Resumo em Inglês:

The objective of this work was to evaluate the possibility of using a clay from the city of Silva Jardim, State of Rio de Janeiro, Brazil, in the composition of porcelain tile body. The clay investigated was a plastic kaolinitic type with white color. Initially, a typical porcelain body composed of the mixture of this clay with feldspar, quartz, kaolin and talc was prepared. Specimens were then obtained from this porcelain mixture by uniaxially pressing samples until a dry density of 2.0 g/cm3 was achieved. These specimens were then fired at 1180°C in a laboratory furnace. Physical and mechanical properties related to linear shrinkage, water absorption and flexural rupture strength, determined by Weibull statistical method, were evaluated. Microstructural analysis for the experimental body was performed by scanning electron microscopy, X-ray diffraction and mercury porosimetry. The technological properties of the elaborated composition satisfied the porcelain tile standard specifications. The microstructural analysis displayed small pores as well as a glassy matrix. The presence of quartz, mullite and plagioclase were also detected in the fired porcelain tile. These results indicated that the clay presents satisfactory characteristics to be used in porcelain tile body.

Resumo em Português:

Os materiais cerâmicos têm sido amplamente estudados durante várias décadas para utilização em Células a Combustível, principalmente em Células a Combustível de Óxido Sólido de Temperatura Alta. Entretanto, não tendo sido superados completamente todos os problemas decorrentes da alta temperatura de operação desses dispositivos, continuam os trabalhos de pesquisa e de desenvolvimento na busca de materiais compatíveis para operacionalizar esses dispositivos em altas temperaturas, assim como em temperaturas intermediárias. Por esses motivos, muitos esforços têm sido concentrados para minimizar os problemas que ocorrem com esses materiais e a atenção vem sendo direcionada para a seleção e obtenção de materiais cerâmicos utilizados na Célula a Combustível de Óxido Sólido de Temperatura Intermediária. Seguindo este contexto, o presente trabalho tem como objetivo apresentar as principais características dos pós de Nd1-XSrXMnO3 e La1-XSrXCo1-YFeYO3, que constituem o eletrodo catódico. Os pós foram obtidos pelo método cerâmico de mistura de pós e pela técnica dos citratos, respectivamente. Os pós desses materiais foram caracterizados e analisados por técnicas químicas, físicas e microestruturais. Como principal resultado, verificou-se que a homogeneidade das partículas destes pós é adequada para a preparação de suspensões que podem ser aplicadas no eletrólito sólido.

Resumo em Inglês:

The ceramic materials have been studied during some decades for use in Fuel Cells, mainly in High Temperature Solid Oxide Fuel Cells. However, not having been surpassed completely all the decurrently problems of the high operating temperature of the devices developed currently, continue the works of research and development in the search of compatible materials to operate these devices in high temperatures, as well as in intermediate temperatures has been considered. For these reasons, many efforts was concentrated to minimize the problems that occur with these materials and the attention comes being directed for the election and attainment of ceramic materials used in the Intermediate Temperature Solid Oxide Fuel Cell. Following this context, the present work has as objective to present the main characteristics of Nd1-X SrX MnO3 and La1-X SrX Co1-Y FeY O3, powders that they constitute the cathodic electrode. The mentioned methods by powders mixture and citrates technique were used for obtaining these powders, respectively. The powders obtained were characterized and analyzed for chemical, physical and microstructural techniques. As main result, it was verified that the homogeneity of particles is adequate for the preparation of suspensions that can be applied in the solid electrolyte.

Resumo em Português:

O presente trabalho tem como objetivo principal estudar e desenvolver um método de fabricação de suspensões cerâmicas para anodos de PaCOS para impressão sobre eletrólitos planos através de serigrafia, que é uma técnica simples e de fácil escalabilidade, além de ter baixo custo e resultar em boas propriedades eletrocatalíticas dos componentes assim processados. As suspensões cerâmicas para o anodo foram fabricadas com óxido de níquel preparado no laboratório do GECAT na UFBA e com zircônia estabilizada com ítria (ZEI), céria dopada com gadolínio (CDG) e dispersante comerciais. Estas foram processadas em moinho planetário de bolas. Foram utilizados dois tipos de zircônia estabilizada com ítria para o anodo, uma com 4,3%mol de ítria e tamanho médio de partícula de 0,5 µm e outra com 9,3%mol de ítria e tamanho médio de partícula de 8 µm. Além disso, outra suspensão foi fabricada com YSZ com 9,3%mol de ítria fazendo-se uma adição de 5% em peso de GDC. Eletrólitos comerciais de zircônia estabilizada com 8%mol de ítria foram usados como suportes e para o catodo foi utilizada uma suspensão comercial de manganita de lantânio dopada com estrôncio (LSM) de estequiometria La0,8Sr0,2MnO3. As pilhas foram testadas a 950°C sob atmosfera de hidrogênio e de metano para se determinar o desempenho eletroquímico da pilha a combustível através dos gráficos de potencial e de densidade de potência em função da densidade de corrente. Análises de microscopia ótica e microscopia eletrônica de varredura para os eletrodos foram realizadas para se determinar a morfologia dos mesmos e a integridade após a utilização.

Resumo em Inglês:

The main objective of this paper is to study and develop a fabrication method of ceramic suspensions for anodes of SOFC that could be printed on plane electrolytes by screen-printing, which is a simple technique, and of easy scalability, as well as being a low cost method that produces components with good electrocatalytic properties. The ceramic suspensions for the anodes were manufactured with a nickel oxide prepared in the GECAT’s laboratory at UFBA, and with commercial YSZ, GDC and dispersant, and were then processed in a planetary ball mill. Two kinds of YSZ were used for the anode, one with 4.3%mol of yttria and mean particle size of 0.5 µm and another with 9.3%mol of yttria and mean particle size of 8 µm. Besides, another suspension was fabricated with the 9,3%mol of yttria zirconia adding 5%wt of GDC. Commercial electrolytes of 8%mol YSZ were used as support and for the cathode a commercial ceramic suspension of LSM of stoichiometry La0,8Sr0,2MnO3 was used. The cells were tested at 950°C under hydrogen and methane atmospheres, so the electrochemical performance of the electrodes could be determined through graphics of potential and power density versus current density. Optical and scanning electron microscopy analyses were carried out to determine the morphology and the integrity after use of the electrodes.

Resumo em Português:

Com o desenvolvimento das células a combustível, há uma expectativa de crescimento da demanda por hidrogênio. A reforma a vapor de etanol é mais atrativa que outros processos relacionados para produzir hidrogênio de alta pureza, por apresentar diversas vantagens, tais como a utilização de fontes de energia renovável e facilidade de manuseio e estocagem do etanol. Alguns dos catalisadores usados nesse processo são níquel suportado em óxidos de lantânio, assim como níquel suportado em óxido de magnésio, que apresentam alta atividade e seletividade a hidrogênio e estabilidade. Com o fim de obter catalisadores alternativos para essa reação estudou-se, neste trabalho, o efeito do magnésio nas propriedades de catalisadores baseados em níquel e lantana. As amostras, com 15% Ni e La/Mg (molar)=20, 10 e 5, foram preparadas por precipitação, seguida de impregnação; preparou-se, também, sólidos sem níquel e/ou magnesium para fins de comparação. Nas amostras sem magnésio, foram produzidos hidróxidos e óxidos de lantânio mas nas outras amostras foi formado apenas óxido de lantânio. Por outro lado, os sólidos contendo níquel também produziram o composto La2NiO4. Adicionando-se pequenas quantidades de magnésio ao óxido de lantânio (La/Mg=20, 10), a área superficial específica diminui mas quantidades mais altas (La/Mg=5) não causam variações. Entretanto, a adição do níquel e magnésio levarou a um aumento. Esses resultados foram relacionados às tensões e imperfeições geradas durante a preparação do sólido; nesse caso, supõe-se que o magnésio favorece o aumento do tamanho de partícula enquanto a ação combinada do magnésio e níquel contribui para evitar a sinterização. Todos os sólidos apresentaram sítios básicos na superfície. Pode-se concluir que o método usado neste trabalho pode ser útil para controlar as propriedades estruturais e texturais do óxido de lantânio, permitindo a produção de materiais como propriedades pré-determinadas.

Resumo em Inglês:

The development of fuel cells comes along with an expected increase in the demand for hydrogen. Ethanol reforming is more attractive than other related processes to produce highly pure hydrogen, since it has several advantages such as the use of renewably energy sources and the easy storage and handling of ethanol. Some of the catalysts used in this process are lanthanum oxide-supported nickel, as well as magnesium oxide-supported nickel, which exhibit high activity, selectivity to hydrogen and excellent stability. In order to find alternative catalysts to this reaction, the effect of magnesium on the properties of nickel and lanthanum-based catalyst was studied in the present work. Samples with 15% Ni and La/Mg (molar)=20, 10 and 5 were prepared by precipitation, followed by impregnation; solids without nickel and/or magnesium waere also obtained for comparison. In the free-magnesium sample, lanthanum oxide and hydroxide were produced but in the other samples only lanthanum oxide was produced. On the other hand, nickel-containing solids also produced the La2NiO4 compound. By adding small amounts of magnesium to solids (La/Mg=20, 10), the specific surface area decreased but higher amounts (La/Mg=5) did not change it. However, the addition of both nickel and magnesium led to an increase of it. These results were related to the stresses and imperfection generated during the solid preparation; in this case, magnesium is supposed to favor the increase of the particle size while the combined action of magnesium and nickel contributes to avoid sinterization. All solids showed basic sites on the surface. It can be concluded that the method used in this work can be useful to control the structural and textural properties of lanthana allowing the production of tailored catalysts.

Resumo em Português:

Neste trabalho, filmes finos de óxido de cério foram depositados em substrato de vidro utilizando-se a técnica spray pirólise. CeCl3.7H2O diluído em água e álcool isopropílico foi utilizado como material precursor. O principal objetivo deste trabalho foi verificar a influência dos parâmetros de deposição nas propriedades desses filmes. Verificou-se que filmes depositados em temperaturas superiores a 400°C, para tempos de até 10 minutos, apresentaram-se livres de trincas, com superfície continua, densos e com boa aderência ao substrato. As espessuras dos filmes, cujos valores variaram entre 0,3 e 1,0 μm, foram medidas por meio de análises de MEV. Análises por difração de raios-X revelaram que os filmes obtidos apresentam-se policristalinos, com uma estrutura cúbica do tipo fluorita. Os filmes apresentaram pouca variação tanto na condutividade elétrica quanto na energia de ativação do processo de condução elétrica, com o aumento da temperatura de deposição. A energia de ativação média encontrada para os filmes foi de 0.60 ± 0.03 eV.

Resumo em Inglês:

Cerium dioxide thin films were deposited on glass substrates, using spray pyrolysis technique. CeCl3.7H2O diluted in water and isopropyl alcohol were used as precursors materials. The influence of the deposition parameters on the film properties was investigated. It was observed that films deposited in temperatures higher than 400°C were free from cracks, with continuous surface, dense and good adherence to the substrate. The film was measured by SEM analyses; the thickness values ranged between 0,3 and 1,0 µm. Analyses by X-rays diffraction (XRD) revealed that the films were polycrystalline with a cubic structure of fluorite type. The dependence of both the electrical conductivity and activation energy of the electrical conduction process on the deposition temperature was small. The activation energy was of 0.60 ± 0.03 eV.

Resumo em Português:

Neste trabalho foram preparados filmes de manganita de lantânio dopados com estrôncio (LSM) nas concentrações de 0, 20 e 40 %at. depositados sobre substratos de silício monocristalino (100) tipo p e de zircônia estabilizada com ítria 8 % em mol (8ZEI) utilizando a técnica de spray-pirólise, tendo como objetivo principal sua utilização como catodo em pilhas a combustível de óxido sólido (PaCOS). Os filmes foram termicamente tratados a 900 ou 1000ºC por duas horas em atmosfera ambiente, tendo sido caracterizados estrutural e morfologicamente pelas técnicas de difração de raios X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV), respectivamente. Os resultados obtidos por MEV revelaram que o tipo de substrato tem grande influência na microestrutura dos filmes. Os filmes depositados em substratos de silício e tratados termicamente tendem a apresentar grande quantidade de trincas. Este fato se deve a incompatibilidade térmica entre filme e substrato, ocasionada pela grande diferença dos respectivos coeficientes de expansão térmica. Os filmes depositados sobre substratos de 8ZEI, além de apresentar maior uniformidade, se mostraram mais aderentes ao substrato. A análise das estruturas cristalográficas dos filmes de LSM tratados termicamente comprova a formação da fase cristalina referente à estrutura da perovskita.

Resumo em Inglês:

Lanthanum manganite films doped with strontium (LSM) were deposited by spray-pyrolysis on p-type monocrystalline silicon (100) and yttria stabilized zirconia (YSZ) 8mol% substrates, aiming their application as cathode in solid oxide fuel cells (SOFC). The films were heat treated in air at 900 or 1000ºC for two hours and the structural and morphological properties were investigated using X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The results obtained by SEM revealed that the substrate type has great influence on the film microstructure. SEM images of the heat-treated films deposited on silicon substrates tend to present a great amount of cracks. This result is related with the thermal incompatibility between film and substrate, caused by the great difference of the respective thermal expansion coefficients. For films deposited on YSZ substrates better uniformity and adherence were observed. X-ray diffraction patterns of the thermal treated films revealed peaks corresponding to the perovskite structure.

Resumo em Português:

A célula a combustível do tipo óxido sólido (PaCOS) é um das mais promissoras tecnologias para a produção de energia elétrica, principalmente, devido ao fato de ser virtualmente não poluente. Tipicamente, a PaCOS é constituída de pelo menos sete fases distintas: combustível, ânodo, cátodo, eletrólito (separando os dois eletrodos), ar e interconectores elétricos (dois) para completar o circuito de corrente. É claramente demonstrado que os sistemas eletroquímicos só podem ser reversíveis quando homogêneos, o que não é caso da PaCOS, e portanto a aplicação da termodinâmica do equilíbrio a esses sistemas é incorreta. Propõe-se então que a PaCOS pode ser mais bem representada a partir da reação entre espécies adsorvidas. A eficiência é então calculada como a razão entre a energia livre dessa reação pelo calor de combustão. São desenvolvidas estimativas para os dados termodinâmicos das reações de espécies adsorvidas e reação global.

Resumo em Inglês:

The solid oxide fuel cell (SOFC) is one of the most promising technologies for the production of electric energy, mainly due to the fact that it is virtually no pollutant. Typically, the SOFC is constituted of at least seven distinct phases: fuel, anode, electrolyte substrate (separating the two electrodes), cathode, air, and electrical interconnectors (two, completing the electrical circuit). Thermodynamics clearly shows that electrochemical systems only can be reversible when homogeneous, what it is not case of the SOFC, and therefore the application of equilibrium thermodynamics to these systems is incorrect. It is considered that the SOFC can be better described by the reaction between adsorbed species. The efficiency then is calculated as the ratio between the free energy of this reaction to the combustion heat. Estimates of thermodynamic parameters are developed for the global reaction, as well as adsorbed species reaction.

Resumo em Português:

As Manganitas de Lantânio são óxidos cerâmicos semicondutores intrínsecos do tipo p com estrutura perovsquita. A dopagem adequada nos sítios A, nesse material, aumenta a condutividade elétrica tornando-o apropriado para ser utilizado na produção de células a combustível de óxido sólido (solid oxide fuel cell - SOFC), operando em temperaturas próximas de 1000 °C. Em geral, a propriedades dos materiais variam com a composição e com o método de síntese. Nesse trabalho, foi sintetizado o composto La1-xSrxMnO3 (x = 0,20-0,22) via método citrato, visando investigar o efeito do teor de dopante na formação da fase perovsquita. O método citrato foi utilizado, uma vez que permite a obtenção de pós homogêneos e fases cristalinas a temperaturas mais baixas que os métodos tradicionais de síntese. Os pós-sintetizados foram caracterizados por difração de raios X (DRX), análise termogravimétrica (TG), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e análise de área superficial específica pelo método BET. Os pós sintetizados com substituição de 22% de lantânio apresentaram melhores resultados em relação a obtenção da fase perovsquita.

Resumo em Inglês:

Lanthanum manganite is a type p intrinsic semiconductor ceramic oxide with perovskite structure. The partial substitution in A-site of that material increases it’s electrical conductivity, becoming appropriate to be used in production of solid oxide fuel cells (SOFC) component for working at temperatures around at 1000 °C. In general, the properties of materials change with composition and synthesis method. In the present work, the synthesis of La1-xSrxMnO3 (x = 0,20-0,22) has been carried out by citrate method, aiming at to investigate the percentage effect of the dopante in the formation of the perovskite phase. This method allows to obtain homogenous powders and crystalline phase in lower temperatures than traditional methods of synthesis. The sample was characterized by X-ray diffraction (XRD), thermal gravimetric analyses (TGA), scanning electron microscopy (SEM) and analysis by specific surface area by BET method. The powders synthesized with 22% partial substitution of strontium showed better results relative to obtain perovskite phase.

Resumo em Português:

Uma célula a combustível do tipo PACOS unitária foi preparada e avaliada na geração de energia elétrica, utilizando metano ou hidrogênio como combustível. O ânodo da célula foi sintetizado a partir do eletro-catalisador desenvolvido e testado nesse trabalho (CATAC). O CATAC foi preparado pela mistura mecânica da zircônia estabilizada com ítria (YSZ) com os precursores metálicos (nitrato de níquel e cobalto, em sua forma hexahidratado), adicionando-se 25% de ácido cítrico à massa total da mistura e por fim calcinado a 800°C por quatro horas em ar. O catalisador foi caracterizado por fluorescência de raios X (XRF) e espectroscopia foto-eletrônica de raios X (XPS), a qual não indicou interação eletrônica entre o cobalto e níquel; o teor metálico do CATAC foi de aproximadamente 35% em massa. O CATAC foi testado para a geração de hidrogênio a partir da reforma a vapor do metano, mostrando boa produtividade de hidrogênio a partir de 600ºC. A estrutura do ânodo/eletrólito/cátodo foi preparada por prensagem de uma camada de CATAC misturado com grafite, uma camada de YSZ puro, e uma camada de óxido misto de lantânio, estrôncio e manganês (LSM) e grafite. O conjunto foi então prensado e sinterizado a 1380°C por quatro horas. Nas superfícies do ânodo e cátodo foram fixadas telas de platina, com o auxílio de tinta de platina, sendo o conjunto aquecido a 1100°C. Todo o sistema foi colado a um reator de alumina utilizando cola cerâmica. Microscopias por MEV da estrutura mostraram eletrólito denso e eletrodos porosos, com um conjunto adequadamente sinterizado. A célula unitária foi testada utilizando metano ou hidrogênio como combustível, a três temperaturas de operação. A tensão variou inversamente proporcional com a corrente, quando o desempenho foi medido a 850 ou 950ºC e hidrogênio, mas manteve-se constante acima de cinco mV a 800ºC com metano. A célula unitária mostrou um desempenho satisfatório na geração de eletricidade tanto com metano quanto com hidrogênio como combustíveis.

Resumo em Inglês:

A unitary solid oxide fuel cell (SOFC) was prepared and evaluated for the electric energy generation, using methane and hydrogen as fuel. The cell anode was made with the electro-catalyst developed and characterized in this work (CATAC). CATAC was prepared by the mechanical mixture of zirconia stabilized with ytria (YSZ) and the metallic precursors (nickel and cobalt nitrate, hexahydrated), adding 25% of citric acid to the total mass, and finally calcined at 800°C for four hours in air. The catalyst was characterized by X-ray fluorescence (XRF) and X-ray photo-electronic spectroscopy (XPS), which did not indicate any electronic interaction between nickel and cobalt; CATAC metal content was approximately 35% in mass. CATAC was tested for the hydrogen generation from methane vapor reforming, showing good productivity starting at 600ºC. The anode/electrolyte/cathode structure was prepared by pressing a layer of CATAC mixed with graphite, a pure YSZ layer, and a layer of lanthanum, strontium and manganese mixed oxide (LSM) and graphite. The set was then pressed and sintered at 1380°C for four hours. Platinum screens were fixed, with the aid of platinum ink, on the anode and cathode surfaces; the structure was heated to 1100°C. The system was glued to an alumina reactor using high temperature ceramic bond. SEM micrographs of the anode/electrolyte/cathode structure showed porous electrode and dense electrolyte, in a well sintered ceramic set. The unitary SOFC was tested using methane or hydrogen as fuel, at three different temperatures. The tension varied inversely proportional with the current, when measured at 850 or 950ºC and hydrogen, but the tension was constant above five mV at 800ºC, with methane. The unitary cell showed a satisfactory performance for electricity generation with both methane and hydrogen as combustible.

Resumo em Português:

Compostos da família La1-xSr xCr0,5Mn0,5O3 são apontados como potenciais anodos cerâmicos de células a combustível de óxidos sólidos. A utilização de anodos cerâmicos tem como objetivo eliminar os problemas de depósito de carbono na superfície do níquel e a baixa resistência a ciclos de redução/oxidação observados no compósito cerâmica-metal à base de zircônia estabilizada e níquel, que é o material anódico mais usado nestas células. Neste estudo são apresentados os resultados da síntese pela técnica dos precursores poliméricos e da caracterização de compostos com x = 0,5, estequiométrico e com 5% de deficiência catiônica no sítio A da estrutura perovskita La1-xSr xCr0,5Mn0,5O3 e (La1-xSr x)0,95Cr0,5Mn0,5O3, respectivamente. Os resultados evidenciam que o composto estudado possui altos valores de condutividade elétrica e baixa reatividade com eletrólitos à base de zircônia.

Resumo em Inglês:

La1-xSr xCr0.5Mn0.5O3 perovskites have been pointed out as potential ceramic anode materials for solid oxide fuel cell. The use of a ceramic anode is desirable in order to overcome both the coke formation on the Ni surface and the redox cycling instability of the stabilized-zirconia/Ni cermets, which is the most used anode in solid oxide fuel cells. In the present study, it is reported the results of the synthesis by the polymeric precursor technique and the characterization of compounds with x = 0.5, stoichiometric and with 5% A-site cationic deficiency La1-xSr xCr0.5Mn0.5O3 and (La1-xSr x)0.95Cr0.5Mn0.5O3, respectively. The results reveal that such a ceramic has high electrical conductivity values and low reactivity with zirconia based electrolytes.

Resumo em Português:

O presente trabalho tem como objetivo apresentar os resultados preliminares do desenvolvimento de suspensões cerâmicas aquosas para anodos de PaCOS. Estas suspensões foram utilizadas para a geração de eletrodos sobre eletrólitos planos de zircônia estabilizada com 8% mol de ítria (ZEI) em procedimentos compatíveis com a técnica de serigrafia, uma vez que a mesma leva a baixos custos de processamento e boas propriedades eletrocatalíticas dos componentes manufaturados dessa forma. Tais suspensões foram produzidas partindo-se de pós cerâmicos adquiridos comercialmente. Juntamente com coadjuvantes orgânicos de interesse, esse material foi processado através de moagem de alta energia, resultando em uma massa precursora da suspensão que, na fase final do procedimento, é hidratada com água destilada gerando uma pasta pronta para a deposição no eletrólito e posterior processamento cerâmico de queima e sinterização. Foi também estudada a formulação para anodo contendo, na água de intumescimento do polímero, íons precursores de óxidos com atividade eletrocatalítica (íons zircônio IV e ítrio III), visando a geração de uma estrutura auxiliar de ZEI após o processamento cerâmico, como uma maneira de otimizar a microestrutura do filme poroso formado. A utilização de dois passos de processamento, o primeiro de moagem a seco dos pós e o segundo de adição de solvente para hidratação (água), leva a uma vantagem de armazenamento, uma vez que a mistura precursora da suspensão pode ser mantida por longos períodos de tempo. A manufatura da pilha unitária para testes foi concluída pela utilização de suspensão comercial de manganita de lantânio dopada com estrôncio, utilizada como catodo. Análises da morfologia dos eletrodos fabricados, através de microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura, demonstraram a obtenção de estrutura porosa adequada e sua adesão ao substrato e testes de desempenho eletroquímico dos dispositivos prontos, evidenciaram uma melhora no desempenho, uma vez que houve aprimoramento do processamento com adição dos modificadores de superfície.

Resumo em Inglês:

The present work has the objective of presenting the preliminary results of the development of aqueous ceramic suspensions for SOFC anodes. These suspensions had been used for the generation of electrodes on flat electrolytes of 8%mol yttria stabilized zirconia (YSZ) using procedures compatible with the screen-printing technique, since it results in low cost processing and good electrocatalytic properties of the components manufactured by this method. Such suspensions had been produced from commercial ceramic powders. Together with organic supporting of interest, This material, with addition of adequate organic supporting compounds, was processed in a high energy milling, resulting in a precursory mass of the suspension, which is hydrated with distilled water in the final phase of the procedure, generating a paste ready for deposition on the electrolyte and final ceramic processing of firing and sintering. The anode formulation was also studied containing, in the swelling water of the polymer, oxide precursory ions with electrocatalytic activity ( zirconium IV and yttrium III ions), aiming the generation of an auxiliary YSZ structure after the ceramic processing, as a way to optimize the microstructure of the porous film formed. The use of a two step process, the first one consisting of dry milling of the powders and the second one including the addition of solvent (water) for hydration, leads to an advantage concerning storage, since the precursory mixture of the suspension can be kept for long periods of time. The manufacture of the single cell for tests was completed with the use of a commercial LSM suspension, used as cathode. Morphology analyses of the manufactured electrodes, through optic and scanning electron microscopy, demonstrated the achievement of an adequate porous structure, and its adhesion to the substrate. Electrochemical performance tests of single cells evidenced performance enhancement, due to an improvement on the processing procedure by the addition of catalytic surface modifiers.

Resumo em Português:

Catalisador a base de níquel e cobalto e suportado em zircônia estabilizada por ítria (YSZ) foi desenvolvido, caracterizado e utilizado para a produção de hidrogênio a partir de etanol. O teor de metal do catalisador foi em torno de 35% em massa, apresentando boa atividade a partir de 400ºC. Esse catalisador foi testado na reforma a vapor do etanol na presença de baixo teor de água, condição semelhante à operação da PaCOS. O catalisador produzido foi utilizado como anodo de células a combustível do tipo PaCOS, com protótipo desenvolvido nesse trabalho; as estruturas anodo/eletrólito/catodo (A/E/C) foram caracterizadas por MEV. A PaCOS foi operada com hidrogênio, metano e etanol, mostrando bom desempenho com este último combustível. A mistura de etanol e metano também foi testada, apresentando resultados promissores para a produção de energia elétrica.

Resumo em Inglês:

Catalyst based on nickel and cobalt, supported on zirconia stabilized with ytria (YSZ) was developed, characterized and used for the hydrogen production from ethanol. The catalyst had metal contents of c.a. 35% in weight and presented high activity above 400ºC. This catalyst was tested in ethanol steam reform at very low water concentration, condition similar to that of SOFC operation. The developed catalyst was also used as anode of a unitary solid oxide fuel cell (SOFC); the SOFC unitary cell was developed and manufactured in this work. The anode/electrolyte/cathode structure was characterized by SEM. The SOFC was operated with hydrogen, methane or ethanol and showed good performance with the latter fuel. The ethanol and methane mixture was also tested and presented very promising results for the production of electrical energy.

Resumo em Português:

Mini-implantes têm sido utilizados com sucesso como elemento de ancoragem ortodôntica, mas a diminuição do tamanho e a aplicação precoce da carga são requisitos importantes para a otimização da metodologia. A proposta deste trabalho foi avaliar a evolução da fixação óssea de mini-implantes de titânio carregados imediatamente. Nove coelhos da raça Nova Zelândia foram utilizados neste estudo. Em cada animal foram inseridos 4 mini-implantes de titânio grau 5 (liga Ti-6Al-4V) , dos quais 2 foram carregados imediatamente com 1 N. Os animais foram eutanasiados após 1, 4 e 12 semanas e as amostras foram divididas em seis grupos, sendo 3 grupos carregados e 3 grupos sem carga. O ensaio de torque de remoção dos implantes foi realizado e os resultados tratados estatisticamente com o módulo ANOVA e pós-teste de Tukey. Após 1 e 4 semanas de cicatrização não foi detectada diferença estatisticamente significativa nos valores de torque de remoção, independente do carregamento. Entretanto, após 12 semanas, tanto o grupo carregado quanto o não carregado apresentaram aumento significativo no torque de remoção e os maiores valores foram atribuídos ao grupo sem carregamento. O carregamento imediato resultou em menor fixação óssea dos mini-implantes após 12 semanas de cicatrização, contudo não comprometeu a estabilidade dos implantes.

Resumo em Inglês:

The mini-implants have been successfully used as orthodontic bone anchorage, but the size reduction and the early load are required to improve the methodology. The purpose of this work was to evaluate the bone fixation evolution of the immediately loaded titanium grade 5 (Ti-6Al-4V alloy) mini-implants. Nine New Zealand rabbits were used in this study. Each rabbit had four mini-implants inserted in his left tibia and the two of them were immediately loaded with 1 N. The animals were euthanized after 1, 4 and 12 weeks and the sample were divided in six groups, in which three groups were loaded and the other three were unloaded. The removal torque test was done and the results were statistically analyzed by ANOVA and post hoc test Tukey. There were no statistically significant differences in the removal torque values after 1 and 4 weeks of healing, regardless the loading. Nevertheless, both unloaded and loaded group presented higher removal torque values after 12 weeks of healing and the unloaded group had the highest result. The immediate loading resulted in lower bone fixation of the mini-implants after 12 weeks of healing, although did not compromise the mini-implants’ stability.

Resumo em Português:

A tendência das pesquisas atuais em próteses ortopédicas se baseia no desenvolvimento de ligas de titânio isentas de elementos com potencial tóxico e que possuam baixo módulo de elasticidade. Entre as ligas já desenvolvidas, a de composição Ti-35Nb-5Zr-5Ta se destaca das demais por apresentar o menor módulo de elasticidade, boa resistência mecânica e elevada biocompatibilidade. O processo de obtenção de ligas de titânio por metalurgia do pó (M/P) a partir dos pós elementares, mostra-se uma alternativa viável, por permitir a obtenção de peças com geometrias complexas e próximas às dimensões finais. Amostras da liga Ti-35Nb-5Zr-5Ta foram sinterizadas a 1500 ºC por 2 horas, tratadas termicamente a 1100 °C, por 3 horas, sob vácuo (10 -7 Torr) e resfriadas no forno, visando obter uma microestrutura solubilizada. A avaliação biológica foi realizada a partir de um ensaio de citotoxicidade baseado na norma ISO 10993-5, usando cultura de células de ovário de hamsters chineses em contato com extratos diluídos de três diferentes materiais: PEAD (controle negativo), CP-Ti (referência clínica), a liga Ti-35Nb-7Zr-5Ta, e a solução fenólica a 0.2% (controle positivo). Os resultados do ciclo de tratamentos térmicos da liga são coerentes com a literatura e indicam um padrão microestrutural que se baseia na presença de grãos beta com precipitados de alfa nos contornos e no interior dos grãos. O teste "in vitro" revelou a não citotoxicidade da amostra sinterizada a 1500 ºC, demonstrando a segurança da rota utilizada na obtenção de implantes odontológicos e ortopédicos.

Resumo em Inglês:

The trend of the current research in orthopedics prosthesis is based on the development of titanium alloys composed of non-toxic elements with low modulus of elasticity. The special interest in the Ti-35Nb-7Zr-5Ta alloy use for biomaterial applications is due to the lower modulus of elasticity, good mechanical strength resistance and superior biocompatibility. The process of titanium alloys production by powder metallurgy (M/P) from the elemental powders is a feasible route, for allowing the manufacture of parts with complex geometry and near to the final dimensions. Samples of Ti35Nb-7Zr-5Ta alloy were sintered at 1500°C/2h, heat treated at 1100 º C in vacuum (10 - 7 Torr) for 3 hours, followed by air and furnace cooling. The biological evaluation was carried out by a cytotoxicity test using Chinese Hamster Ovary (CHO) cultured cells in contact with diluted extract of three different sterile biomaterials: PEAD (negative control), CP-Ti, the alloy TNZT and phenol 0.2% (positive control). The extract preparation of the material involved in this investigation and the employed cell line were based on the International Standards Organization ISO 10993-5 (1992) guidelines. The results of the thermal treatments cycles of the TNZT alloy are coherent with literature and indicate a microstructural standard based on the presence of large beta grains with fine alpha precipitation in the grain boundaries and the interior of the grains. "In vitro" test indicated the non cytotoxicity of the Ti-35Nb-7Zr-5Ta alloy, demonstrating that the route and materials used is very secure for surgical implants production.

Resumo em Inglês:

A new composite of poly(methyl methacrylate) - co -(ethyl-hexyl-acrylate) filled with glass of composition (wt.%) 61,33% 3CaO.P2O5 - 23,03% SiO2 - 15,64% MgO was developed. The formation of CaP (calcium phosphate) layers on implants is crucial for their integration in bone. Simulated biological fluids to study in vitro formation of those layers do not usually contain important organic substances, such as proteins. In the present work in vitro bioactivity was studied in a simulated body fluid in presence (SBFA) and in absence of albumin (SBF). The effect of protein on calcium phosphate formation was followed by ion concentration analyses (ICP), X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy coupled with X-ray energy dispersive spectroscopy (SEM-EDS). The results showed the precipitation of a CaP layer on the composite in SBFA. Further crystallization of this layer, initially amorphous, seems to be hindered by the presence of albumin.

Resumo em Português:

O objetivo deste trabalho é caracterizar a citotoxicidade de materiais cerâmicos que podem apresentar biocompatibilidade, e assim, serem usados como componentes em sistemas de implantes. Amostras à base de ZrO2, ZrO2-Al2O3, Si3N4 com AlN/Tr2O3 foram submetidas a testes "in vitro" de citotoxicidade para avaliação biológica preliminar. No teste utilizaram-se extratos dos materiais a serem testados em contato com uma cultura de células de mamíferos (linhagem celular NCTC-clone L929), assim como extratos dos controles positivo (solução de fenol) e negativo (pellets de PVC atóxico). A avaliação da citotoxicidade foi realizada utilizando-se o método de incorporação do corante vital vermelho neutro. Os resultados obtidos demonstraram que os materiais em análise não apresentaram caráter citotóxico, independentemente do tempo de sinterização utilizado e da composição de cada amostra. Dessa forma, estes materiais são fortes candidatos a terem aplicação em sistemas de implantes.

Resumo em Inglês:

The objective of this work was the cytotoxicity characterization of ceramic materials that can present biocompatibility and thus to be used as component in implantations systems. Samples based on ZrO2, ZrO2-Al2O3, Si3N4 with AlN/Tr2O3 were submitted the "in vitro" cytotoxicity tests for preliminary biological evaluation. In the tests, extracts of the materials were used to be tested in contact with a mammalian cell culture (NCTC-clone L929 cell line) as positive (phenol solution) and negative (no toxic PVC pellets) extracts controls. The cytotoxicity evaluation was carried through using the neutral red uptake methodology. The obtained results showed that the analyzed materials independent of sample composition or sintering time did not present cytotoxic character. So, these materials are strong candidates to be applied in implantation systems.

Resumo em Português:

Híbridos de vidro bioativo/polímero são materiais de grande interesse em aplicações biomédicas devido às suas propriedades, que combinam a bioatividade dos materiais cerâmicos, com a flexibilidade dos polímeros. Para regeneração do tecido ósseo, propriedades mecânicas da matriz são críticas e o módulo e a resistência mecânica do material devem ser similares aos do osso natural. Em trabalhos anteriores desenvolvidos no grupo obtiveram-se espumas híbridas 80% vidro bioativo/20% álcool polivinílico (PVA), para aplicação em engenharia de tecidos. Neste trabalho foi aumentado o teor de PVA dos híbridos para otimizar suas propriedades mecânicas. Os híbridos foram preparados com fase inorgânica 70%SiO2-30%CaO e teores de PVA de 20 a 60%, através da hidrólise ácida de tetraetil ortosilicato, adição de CaCl2, PVA, surfactante e HF. A secagem das espumas mostrou-se crítica, ocorrendo grande contração do gel As amostras foram secas por duas rotas: (1): pré-secagem a 40°C em estufa e secagem a vácuo; (2): pré-secagem a 40°C em estufa com circulação de ar e secagem a alto vácuo. A rota de secagem 2 apresentou maior perda de água e menor contração das amostras. Corpos de prova cúbicos, 10x10x10mm, foram submetidos a ensaios de compressão com velocidade de aplicação de carga de 0,5mm/min. Observou-se que o aumento do teor de polímero na composição das espumas melhorou suas propriedades mecânicas.

Resumo em Inglês:

Bioactive glass/ polymer hybrids are materials of high interest for biomedicals applications because their assets, they combine the bioactivity of ceramics, with the flexibility of the polymers. In bone regenerations, mechanicals properties of the scaffold are criticisms and they must be similar to the bone properties. In previous works, hybrid foams with 80% bioactive glass and 20% polyvinyl alcohol (PVA) were prepared by sol-gel process to application as scaffold for bone tissue engineering. In this work, the PVA fraction of the hybrids was increase for to improve their mechanicals properties. The hybrids were prepared with composition inorganic of 70%SiO2-30%CaO and PVA fractions of 20 to 60% by sol-gel method. The drying of the foams was a criticism stage, occurring ample contraction from the gel. The samples were drying for two routes: (1) pre-drying at 40ºC for 7 days and drying at vacuum for 48 hours; (2) pre-drying with air circulation at 40ºC for 7 days and drying at high vacuum for 48 hours. The drying route 2 had the most lost of water and the least contraction of samples. Five specimens of hybrids samples with dimensions 10x10x10mm were compressed at 0,5mm/min-1. The increase of PVA fraction in the hybrids improves their mechanicals properties.

Resumo em Inglês:

Osteoblast adhesion on metallic titanium coated with anodic films was evaluated. The anodic oxidation treatment was carried out on commercially pure-titanium (cp-Ti) substrate under the following conditions: 1.0M H2SO4/150V and 1.0M Na2SO4/100V. Osteoblast cells were cultured onto the samples for 4 hours. The morphologies of both Ti anodic films and cells were observed by scanning electron microscopy (SEM). The oxide films are rough with porous structure. Statistical differences in average surface roughness (Ra) values are found among both anodic films and substrate (abraded cp-Ti), measured by contact profilometry. The oxide films prepared in H2SO4 had greater contact angle, whereas there is no statistical significance between the values for the Ti anodic films produced in Na2SO4 and the substrate surface. Despite the some differences in morphology, roughness and contact angle between the treated and non-treated samples, cell morphologies were similar on all surfaces after 4h of culture. Further, was not clearly observed a correlation between the surface characteristics with cell behavior.

Resumo em Inglês:

A comparative study of two coating methods on titanium (Ti) substrates, sol-gel and electrophoresis processes, was performed. Before coating, two different surface treatments were employed. The hydroxyapatite (HA) powder were characterized by infrared spectroscopy (FTIR) and X-ray diffraction (XRD) while coated samples were examined by using scanning electron microscopy (SEM) with energy dispersive spectroscopy (EDS). Both techniques seem to be suitable to coat Ti. A previous surface treatment on metallic titanium seems to be fundamental to enhance coat uniformity and adhesion that was estimated by the adhesive tape test. The decrease in calcination temperature did not affect the coating adhesion.

Resumo em Português:

A aplicação de polímeros bioreabsorvíveis como suporte para cultura de células é um método alternativo para o tratamento de lesões e perdas teciduais. A modificação da superfície desses polímeros por plasma é uma técnica efetiva e econômica para torná-los mais hidrofílicos e melhorar a adesão celular. O objetivo deste trabalho foi estudar as interações entre células Vero e suportes de PLGA previamente tratados por plasma de oxigênio, com o objetivo de aumentar a hidrofilicidade da superfície desses materiais. As amostras foram caracterizadas através das análises de ângulo de contato, MEV e citoquímica. O tratamento por plasma melhorou a adesão e a proliferação celular, em relação às membranas sem tratamento.

Resumo em Inglês:

The application of bioreabsorbable polymers as support for cells culture is an alternative method to treat lesions and loss of tissues. The surface modifications of these polymers by plasma is an effective and economical technique to make it more hydrophilic. The aim of this work was to study the interactions between Vero cells and PLGA supports previously treated by oxygen plasma, to increase the surface hydrofilicity. The samples were characterized by contact angle, MEV and citochemical analysis. The plasma treatment increased the hydrofilicity, improving the adhesion and cell proliferation, in comparison with the membranes without treatment.

Resumo em Português:

Visando fazer o controle da força de preensão de uma órtese de mão, foi desenvolvido um circuito eletrônico que usa como feedback a corrente elétrica do atuador, um motor de corrente contínua. Verificando-se a ocorrência da sobre-corrente no atuador este é desativado. Essa sobre-corrente é ajustada de acordo com a força de preensão desejada. Experimentos realizados determinaram a força no tendão artificial e conseqüentemente o torque. Como resultado, foi obtido o controle da força de preensão de acordo com uma regulagem no circuito eletrônico. Este trabalho possibilitará maior segurança do usuário e controle do equipamento.

Resumo em Inglês:

Planning to make the hold force control of one hand' s orthosis, an electronic circuit was developed using the actuator electric current (direct-current motor) as feedback. Verifying the occurrence of over currente in the actuator, it is disactivated. This over chain is regulated in accordance with grip force desired. Carried through experiments the force in the artificial tendons was determined and consequently the torque. As result, the grip force control was gotten in accordance with a regulation in the electronic circuit. This work makes possible greater security for the user and equipment' s control.

Resumo em Português:

Este trabalho determina as relações entre os ângulos das articulações interfalangeanas e metacarpo-falangeanas para os dedos indicador, médio, anular e mínimo da mão humana durante alguns movimentos de pinça com o objetivo de desenvolver uma prótese multifuncional de mão com movimentos antropomórficos. Uma das grandes dificuldades encontradas para o desenvolvimento destas relações é o fato da mão apresentar um elevado número de graus de liberdade, dificultando a análise dos dados. Utiliza-se um sistema de captura de imagem em apenas um plano para analisar o movimento. Determinam-se as relações para os movimentos de flexão e extensão dos dedos, desprezando adução e abdução durante a realização destas pinças.

Resumo em Inglês:

This works presents the relation for the angles of interphalanges and metacharpo-phalange joints for the index, middle, ring and little finger of human hand. These angles are determinated during a grasp movement. These relations will be used to develop a hand prosthesis with anthropomorphic movements. The main difficult found in this work was the highest numbers of degrees of freedom from the human hand. A methodology was developed to find these angles. This methodology analyzed the movement in 2-D space, and use only one digital camera and a computer. This methodology could be used for determinate these relations for prosthesis because the abduction/adduction movements was almost never applied in this kind of mechanism.

Resumo em Português:

O presente trabalho aborda a dosimetria computacional de um caso clínico envolvendo uma criança com tumor ósseo na fíbula, onde as respectivas imagens tomográficas foram digitalizadas e tratadas no programa SISCODES, gerando assim o modelo de vóxel 3D, representativo do caso clínico, que foi transferido para o código Monte Carlo, MCNP-5. Características nucleares da fonte incorporada no compósito radioativo são apresentadas com sua respectiva atividade específica. Os resultados obtidos da distribuição espacial de dose oriunda da emissão gama do Sm-153 foi uma taxa de dose de 9,02.10-5 GyhMBq-1 e uma dose acumulada de 6,23.10-3 GyhMBq-1. Portanto, 7400 MBq produzirá uma dose no tumor de 47 Gy, compatível possivelmente com o controle local do tumor. Pode-se concluir que a adequada distribuição espacial de dose suporta o uso do protocolo denominado radiosteoplastia no tratamento de tumores ósseos de membros superiores e inferiores. A radiosteoplastia é uma técnica que está sendo avaliada no NRI - Núcleo de Radiações Ionizantes da UFMG. Trata-se de um procedimento que consiste na injeção de um biomaterial radioativo no interior da estrutura óssea afetada pelo câncer, objetivando redução da dor, aumento da resistência de carga naquela estrutura e, principalmente, o controle do tumor ou da metástase de forma local.

Resumo em Inglês:

The present paper addresses the computational dosimetry of a clinical case involving a child with tumor on the fibula, whose tomographic images were digitalized and manipulated by the SISCODES program, in order to generate a 3D voxel model, representative of the clinical case. Later, it was plugged in to the Monte Carlo MCNP-5 code and the model was used for absorbed dose prediction. Nuclear features of the cement incorporating the radionuclide composite were presented with its respectively specific activity. The spatial dose rate distribution from the gamma emission of the Sm-153 was 9.02 10-5 GyhMBq-1 and the imparted absorbed dose was 6.23 10-3 GyhMBq-1. Therefore, 7400 MBq produced a tumor dose of 47 Gy, suitable for the local tumor control. As conclusion, an adequate spatial dose distribution supports the application of this protocol, namely radiosteoplasty, as a therapy for bone tumors on the superior and inferior members. The radiosteoplasty is a technique that is in development in the research group NRI- Núcleo de Radiações Ionizantes at UFMG. It is a procedure that consists of the injection of a radioactive biomaterial into the bone structure affected by cancer, following pain reduction, structural resistance increasing, and mainly tumor or metastasis control in situ.

Resumo em Português:

A presença de algumas macromoléculas no sangue esta associada a fenômenos de hiperviscosidade sangüínea e hiperagregação eritrocitária, quadro freqüente em algumas patologias (Diabetes, Hipertensão Arterial,etc). Este estudo investiga a agregação eritrocitária e sedimentação em amostras de sangue suíno, humano e bovino utilizando duas técnicas experimentais. O sangue humano e o de suínos agregam naturalmente formando roleaux enquanto o sangue bovino não agrega. A microestrutura foi investigada por microscopia óptica em amostras de sangue bovino (hematócrito 40%), suíno (hematócrito 1%, 5%, 10%, 30% e 40%) e humano (hematócrito 40%) e amostras de sangue bovino (hematócrito 40%) com adição de fibrinogênio nas concentrações de 5g/l, 10g/l, 20g/l, 25g/l e 30g/l. Os ensaios no Leitor de Microplacas foram realizados para se determinar o comportamento da agregação eritrocitária e sedimentação do sangue em função do hematócrito com e sem adição de fibrinogênio (para o sangue bovino). A microscopia óptica de luz transmitida permite a caracterização das microestruturas do sangue sob diferentes condições experimentais. Com o Leitor de Microplacas é possível distinguir-se três regiões no processo: a- Região I onde ocorre a agregação eritrocitária; b-Região II onde ocorre à predominância da etapa de sedimentação dos eritrócitos; e c- Região III onde ocorre um aumento lento da absorbância ocasionado também pela sedimentação dos eritrócitos. Associando a microscopia óptica com o Leitor de Microplacas é possível criar parâmetros para quantificar o processo de agregação e sedimentação do sangue, ferramentas úteis no diagnóstico e evolução de patologias que afligem tanto seres humanos como animais.

Resumo em Inglês:

The presence of some macromolecules in the blood is associated with blood hiperviscosity and hyperaggregation. We have studied erythrocyte aggregation and blood sedimentation on samples of swine, human and bovine blood. Bovine blood does not present erythrocyte aggregation while human and swine blood naturally aggregates at low shear rates and at stasis. The action of different bovine fibrinogen concentrations on the microstructure of bovine blood was analyzed and compared with swine and human blood. The phenomena were investigated using optical microscopy (to analyze blood microstructures) and Microplate Reader to measure absorbance (at a fixed wavelength, l=655nm) versus time(s). Experiments were performed using samples of bovine blood (hematocrit 40%), swine blood (H= 1%, 5%, 10%, 30% and 40%) and human blood (H= 40%); and samples of bovine blood (H= 40%) with the addition of bovine fibrinogen at different concentrations (5g/l, 10g/l, 20g/l, 25g/l and 30g/l). Using the Microplate Reader it was possible to distinguish three regions in the process: a-The region I where the erythrocyte aggregation occurs; b-region II where the sedimentation process is predominant and c-Region III where a very slow increase indicates that the persistence of sedimentation process. The association of the optical microscopy with the Microplate Reader technique makes possible the determination of quantitative parameters for the process of aggregation and sedimentation. These parameters will facilitate the diagnosis and a more accurate analysis of the evolution of pathologies that afflict both humans as animals.

Resumo em Português:

A agregação eritrocitária excessiva está intimamente ligada à ocorrência de alguns processos patológicos e diretamente relacionada ao fenômeno de sedimentação eritrocitária. Neste trabalho investigamos as características cinéticas do processo de agregação e sedimentação eritrocitária. Para este estudo foram realizados ensaios de VHS (Velocidade de Hemossedimentação) com sangue suíno (hematócrito H de 20%, 25%, 30% e 35%) e absorbância em função do tempo, utilizando espectrofotometria UV-Vis, em amostras de sangue suíno (hematócrito de 1%, 5%, 10%, 15%, 20% e 30%) e sangue humano (hematócrito de 5%, 10%, 15% e 20%). Os ensaios de VHS indicaram que a sedimentação diminui com o aumento do hematócrito (H); entretanto, nos ensaios de espectrofotometria o fenômeno não é observado. O VHS é uma técnica essencialmente macroscópica enquanto a espectrofotometria fornece informações que facilitam uma análise da microestrutura do sangue e a compreensão das etapas dos processos de agregação e sedimentação. É possível distinguir, com o UV-Vis, quatro regiões no processo: a- Região I onde ocorre a agregação eritrocitária; b- Região II onde ocorre crescimento dos agregados e termina o início da sedimentação; c- Região III onde ocorre a sedimentação da amostra; e d- Região IV, um platô que indica a parte final do processo de sedimentação.

Resumo em Inglês:

Erythrocyte aggregation is at the root of many pathological processes and directly related to the phenomenon of erythrocyte sedimentation. Here we have investigated the kinetic characteristics of the erythrocyte aggregation and erythrocyte sedimentation of swine blood samples using the ESR (Erythrocyte Sedimentation Rate) technique and the UV-Vis spectrophotometer (absorbance) at a fixed wavelength (655 nm) versus time(seconds) of swine and human blood samples. For the ESR experiments of swine blood we have used samples with different hematocrits H= 20%, 25%, 30% e 35%. For the UV-Vis experiments of swine blood samples we have used the hematocrits H= 1%. 5%, 10%, 15% and 20% at a fixed 655 nm wavelength and for the human blood the hematocrits chosen were H=5%, 10%, 15% and 20%. Blood sedimentation rate data has been measured at 300s intervals during a period of 10,000s. While the UV-Vis assays had been carried through during 1.200s with data acquisition every 1s. ESR results show that the sedimentation rate of swine blood decreases as the hematocrit increases while the reverse phenomenon occurs in the UV-Vis experiments. From the ESR it is possible to distinguish three regions: I-the red blood cell aggregation process which is a plateau; II- the sedimentation process and III- a plateau indicating the end of sedimentation. With the UV-Vis it is possible to observe the sedimentation in much more detail with at least four regions: I-the aggregation slope; II-The aggregation and growth of roleaux followed by an "avalanche" of erythrocyte sedimentation; III-the sedimentation; IV- end of sedimentation.

Resumo em Português:

A extração de metais com solventes orgânicos é uma poderosa ferramenta para ajudar a separação de complexas misturas de metais presentes em baterias usadas e dispositivos eletroeletrônicos, evitando assim o uso de produtos tóxicos ou de rotas experimentais geradoras de uma grande quantidade de resíduos finais. Este trabalho descreve um processo de recuperação de cobalto presente em baterias níquel metal-hidreto (Ni-MH) usadas por meio de uma nova rota hidrometalúrgica. O elemento foi extraído de uma solução em meio clorídrico com Cyanex 272 (ácido 2,4,4-trimetil-pentil fosfínico) dissolvido em querosene. Os melhores resultados foram obtidos quando o pH estava ligeiramente alcalino (7,2) e a concentração de Cyanex em querosene era 5% vol. A recuperação do cobalto atingiu 99% m/m. Foi também possível recuperar um precipitado contendo lantanídios (La, Ce, Pr) e ítrio, que foi purificado pela dissolução em ácido clorídrico seguido de adição de oxalato de amônio. O níquel também foi isolado como um precipitado impuro após a recuperação do cobalto e dos lantanídios. Os residuos finais gerados ao longo do processo são principalmente soluções de cloreto de sódio, sem coloração, turbidez ou metais pesados em quantidades significativas.

Resumo em Inglês:

Metals extraction with organic solvents is a powerful tool to aid separation of complex mixtures of elements present in spent batteries and electronic devices, thus avoiding the use of toxic chemicals or experimental routes which generate high amounts of final wastes. This work describes a recovery process for cobalt present in spent Ni-MH batteries by a new hydrometallurgical route. The element was extracted in a chloride-bearing medium with Cyanex 272 (2,4,4-trimethyl-pentyl fosfinic acid) dissolved in kerosene. The best results were obtained when pH was slightly alkaline (7,2) and Cyanex concentration in kerosene was 5% vol. Cobalt recovery reached 99 wt%. It was also possible to recover a crude precipitate containing lanthanides (La, Ce, Pr) and yttrium, which was purified by dissolving it in HCl followed by addition of ammonium oxalate. Nickel was also isolated as an impure precipitate after cobalt and lanthanides recoveries. Final wastes generated along the separation processes are mainly sodium chloride solutions with no color, turbidity or heavy metals present in significant amounts.

Resumo em Português:

As indústrias da mineração e beneficiamento de caulim são um importante segmento econômico do estado da Paraíba, entretanto produzem uma grande quantidade de resíduos, que poluem e agridem o meio ambiente. Assim, esse trabalho tem por objetivo a caracterização do resíduo do beneficiamento do caulim e a avaliação de sua aplicabilidade como matéria-prima cerâmica alternativa para a produção de blocos e telhas cerâmicos. O resíduo foi caracterizado através da determinação de sua composição química e mineralógica, por difração de raios X e análise térmica diferencial e gravimétrica, distribuição de tamanho de partículas e análise morfológica por microscopia eletrônica de varredura. Foram formuladas composições contendo o resíduo e confeccionados corpos de prova por prensagem e extrusão. Os corpos de prova foram queimados e em seguida foram avaliados quanto à absorção de água e o módulo de ruptura à flexão. Pode-se concluir que o resíduo é constituído por caulinita, mica e quartzo e que é possível a incorporação de até 50% de resíduo em formulações para a produção de blocos e telhas cerâmicos.

Resumo em Inglês:

The miner and processing industries of kaolin are an important economic sector in the state of Paraíba, however, they generate a large amount of wastes, which are source of contamination and pollution of environment. This work has as aim the characterization of the kaolin processing waste and the evaluation of its suitability as an alternative ceramic raw material for the production of bricks and roof tiles. The waste was characterized by chemical composition determination, X-ray diffraction, differential thermal and gravimetric analyses, particle size distribution, and morphological analysis by electronic scanning microscopy. Several formulations were prepared and samples bodies were prepared by uniaxial pressing and by extrusion. The sample bodies were fired at different temperatures. Sintered samples were characterized in terms of water absorption and mechanical strength. The results showed that the waste is composed by quartz, kaolinite and mica and that is possible incorporations of up to 50% in formulations for the production of ceramics bricks and roof tiles.

Resumo em Português:

Eletrólitos cianídricos, apesar de sua alta toxicidade, são amplamente empregados pelas indústrias de eletrorrecobrimento devido à qualidade dos depósitos metálicos obtidos. No caso dos depósitos de cobre sobre aço-carbono, após algum tempo de operação contínua, o teor de impurezas, especialmente o de carbonatos alcança valores indesejáveis, prejudicando a qualidade do depósito metálico e tornando, portanto, o banho inadequado. Dessa forma, é gerado um efluente denominado sangria que requer tratamento para descarte seguro. Nesse trabalho foi avaliada a possibilidade de se recuperar eletroliticamente o cobre dessa solução de modo a se reutilizar o cobre contido e simultaneamente destruir parte do cianeto, diminuindo a carga tóxica do efluente. Recuperações de cobre em torno de 99,9% e oxidação de 99% do cianeto foram obtidas após cinco horas de eletrólise a 50°C com uma densidade de corrente de 9,4A/cm², a partir de um litro de efluente contendo 26g/L de cobre e 27g/L de cianeto total.

Resumo em Inglês:

Despite their toxicity, cyanide electrolytes are widely used by electroplating industries due the high quality of the metallic deposits. In the copper deposition on mild steel, after relatively long periods of continuous operation the build up of impurities, especially carbonates, reach undesirable values, decreasing the deposit quality and turning the solution unsuitable for its purpose. Then, a waste solution known as bleed, which requires treatment for a safe discard, is generated. In this paper, the possibility of simultaneous copper electrowinning and cyanide oxidation from this effluent, decreasing its hazardousness was evaluated. Copper recoveries around 99.9% and oxidation of 99% of the cyanide were achieved, from an effluent containing 26g/L of copper and 27g/L of cyanide after a five-hour electrolysis at 50° C with a current density of 9.4 A/cm².