios (1:0.5, 1:1 and 1:2) and electrolyte flow rates (1, 2 and 3 ml min−1 cm−2). The electrodes including ZnO in their catalytic surface were stable after 5 h, in contrast with Cu2O-deposited carbon papers that present strong deactivation with time. The maximum methanol formation rate and Faradaic efficiency for Cu2O/ZnO (1:1)-based electrodes, at an applied potential of −1.3 V vs. Ag/AgCl, were r = 3.17 × 10−5 mol m−2 s−1 and FE = 17.7 %, respectively. Consequently, the use of Cu2O–ZnO mixtures may be of application for the continuous electrochemical formation of methanol, although further research is still required in order to develop highly active, selective and stable catalysts the electroreduction of CO2 to methanol.