Estudo da degradação de compostos em plasma de radiofrequência de argônio e oxigênio
The study of plasma cleaning processes has emerged as an alternative and as an additional step in surface cleaning processes that aim at the complete removal of soils and organic contaminants in virtually all types of materials. The main advantages of this technique are the fact that it is a dry tre...
| Autor principal: | Farias, Carlos Eduardo |
|---|---|
| Formato: | Tese |
| Idioma: | Português |
| Publicado em: |
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
2018
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| Assuntos: | |
| Acesso em linha: |
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/2977 |
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riut-1-29772018-03-09T17:03:39Z Estudo da degradação de compostos em plasma de radiofrequência de argônio e oxigênio Study of the degradation of organic compounds in radiofrquency argon and oxygen plasma Farias, Carlos Eduardo Mafra, Márcio http://lattes.cnpq.br/1904416043413655 Borges, Paulo César http://lattes.cnpq.br/2389356434049800 Mafra, Márcio Nascimento, Eduardo Mauro do Oliveira, Paulo Roberto de Brunatto, Silvio Francisco Espectrometria de massa Preparação de superfícies Plasma de baixa temperatura Radiofreqüência Engenharia mecânica Mass spectrometry Surface preparation Low temperature plasmas Radio frequency Mechanical engineering CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAO Engenharia Mecânica The study of plasma cleaning processes has emerged as an alternative and as an additional step in surface cleaning processes that aim at the complete removal of soils and organic contaminants in virtually all types of materials. The main advantages of this technique are the fact that it is a dry treatment, in low temperatures, that has low consumption of inputs and environmentally harmful waste. However, one of the difficulties of the process relates the complex relationship that exists between all species formed in a plasma environment and the interaction of them with organic molecules. The present study reports how different compounds such as hexatriacontane, stearic acid, adipic acid and aminoundecanoic acid, which represent part of the structures present in the contaminants on surfaces, suffer degradation in plasma environments of Ar and Ar + O2. For this, an electroless plasma reactor was used, with a radio frequency source and inductively coupled discharge, with sample positioned in discharge region and with the use of non-oxidizing atmospheres (Ar) and oxidants (Ar + 10% O2). The analyzes were performed on both the volatile products generated by mass spectrometry of the residual gas and optical emission spectroscopy, as well as on the residues after treatment by infrared spectroscopy and high resolution mass spectrometry. The results show that in atmospheres of Ar occurs the production of small volatile fragments obtained by scission of the C-C bonds while at the same time in the residual material, small oligomers of fragments joined by radicals are formed. With the addition of oxygen to the atmosphere, a significant increase in the production of H2, H2O, CO, CO2 and fragments of the molecules was observed at the same time as a considerable oxidation of all the compounds occurs. It was further observed that the formation of the liquid phase considerably altered the reaction process of the treated molecules, leading to a period of high production of H2 and H2O together with a reduction of CO2 production. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) O estudo de processos de limpeza por plasma surgiu como uma alternativa e também como uma etapa adicional em processos de limpeza de superfícies que visam a completa remoção de sujidades e contaminantes orgânicos em praticamente todos os tipos de materiais. Sendo as principais vantagens da técnica o fato de ser um tratamento realizado à seco, em temperaturas baixas, que possui pouco consumo de insumos e baixa produção de resíduos prejudiciais ao meio ambiente. Entretanto, uma das dificuldades do processo relaciona a relação complexa que existe entre todas as espécies formadas em um ambiente de plasma e a interação das mesmas com moléculas orgânicas. O presente estudo relaciona como diferentes compostos como hexatriacontano, ácido esteárico, ácido adípico e ácido aminoundecanóico, que representam parte das estruturas presentes nos contaminantes em superfícies, sofrem degradação em ambientes de plasma de Ar e Ar+O2. Para isso foi utilizado um reator de plasma sem eletrodos, com fonte de rádio frequência e descarga do tipo acoplada indutivamente, com a amostra posicionada na região da descarga e com a utilização de atmosferas não oxidantes (Ar) e oxidantes (Ar+10%O2). As análises foram realizadas tanto sobre os produtos voláteis gerados, através das técnicas de especrometria de massa do gás residual e espectroscopia de emisssão ótica, quanto sobre os residuos pós tratamento por espectroscopia de infravermelho e espectrometria de massa de alta resolução. Os resultados mostram que em atmosferas de Ar ocorre a produção de pequenos fragmentos voláteis obtidos através de cisão das ligações C-C ao mesmo tempo em que no material residual, são formados pequenos oligômeros de fragmentos unidos através de radicais. Com a adição de oxigênio na atmosfera observou-se um incremento significativo da produção de H2, H2O, CO, CO2 e fragmentos das moléculas ao mesmo tempo em que ocorre uma considerável oxidação de todos os compostos. Observou-se ainda que a formação de fase líquida altera considerávelmente o processo reacional das moléculas tratadas, levando a um período de alta produção de H2 e H2O junto com uma redução da produção de CO2. 2018-03-09T17:03:39Z 2018-03-09T17:03:39Z 2017-12-08 doctoralThesis FARIAS, Carlos Eduardo. Estudo da degradação de compostos em plasma de radiofrequência de argônio e oxigênio. 2017. 214 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica e de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2017. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/2977 por openAccess application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Curitiba Brasil Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais UTFPR |
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Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
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Português |
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The study of plasma cleaning processes has emerged as an alternative and as an additional step in surface cleaning processes that aim at the complete removal of soils and organic contaminants in virtually all types of materials. The main advantages of this technique are the fact that it is a dry treatment, in low temperatures, that has low consumption of inputs and environmentally harmful waste. However, one of the difficulties of the process relates the complex relationship that exists between all species formed in a plasma environment and the interaction of them with organic molecules. The present study reports how different compounds such as hexatriacontane, stearic acid, adipic acid and aminoundecanoic acid, which represent part of the structures present in the contaminants on surfaces, suffer degradation in plasma environments of Ar and Ar + O2. For this, an electroless plasma reactor was used, with a radio frequency source and inductively coupled discharge, with sample positioned in discharge region and with the use of non-oxidizing atmospheres (Ar) and oxidants (Ar + 10% O2). The analyzes were performed on both the volatile products generated by mass spectrometry of the residual gas and optical emission spectroscopy, as well as on the residues after treatment by infrared spectroscopy and high resolution mass spectrometry. The results show that in atmospheres of Ar occurs the production of small volatile fragments obtained by scission of the C-C bonds while at the same time in the residual material, small oligomers of fragments joined by radicals are formed. With the addition of oxygen to the atmosphere, a significant increase in the production of H2, H2O, CO, CO2 and fragments of the molecules was observed at the same time as a considerable oxidation of all the compounds occurs. It was further observed that the formation of the liquid phase considerably altered the reaction process of the treated molecules, leading to a period of high production of H2 and H2O together with a reduction of CO2 production. |
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FARIAS, Carlos Eduardo. Estudo da degradação de compostos em plasma de radiofrequência de argônio e oxigênio. 2017. 214 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica e de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2017. |
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