Abstract In recent years there is a high interest in the freeze-casting process because it is a simple, economical, and environmentally friendly method for obtaining highly porous materials. Most of the materials obtained by this technique have directional pore structure and anisotropic properties. However, a wide range of pore size and morphology can be obtained by the control of processing parameters, such as solvent type, solids concentration, particle size, freezing rate, and types of additives. The varied morphologies permit the application of freeze-casted materials in various technological applications. However, despite the high amount of studies about freeze-casting of ceramic materials in the last years, review articles addressing the influence of processing parameters on the pore characteristics of obtained ceramics are still scanty. Therefore, this review addresses the influence of freeze-casting process parameters on the pore characteristics of the ceramic materials.

Resumo Novos depósitos de argila bentonítica foram descobertos no estado brasileiro da Paraíba, sendo o mais recente no município de Olivedos. Estudos recentes descobriram a presença de altos níveis de minerais não argilosos que podem produzir resultados insatisfatórios ao tentar usar essas argilas em fluidos de perfuração. Para torná-los adequados para esse fim, utilizaram-se MgO e CaCl2 como aditivos químicos e analisaram-se suas influências nas propriedades reológicas dessas argilas, utilizando técnica de planejamento experimental e análise estatística. As amostras foram obtidas utilizando modelagem experimental pela técnica de delineamento de misturas; inicialmente as argilas foram transformadas com compostos de sódio e posteriormente dosadas com MgO e CaCl2. As propriedades reológicas, viscosidade aparente (AV) e viscosidade plástica (PV), foram determinadas de acordo com a normativa da Petrobras (AV≥15 cP; PV≥4 cP). Os resultados mostraram que os valores de AV e PV aumentaram consideravelmente e que o MgO foi o aditivo que mais contribuiu para a melhoria dessas propriedades, tornando-os adequados para uso em fluidos de perfuração à base de água.

Abstract New deposits of bentonite clays have been discovered in the Brazilian State of Paraíba; the most recent was at the municipality of Olivedos. Recent studies have discovered the presence of high levels of non-clay minerals that can produce unsatisfactory results when attempting to use these clays in drilling fluids. In order to make them suitable for this purpose, the MgO and CaCl2 as chemical additives were used and their influences on the rheological properties of these clays were analyzed, using an experimental planning technique and statistical analysis. The samples were obtained using experimental modeling by the delineation of mixtures technique; first, the clays were transformed with sodium carbonate and then dosed with MgO and CaCl2. The rheological properties, apparent viscosity (AV) and plastic viscosity (PV) were determined according to the Petrobras standard (AV≥15 cP; PV≥4 cP). The results showed that the values of AV and PV increased considerably and that MgO was the additive that contributed most to the improvement of these properties, making these additives suitable for use in water-based drilling fluids.

Resumo Este trabalho teve como objetivo avaliar a potencialidade das argilas do estado da Paraíba, visando suas aplicações em tratamentos medicinais, terapêuticos e estéticos. As amostras das argilas foram caracterizadas pelas técnicas de difração de raios X, composição química por fluorescência de raios X, termogravimetria, análise térmica diferencial, análise granulométrica por difração a laser, capacidade de troca catiônica e atividade antimicrobiana. Com base no estudo, concluiu-se que as argilas do estado da Paraíba apresentaram propriedades similares à argila comercial. A avaliação antimicrobiana revelou que as amostras não apresentaram atividade frente a três cepas bacterianas de interesse clínico: Staphylococcus epidermidis ATCC 12 228, Staphylococcus aureus ATCC 25 923 e Escherichia coli ATCC 25 922. Por fim conclui-se que as argilas estudadas possuem potencial tecnológico para aplicações em tratamentos medicinais, terapêuticos, estéticos e como matéria-prima para obtenção de biomateriais, em virtude da sua estabilidade e segurança biológica.

Abstract This study aimed to evaluate the potential of clays from the State of Paraíba to be used for medicinal, therapeutic and aesthetic treatments. The samples were characterized by X-ray diffraction, X-ray fluorescence chemical composition, thermogravimetry, differential thermal analysis, laser diffraction granulometric analysis, cation exchange capacity, and antimicrobial activity. Based on the study, it was concluded that the clays from the State of Paraíba had properties similar to those of commercial clay. The antimicrobial evaluation revealed that the samples showed no activity against the three bacterial strains of clinical interest: Staphylococcus epidermidis ATCC 12 228, Staphylococcus aureus ATCC 25 923, and Escherichia coli ATCC 25 922. Finally, it was concluded that the clays studied have the potential for technological applications in medicinal, therapeutic, and aesthetic treatments, and as raw material for obtaining biomaterials, due to their stability and biological safety.

Resumo A pesca de mariscos é uma das atividades comerciais mais importantes da comunidade pesqueira do município de Cabedelo (Paraíba, Brasil). O processo de beneficiamento, após a extração do molusco, gera elevada quantidade de conchas, cujo descarte, em volume considerável, provoca assoreamento de áreas extensas e consequente desequilíbrio ambiental. Na busca do aproveitamento desses resíduos (conchas de mariscos) e visando a redução dos problemas ambientais causados, esse trabalho teve como objetivo o estudo da incorporação de pó de conchas de mariscos em massa de porcelanato. Composições cerâmicas foram formuladas a partir de uma massa de porcelanato industrial e pó de concha de marisco ou CaCO3 comercial variando entre 0 e 7% em massa. Corpos de prova preparados por prensagem uniaxial tiveram suas propriedades tecnológicas avaliadas em função da temperatura de sinterização. Os resultados indicaram que o uso de até 7% em massa de pó de concha mantém as propriedades tecnológicas dentro dos padrões exigidos pela ABNT (Brasil) para a classificação como cerâmicas de revestimento do grupo BIa.

Abstract The fishing of shellfish is one of the most important commercial activities of the fishing community of the municipality of Cabedelo (Paraíba, Brazil). The step of processing, after the extraction of the mollusk, generates a large amount of shells, whose discharge, in considerable volume, causes silting of large areas and consequent environmental imbalance. In the search for the use of these residues (mollusk shells) and aiming at reducing the environmental problems caused, this work had the aim of studying the incorporation of mollusk shell powder in the mass of porcelain tile. Ceramic compositions were formulated from an industrial standard mass and mollusk shell powder or commercial CaCO3 ranging from 0 to 7% by weight. Samples prepared by uniaxial pressing had their technological properties evaluated as a function of the sintering temperature. The results indicated that the use of up to 7 wt% of the mollusk shell powder maintains the technological properties within the standards required by the ABNT (Brazil) for classification as BIa type porcelain tiles.

Resumo A expansão por umidade (EPU) é caracterizada por um aumento das dimensões físicas do corpo cerâmico quando em contato com a água na forma líquida ou de vapor. O fenômeno de EPU pode contribuir para o surgimento de patologias graves em revestimentos cerâmicos como trincas, deslocamentos ou danos mais severos. Este trabalho objetivou estudar o problema da EPU em massas cerâmicas aditivadas com resíduos de quartzito para uso em revestimentos utilizando a técnica de dilatometria e a resistência mecânica à flexão em três pontos. As matérias-primas foram beneficiadas e caracterizadas através de ensaios de análise granulométrica por difração a laser, plasticidade, análise química, análise termodiferencial, termogravimétrica e difração de raios X. Os resultados evidenciaram que a adição de resíduos de quartzito de maneira geral elevou os valores de EPU para corpos queimados em temperaturas inferiores a 1100 °C. Para corpos queimados a 1200 °C os resultados indicaram elevado comportamento mecânico e diminuição da EPU, sendo os melhores resultados para as massas aditivadas com 15% de quartzito.

Abstract The moisture expansion (ME) is characterized as an increase in physical dimensions of ceramic body when in contact with water (liquid or vapor). The ME phenomenon may contribute to the appearance of serious pathology in ceramic tiles such as cracks, detachment or more severe damages. This work aimed to study the problem of ME in ceramic masses added with quartzite waste for use in tiles using the dilatometry and three-point flexural strength methods. The raw materials were processed and characterized by laser diffraction particle size analysis, plasticity, chemical analysis, thermogravimetric and differential thermal analysis, and X-ray diffraction. The results showed that the addition of quartzite waste generally elevated ME values for bodies fired at temperatures below 1100 °C. For bodies fired at 1200 °C the results indicated high mechanical performance and ME decrease, and the best results for additive formulations was 15% of quartzite.

ResumoA exploração desordenada ao longo dos anos das argilas bentoníticas do município de Boa Vista, PB, resultou no esgotamento das variedades nobres. Assim, o que existe atualmente são bentonitas com elevado percentual de minerais acessórios, elementos contaminantes a exemplo do quartzo, os quais influem negativamente nas propriedades reológicas das dispersões. O presente trabalho propõe concentrar dispersões dessas argilas pouco nobres pela operação de hidrociclonagem e posterior secagem por spray dryer, visando à obtenção de amostras com valores de reologia de acordo com norma EP-1EP-00011-A da Petrobrás. Assim, preparou-se dispersões de três composições com as argilas Bofe, Chocolate, Verde-Lodo, Chocobofe e Sortida previamente selecionadas por planejamento experimental com concentrações de 4% em massa de argila para serem concentradas por hidrociclonagem. Os concentrados foram secos por spray dryer em duas condições de secagem. Os resultados evidenciaram a eficiência das operações de hidrociclonagem e secagem por spray dryer das misturas com notável melhoria nas propriedades reológicas.

AbstractThe uncontrolled exploitation over the years of bentonite clays in Boa Vista, PB, Brazil, resulted in the exhaustion of noble varieties. So, what currently exists are bentonites with a high percentage of accessory minerals, contaminants such as the quartz, which have a negative influence on the rheological properties of the dispersions. This paper proposes concentrate dispersions of these little noble clays by hydrocycloning operation and further drying by spray dryer, in order to obtain samples with rheology values of according to standard EP-1EP-00011-A of Petrobras. Thus, dispersions prepared of three compositions with the clays Bofe, Chocolate, Verde-Lodo, Chocobofe and Sortida previously selected by experimental design with concentrations of 4 wt.% of clay to be concentrated by hydrocycloning. The concentrates were dried by spray dryer in two drying conditions. The results showed the efficiency of hydrocycloning operations and drying by spray dryer of the mixtures with remarkable improvement in the rheological properties.

As principais reservas de argilas bentonitas no Brasil encontram-se nos estados de S. Paulo, Bahia, Piauí e Paraíba, sendo este ultimo como maior produtor nacional. Os grandes depósitos dessas argilas provem do município de Boa Vista, PB, que atualmente encontra-se em fase exaustão devido à exploração desordenada. Outros novos depósitos foram descobertos nos municípios de Cubati, PB e Pedra Lavrada, PB, sendo o mais recente o município de Sossego, PB, fato que pode representar uma interessante alternativa tecnológica à futura escassez das argilas bentoníticas na Paraíba, ampliação da produção mineral na região e consolidação do estado como o maior produtor do país. Este trabalho tem por objetivo estudar as argilas esmectíticas do município de Sossego, PB. Inicialmente as amostras foram submetidas a uma caracterização física, química e mineralógica através das seguintes técnicas: análise granulometrica por difração a laser, composição química por fluorescência de raios X, difração de raios X, análise térmica diferencial e termogravimetrica. Após os ensaios de caracterização foram determinadas as propriedades reológicas com base na norma da Petrobrás para fluidos base água. Os resultados evidenciaram que as argilas apresentaram em sua composição mineralógica esmectita, caulinita, feldspato e quartzo. Em relação às propriedades reológicas, os resultados foram promissores para algumas amostras para uso em fluidos de perfuração.

The main reserves of bentonite clays in Brazil are located in the states of S. Paulo, Bahia, Piauí and Paraíba, the latter being as a major national producer. Large deposits of these clays are found in Boa Vista, PB, which is currently in depletion phase due to uncontrolled exploitation. Other deposits were discovered in Districts of Cubati, and Pedra Lavrada, PB, and recently in the Sossego district, PB, Brazil, was discovered a new deposit which may represent an interesting alternative technology to future shortages of Paraíba bentonite clays, expansion of mineral production in region and consolidation of the state as the largest producer in the country. This work aims to study the smectite clays from Sossego District, PB. Initially the samples were submitted to characterize physical, chemical and mineralogical through the following techniques: granulometric analysis by laser diffraction, chemical composition by X-ray fluorescence, X-ray diffraction, thermal differential and thermogravimetric analysis. After those tests, were determined the rheological properties, based on standard Petrobras, for drilling water based fluids. The results showed that mineralogical composition clays were smectite, kaolinite, feldspar and quartz. The rheological properties results indicated that some samples were promising for use in drilling fluids.

As argilas bentoníticas, usadas como agente viscosificante e nanocompósitos, não podem ser usadas sem um prévio tratamento orgânico para que suas superfícies se tornem hidrofóbicas e possam ser dispersas em meios orgânicos. Estas argilas depois de tratadas são chamadas de argilas organofílicas, e são geralmente obtidas através da adição, em meio aquoso, de um agente organofilizante, geralmente um tensoativo, iônico, anfótero ou não iônico. O processo de organofilização, composto de várias etapas, nem sempre garante a obtenção de argilas organofílicas de boa qualidade, sendo importante destacar as variáveis de processo bem como a escolha das matérias-primas a serem utilizadas. Propõe-se então um estudo detalhado das variáveis envolvidas no processo de dispersão das argilas bentoníticas, e também no processo de organofilização procurando relacionar as viscosidades aparente e plástica das dispersões argilosas com a eficiência do processo de organofilização. O processo de organofilização será controlado pelos resultados de difração de raios X e termogravimetria. As variáveis de processo tanto envolvidas na dispersão das argilas quanto na organofilização, do ponto de vista da caracterização, não têm grande influência na incorporação do tensoativo às argilas bentoníticas, sendo influentes o tipo de argila e tensoativo e a presença de sódio como agente defloculante, o que é muito importante de vista industrial pela melhor operacionalidade das condições de processamento.

The bentonitic clays, used as a thickening agent and nanocomposites, cannot be used without a prior treatment for their organic surfaces to become hydrophobic and be dispersed in organic media. These clays after treatment are called organoclays and are usually obtained through the addition of an organophilization agent, usually an ionic, amphoteric or nonionic surfactant. The process of organophilization is composed of several steps, and not always ensures the provision of good quality organoclays; it is important to highlight the process variables and the choice of raw materials to be used. It is here proposed a detailed study of the process variables involved in the dispersion of bentonitic clays, and also looking of the organophilization process related with the apparent and plastic viscosities of clay dispersions with the organophilization efficiency. The organophilization process will be controlled by observing the results of X-ray diffraction and thermogravimetry. It was observed through this study that both the process variables involved in the dispersion of the clays and in organophilization's view point characterization, have no great influence on the bentonite clay surfactant incorporation, and influence the clay type and surfactant and the presence sodium as dispersant agent, which is very important to the industrial serviceability of the best processing conditions.

This paper evaluates the production of fatty acids ethyl esters from corn oil and ethanol. The reaction was carried out applying low-frequency high-intensity ultrasound (25 kHz) under atmospheric pressure and ambient temperature. Response surface methodology (RSM) was used to evaluate the influence of alcohol to oil molar ratio and catalyst concentration (sodium hydroxide) on the yield of corn oil into ethyl esters. Analysis of the operating conditions by RSM showed that the most important operating condition affecting the reaction was the ethanol to oil molar ratio. Results showed low yield of corn oil into ethyl esters. The highest yield observed was of 62.9% after 30 minutes of reaction. The best operating condition was obtained applying an alcohol to oil molar ratio of 4.5 and a catalyst to oil molar ratio of 0.010.

Fischer-Tropsch synthesis is an important chemical process for the production of liquid fuels. In recent years, the abundant availability of natural gas and the increasing demand of gasoline, diesel and waxes have led to a high interest in further developing this process. The dependencies of liquid hydrocarbon product distribution of iron catalyzed Fischer-Tropsch synthesis on operating pressure and temperature have been studied. The study followed an experimental planning and the results were analyzed based on surface response methodology. The effects of different operating conditions on product distribution were compared based on number average carbon number and distribution dispersion. Results showed that high temperature (270°C) and pressure (27 atm) favor the production of heavy waxes that can be converted to liquid fuels through hydrocracking, while greater direct selectivity towards liquid fuels are favored by low temperature (240°C) and high pressure (30 atm).

In this work a model was developed to describe the dynamic behavior of fluid and particles in pneumatic conveying. The object-oriented simulation (OOS) technique was applied, which allowed a discrete, deterministic and transient treatment for the particulate phase. The fluid phase was modeled assuming a pseudo two-dimensional flow, separated from the particulate phase. The dynamic effects coupling both phases were taken into account in the interaction terms as the drag force acting on the particles and the momentum generation in the fluid phase. The model presented in this work considers bidirectional coupling of the particulate and fluid phases and tridimensional movement of the particles. The properties of the object-oriented technique allow the simulation of polydispersed mixtures, permitting segregation studies in pneumatic conveying.