Pulmonary responses to silica dust : the influence of crystalline structures and physico-chemical properties

The inhalation of silica crystalline polymorphs leads to the development of pulmonary nodules that vary in extent and in fibrotic content. In this study, a single protocol was used to test different silica samples (i.e., 2 non-crystalline samples: one vitreous silica, one diatomaceous earth , 4 crystalline samples: one pure a-quartz ground in a wet atmosphere, one of the same quartz heated until it becomes oc-cristobalite and 2 cristobalites obtained by heating diatomaceous earth). Wistar rats received a single intra-tracheal injection of alveolar dust and were followed over a period of 3 months. The results were exploited using macroscopic examination (wet lung weight), histological examination and biochemical dosing (hydroxyproline, lipid, and silica content). The results showed that vitreous silica, diatomaceous earth, wet-ground quartz and both types of cristobalites are responsible to a greater or lesser extent for the pulmonary reaction typical of exposure to silica (i.e., nodules ); with different cellular and fibrotic surface areas for each sample. a-cristobalite (obtained from the wet-ground quartz heated to a very high temperature; 1,300 °C) leads to the formation of only small foreign-body granulomas. All crystalline minerals tested caused alveolar lipoproteinosis. It was thus concluded that the crystalline structure plays a less important role than the surface state in the formation of silicotic nodules

Upconverting Ho–Yb doped titanate nanotubes

The synthesis of Ho3 +–Yb3 + codoped titanate nanotubes was carried out successfully via a hydrothermal treatment method from a precursor powder. These novel nanotubes treated at RT, 100 °C and 280 °C were studied with the aim of determining their structural and optical properties. As the thermal treatment was increased, their upconversion emission becomes stronger. This behavior was related to reduction of hydroxyl groups and the water on the surface, which resulted in changes in the interlayer distances of the nanotubes

Ethylene production by diluited bio-ethanol solutions over Ni-BEA

Introduzione La produzione mondiale di etilene supera abbondantemente il centinaio di tonnellate e attualmente si basa per il 99% sul cracking degli idrocarburi. Un supporto alla copertura di tale domanda, anche nella logica della bioraffineria intergrata, auspicata da Horizon 2020, pu\uf2 provenire dalla disidratazione catalitica di etanolo ottenibile da biomasse. Il bioetanolo di seconda generazione, ottenuto da processi fermentativi, richiede, al momento, una serie di trattamenti successivi atti a renderlo puro per oltre il 99%, con un conseguente pesante aggravio dei costi. Scopo della presente comunicazione \ue8 confrontare i dati di conversione e selettivit\ue0 con i risultati di una indagine FT-IR della reazione di disidratazione catalitica di etanolo ad etilene utilizzando zeoliti BEA scambiate con nichel. Come alimentazione, diversamente da quanto principalmente riportato in letteratura, si \ue8 utilizzata una soluzione acquosa di etanolo diluita (circa al 50%) in quanto una tale concentrazione si pu\uf2 facilmente ottenere da un processo di flash concentration di un normale brodo di fermentazione e il suo impiego diretto come alimentazione in un processo catalitico di produzione di etilene potrebbe consentire una drastica diminuzione dei pesanti costi legati principalmente alla purificazione e concentrazione dell\u2019etanolo [1]. Materiali e metodi Sono state studiate diverse zeoliti BEA caratterizzate da differenti rapporti Si/Al e tenori di Ni. La scelta dei materiali \ue8 dovuta al fatto che la struttura microporosa di una BEA \ue8 costituita da canali con diametro di circa 6.7 \uc5 che permettono una facile diffusione dell\u2019etanolo, il cui diametro molecolare \ue8 di circa 3.8 \uc5. La scelta del Ni \ue8 poi dovuta al suo noto ruolo di catalizzatore ad elevata selettivit\ue0 nella produzione di etilene e gas di sintesi e nelle reazioni di steam reforming. Gli spettri FT-IR delle polveri pure, pressate senza diluenti in modo da produrre una sottile pastiglia con trasmittanza strumentalmente accettabile, sono stati registrati dopo calcinazione e attivazione in vuoto direttamente nella cella di misura a 500\ub0C. La natura dei centri acidi \ue8 stata studiata mediante adsorbimento a temperatura ambiente di 5 torr di piridina e successiva evacuazione a temperature crescenti (150, 200, 300, 400 e 500\ub0C). Una valutazione quantitativa della concentrazione dei centri acidi superficiali di Br\uf8nsted e di Lewis \ue8 stata eseguita attraverso la misura delle assorbanze delle bande della piridina adsorbita come ione piridinio, sui Br\uf8nsted, o tal quale, sui Lewis, a diverse temperature, rispettivamente a 1546 e 1450 cm-1. I test di attivit\ue0 catalitica sono stati sviluppati a pressione atmosferica alimentando 0.017 cm3/min di una miscela liquida H2O:CH3CH2OH 3:1 (mol/mol) con 56 cm3/min di N2, usato come standard interno, e 174 cm3/min di He. GHSV = 2500 h-1 a 500\ub0C. Risultati e discussione Le analisi FT-IR hanno mostrato in generale che i trattamenti di de-alluminazione comportano una diminuzione di acidit\ue0 sia di Br\uf8nsted che di Lewis, con conseguente caduta della selettivit\ue0 ad etilene e formazione di coke che causa la disattivazione del catalizzatore. Si \ue8 inoltre evidenziato come l\u2019acidit\ue0 di Lewis sia necessaria per la formazione di etilene, ma anche come siti eccessivamente forti, ad esempio quelli extraframework, debbano essere in qualche modo protetti in quanto responsabili per la produzione di coke sulla superficie catalitica. Il confronto con altri sistemi catalitici simili, recentemente studiati, che manifestano un maggior ruolo dell\u2019acidit\ue0 di Br\uf8nsted, dimostra l\u2019importante ruolo giocato delle diverse condizioni alle quali si fa procedere la reazione. Da questi dati, in queste condizioni di reazione, si pu\uf2 proporre un meccanismo a stadi (Schema 1), alternativo a quello della eliminazione concertata (E2), basato sui seguenti atti: i) assorbimento dissociativo dell\u2019etanolo con formazione di specie etossido su un centro superficiale coordinativamente insaturo di Al; ii) deidrogenazione ad acetaldeide; iii) enolizzazione ad alcol vinilico; iv) de-ossidrilazione ad etilene e acqua Schema 1. Possibile meccanismo di disidratazione intramolecolare di etanolo su centro acido di Lewis di Al superficiale L\u2019adsorbimento di acqua, co-alimentetata con l\u2019etilene, pu\uf2 giocare un ruolo significativo, avendo luogo sul medesimo sito. La principale reazione competitiva \ue8 la disidratazione intermolecolare a dietiletere, che procede anch\u2019essa sui centri di Br\uf8nsted ma necessita della vicinanza di due molecole di etanolo. Nel meccanismo proposto, la rilevante quantit\ue0 di acqua presente nell\u2019alimentazione potrebbe invece prevenire questa reazione non voluta. Il contributo del nichel, il suo tenore e la sua dispersione, si manifesta principalmente nel controllo della formazione dei prodotti pi\uf9 pesanti senza inibire la selettivit\ue0 ad etilene. Bibliografia [1] I. Rossetti, J. Lasso, M. Compagnoni, G. De Guido, H2 Production from Bioethanol and its Use in Fuel-Cells, Chem. Eng. Trans. 43, 229\u2013234, (2015

Silica and silicosis mechanism. The role of surface properties of particles and of the silica-supported iron

International audienceIn silicosis, like in coal-worker pneumoconiosis, it appears that inhalation of dusts induces a recruitment of phagocytic cells, particulariy of macrophages and an activation of these cells with correlatively oxidative burst and release of a battery of immune, proinflammatory and profibrotic mediatons in alveolar structure

Catalytic behaviour of hybrid LNT+SCR systems: reactivity and in situ FTIR study

International audienceThe NOx storage-reduction over the single Pt-Ba/Al2O3 and Fe-ZSM-5 systems and over the hybrid Pt-Ba/Al2O3 + Fe-ZSM-5 systems, both physically mixed and in dual bed configuration with the SCR catalyst placed downstream of the LNT catalyst, is systematically investigated by Isothermal Step Concentration (ISC) experiments and FTIR spectroscopy. The study is accomplished using H2 as the reductant, in the presence and absence of CO2 and H2O and in a wide temperature interval (150-350 °C). The results are explained at the quantitative level by applying a scheme of the reduction of stored NOx, which implies at first the reduction of nitrates to give NH3, followed by the reaction of ammonia with NOx stored downstream in the reactor to give N2. The following main points have been clarified: (1) the storage of NOx occurs primarily onto Pt-Ba/Al2O3 and is lower in the presence of CO2 and H2O because BaCO3 is formed which retards NOx adsorption; (2) NH3 formed as intermediate in the reduction of stored NOx is trapped onto the Fe-ZSM-5 catalyst. The trapping of NH3 is most favoured when the particles of Pt-Ba/Al2O3 and of Fe-ZSM-5 are extensively in contact, as in the LNT/SCR physical mixture, and at low temperature. NH3 trapped onto Fe-ZSM-5 reacts during the subsequent lean phase with gaseous NOx slipped from the Pt-Ba/Al2O3 particles to give N2 via SCR; (3) the NOx removal efficiency is always higher for both LNT/SCR dual bed and physical mixture compared to single LNT, due to the additional contribution of SCR over Fe-ZSM-5 during the lean phase; (4) in the case of the LNT/SCR physical mixture, NH3 trapped onto the Fe-ZSM-5 particles can be oxidised over the LNT particles upon admission of oxygen to give N2, N2O and NO. The selectivity to nitrogen is almost complete at any temperature in the presence of CO2 and H2O, while in the absence of CO2 and H2O, it increases significantly with temperature and is almost complete at 350 °C; (5) the ammonia slip is low to the best over the LNT/SCR dual bed at any temperature in the absence of CO2 + H2O. In the presence of CO2 and H2O, the ammonia slip is nil at any temperature over the LNT/SCR dual bed