Una nuova strategia per la misurazione della distribuzione di CO2 in stratosfera

Nella regione del TIR, le transizioni spettrali vibro-rotazionali della CO2 sono sfruttate per ricavare la distribuzione di P e T negli esperimenti spaziali. Oltre all’importanza di questi due parametri, la loro conoscenza è necessaria per ricavare la distribuzione di qualsiasi molecola dalle sue transizioni spettrali. Per ricavare P e T si assume di conoscere il VMR della CO2. L’accuratezza con cui si ricava la distribuzione della CO2 insieme a quelle di P e T non è sufficiente. Inoltre, il VMR della CO2 aumenta nel corso degli anni. Per questo, in questa tesi si propone una nuova strategia per misurare la CO2 usando uno strumento satellitare a scansione del lembo. L’idea è quella di sfruttare le transizioni rotazionali pure dell’O2 nella regione del FIR per ricavare P e T. Poiché queste transizioni traggono origine da un momento di dipolo magnetico la loro forza di riga è molto bassa. Tuttavia, grazie alla grande abbondanza dell’O2 in atmosfera e alla lunghezza dei cammini ottici, queste transizioni sono tra le più intense nello spettro atmosferico del FIR. Il satellite considerato è posto su un’orbita quasi polare e lo strumento osserva l’emissione del lembo atmosferico in direzione opposta a quella di volo. Lo strumento ipotizzato è uno spettrometro a trasformata di Fourier con due porte di output ospitanti un detector per la regione del FIR e uno per quella del TIR. La risoluzione spettrale è di 0.004 cm-1. Mentre il NESR è di 5 nW. Il campionamento geometrico verticale dell’atmosfera è di 3 Km mentre quello orizzontale è di circa 100 Km. Usando la teoria dell’optimal estimation sono stati selezionati due set di intervalli spettrali da analizzare, uno per la regione del FIR e l’altro per la regione del TIR. Con queste ipotesi sono stati effettuati test di retrieval su osservati simulati per valutare le performance del sistema ipotizzato. Si è dimostrato che le transizioni della CO2 nella regione del TIR non sono sufficienti per ricavare P e T insieme al proprio VMR con precisione soddisfacente e che l’uso dell’informazione derivante dal FIR fa aumentare la qualità del retrieval. Le performance dell’esperimento permettono di ricavare il VMR della CO2 con una precisione di circa 1 ppm tra 10 Km e 60 Km con una risoluzione verticale di 3 Km e una orizzontale di circa 2.5° di latitudine. Si è quindi dimostrato la validità della strategia proposta in questo studio.

Processed CO2/O2 Float data from 4 deployments near Cape Verde Island (11/2010 - 06/2011)

In recent years, profiling floats, which form the basis of the successful international Argo observatory, are also being considered as platforms for marine biogeochemical research. This study showcases the utility of floats as a novel tool for combined gas measurements of CO2 partial pressure (pCO2) and O2. These float prototypes were equipped with a small-sized and submersible pCO2 sensor and an optode O2 sensor for highresolution measurements in the surface ocean layer. Four consecutive deployments were carried out during November 2010 and June 2011 near the Cape Verde Ocean Observatory (CVOO) in the eastern tropical North Atlantic. The profiling float performed upcasts every 31 h while measuring pCO2, O2, salinity, temperature, and hydrostatic pressure in the upper 200 m of the water column. To maintain accuracy, regular pCO2 sensor zeroings at depth and surface, as well as optode measurements in air, were performed for each profile. Through the application of data processing procedures (e.g., time-lag correction), accuracies of floatborne pCO2 measurements were greatly improved (10-15 µatm for the water column and 5 µatm for surface measurements). O2 measurements yielded an accuracy of 2 µmol/kg. First results of this pilot study show the possibility of using profiling floats as a platform for detailed and unattended observations of the marine carbon and oxygen cycle dynamics.

Effect of plasticizer-polymer compatibility on the response characteristics of optical thin CO2 and O-2 sensing films

A homologous family of dialkyl phthalates has been used to investigate the effect of plasticizer/polymer compatibility on the response characteristics of transparent, plastic, thin optical gas sensing films for CO2 and oxygen. Plasticizer/polymer compatibilities were determined through the value of the difference in solubility parameter, i.e. Delta delta, for the plasticizer and polymer with a Delta delta value of zero indicating high compatibility. A strong correlation was found between plasticizer/polymer compatibility and sensitivity in phenol red/ethyl cellulose CO2-sensitive films and this relationship extended to CO2-sensitive films based on other polymers such as polystyrene and poly(methyl methacrylate). It extended also to optical O-2-sensitive films implying that the relationship is general for thin-film optical sensors. Other results from the CO2-sensitive films in different polymers indicated that the film sensitivity is largely independent of the polymer matrix regardless of its inherent gas permeability, when a sufficient quantity of compatible plasticizer is present. (C) 1998 Elsevier Science B.V.

Photocatalytic reduction of carbon dioxide to formic acid, formaldehyde, and methanol using dye-sensitized TiO2 film

A bifunctionalized TiO2 film containing a dye-sensitized zone and a catalysis zone is designed for visible-light photocatalytic reduction of CO2 to chemicals continuously. Charge separation can be accomplished with electron transferring to catalysis zone and positive charge transforming to anode. Highly efficient conversion of CO2 to formic acid, formaldehyde, and methanol is achieved through the transferring electrons on conduction bands (CB) of TiO2. Reduction of CO2 and O2 evolution take place in separated solutions on different catalysts. The separated solution carried out in this photo-reactor system can avoid CO2 reduction products being oxidized by anode. The yields of reduction products were enhanced remarkably by external electrical power. This study provides not only a new photocatalytic system but also a potential of renewable energy source via carbon dioxide.

Thermodynamic Study of Mixed Anionic Solid Solutions Using Gradient Solid Electrolytes System K2CO3 - K2SO4

The thermodynamic properties of K2CO3 -KSO, solid solutions with hexagonal structure have been measured using a solid-state cell, incorporating a composite solid electrolyte with step-changes in composition. The cell with the configuration Pt, CO2' + O2' || K2CO3 | K2(CO3)x(SO4)1-x || CO2'' + O2'' + Pt X =1 X=X was investigated in the temperature range of 925 to 1165 K. The composite gradient solid electrolyte consisted of pure K2CO3 at one extremity and the solid solution under study at the other. The Nernstian response of the cell to changes in partial pressures of CO2 and O2 at the electrodes and temperature was demonstrated. The activity of K2CO3 in the solid solution was measured by three techniques. All three methods gave identical results, indicating unit transport number for K+ ions and negligible diffusion potential due to concentration gradients of carbonate and sulfate ions. The activity of K2CO3 exhibits positive deviation from Raoult's law. The excess Gibbs energy of mixing of the solid solution can be represented using a subregular solution model DELTAG(E) = X(1 - X)[5030X + 4715(1 - X)] J mol-1 By combining this information with the phase diagram, mixing properties of the liquid phase were obtained.

Gradient solid electrolytes for thermodynamic measurements: System Na2CO3-Na2SO4

The thermodynamic properties of Na2CO3-Na2SO4 solid solution with hexagonal structure have been measured in the temperature range of 873 to 1073 K, using a composite-gradient solid electrolyte. The cell used can be represented as The composite-gradient solid electrolyte consisted of pure Na2CO3 at one extremity and the solid solution under study at the other, with variation in composition across the electrolyte. A CO2 + O2 + Ar gas mixture was used to fix the chemical potential of sodium at each electrode. The Nernstian response of the cell to changes in partial pressures of CO2 and O2 at the electrodes has been demonstrated. The activity of Na2CO3 in the solid solution was measured by two techniques. In the first method, the electromotive force (emf) of the cell was measured with the same CO2 + O2 + Ar mixture at both electrodes. The resultant emf is directly related to the activity of Na2CO3 at the solid solution electrode. By the second approach, the activity was calculated from the difference in compositions Of CO2 + O2 + Ar mixtures at the two electrodes required to produce a null emf. Both methods gave identical results. The second method is more suitable for gradient solid electrolytes that exhibit significant electronic conduction. The activity of Na2CO3 exhibits positive deviation from Raoult's law. The excess Gibbs' energy of mixing of the solid solution can be represented using a subregular solution model such as the following: DELTAG(E) = X(1 - X)[6500(+/-200)X + 3320(+/-80)(1 - X)J mol-1 where X is the mole fraction of Na2CO3. By combining this information with the phase diagram, mixing properties of the liquid phase are obtained.

甜樱桃果实采后生理、耐藏性及褐变机理的研究

本文以我国目前主要栽培的甜樱桃早、中、晚熟品种“红灯”、“佐藤锦”、“那翁”、“拉宾斯”和“砂蜜豆”等为试材，系统地研究了甜樱桃果实在不同O2和CO2浓度气调贮藏条件下的生理特性、风味品质和贮藏性，提出了适合于甜樱桃果实生理特性的气调指标和贮藏时间;分析了甜樱桃在不同贮藏条件下果实中乙烯、多酚氧化酶（PPO）、过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD） 和丙二醛（MDA）的变化情况，揭示了它们与甜樱桃果实衰老、褐变及耐贮性的关系;分析了甜樱桃果实在不同贮藏条件下乙醇、色泽、硬度、可溶性固形物、酸和维生素C等物质成分的含量变化及与果实风味品质的关系;同时，还分析了不同甜樱桃品种果皮的结构特征及与耐藏性的关系，以及不同成熟度的甜樱桃果实在气调贮藏中的生理反应和品质变化。为形成甜樱桃果实采后商业化贮藏的系列配套技术提供了理论依据。 本文的主要研究内容包括：不同CO2浓度的气调贮藏对甜樱桃果实采后生理及品质的影响;高O2或高CO2浓度处理对甜樱桃果实褐变、衰老及风味品质的影响;动态气调贮藏和非动态气调贮藏对甜樱桃生理特性、风味品质和耐藏性的影响;不同成熟度及不同品种对甜樱桃耐藏性的影响;不同药剂配合包装处理对甜樱桃果实耐藏性及品质的影响。试验结果表明： 1. 甜樱桃果实适合于较高CO2浓度的CA贮藏：与自发性气调贮藏（MAP）相比，气调贮藏（CA）更能明显地延缓果实衰老，减少腐烂和褐变，保持风味品质和延长1.5~2倍的贮藏时间。其中以较高CO2浓度的（5% O2 + 10% CO2）气调贮藏效果最好，早熟品种“红灯”的贮藏期为60天，而中、晚熟品种“最上锦”、“佐藤锦”、“那翁”、“拉宾斯”和“砂蜜豆” 的贮藏期可达80-100天。果实在25℃下的货架存放时间为2-3天，在低温条件下（3-5℃）的货架时间是6天以上。 2. 高O2浓度气调对甜樱桃果实易造成伤害：用高O2浓度（70% O2 + 0% CO2）气调贮藏甜樱桃，在短期内可以抑制果实腐烂、减少果肉中挥发性代谢产物乙醇含量，但果实中的丙二醛含量上升迅速，褐变加剧，造成高氧伤害。 3. 动态气调贮藏更有利于延长甜樱桃果实的贮藏期：与非动态气调贮藏相比，贮藏前期用较高浓度CO2（20%）处理甜樱桃果实可有效控制维生素C含量的降低，丙二醛含量上升的速率较慢，可明显减少贮藏后期果实褐变和腐烂，保持风味品质。 4. 成熟度较高的甜樱桃果实适合于气调贮藏：成熟度较高（深红色时采收）的甜樱桃果实比成熟度低（鲜红色时采收）的果实耐藏性好。 5. 果实的耐藏性与果皮结构有关：耐藏性强的品种表皮细胞较小，排列紧密，细胞壁和外层蜡脂均较厚，果肉内部的维管束螺纹排列致密，果肉的薄壁细胞也排列得比较致密。 6. MAP与生物药剂配合有利于延长甜樱桃的贮藏期：生物1号药剂与加有TBZ的低密度塑料薄膜袋包装配合使用对控制甜樱桃果实腐烂、抑制果肉乙烯和乙醇生成、保持品质特性和延长贮藏时间都很有效。 7. 膜质过氧化是造成甜樱桃果实褐变的主要因素：甜樱桃果实褐变与PPO活性关系不大，但与膜质过氧化作用的产物—丙二醛（MAD）含量变化显著相关。

外源草酸对采后果实的保鲜效应及其生理机理研究

本文以桃(Prunus persica L. cv. Bayuecui.)栽培种‘八月脆’和芒果（Mangifera indica L.）栽培种‘圣心’为材料，研究外源草酸对采后果实的生理生化效应及其作用机理，为果实贮藏保鲜提供新方法。采后桃果实用1、5 mM的草酸溶液浸果10 min，以浸水10 min为对照，然后在常温下贮藏，测定果实在贮藏期间对草酸处理的一些生理生化反应。芒果经采后杀菌剂（post- P）、采后草酸（post-OA）、采前＋采后草酸（pre-OA + post-OA）、采前Ca ＋ 采后草酸处理（pre-Ca + post-OA）处理，以采后浸水为对照，然后分别将果实在常温(25 C)、低温（14 C）和控制性气调（3% CO2 + 2% O2 ，14 ± 1 C）下贮藏，测定草酸处理对芒果的成熟进程、病情发展及其相关生理指标的影响。研究结果表明如下： 1．与对照相比，草酸处理的桃果实在贮藏期间果实的电解质渗漏量和呼吸速率降低、果实硬度高、果实的抗氧化酶（超氧化物岐化酶、SOD;过氧化物酶，POD;过氧化氢酶、CAT;抗坏血酸过氧化物酶、APX）和多酚氧化酶（PPO）活性提高、脂氧合酶（LOX）活性降低。同时，在贮藏后期，果实的活性氧自由基（ROS）产量（超氧阴离子、O2.;过氧化氢、H2O2)和丙二醛（MDA）含量降低。草酸的这些生理效应有利于保持膜的完整性和延缓桃果实的成熟;草酸诱导POD、SOD、PPO活性可能有助于提高采后果实的抗病性。 2．外源5、10 mM浓度的草酸（pH值中和或不中和）对芒果炭疽病原菌（Colletotrichum gloeosporioides）孢子萌发和菌丝生长均表现出显著的抑制作用。这种作用不仅与草酸降低培养基（PDA）的pH值相关，而且与草酸独特的化学特性相关。 3．在常温、低温和控制性气调贮藏下，采后草酸、采前 + 采后草酸、采前Ca + 采后草酸处理均能有效减缓芒果果实的软化速率，延缓芒果的成熟进程，降低芒果的病情指数，同时改善芒果成熟时的表皮着色，对果实完全后熟时的可溶性固形物（SSC）、可滴定酸（TA）含量、果肉口感均没有产生负面的影响。 4．草酸处理增强芒果细胞膜的稳定性，诱导提高芒果抗氧化酶活性，特别是提高果皮SOD、APX活性，降低LOX活性，以及降低果皮O2.、H2O2 和果肉H2O2含量，抑制采后果实的乙烯生物合成。这些生理生化效应与延缓芒果的成熟衰老和提高果实的抗病性相关。 5． 采后草酸、采前 + 采后草酸和采前Ca + 采后草酸处理表现出高效低廉、无毒无副作用、易操作等优点，是芒果采后贮藏保鲜的可供选、具有实际应用前景的新方法。

甲烷氧化偶联Ti-La-Li系多元氧化物催化剂的表面碱性和表面活性氧种

利用CO2-TPD方法考察了Ti-La-Li系多元氧化物催化剂的表面碱性,实验发现:C2 选择性与表面碱强度呈顺变关系,而CH4 转化率与CO2 的脱附峰面积呈顺变关系.同时,利用XPS,O2-TPD等方法对该体系催化剂的表面活性氧种进行了表征与研究,结果表明:催化剂的表面晶格氧与C2 选择性有关,表面吸附氧与甲烷转化(包括偶联和深度氧化)有关.O2 -TPD实验发现催化剂的表面存在三种氧:α( 100℃≤t≤450℃),β(450℃

铜管不锈钢管腐蚀性能及铁牺牲阳极保护研究

铜管一直是电厂凝汽器的主要应用管材，但由于其抗冲刷和抵御污染物腐蚀的能力差，特别不耐氨蚀，美国和欧洲大量使用不锈钢管替代铜管作为冷凝管，然而不锈钢管在我国的运用仅处于初步阶段。 常使用锌、铝阳极对铜管进行牺牲阳极保护，然而存在着电位差过大、阳极溶解过快的问题。铁基牺牲阳极与铜电位差适当、来源广泛、价格便宜，在一些工程上有所应用，但是目前针对铁基牺牲阳极的理论研究报道很少。 本文选用紫铜管、304不锈钢管作为实验用管材，首先运用实验室全浸实验、极化曲线和电化学阻抗研究了二者在海水和淡水中的腐蚀性能以及CO2、溶解氧对其腐蚀的影响。结果表明：CO2会加速二者的腐蚀，溶解氧却对它们的腐蚀影响不同，促进铜管的腐蚀却抑制不锈钢管的腐蚀；随浸泡时间的延长，紫铜管由于表面产物膜的生成耐蚀性提高，304不锈钢管的耐蚀性却降低；淡水中，304不锈钢管和紫铜管都具有很好的耐蚀性能。随后，运用失重法和极化曲线对比研究了紫铜管、304不锈钢管的氨蚀性能，运用SEM分析和电化学阻抗研究了紫铜在不同浓度氨溶液中的腐蚀机理。发现，304不锈钢管的耐氨蚀能力远远好于铜管；溶解氧是影响氨蚀的关键因素，其对二者氨蚀的影响也不同；紫铜管在低氨浓度和高氨浓度溶液中腐蚀机理和产物不同，低氨浓度时形成保护性的产物膜（CuO 和Cu(OH)2），高氨浓度时由活化溶解控制，生成可溶的[Cu (NH3)4]2+。 选用工业纯铁、35钢为牺牲阳极材料。恒电流实验结果表明它们具有良好的牺牲阳极性能；通过极化曲线和自腐蚀电位测试分析，认为将二者用于铜管牺牲阳极保护是可行的；实验室阴极保护效果测试表明，工业纯铁和35钢对紫铜管具有良好的保护效果，保护度达90%以上。

水-盐-气天然流体的物理化学性质模拟与流体包裹体应用研究

Natural fluids with water-salt-gas are often found in every sphere of the Earth, whose physicochemical properties and geochemical behaviors are complicated. To study these properties and behaviors turns out to be one of the challenging issues in geosciences. Traditional approaches mainly depend on experiments and observations. However, it is impossible to obtain a large number of data covering a large T-P space of the Earth by experimental methods in the near future, which will hinder the advance of the theoretical study. Therefore, it is important to model natural fluids by advanced theoretical methods, by which limited experimental data can be extended to a large temperature-pressure-composition space. Physicochemical models developed in this dissertation are not only more accurate, but also extend the applied T-P-m region of the experimental data of the multi-fluid systems by about two times. These models provide the new and accurate theoretical tools for the geochemical research, especially for the water-rock interactions and the study of the fluid inclusions. The main achievements can be summarized as follows: (1) A solubility model on components of natural gases is presented. The solubility model on the systems of CH4-H2O-NaCl, C2H6-H2O-NaCl or N2-H2O-NaCl takes advantage of modern physicochemical theory and methods, and is an improvement over previous models whose prediction and precision are relatively poor. The model can predict not only the gas solubility in liquid phase but also water content in the gas phase. In addition, it can predict gases (methane or nitrogen) solubility in seawater and brine. Isochores can be determined, which are very important in the interpretation of fluid inclusions. (2) A density model on common aqueous salt solutions is developed. The density models with high precision for common aqueous salt solutions (H2O-NaCl, H2O-LiCl, H2O-KCl, H2O-MgCl2, H2O-CaCl2, H2O-SrCl2 or H2O-BaCl2) are absent in the past. Previous density models are limited to the relatively small range of experimental data, and cannot meet the requirement of the study of natural fluids. So a general density model of the above systems is presented by us based on the international standard density model of the water. The model exceeds the other models in both precision and prediction. (3) A viscosity model on common aqueous alkali-chloride solutions is proposed. Dynamic viscosity of water-salt systems, an important physics variable, is widely used in three-dimension simulation of the fluids. But in most cases, due to the lack of viscosity models with a wide T-P range, the viscosity of aqueous salt solutions is replaced by that of the water, giving rise to a relatively large uncertainty. A viscosity model with good prediction for the systems (H2O-NaCl, H2O-LiCl or H2O-KCl) is presented on the base of the international standard viscosity model of water and the density model developed before. (4) Equation of State applied in fluid inclusions. The best Equations of State in the world developed by others or us recently are applied in the study of the fluid inclusions. Phase equilibria and isochores of unitary system (e.g. H2O, CO2, CH4, O2, N2, C2H6 or H2S), binary H2O-NaCl system and ternary H2O-CH4-NaCl system are finished. From these programs and thermodynamic equations of coexisting ores, the physicochemical conditions before or after the deposits form can be determined. To some extent, it is a better tool.

PHOTOMINERALIZATION OF 4-CHLOROPHENOL SENSITIZED BY TITANIUM-DIOXIDE - A STUDY OF THE INITIAL KINETICS OF CARBON-DIOXIDE PHOTOGENERATION

The kinetics of photomineralization of 4-chlorophenol (4-CP) sensitized by Degussa P25 TiO2 in O2-saturated solution is studied as a function of the following different experimental parameters: pH, [TiO2], percentage O2 [O2], [4-CP], T, I, lambda and [KNO3]. At pH 2 and T=30-degrees-C the initial relative rate of CO2 photogeneration R(CO2) conforms to a Langmuir-Hinshelwood-type kinetic scheme and the relationship between R(CO2) and the various experimental parameters may be summarized as follows: R(CO2) = gammaK(O2)[O2](I(a))(theta)K(4-CP]0/(1 + K(O2])(1 + K(4-CP)[4-CP]0) where gamma is a proportionality constant, K(O2) = 0.044 +/- 0.005[O2]-1, theta = 0.74 +/- 0.05 and K(4-CP) = (29 +/- 3) x 10(3) dm3 mol-1. The overall activation energy for this photosystem was determined as 16 +/- 2 kJ mol-1. This work forms part of an overall characterization study in which it is proposed that the 4-CP-TiO2-O2 photosystem is adopted as a standard test system for incorporation into all future semiconductor-sensitized photomineralization studies in order to facilitate comparisons between the results of the different studies.

Caracterização de novas membranas de titanossilicatos microporosos por ensaios de permeabilidade

O interesse crescente das membranas inorgânicas deve-se à potencial aplicação em novas áreas de investigação e da indústria, e em alternativa a operações mais convencionais. Em particular, as membranas de titanossilicatos oferecem vantagens importantes sobre as de zeólitos, pois podem ser sintetizadas sem agentes estruturantes orgânicos, para evitar a calcinação subsequente usualmente responsável por defeitos irreversíveis, exibem novas possibilidades de substituição isomórfica da matriz, permitindo um ajuste mais fino das propriedades catalíticas e de adsorção, e são capazes de separar misturas com base em diferenças de afinidade e tamanho molecular (efeito de peneiro). Os objectivos principais deste trabalho foram: i) a caracterização dinâmica de membranas do tipo zeolítico sintetizadas no Laboratório Associado CICECO, realizando-se experiências de permeação com gases puros e misturas; ii) o desenvolvimento e validação de novos modelos para a transferência de massa multicomponente através de membranas porosas pela abordagem de Maxwell-Stefan, tendo em conta os mecanismos específicos encontrados, particularmente a contribuição por difusão superficial; e iii) a modelação dos pontos experimentais medidos, bem como dados compilados da literatura. De forma a realizar os ensaios de permeação, desenhou-se, montou-se e testou-se uma instalação experimental. Para gases puros, os objectivos principais foram a medição de permeâncias a temperatura constante, por variação da pressão transmembranar r ( ΔP ), e de permeâncias a temperatura programada, conduzidas a ΔP constante. Seguidamente, calcularam-se as selectividades ideais. Em relação a misturas, a determinação de selectividades reais requer as fracções molares no permeado e no retido. Na globalidade, estudaram-se três suportes diferentes (aço inoxidável e α − alumina) e dezanove membranas de AM-3, ETS-10, ZSM-5 e zeólito 4A, utilizando-se H2, He, N2, CO2, e O2. A primeira avaliação exploratória da qualidade das membranas foi feita permeando azoto à temperatura ambiente. Assim, permeâncias superiores a 10−6 mol/m2s.Pa evidenciavam defeitos grosseiros, levando-nos a efectuar cristalizações adicionais sobre as primeiras camadas. Este procedimento foi implementado com oito membranas. Um trabalho experimental mais detalhado foi conduzido com cinco membranas. Membranas com curvas permeância-temperatura ( Π −T ) decrescentes indicam tipicamente transporte viscoso e de Knudsen, i.e. meso e macrodefeitos. Por exemplo, a membrana nº 3 de AM-3 exibiu este comportamento com H2, He, N2 e CO2 puros. A contribuição de Knudsen foi confirmada pela relação linear encontrada entre as permeâncias e o inverso da raiz quadrada da massa molar. O mecanismo viscoso foi também identificado, pois as permeâncias eram inversamente proporcionais à viscosidade do gás ou, atendendo a equações do tipo de Chapman-Enskog, directamente proporcionais a 2 0.5 k d M (onde k d é o diâmetro cinético e M a massa molar). Um comportamento de permeação distinto observou-se com a membrana nº 5 de AM-3. As permeâncias registadas a temperatura programada eram aproximadamente constantes para o N2, CO2 e O2, enquanto com o H2 cresciam significativamente. Conjuntamente elas evidenciam a ocorrência de macro, meso e microdefeitos intercristalinos. O transporte gasoso activado através dos microporos compensa o impacto diminuidor dos meso e macroporos. Ao contrário do N2, CO2 e O2, o pequeno diâmetro do hidrogénio torna-lhe possível permear através dos microporos intracristalinos, o que lhe adiciona um mecanismo de transferência responsável por esse crescimento. No que respeita à difusão superficial, o sistema CO2/ZSM-5 pode ser tomado como um exemplo paradigmático. Uma vez que este zeólito adsorve o CO2, as permeâncias diminuem com o crescimento de ΔP , em virtude de as concentrações no sólido aumentarem de forma não linear e tenderem para a saturação. Os resultados contrastantes obtidos com azoto realçam ainda mais o mecanismo superficial, pois o N2 não é adsorvido e as permeâncias medidas são constantes. Globalmente, as selectividades ideais calculadas ( α* ) variam de cerca de 1 a 4.2. Este parâmetro foi também utilizado para discriminar as melhores membranas, uma vez que baixos valores de α* denotam o escoamento viscoso não-selectivo típico de macrodefeitos. Por exemplo, o H2/CO2 na membrana nº 3 de AM-3 apresentou α* = 3.6 − 4.2 para 40–120ºC, enquanto que na membrana nº 5 de AM-3 originou α* = 2.6 − 3.1. Estes resultados corroboraram as observações anteriores, segundo as quais a membrana nº 5 era melhor do que a nº 3. Alguns ensaios foram realizados com membranas saturadas com água para aumentar a selectividade: as medições mostraram claramente uma melhoria inicial seguida de uma redução consistente de α* com o aumento da temperatura, devido à remoção das moléculas de água responsáveis pela obstrução de alguns poros. Em relação às selectividades reais de misturas contendo hidrogénio, devem ser realizadas mais experiências e a quantificação do hidrogénio deve ser melhorada. No que concerne à modelação, novos factores termodinâmicos de Maxwell- Stefan foram derivados para as isotérmicas mono e multicomponente de Nitta, Langmuir-Freundlich e Toth, tendo sido testadas com dados de equilíbrio e de permeação da literatura. (É importante realçar que só estão publicadas equações para Langmuir e Dual-Site Langmuir de componentes puros e misturas). O procedimento de validação adoptado foi exigente: i) as isotérmicas multicomponente foram previstas a partir das de gás puro; ii) os parâmetros de difusão dos componentes puros foram ajustados a dados de permeação de cada gás; iii) depois, as difusividades cruzadas de Maxwell- Stefan foram estimadas pela relação de Vignes; finalmente, v) as novas equações foram testadas usando-se estes parâmetros, tendo sido capazes de estimar com sucesso fluxos binários. Paralelamente ao enfoque principal do trabalho, derivou-se um novo modelo para permuta iónica em materiais microporosos baseado nas equações de Maxwell-Stefan. Este foi validado com dados experimentais de remoção de Hg2+ e Cd2+ de soluções aquosas usando ETS-4. A sua capacidade preditiva foi também avaliada, sendo possível concluir que se comporta muito bem. Com efeito, conseguiram-se boas previsões com parâmetros optimizados a partir de conjuntos de dados independentes. Este comportamento pode ser atribuído aos princípios físicos sólidos da teoria de Maxwell-Stefan.

Estudio de la situación ecológica del río Narcea.

Estudio de la contaminación del río Narcea por alumnos de últimos cursos de Bachillerato y COU en los seminarios de Física y Química, Ciencias Naturales y Geografía. Se intentan integrar métodos y conocimientos de Ciencias distintas para averiguar la capacidad de los alumnos en trabajos de investigación. Objeto del trabajo : estudio interdisciplinar de las posibles causas de contaminación del río Narcea, en el que se implica a alumnos de últimos cursos de BUP y COU del Instituto de Bachillerato de Cangas de Narcea. Se estudia la contaminación del río y cómo está determinada por sustancias producidas en tres puntos fundamentales: minas, centros urbanos y la central térmica. Se parte de una recogida de la información y legislación existente sobre el tema. Se efectúan recogida de muestras en el curso del agua, que serán sometidas a análisis físicos y biológicos para estudiar los parámetros indicadores de contaminación, y comprobar si las sustancias anteriormente señaladas son los agentes contaminantes principales. Los alumnos se organizan en grupos de trabajo coordinados por los profesores. Sondas turbimétricas, conductímetros, fluroscopio, aparatos de filtración del agua, densímetros, reostatos, test de oxidabilidad al permanganato potásico, y otra serie de instrumentos de laboratorio para el análisis químico del agua. Recuento de bacterias y prueba normalizada para las del grupo coliforme. Indice de Shannon-Weaver para ver la diversidad de macroinvertebrados. Análisis químicos: color, olor, turbidez, materias decantables, materias en suspensión, determinación de residuos, temperatura, densidad, PH, conductividad eléctrica, alcalinidad, acidez, CO2 libre, O2 disuelto, oxidabilidad al permanganato potásico del agua. Análisis biológicos del agua con elaboración de los índices que expresan la riqueza en macroinvertebrados. Correlación entre: temperatura y PH, CO2, O2 disuelto y conductividad; O2 disuelto y macroinvertebrados, PH y DBO5; residuos en suspensión y macroinvertebrados, etc. La mayor parte de los tramos de la cuenca alta se pueden considerar no contaminados. Se comprueba que los factores de máxima incidencia contaminante son los que se apuntaban al principio: aprovechamientos mineros, vertidos residuales, acción de la central térmica. El trabajo consigue la interdisciplinareidad entre los tres seminarios didácticos que se pretendía y una toma de conciencia de la unidad de la ciencia superando la tradicional visión de la misma como compartimentos estancos aislados. Los alumnos encuentran más facilidad en el tratamiento de fuentes bibliográficas que en la organización del material recogido. Como se parte de conocimientos adquiridos con anterioridad, la experimentación y contrastación de hipótesis por parte de los alumnos se considera aceptable. La aplicación de estas pequeñas investigaciones a la enseñanza de las Ciencias Naturales favorece una mayor valoración del entorno por parte de los alumnos y fomenta la actitud crítica hacia la aplicación de las nuevas tecnologías.