Extração, purificação e caracterização química de compostos húmicos estuarinos sedimentares

TCC (graduação) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Curso de Química.Os compostos húmicos (CH), componentes majoritários do carbono orgânico nos solos, sedimentos e águas naturais consistem de misturas complexas de polieletrólitos com uma extensa faixa de funções e elevadas massas molares. As interações físicas e químicas entre estes compostos e outros componentes naturais ou antropogênicos, no meio ambiente, podem afetar o pH e o potencial redox de solos, sedimentos e águas, bem como a concentração, a biodisponibilidade e o transporte de metais tragos.Neste trabalho, amostras de ácidos fOlvicos (AF) e ácidos húmicos (AH) provenientes de sedimentos dos Manguezais dos Rios ltacorubi e Ratones foram extraídas e analisadas, com o objetivo de conhecer este material no que concerne suas características estruturais (CHN) e espectrais (IV, UV-Vis e Fluorescência). Os estudos revelaram que os CH dos dois ecossistemas estudados apresentam, no geral, composição elementar e respostas espectrais dentro do esperado para este tipo de material. Entretanto, a avaliação detalhada de parâmetros como as razões C/H e C/N ou mesmo de determinadas propriedades óticas, mostram que os CH estuarinos seguem, de certa forma, um padrão molecular próprio destes ambientes. Os valores das razões entre elementos, por exemplo, não se correlacionam bem, nem com CH extraídos de solos, nem com CH predominantemente marinhos, mas estão bem mais próximos destes últimos. As possíveis razões para isto são discutidas ao longo do trabalho e podem estar ligadas ã influência da matéria orgânica marinha na formação do humus, quanto à história química relativamente recente do material coletado

Análise Quantitativa de Aflatoxinas B1, B2, G1 e G2 em Ração para Aves de Corte por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência com Detecção por Fluorescência

A contaminação de rações animais por aflatoxinas causa inúmeros danos às aves de corte, sendo a detecção dessas toxinas de extrema importância para evitar prejuízos nos sistemas de produção. Dentro desse contexto, o presente trabalho teve por objetivo determinar o sistema de extração mais adequado para a análise quantitativa das aflatoxinas B1, B2, G1 e G2 em ração animal para aves de corte por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) com detecção por fluorescência. Os sistemas de extração avaliados foram o QuEChERS (Quick, Easy, Cheap, Effective, Rugged and Safe) e a Extração em Fase Sólida (SPE - Solid Phase Extraction) com sílica gel e com coluna de fase reversa C18. Em geral, o sistema de extração QuEChERS apresentou o melhor resultado, com uma recuperação média de 102,5%, além de uma redução de 78% nos custos com reagentes e tempo de análise, em comparação à SPE. Os limites de detecção e de quantificação para este método, em termos de aflatoxinas totais, foram de 0,46 ppb e 0,56 ppb, respectivamente. Além disso, verificou-se que a utilização da CLAE com detecção por fluorescência e associada ao sistema de extração QuEChERS, é uma alternativa precisa, confiável e economicamente viável para a análise quantitativa de aflatoxinas em ração animal para aves de corte. http://dx.doi.org/10.18226/23185279.v4iss3p14

Synthesis and Characterization of Poly(Styrene)-b-Poly(y-Benzyl-L-Glutamate) Diblock Copolymers

Neste trabalho foi realizada a síntese e a caracterização de copolímeros dibloco formados pelo poli(estireno)-b-poli(γ-benzil-L-glutamato) (PS-b-PBLG). O bloco de PS foi sintetizado via polimerização aniônica, enquanto o bloco de PBLG foi sintetizado via polimerização por abertura de anel. Os homopolímeros e copolímeros foram caracterizados por meio de técnicas clássicas de ressonância magnética nuclear de próton e carbono (RMN 1H e 13C), cromatografia de permeação em gel (GPC) e análise térmica (calorimetria de varredura diferencial (DSC) e termogravimetria (TG)). A caracterização em solução foi realizada utilizando-se a técnica de espalhamento de luz estático (SLS). Na análise de SLS foram determinados parâmetros como a massa molar ponderal média (Mwm), o segundo coeficiente virial (A2) e a concentração crítica (C*) para os homopolímeros puros e para o copolímero PS100-b-PBLG330. http://dx.doi.org/10.18226/23185279.v2iss1p31 The synthesis and characterization of diblock copolymers formed by poly(styrene) and poly(γ-benzyl-L-glutamate) (PBLG) were studied. The PS and PBLG blocks were obtained by anionic and open ring polymerization, respectively. The homopolymers and copolymers were characterized by classical techniques such as nuclear magnetic resonance of proton and carbon (1H and 13C NMR), gel permeation chromatography (GPC) and thermal analysis (differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetry (TGA)). The characterization in solution was performed using static light scattering (SLS). In the analysis by SLS, parameters such as average molar mass (Mwm), second virial coefficient (A2) and critical concentration (C*) for the pure homopolymers and the copolymer PS100-b-PBLG330 were determined. http://dx.doi.org/10.18226/23185279.v2iss1p3

Desenvolvimento de uma membrana de poli (vinil álcool) via análise de superfícies de resposta para aplicações ambientais

The pollution of hydric sources by pharmaceuticals is an issue in many countries, particularly in Brazil. The presence of these substances causes deleterious effects on the environment and human health. One of the main sources of this contamination is domestic sewage, due to the expressive amount of medicines released in their unaltered form. Unfortunately, traditional wastewater treatment is not effective for the removal of pharmaceuticals and, for this reason, membrane technology is an attractive alternative to overcome this issue. In this regard, hydrophilic polymers, such as poly(vinyl alcohol) (PVA), are the most suitable. However, their high affinity with water causes intense swelling, leading to severe modifications in the membrane properties. In view of all these facts, the present work evaluated the swelling of PVA-based membranes, with the aim of finding the membrane preparation method that has the lowest swelling, thereby providing the most suitable characteristics for pharmaceutical removal from wastewater. The membranes were prepared by the casting of a polymeric solution, with PVA as a basis polymer, citric acid as a crosslink agent and glycerol and silver nanoparticles as performance additives. The process optimization was performed using a design of experiments with posterior analysis by the response surface methodology (RSM). The RSM assessed the effect on the membrane swelling of the factors, including citric acid concentration and the time and temperature of crosslinking. The membrane characterization was performed by Fourier-transform infrared (FT-IR) spectroscopy, scanning electron microscopy coupled with a field emission gun (SEM-FEG) and water contact angle (WCA) measurements. Overall, the condition that showed the lowest swelling was obtained with 10% of citric acid and crosslinking for 4 h at 130 °C. Under these conditions, the membrane had a mass swelling of 42% and a dimensional swelling of 24%. Additionally, our statistical analysis revealed that the factors with the dominant effects were the citric acid concentration and the temperature of crosslinking. The FT-IR analysis suggested that the crosslinking occurred by an esterification reaction, as showed by the stretching frequencies of C=O at 1710 cm-1 and ester C-O at 1230 cm-1. Moreover, the SEM-FEG images revealed a smooth and flat surface and a dense cross section with a thickness of ~113 μm. Concerning the WCA, the angle was at ~80°, which is characteristic of hydrophilic materials. Finally, the data suggested that it is possible to optimize the membrane preparation process with adequate properties so that it can be subsequently applied to the removal of pharmaceuticals from hospital wastewater.A contaminação dos corpos hídricos por fármacos está sendo observada em diversos países, especialmente no Brasil. A presença dessas substâncias provoca efeitos nocivos, tanto ao meio ambiente quanto à saúde dos seres humanos. O esgoto doméstico é a principal fonte dessa contaminação, uma vez que uma grande quantidade de fármacos ingeridos pelo homem é excretada na sua forma inalterada. Infelizmente, o tratamento convencional de efluentes é pouco eficiente na remoção dessas substâncias e, nesse sentido, uma alternativa é processo de separação por membranas (PSM). Para essa aplicação, os polímeros hidrofílicos, como o poli(vinil álcool) (PVA), são os materiais mais apropriados. Entretanto, essa característica faz com que as membranas de PVA sofram um inchamento intenso quando em contato com a água, o que altera propriedades importantes para os PSM. Nesse contexto, o presente trabalho teve por objetivo avaliar o inchamento de membranas de PVA, a fim de determinar o método de preparação que proporciona o menor inchamento, fornecendo as características mais adequadas para a remoção de fármacos de efluentes. As membranas foram preparadas pelo espalhamento de uma solução polimérica contendo PVA como polímero base, ácido cítrico como agente reticulante, e glicerol e nanopartículas de prata como aditivos de performance. A otimização do processo foi realizada por meio de um planejamento experimental com posterior análise de superfícies de resposta, avaliando-se a influência da concentração de agente reticulante, além do tempo e da temperatura de reticulação no inchamento da membrana. As membranas foram ainda caracterizadas por meio das técnicas de espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR), microscopia eletrônica de varredura com emissão de campo (MEV-FEG) e ângulo de contato com água (WCA). A condição de melhor desempenho foi obtida utilizando-se 10% de ácido cítrico e reticulação por 4 h a 130 °C. Nessas condições, a membrana teve um inchamento mássico de 42% e dimensional de 24%. Também se verificou que a concentração do ácido cítrico e a temperatura de reticulação foram os fatores de maior influência, de acordo com a análise estatística. De modo geral, a análise de FT-IR indicou a reticulação da membrana por meio de uma reação de esterificação, evidenciada pelos estiramentos das ligações C=O em 1710 cm-1 e de C-O de ésteres em 1230 cm-1. As imagens de MEV-FEG, por sua vez, revelaram uma superfície lisa e plana, além de uma secção transversal densa com aproximadamente 113 μm de espessura. O ângulo de contato foi de aproximadamente 80°, típico de materiais de caráter hidrofílico. Finalmente, o conjunto de dados evidenciou que foi possível aperfeiçoar a preparação de uma membrana com características adequadas para a subsequente aplicação na remoção de fármacos de efluentes hospitalares

Síntese, caracterização e aplicação de nanopartículas de prata como agentes antimicrobianos

The synthesis of silver nanoparticles (Ag NPs) has attracted the interest of many researchers in recent years, both from scientific and technological point of view. These NPs present unique physical, chemical and biological properties when compared to metal at a macroscopic scale, and have been used in applications such as catalysis, optoelectronic devices and medical area. In this context, the aim of this work was to synthesize and characterize Ag NPs and evaluate its antimicrobial efficiency against Gram-positive and Gram-negative bacteria. Ag NPs were initially prepared by chemical reduction of silver ions with sodium borohydride in the presence of sodium citrate tribasic dihydrate. Then, they were characterized by molecular absorption spectroscopy in the ultraviolet and visible (UV-Vis) region and transmission electron microscopy (TEM). The evaluation of antimicrobial activity of Ag NPs was performed with basis on the qualitative antibiogram method against Escherichia coli and Staphylococcus aureus. In general, the UV-Vis spectra of colloidal solutions of Ag NPs (18 ppm and 1000 ppm, respectively) were very similar to each other, indicating the presence of a single band centered at approximately 400 nm, which is indicative of NPs with spherical shape. This result was corroborated by TEM analysis which showed Ag NPs with average sizes of 7.3 ± 4.3 nm (colloidal solution of 18 ppm) and 15.2 ± 7.4 nm (colloidal solution 1000 ppm). The antibiograms, in turn, revealed that only the colloidal solution of 1000 ppm showed antimicrobial activity against the two bacterial strains tested.Key words: Nanotecnology, silver nanoparticles, antimicrobial agents.A síntese de nanopartículas de prata (NPs Ag) tem atraído o interesse de vários pesquisadores nestes últimos anos, tanto do ponto científico como tecnológico. Essas NPs possuem propriedades físicas, químicas e biológicas únicas quando comparadas ao metal em escala macroscópica, e têm sido utilizadas em aplicações tais como catálise, em dispositivos optoeletrônicos e na área médica. Neste contexto, este trabalho teve por objetivo sintetizar e caracterizar NPs Ag, além de avaliar sua eficiência antimicrobiana frente a bactérias Grampositivas e Gram-negativas. As NPs Ag foram inicialmente preparadas através da redução química de íons prata com boroidreto de sódio, na presença de citrato de sódio tribásico dihidratado. Em seguida, as mesmas foram caracterizadas por espectroscopia de absorção molecular na região do ultravioleta e visível (UV-Vis) e microscopia eletrônica de transmissão (MET). A avaliação da atividade antimicrobiana das NPs Ag frente às bactérias Escherichia coli e Staphylococcus aureus foi realizada com base no método de antibiograma qualitativo. No geral, os espectros de UV-Vis das soluções coloidais de NPs Ag (18 ppm e 1000 ppm, respectivamente) foram muito similares entre si, evidenciando a presença de uma única banda centrada em aproximadamente 400 nm, que é indicativo de NPs com formato esférico. Esse resultado foi corroborado pelas análises de MET que mostraram NPs Ag com tamanhos médios de 7,3 ± 4,3 nm (solução coloidal de 18 ppm) e de 15,2 ± 7,4 nm (solução coloidal de 1000 ppm). Os antibiogramas, por sua vez, revelaram que apenas a solução coloidal de 1000 ppm apresentou atividade antimicrobiana em relação às duas bactérias testadas.Palavras-chave: Nanotecnologia, nanopartículas de prata, agentes antimicrobianos

Removal of the hormones 17β-estradiol and 17α-ethinylestradiol from aqueous solutions employing a decomposed peat as adsorbent material

REMOVAL OF THE HORMONES 17b-ESTRADIOL AND 17a-ETHINYLESTRADIOL FROM AQUEOUS SOLUTIONS EMPLOYING A DECOMPOSED PEAT AS ADSORBENT MATERIAL. This paper describes the adsorption of 17b-estradiol (E2) and 17a-ethinylestradiol (EE2) from aqueous solution by decomposed peat. The peat presented a good adsorption process, close to 76.2% for E2 removal and approximately 55.0% for EE2. Moreover, the results indicated a probable multi-layered process. Adsorption isotherms were well fitted by Freundlich model. The data were evaluated considering the pseudo-first-order and pseudo-second-order approaches, being the second more significant mechanism in the rate-controlling step. Thermodynamic data revealed that hormones adsorption onto peat is spontaneous under the employed experimental conditions. The results confirmed the potential of this adsorbent to be employed for effluents treatment

Propriedades Mecânicas e Térmicas e Morfologia de Compósitos de Poliuretano Termoplástico (TPU) com Argila

In this study, thermoplastic polyurethane (TPU) composites were prepared with different nanoclay contents (1, 3 and 10 wt%). The nanoclay Cloisite ®30B (C30B) was dispersed in the TPU matrix by melt processing using a twin-screw extruder. The synthesis method of TPU involved the two-step bulk polymerization of polyesterpolyol and 4,4’ diphenylmethanediisocyanate with butane-1,4-diol as the chain extender. The dispersion of the nanoclay particles and its effect on the mechanical and thermal properties of the composites was investigated. The characterization of TPU/nanoclay composites was carried out by means of scanning electron microscopy, energy dispersion microanalysis and X ray diffraction. The mechanical characterization was performed through determination of the tensile strength. The TPU 3 wt% composite showed the best improvement with increases in stress and tensile at break (28% and 35%, respectively), compared to the neat TPU (sample without nanoclay). The differential scanning calorimetry and thermogravimetry analyses for composites indicated that the nanoclay did not affect significantly the glass transition, melt, and degradation temperatures of the polymeric matrix, but reduces the molecular mobility.  http://dx.doi.org/10.18226/23185279.v3iss2p50Neste trabalho, compósitos de elastômero termoplástico de poliuretano (TPU) foram preparados com diferentes teores de argila (1, 3 e 10% m/m). A argila Cloisite ®30B (C30B) foi incorporada na matriz de TPU via processamento por fusão em uma extrusora de dupla rosca. O método de síntese do TPU foi a polimerização em duas etapas do poliol poliéster e do di-isocianato de 4,4’ difenil metano com butano-1,4-diol como extensor de cadeia. A dispersão da argila e seu efeito sobre as propriedades mecânicas e térmicas dos compósitos foram investigadas. A caracterização dos compósitos de TPU com argila foi realizada por meio das análises de microscopia eletrônica de varredura, microanálise de energia dispersiva e difração de raios X. As propriedades mecânicas foram avaliadas através da resistência à tração. O TPU com 3% m/m de argila apresentou os melhores resultados com aumento nos valores de tensão e alongamento na ruptura (28% e 35%, respectivamente), quando comparado ao TPU puro (amostra sem argila). As análises de calorimetria diferencial de varredura e termogravimetria, para os compósitos, indicaram que a argila não afetou significativamente as temperaturas de transição vítrea, de fusão e de degradação da matriz polimérica, mas restringe o movimento molecular.  http://dx.doi.org/10.18226/23185279.v3iss2p5

Potentiometric acidity determination in humic substances influenced by different analytical procedures

Carboxylic (CA), phenolic (PhA) and total (TA) acidity contents of five International Humic Substances Society (IHSS) standards and four model compounds were determined via the potentiometric titration method. Titration curves were scrutinized both by the BEST7 algorithm and the modified Henderson-Hasselbalch model (MHHM). In the case of IHSS samples, the fitting data depended on the analytical procedure undertaken. Whilst high CA and low PhA were usually recorded using the MHHM, the opposite trend was observed employing the BEST7 algorithm. In contrast, in the case of model compounds the acidity values matched well with theoretical data regardless of the procedure. In order to better understand the reasons for such discrepancies changes in the titrations procedure (e.g.: fast or slow) were also considered. General data strongly suggest that acidity determination of humic substances (HS) by potentiometric methods is extremely dependent on both the choice of mathematical model to fit experimental data points as well as the experimental conditions employed

Preparação e Caracterização de Filmes Finos Automontados de PAH/PAA/TiO2 Fotossensibilizados com Clorofilina Cúprica para a Fotodegradação de Paracetamol

A utilização da energia solar para a degradação de contaminantes emergentes por meio da fotocatálise é uma alternativa promissora aos sistemas convencionais de tratamento de água e efluentes industriais. Desta forma, filmes finos automontados (FFAs) por adsorção física, e contendo polieletrólitos orgânicos e semicondutores inorgânicos, podem ser aplicados em dispositivos para a degradação de fármacos. Nesse contexto, o objetivo desse trabalho foi preparar e caracterizar FFAs obtidos pela combinação de hidrocloreto de polialilamina (PAH), poli(ácido acrílico) (PAA), dióxido de titânio nanoparticulado (TiO2) e do fotossensibilisador clorofilina cúprica (Cu-chln), utilizando a técnica camada por camada (do inglês Layer by Layer, LbL) para aplicação na degradação fotocatalítica do paracetamol em solução aquosa. Foram fabricados FFAs de 81 camadas depositados sobre substratos de vidro. O TiO2 e a Cu-chln apresentaram máximos de absorção (λmax) na região do ultravioleta e do visível (UV-Vis) em 323 nm e 627 nm, e a partir desses dados foram determinados seus gaps de energia (Ebgs) em 3,0 eV e 1,85 eV, respectivamente. A Ebg do TiO2 é alta o suficiente para gerar radicais hidroxil, responsáveis pelo mecanismo de degradação do paracetamol. Através das imagens de microscopia eletrônica de varredura com emissão de campo (MEV-FEG), foi possível observar que os FFAs possuem estrutura porosa, além de aglomerados esféricos de tamanho nanométrico. Além disso, a incorporação da Cu-chln tornou a superfície dos FFAs mais homogênea. A degradação do paracetamol foi determinada pela imersão dos FFAs em uma solução aquosa de paracetamol (10 mg L-1), seguida por irradiação com uma lâmpada de xenônio (300 W), sendo observadas remoções de 23,7% e 43,6% para os FFAs contendo apenas TiO2 e TiO2 com Cu-chln, respectivamente. Os resultados mostraram que a utilização de TiO2 e Cu-chln levam a uma melhor atividade fotocatalítica quando comparada à utilização dos componentes na forma individualizada, com eficiência do processo comparável aos sistemas coloidais sem a necessidade de ajuste do pH ou da concentração de O2 no efluente.  http://dx.doi.org/10.18226/23185279.v6iss2p3