Resumo em Português:

Resumo O trabalho proposto tem como objetivo avaliar por meio de planejamento estatístico a incorporação de um resíduo de galvanoplastia (lodo com metais altamente poluidores, como o cromo) em cerâmica vermelha, para a redução em seu armazenamento e a diminuição de sua contaminação ao meio ambiente e ao homem. Para isso, o lodo galvânico e a argila utilizada foram caracterizados quanto à densidade, caracterização visual, pH, umidade, matéria orgânica total, quantidade de cromo presente, espectroscopia de infravermelho e análise térmica (TG/DTA). Para avaliação do processo de produção do cerâmico foi realizado um planejamento fatorial 23 (dois níveis e pontos centrais) em que as variáveis independentes foram concentração de lodo na massa, temperatura de secagem e temperatura de queima. As variáveis dependentes foram absorção de água, lixiviação do cromo, solubilidade de resíduos e retração linear, conforme seus limites estabelecidos. Analisando os resultados obtidos nas caracterizações dos corpos de prova, pôde-se identificar, após a verificação junto às normas vigentes, que houve duas concentrações de lodo na mistura dentro da maioria destas conformidades (5 e 15%), com exceção do teste de solubilização, onde todos apresentaram valores acima do limite permitido. Por meio dos resultados obtidos, verificou-se a possibilidade de desenvolver produtos de cerâmica aditivados com lodo galvânico, porém nas faixas das variáveis independentes estudadas não foi possível a inertização do cromo.

Resumo em Inglês:

Abstract The proposed study aims to evaluate by means of statistical design, the incorporation of galvanic sludge (with highly polluting metals, such as chromium) in red ceramic, in order to reduce its storage and contamination to the environment and the mankind. The galvanic sludge and clay used were characterized by density measurement, visual characteristics, pH, moisture, total organic matter, amount of chromium, infrared spectroscopy and thermal analysis (TG/DTA). For evaluation of the ceramic production process it was performed a 23 factorial design (two levels and central points) where the independent variables were sludge concentration in the mass, drying temperature and firing temperature. The dependent variables were water absorption, chromium leaching, waste solubility and linear shrinkage, according to the established limits. Analyzing the obtained results in the characterization of the samples, it was possible to identify after checking with the current regulations, that there were two sludge concentrations in the mix which fit most of the compliances (5 and 15%), except for the solution test, in which all samples showed results above the allowed limit. The achieved results showed the possibility of developing ceramic products added with galvanic sludge, but in the ranges of independent variables studied, it was not possible the chromium inertization.

Resumo em Português:

Resumo Em estudos recentes, verificou-se ser possível produzir, em meio aquoso, nanopartículas de zircônia hidratada (cristalitos inferiores a 2 nm) a partir de um precursor não usual, o tungstato de zircônio (ZrW2O8), óxido bimetálico de tamanho micrométrico (1,7 µm) e insolúvel em água. Essas nanopartículas de zircônia são capazes de formar aglomerados policristalinos transparentes à luz visível. No entanto, a produção controlada de sólidos de zircônia transparentes a partir da consolidação por centrifugação de suspensões estáveis dessas nanopartículas, desaglomeradas no momento da síntese, ainda não havia sido explorada. Dentro deste contexto, este trabalho teve por objetivo avaliar a dispersão e a consolidação de nanopartículas de zircônia hidratada produzidas a partir do ZrW2O8 em meio aquoso e utilizando-se a trietanolamina (TEOA) como surfactante, e compreender o efeito dos parâmetros experimentais empregados na dispersão sobre o teor de tungstênio remanescente nos sólidos consolidados. A síntese e dispersão foram realizadas em meio aquoso, a 80 °C, com o uso de NaOH e TEOA; em seguida, as soluções coloidais foram dialisadas, seus valores de pH foram ajustados para 6, e foram ultracentrifugadas a 28000 rpm por 24 h. Verificou-se que a utilização da TEOA na síntese permitiu a obtenção de soluções coloidais estáveis de nanopartículas de zircônia que, após centrifugação, originaram sólidos transparentes e amarelados que foram caracterizados por meio de diversas técnicas (microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de energia dispersiva, difração de raios X, espectroscopia Raman e de infravermelho com transformada de Fourier, além de análise térmica simultânea). Apesar de a TEOA auxiliar na dispersão das nanopartículas, ao mesmo tempo interferiu no mecanismo de síntese, levando à obtenção de zircônia dopada com WOx com quantidades de tungstênio que variaram dependendo das condições experimentais empregadas.

Resumo em Inglês:

Abstract In recent studies, it was possible to produce hydrous zirconia nanoparticles with crystallite sizes as small as 2 nm from ZrW2O8 powder with initial particle size of 1.7 µm in an aqueous medium. The zirconia nanoparticles formed transparent polycrystalline aggregates. However, the controlled production of transparent zirconia solids by centrifugation of stable suspensions, deagglomerated in the moment of the synthesis, has not been explored yet. In this context, this study aimed to evaluate the dispersion and consolidation of hydrous zirconia nanoparticles produced from ZrW2O8, in aqueous medium and using triethanolamine (TEOA) as surfactant, and to understand the effect of experimental conditions on the tungsten content in the consolidated solids. The synthesis and dispersion were carried out in aqueous medium at 80 °C with the use of NaOH and TEOA; the colloidal solutions were dialyzed, their pH values were adjusted to 6, and then ultracentrifuged at 28000 rpm for 24 h. It has been found that the use of TEOA in the synthesis allowed obtaining stable sols of zirconia nanoparticles which, after centrifugation, originated transparent and yellowish solids that were characterized using various techniques (scanning electron microscopy, energy dispersive spectroscopy, X-ray diffraction, Raman spectroscopy, Fourier transform infrared spectroscopy, and simultaneous thermal analysis). Although TEOA assists in the dispersion of nanoparticles, it interfered in the synthesis mechanism, leading to the production of zirconia doped with WOx, with tungsten concentrations that varied depending on the experimental conditions employed.

Resumo em Português:

Resumo O empacotamento de partículas em concretos e argamassas adquire cada dia mais importância no âmbito técnico, uma vez que muitas das propriedades dos materiais compósitos são influenciadas pelo índice de vazios e concentração de sólidos. Este trabalho teve o objetivo de comparar a densidade de empacotamento de agregados miúdos, cujas curvas granulométricas foram obtidas pelo uso de diferentes modelos de empacotamento de partículas. A areia normal brasileira, fornecida pelo IPT, foi utilizada para verificação experimental dos resultados teóricos obtidos pelo uso dos modelos. As densidades de empacotamento das curvas granulométricas foram calculadas através do modelo de empacotamento CPM (do inglês, compressible packing model). A máxima densidade de empacotamento foi buscada pelo uso de modelos de empacotamento que resultam em uma curva granulométrica ideal, fazendo-se valer de ensaios preliminares que indicavam uma maior densidade de empacotamento na fração grossa da areia, de 1,2 mm. Desta forma, além das curvas granulométricas ideais, fez-se também um estudo com composições aleatórias onde houve aumento progressivo de 5% na fração grossa da areia com a devida compensação nas frações mais finas. Utilizou-se, como referência, a curva granulométrica que representa a média dos limites inferior e superior da zona ótima recomendada pela norma NBR 7211. Os resultados obtidos mostraram que é possível aumentar a densidade de empacotamento através do uso de modelos de empacotamento de partículas e composições aleatórias, com relação à curva média da norma. Esse aumento foi da ordem de 2% e 5% para as densidades de empacotamento real e virtual, respectivamente. A verificação experimental dos resultados teóricos demonstrou que o modelo CPM infravalorou a densidade de empacotamento em aproximadamente 10%.

Resumo em Inglês:

Abstract The study of particle packing in concretes and mortars is becoming more and more important in the technical field, since the properties of the composite materials are influenced by both the voids index and the solid concentration. This paper aimed to compare the packing density of fine aggregates, whose grading curves were obtained by the use of different particle packing models. The Brazilian standard sand, provided by IPT, was used for the experimental validation of the theoretical results obtained by the use of the models. The packing densities of the grading curves were calculated with the compressible packing model (CPM). The maximum packing density was sought by using particle packing models resulting in an optimal particle size distribution curve. Preliminary tests were made, which indicated a higher packing density of the coarser fraction of the sand, 1.2 mm. Therefore, in addition to the ideal grading curves, a study with random compositions was also made, with a progressive increase of 5% in the coarse sand fraction and a consequent decrease of the finer fractions. A grading curve representing the average of the lower and upper limits of the optimal zone recommended by the standard NBR 7211 was used as reference. The results showed that it is possible to increase the packing density using particle packing models and random compositions, with respect to the average grading curve from the Brazilian standard. An increase in the order of 2% and 5% was reached for the actual and the virtual packing densities, respectively. The experimental validation of the theoretical results showed that the CPM model undervalues the packing density in approximately 10%.

Resumo em Português:

Resumo O aumento do número de cirurgias de substituição e reparação óssea propiciou o estudo e a disseminação do uso de biomateriais, devido à sua biocompatibilidade e custo inferior ao de outros materiais utilizados como implantes. A hidroxiapatita é um biomaterial eficaz para utilização em engenharia tecidual, por ela fazer parte da matriz óssea. Porém, sua baixa resistência mecânica torna necessária a adição de outros materiais objetivando aumentar tal propriedade. A alumina é um material bioinerte que tem sido bastante utilizado como reforço mecânico para a hidroxiapatita. Este trabalho buscou desenvolver, pelo método da esponja polimérica, arcabouços cerâmicos de hidroxiapatita-alumina nas proporções em massa 50%-50%, 60%-40% e 70%-30. Os corpos de prova foram calcinados a 550 °C e sinterizados a 1250, 1300 e 1350 °C para avaliar características microestruturais. Os resultados obtidos estão de acordo com a literatura, o que justifica a realização de ensaios de caracterização físico-mecânica.

Resumo em Inglês:

Abstract The increase in number of surgeries for bone exchanging and repairing allowed researches and use of biomaterials due to their biocompatibility and low cost when compared to other materials used as implants. Hydroxyapatite is one of the most used material for tissue engineering because it is part of the bone matrix. However, hydroxyapatite has low mechanical strength and it is necessary to mix it with other materials to improve that property. Alumina is a bioinert material which has been used as mechanical reinforcement for hydroxyapatite. This research aimed to develop hydroxyapatite-alumina ceramic scaffolds by the polymeric sponge method, with compositions of 50%-50%, 60%-40% and 70%-30% by weight. The samples were calcined at 550 ºC and sintered at 1250, 1300 and 1350 ºC for microstructural analysis. The results were in accordance to literature, and it is recommended to do physical-mechanical essays.

Resumo em Português:

Resumo Apesar da abundância de pirita na natureza e seu papel como uma das principais fontes de emissões de SO2 em processos industriais, há pouca informação sobre a cinética e os mecanismos das reações de oxidação e de decomposição da pirita. Este trabalho teve o objetivo de determinar a viabilidade de aplicação do método de Friedman para a determinação dos parâmetros cinéticos para as reações de oxidação e de decomposição da pirita obtidas das indústrias de extração de carvão de forma a se obter materiais magnéticos baseados na pirita. Este método está baseado no emprego da perda de massa experimental obtida usando-se análise termogravimétrica (TG) para a determinação das energias de ativação das reações. Assim, a energia de ativação, o fator pré-exponencial e a ordem de reação foram obtidos usando-se curvas de TG com diferentes taxas de aquecimento (2,5, 5,0, 7,5 e 10,0 K.min-1). Para atmosfera inerte, as energias de ativação calculadas de aproximadamente 280 kJ.mol-1 estão em acordo com os valores encontrados na literatura. A reação em atmosfera oxidante mostrou duas regiões predominantes de perda de massa, sugerindo a existência de duas reações. O valor obtido de 482 kJ.mol-1 para a energia de ativação da segunda perda de massa, ocorrida a aproximadamente 770 K, foi similar aos resultados relatados por outros atores. Para a perda de massa observada a aproximadamente 650 K, valores similares não foram encontrados na literatura para se comparar com os valores do método Friedman. A energia de ativação teórica foi, entretanto, determinada com equações empíricas. Um valor teórico de aproximadamente 1000 kJ.mol-1 foi obtido para a reação de decomposição de pyrrhotita. Os valores encontrados para outros parâmetros cinéticos se mostraram inconsistentes.

Resumo em Inglês:

Abstract Despite the great abundance of pyrite in nature and its role as one of the main sources of SO2 emissions in industrial processes, there is little definitive information about the kinetics and mechanisms of pyrite oxidation and decomposition reactions. This work aimed to determine the viability of applying the Friedman method for kinetic parameter determination to the oxidation and decomposition reactions of pyrite from the coal mining industry in order to obtain pyrite-based magnetic materials. Such method is based on the use of experimental weight loss data obtained using thermogravimetric analysis (TG) for the determination of the reaction activation energies. Thus, the activation energy, the pre-exponential factor and the reaction order were obtained using TG curves with different heating rates (2.5, 5.0, 7.5 and 10.0 K.min-1). For inert atmosphere, the calculated activation energies of approximately 280 kJ.mol-1 agree with the literature values. The reaction in oxidant atmosphere showed two predominant weight loss regions, suggesting the existence of two different reactions. The 482 kJ.mol-1 value obtained for the activation energy of the second weight loss that occurred at approximately 770 K was similar to the results reported by other authors. For the observed weight loss at approximately 650 K, similar values were not found in the literature to compare to the results of the Friedman method. The theoretical activation energy was therefore determined with empirical equations. A theoretical value of approximately 1000 kJ.mol-1 was obtained for the decomposition of pyrrhotite. The values found for the other kinetic parameters showed inconsistencies.

Resumo em Português:

Resumo Além de vários aspectos positivos nas propriedades técnicas, aglomerantes geopoliméricos têm consideráveis vantagens do ponto de vista ambiental, com menor consumo de energia e menor emissão de CO2. Neste estudo, conduziu-se uma revisão sobre os materiais empregados na produção de geopolímeros por alguns pesquisadores brasileiros, e também um experimento empregando-se dois tipos de resíduos (resíduos de cerâmica vermelha e cinza de casca de arroz). A resistência à compressão do material resultante desenvolveu-se muito rapidamente, alcançando valor de 11 MPa após 1 dia. A microestrutura foi analisada por microscopia eletrônica de varredura, revelando uma microestrutura compacta e a presença de materiais precursores do resíduo de cerâmica vermelha que não reagiram completamente. Os resultados indicaram a viabilidade de se produzir material geopolimérico sem usar o silicato de sódio comercial e curado em temperatura ambiente, apresentando uma opção para a produção de materiais de construção com menores impactos ambientais.

Resumo em Inglês:

Abstract In addition to several positive aspects in technical properties, geopolymeric binders have considerable advantages in the environmental point of view, with lower energy consumption and lower CO2 emission. In this study, it was conducted an overview about the utilized materials by some Brazilian researchers in geopolymers production, and also an experiment employing two types of wastes (red ceramic waste and rice husk ash). The compressive strength of the resulting material developed very fast, reaching a value of 11 MPa after one day. The microstructure was evaluated by scanning electron microscopy, revealing a compact microstructure and the presence of starting materials from the red ceramic waste that not completely reacted. The results indicated the feasibility of producing geopolymeric material without using commercial sodium silicate and cured at room temperature, showing an option for building materials production with lower environmental impacts.

Resumo em Português:

Resumo Uma rota de síntese em uma etapa baseada no método dos precursores poliméricos foi usada para produzir pós do nanocompósito contendo as fases CuO e céria dopada com samária (SDC). Esta rota química permitiu obter pós compósitos com reduzido tamanho de partícula e uniforme distribuição dos elementos Cu, Ce e Sm. O material particulado foi caracterizado por difração de raios X (DRX) combinado com refinamento Rietveld dos dados de difração. Compósitos CuO-SDC sinterizados em ar entre 950 e 1050 °C e em seguida reduzidos a Cu-SDC foram caracterizados por DRX e microscopia eletrônica de varredura. A porosidade aberta foi medida usando o princípio de Arquimedes. Microestruturas adequadas para os processos de transferência de carga e transporte de massa (30 a 45% de porosidade) foram obtidas em cermets Cu-SDC previamente sinterizados a 1000 a 1050 °C. Os resultados indicaram que compósitos CuO-SDC e cermets Cu-SDC com potencial aplicação como anodos de células a combustível de óxido sólido (CCOS) podem ser obtidos por projeto microestrutural. Meia célula suportada no anodo foi preparada por coprensagem e cossinterização de céria dopada com gadolínia (CGO) e o nanocompósito obtido neste trabalho.

Resumo em Inglês:

Abstract An in situ one step synthesis route based on the polymeric precursor method was used to produce dual phase CuO-samaria doped ceria (SDC) nanocomposite powders. This chemical route allowed to obtain composite powders with reduced particle size and uniform distribution of Cu, Ce and Sm elements. The particulate material was characterized by powder X-ray diffraction (XRD) combined with Rietveld refinement. CuO-SDC sintered in air between 950 to 1050 °C and subsequently reduced to Cu-SDC cermets were further characterized by XRD and scanning electron microscopy. The open porosity was measured using the Archimedes’ principle. Suitable microstructures for both charge transfer and mass transport processes (30 to 45% porosity) were attained in Cu-SDC cermets previously fired at 1000 to 1050 °C. Overall results indicated that CuO-SDC composites and Cu-SDC cermets with potential application as anodes for solid oxide fuel cells (SOFCs) can be obtained by microstructural design. An anode supported half-cell was prepared by co-pressing and co-firing gadolinia doped ceria (CGO) and the herein synthesized CuO-SDC nanocomposite powder.

Resumo em Português:

Resumo Devido aos impactos ambientais gerados pela construção civil, muitos pesquisadores têm estudado os resíduos de construção e demolição. É possível encontrar na literatura científica trabalhos focados na pasta de cimento endurecido. Neste estudo, pasta de cimento Portland hidratada (PCH) preparada a partir de cimento Portland CP V-ARI (CP-V) foi desidratada via tratamento térmico a 700 °C (700-PCD) e a 900 °C (900-PCD), sendo em seguida reidratada. A estrutura e microestrutura durante hidratação, desidratação e reidratação foram investigadas. Para a caracterização das mudanças morfológicas, difração de raios X, espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier e microscopia eletrônica de varredura foram utilizadas. A análise termogravimétrica foi utilizada para estudar as etapas de desidratação da pasta de cimento hidratada original. O estudo de desidratação da PCH mostrou que a 700 e 900 °C os novos nesossilicatos e CaO estão claramente presentes nas amostras. Durante a reidratação das amostras de 700-PCD e o 900-PCD, ocorreram reidratação parcial e carbonatação. Corpos de prova a partir de CP-V e 0%, 2%, 10%, 40% e 60% de pó de cimento desidratado (PCD) foram preparados. Corpos de prova preparados com até 40% de PCD apresentaram propriedades semelhantes, quando comparado com corpos de prova de pasta de cimento puro preparados com CP-V, enquanto adições de 60% de PCD resultaram em um decréscimo da resistência à compressão.

Resumo em Inglês:

Abstract Because of the environmental impacts generated by civil construction, many researchers have studied the wastes of construction and demolition. It is possible to find in the scientific literature works focused on hardened cement paste. In this study, hydrated Portland cement paste (PCH) prepared from Portland cement CP V-ARI (CP-V) was dehydrated through heat treatments at 700 °C (700-PCD) and 900 °C (900-PCD) and then rehydrated. The structure and microstructure during hydration, dehydration and rehydration were investigated. For characterization of the morphological changes, X-ray diffraction analysis, Fourier transform infrared spectroscopy, and scanning electron microscopy were used. Thermogravimetric analysis was used to study the stages of dehydration of the original hydrated cement paste. The study of dehydration of PCH showed that at 700 and 900 °C new nesosilicates and CaO were clearly present in the samples. During the rehydration of the samples 700-PCD and 900-PCD partial rehydration and carbonation occurred. Specimens from CP-V and 0%, 2%, 10%, 40% and 60% of dehydrated cement powder (PCD) were prepared. Specimens prepared with up to 40% of PCD showed similar properties when compared to the pure cement paste prepared from CP-V, while additions of 60% PCD resulted in a decrease of the compressive strength.

Resumo em Português:

Resumo Atualmente, com a incorporação de adições minerais, é possível produzir cimentos compostos com características específicas para uma determinada aplicação. Além da economia associada à redução de energia e de clínquer, o crescimento da utilização desses cimentos deve-se ao seu melhor desempenho mecânico e de durabilidade quando comparado ao cimento comum. Neste contexto, no presente trabalho, o resíduo de cerâmica vermelha foi moído para a produção de uma adição mineral. Posteriormente, ele foi combinado com um cimento Portland de alta resistência inicial para a produção de cimentos compostos. Considerando os teores de clínquer e de material pozolânico estabelecidos em norma, foram produzidos em laboratório um cimento composto com pozolana e um cimento pozolânico. A composição química, as propriedades físicas (massa específica, área superficial específica, água da pasta de consistência normal, tempo de pega e estabilidade volumétrica) e mecânicas (resistência à compressão) desses cimentos foram determinadas e comparadas com as propriedades de cimentos compostos comerciais. A partir dos resultados obtidos, verificou-se que os cimentos compostos produzidos em laboratório atenderam aos requisitos químicos e físicos das normas correspondentes. Quanto às propriedades mecânicas, esses cimentos apresentaram desempenho mecânico superior aos cimentos comerciais, com valores de resistência até 50% maior que os respectivos cimentos compostos comerciais. Assim, a pozolana obtida a partir de resíduos de cerâmica vermelha apresenta-se como uma potencial alternativa de adição mineral para a produção de cimento Portland.

Resumo em Inglês:

Abstract Nowadays, with the incorporation of mineral additions, it is possible to produce blended cements with specific properties for a given use. Besides cost savings associated with reduced energy and clinker, the increasing use of these cements is due to their better mechanical performance and durability compared to ordinary cement. In this context, in the present work, the red clay industry waste was ground to produce a mineral addition. Later it was combined with a high early strength Portland cement for the production of blended cements. Considering the content of clinker and pozzolanic material set in standards, a pozzolan-modified cement and a pozzolan cement were produced in the laboratory. The chemical composition, physical characteristics (density, specific surface area, normal consistency paste, setting time and soundness) and mechanical properties (compressive strength) of these cements were determined and compared with the properties of commercial cements. From the results, it was verified that the blended cements produced in the laboratory met the chemical and physical requirements of the corresponding standards. Regarding the mechanical properties, these cements showed superior mechanical performance compared to the commercial cements, with strength values up to 50% higher than the respective commercial blended cements. Thus, the pozzolan obtained from red clay industry waste is a potential alternative of mineral addition to the production of Portland cement.

Resumo em Português:

Resumo Materiais, tais como MgAl2O4 e ZnAl2O4, avaliados em reações de reforma a seco de metano para produzir gás de síntese foram sintetizados pelo método de combustão assistida por micro-ondas usando ureia como combustível. As amostras dos óxidos sintetizados foram calcinadas a 800 °C durante 2 h e impregnadas com 5% de níquel. As amostras impregnadas foram calcinadas a 850 °C durante 4 h para se obter as fases desejadas. Os resultados dos testes catalíticos mostraram que os catalisadores são ativos para as reações de reforma a seco de metano, e o catalisador que mostrou o melhor desempenho para a capacidade de conversão de metano foi 5% de Ni/MgAl2O4 calcinado a 850 °C/4 h.

Resumo em Inglês:

Abstract Materials such as MgAl2O4 and ZnAl2O4 assessed in the reaction of dry reforming of methane to produce syngas were synthesized by microwave-assisted combustion method using urea as fuel. Samples of synthesized oxides were calcined at 800 °C for 2 h and impregnated with 5% nickel. The impregnated samples were calcined at 850 °C for 4 h to obtain the desired phases. The results of the catalytic tests showed that the catalysts are active for the reaction of dry reforming of methane, and the catalyst that showed the best performance for methane conversion was 5% Ni/MgAl2O4 calcined at 850 °C/4 h.

Resumo em Português:

Resumo Óxido de zinco puro (ZnO) e dopado com 5% de Al (ZNAL) foram sintetizados pelo método Pechini modificado e caracterizados por difração de raios X (DRX), fluorescência de raios X (FRX), espectroscopia Raman, espectroscopia no infravermelho e espectroscopia UV-visível. A análise por FRX confirmou a relação estequiométrica teórica, enquanto DRX e espectroscopia Raman indicaram que o Al3+ foi incorporado no retículo de wurtzita do ZnO sem fases secundárias, conduzindo a uma diminuição no valor do band gap e a um aumento significativo dos sítios básicos de Lewis. ZnO puro e dopado foram utilizados como catalisadores na transesterificação etanólica do óleo de algodão utilizando um planejamento fatorial para determinar as melhores condições de síntese. Os índices de conversão do óleo em biodiesel foram avaliados através de medidas da viscosidade e por espectroscopia RMN 1H. Os resultados analisados pelo planejamento fatorial indicaram que o tipo de catalisador e a temperatura foram os fatores determinantes nos índices de conversão. O aumento do caráter básico do catalisador ZNAL conduziu a um aumento significativo do potencial catalítico, atingindo uma redução da viscosidade do óleo próxima de 71% a 130 °C e superior a 85% a 200 °C.

Resumo em Inglês:

Abstract Pure zinc oxide (ZnO) and 5% Al-doped ZnO (ZNAL) were synthesized using the modified Pechini method and characterized by X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence (XRF), Raman spectroscopy, infrared spectroscopy and UV-visible spectroscopy. XRF confirmed the theoretical stoichiometry, while XRD and Raman spectroscopy indicated that Al3+ was incorporated into the ZnO wurtzite lattice with no secondary phases, leading to a decrease in the band gap value and to a meaningful increase of the Lewis basic sites. Pure and doped ZnO were used as catalysts in the ethylic transesterification of cottonseed oil using a factorial design to determine the best synthesis conditions. Oil conversion into biodiesel was evaluated by viscosity measurements and 1H NMR spectroscopy. The results analyzed by factorial design indicated that the catalyst type and temperature were the determinant factors in the conversion indices. The highest basicity of the ZNAL lead to a significant increase of the catalytic potential, reaching a reduction of the oil viscosity next to 71% at 130 °C and greater than 85% at 200 °C.

Resumo em Português:

Resumo Pó cerâmico de SrAl2O4:Eu3+,Dy3+ foi produzido pelo método sol-gel proteico, uma rota de sol-gel modificada que permite a formação do óxido em temperaturas mais baixas comparativamente a outros métodos. A sinterização a laser de CO2 foi utilizada como método para tratamento térmico, eficiente na redução dos íons trivalentes de európio das amostras dopadas. A análise térmica dos precursores, realizada por meio de análise térmica diferencial (DTA) e termogravimetria (TG), revelou que a cristalização da fase SrAl2O4 aconteceu em aproximadamente 1060 °C. Por difratometria de raios X verificou-se a formação de fases monoclínica e hexagonal nas amostras caracterizadas antes e após a sinterização. A técnica de espalhamento dinâmico de luz revelou a presença de partículas nanométricas, micrométricas e aglomerados de partículas, resultado este que foi confirmado por imagens de microscopia eletrônica de varredura. Micrografias da superfície de fratura de uma pastilha sinterizada a laser revelaram o alto grau de densificação possibilitado pelo tratamento térmico. Medidas de fotoluminescência revelaram que as amostras após a síntese e antes do tratamento térmico a laser apresentaram emissão com coloração avermelhada, composta de picos estreitos de emissão característicos do Eu3+ e com emissão mais intensa quando as amostras foram excitadas em 265 nm. O tratamento a laser promoveu a redução do Eu3+ para Eu2+ e este efeito foi confirmado pela presença de uma banda larga de emissão na região verde do espectro, com máximo de emissão obtido após excitação em 350 nm. O tempo de decaimento luminescente da amostra tratada termicamente chegou a alcançar aproximadamente 100 min. Por meio de medidas de fluorescência de raios X da frita adquirida e de DTA e TG da frita, do pigmento e de misturas entre os dois, foi possível observar boa compatibilidade em termos dos processos térmicos, o que apontou para um potencial uso do pigmento em placas de revestimento cerâmico.

Resumo em Inglês:

Abstract Powder of Dy3+ co-doped SrAl2O4:Eu3+ was produced via proteic sol-gel method, a modified sol-gel route which allows the formation of oxides at lower temperatures than other methods. CO2 laser sintering was used as a method for heat treatment, effective in reducing trivalent europium ions in doped samples. Thermal analysis of the precursors, performed by TG and DTA, revealed that the crystallization of SrAl2O4 phase occurred at approximately 1060 °C. X-ray diffraction showed that the samples, before and after sintering, had monoclinic and hexagonal phases formation. DLS technique revealed the presence of nanosized and micrometric particles, and particle agglomerates, confirmed by SEM images. Micrographs of the fracture surface of a sintered pellet revealed a high degree of densification caused by heat treatment. Photoluminescence measurements showed that the samples after synthesis and before heat treatment with laser had reddish emission, composed of characteristic narrow emission lines from Eu3+ and more intense emission when the samples were excited at 265 nm. The laser treatment promoted the reduction of Eu3+ to Eu2+ and this effect was confirmed by the presence of a wide emission band in the green region of the spectrum with a maximum emission obtained after excitation at 350 nm. The luminescent decay time of the thermally treated sample was approximately 100 min. Via XRF measurements of acquired frit and DTA and TG of the frit, pigment and mixtures of both, it was noticed good compatibility in terms of thermal processes, that indicated that the pigment has a potential to be used in ceramic tiles.

Resumo em Português:

Resumo Este trabalho teve como objetivo caracterizar o sedimento proveniente de dragagem de canais pluviais (SCP), do município de Salvador-BA, visando sua máxima substituição pela argila em cerâmica estrutural, uma vez que essa mistura binária faz parte do projeto piloto da massa padrão, na pesquisa da formulação de blocos intertravados cerâmicos. Inicialmente o sedimento foi submetido aos ensaios de índice de plasticidade, analise química por fluorescência de raios X, análise mineralógica por difração de raios X, analise térmica e granulométrica. A morfologia do material foi analisada utilizando-se microscopia eletrônica de varredura, acompanhada de espectroscopia de energia dispersiva. Em seguida foram feitas adições de sedimento (SCP) a uma argila do município de Candeias-BA, nas proporções de 10, 20, 30 e 40% em massa. Foram preparados corpos de prova por prensagem uniaxial nas dimensões 60 mm x 20 mm, com pressão de compactação de 25 MPa, sendo que o material foi umidificado com 8% de água. A queima foi realizada em forno resistivo a 850, 950 e 1050 °C, com taxa de aquecimento de 5 °C/min. As propriedades avaliadas foram retração linear, absorção de água e módulo de ruptura à flexão. Os resultados indicaram que é possível a utilização do SCP em cerâmica estrutural, mediante os pré-requisitos exigidos em normas, na fabricação de telhas, blocos de vedação e tijolos.

Resumo em Inglês:

Abstract The aim of this study was to characterize sediment from the dredging of stormwater channels (SCP) in the city of Salvador, Bahia, aiming its maximum replacement by clay in structural ceramics, since this binary mixture is part of the pilot project of the standard mass, in the research of interlocked block ceramic formulation. Initially, the sediment was submitted to the following tests: plasticity index; chemical analysis by X-ray fluorescence; mineralogical analysis by X-ray diffraction; thermal and particle size analyses. The morphology of the material was analyzed by scanning electron microscopy, coupled with energy dispersive spectroscopy. Then, sediment (SCP) was added to clay from the municipality of Candeias, Bahia, in the proportions of 10, 20, 30 and 40 wt%. Specimens were prepared by uniaxial pressing in dimensions of 60 mm x 20 mm, with compacting pressure of 25 MPa, and the material was humidified with 8% of water. Firing was conducted in resistive furnace at temperatures of 850, 950 and 1050 ºC, with 5 ºC/min heating rate. The properties evaluated were: linear shrinkage; water absorption and modulus of rupture. The results indicated the possibility of using SCP in structural ceramics by the prerequisites required in standards, in the manufacture of tiles, sealing blocks and bricks.

Resumo em Português:

Resumo Este trabalho investigou a influência do armazenamento de argilas esmectíticas naturais e industrializadas nas suas propriedades reológicas, tendo em vista que a reação de dupla troca que ocorre após o tratamento das argilas policatiônicas com o Na2CO3 é reversível. Os fenômenos envolvidos nesta reação ainda não são totalmente conhecidos e estudos anteriores mostram melhoras em algumas propriedades. As propriedades reológicas foram determinadas em argilas sódicas em 1995 e policatiônicas aditivadas com carbonato de sódio (Na2CO3) em 2015. A caracterização física, química e mineralógica das amostras foi realizada através das seguintes técnicas: análise granulométrica por difração a laser, composição química por fluorescência de raios X, difração de raios X e análises térmicas (DTA e TG). A reologia das dispersões foi determinada através da viscosidade aparente, viscosidade plástica e volume do filtrado, onde posteriormente foram consideradas normas da indústria do petróleo apenas como parâmetro de referência. Os resultados mostraram que as condições de armazenamento, umidade e tamanho de partículas das amostras trouxeram melhoras nas suas propriedades reológicas no decorrer dos anos, indicando a não reversibilidade da reação de troca de cátions, o que é importante na sua validade após fabricação.

Resumo em Inglês:

Abstract This work investigates the storage influence of natural and industrial smectite clays in their rheological properties, since the salt metathesis reaction that occurs following treatment of polycationic clays with Na2CO3 is reversible. The phenomena involved in this reaction are not yet fully known and previous studies show improvement in some properties. The rheological properties were determined in sodium-clays in 1995 and polycationic clays added with sodium carbonate (Na2CO3) in 2015. Physical, chemical and mineralogical characterizations of the samples were performed using the following techniques: particle size analysis by laser diffraction, chemical composition by X-ray fluorescence, X-ray diffraction and thermal analysis (DTA and TGA). The rheology of dispersions was determined by the apparent viscosity, plastic viscosity and filtrate volume, which were later considered the oil industry standards only as a benchmark. The results showed that the storage conditions, humidity and particle size of the samples resulted in improvements in their rheological properties over the years, indicating the non-reversibility of the reaction of cation exchange, which is important in their validity after manufacturing.

Resumo em Português:

Resumo Corpos cerâmicos de Pb1-xCaxTiO3 (titanato de chumbo modificado com cálcio) foram preparados, em concentrações 0,24≤x≤0,55, para a determinação da natureza das anomalias de expansão térmica volumétrica observadas neste sistema ferroelétrico. O método de refinamento estrutural de Rietveld foi usado para estimar a evolução térmica dos parâmetros estruturais, a partir dos dados coletados pela técnica de difração de raios X de pó, entre 150 e 590 K. Pelo fato do diagrama de fases do Pb1-xCaxTiO3 e, consequentemente, dos grupos de simetrias, não estarem ainda definidos em toda a faixa de temperatura investigada, a análise estrutural baseou-se em adequações do protocolo de refinamento que, ao final, permitiram resultados que mostraram a relação entre as anomalias na expansão térmica desse sistema com transições de simetria, os quais não são necessariamente de ordem ferroelétrica-paraelétrica.

Resumo em Inglês:

Abstract Ceramic samples of lead modified calcium titanate (Pb1-xCaxTiO3) with calcium concentration between 0.24≤x≤0.55 were prepared and analyzed in order to determine the structural origin of the negative thermal expansion observed in this ferroelectric system. The Rietveld structural refinement method was used to assess the thermal evolution of the structural parameters using powder X-ray diffraction data collected between 150 and 570 K. Since the Pb1-xCaxTiO3 phase diagram and space groups are still unknown for the temperature range investigated, the structural analyses were based on adjustments of the refinement protocol. The results revealed the existence of a correlation between symmetry transitions and anomalies in the thermal expansion of the unit cell, being such transitions not necessarily of the ferroelectric-paraelectric nature.

Resumo em Português:

Resumo Este trabalho teve como objetivo investigar a modificação de superfície do ZnAl1,9Eu0,05O4 visando a obtenção do híbrido ZnAl1,9Eu0,05O4/SiO2 para aplicação como biossensor. Inicialmente as nanopartículas de ZnAl1,9Eu0,05O4 foram sintetizadas por reação de combustão e, subsequentemente, as suas superfícies foram modificadas com o agente silano. As amostras foram caracterizadas por difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e espectroscopia de excitação e de emissão. Os resultados evidenciaram a formação da fase majoritária do ZnAl2O4. Através de MEV observou-se a presença de aglomerados de aspecto duro, com formato irregular na forma de placas, com presença de poucos poros irregulares e variáveis. A modificação da superfície foi confirmada por FTIR através dos grupos silanóis e siloxanos. Os espectros de excitação e de emissão revelaram a presença de uma banda larga da matriz ZnAl2O4 e transições finas e intensas do íon európio provenientes da dopagem do óxido não estequiométrico ZnAl2O4 com o európio. Pelos resultados de emissão e excitação constatou-se que a luminescência do híbrido ZnAl1,9Eu0,05O4/SiO2 apresentou uma pequena diminuição em relação às nanopartículas de ZnAl1,9Eu0,05O4, sendo esta diminuição praticamente insignificante diante dos benefícios da silanização ocasionada pela introdução de grupos funcionais que promovem a conjugação do híbrido ZnAl1,9Eu0,05O4/SiO2 com biomoléculas, sendo este promissor para aplicação como biossensor aplicado na área biomédica para o diagnóstico e tratamento de doenças.

Resumo em Inglês:

Abstract This study aimed to investigate the influence of surface modification of ZnAl1.9Eu0.05O4 nanoparticles for obtaining hybrid ZnAl1.9Eu0.05O4/SiO2 for application as a biosensor. Initially ZnAl1.9Eu0.05O4 nanoparticles were synthesized by combustion reaction and, subsequently, their surfaces were modified with silane agent. The samples were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, and excitation and emission spectroscopy. The results showed formation of ZnAl2O4 as the major phase. By SEM, hard agglomerates, irregularly shaped in the form of plaques, with the presence of few irregular and variables pores were observed. The surface modification was confirmed by FTIR through the silanol and siloxane groups. The excitation and emission spectra revealed the presence of a broadband of ZnAl2O4 matrix, and fine and intense transitions from europium ion arising from doping of non-stoichiometric ZnAl2O4 with the europium. From the results of emission and excitation, it was observed that the luminescence of ZnAl1.9Eu0.05O4/SiO2 hybrid presented a small decrease in relation to the ZnAl1.9Eu0.05O4 nanoparticles. This decrease was almost insignificant in relation to the benefits of silanization caused by the introduction of functional groups that promote combination of hybrid ZnAl1.9Eu0.05O4/SiO2 with biomolecules, being this promising for application as a biosensor used in the biomedical field for the diagnosis and treatment of diseases.

Resumo em Português:

Resumo A cerâmica é um dos materiais mais importantes que carregam os vestígios do passado. Utensílios de cozinha, elementos arquitetônicos e formas religiosas que são feitos de cerâmica conduzem traços importantes das culturas as quais eles pertencem. Neste contexto, a arte da cerâmica é um campo onde existem registros simbólicos como um meio de expressão e estabelece uma correlação orgânica entre passado e presente. Uma das mais importantes destas formas que pertence a esta expressão é a ‘árvore da vida’. A forma da árvore da vida difere estilística e figurativamente de cultura para cultura e tem grande riqueza de expressão. Neste estudo, que foi apoiado pela Universidade Anadolu como um projeto de pesquisa científica, o padrão de Metepec, que é o centro de cerâmica no México e ainda continua a produzir cerâmica, e a arte cerâmica turca foram analisados e comparados histórica, estilística e tecnicamente.

Resumo em Inglês:

Abstract Ceramics is one of the most important materials that carry the traces of past. Kitchenware, architectural elements and religious forms that are made of ceramics carry the important traces of cultures, which they belong to. In this context, the art of ceramics is a field where symbolic statements exist as a mean of expression and it establishes an organic correlation between past and present. One of the most important of these forms that belongs to this expression is the ‘tree of life’. The form of the tree of life differs stylistically and figuratively from culture to culture and it has great expressional richness. In this study, which was supported by Anadolu University as a scientific research project, the pattern of Metepec, which is the centre of ceramics in Mexico and still continues to produce pottery, and of Turkish art of ceramics were analysed and compared historically, stylistically and technically.