UV-Vis spectroscopy and chemometrics applied to residues monitoring in sewage

Edible oil residues (EOR) and detergents/soaps (NBDS) are a considerable problem in the water systems. The layer due to presence of these residuals covers the water surface damaging the aquatic life by hampering the sun light to touch its bottom, diminishing algae quantity and, consequently, microorganisms and fishes, which depend on it to survive, changing the local biosphere. Knowing this potential effect, the objective was monitor edible oil residues and detergents/soaps presence in two sewage treatment station located in Brazil. To this, samples were collected from 3 different sewage treatment stages and evaluated by ultraviolet-visible spectroscopy. Chemometrics was applied to recover spectra profiles and relative concentration of residuals. The results indicate that the proposed methodology is feasible to monitoring these residues in sewage

Study of poly(o-Ethoxyaniline) interactions with herbicides and evaluation of conductive polymer potential used in electrochemical sensors

Interactions of four aromatic nitrogen-heterocyclic herbicides (atrazine, imazaquin, metribuzin and paraquat) with the conductive polymer poly(o-ethoxyaniline)-POEA, were studied with atomic force microscopy (AFM), UV-visible spectrophotometry (UV-Vis) and electrochemical impedance spectroscopy. AFM profiles of self-assembled (SA) films of POEA revealed that the polymer surface became rougher (on the nanoscale) when exposed to atrazine, imazaquin and metribuzin, but slightly smoother in contact with paraquat. This suggested that specific chemical interactions, possibly electroscopic, have occurred between nitrogen atoms in the polymer chain and the dissimilar groups in the various herbicide molecules, during adsorption of the latter onto the film. The UV-Vis analyses indicated a stronger interaction of POEA in solution with imazaquin, that has a special importance for the intended application. Sensors produced by coating microelectrodes with SA films of POEA were used to perform impedance spectroscopy in aqueous solutions of each herbicide. With the resulting data, it was possible to distinguish and set detection limits for each herbicide in water, corroborating AFM and UV-Vis results

Obtenção de uma cinza de casca de arroz para adsorção de minerais alcalinos / Obtaining a rice shell ash for alkaline minerals adsorption

O ramo industrial cresce desenfreadamente, assim como a problemática referente a destinação dos resíduos agroindustriais, é fundamental obter meios para empregá-los. Aliando este inconveniente a outro problema ambiental, que é o tratamento das águas de captação e o tratamento de efluentes, especialmente no que se refere aos metais presentes, surge a técnica de adsorção. Trata-se de um método em que as moléculas presentes na fase líquida, quando em contado direto com a fase sólida, ficam retidas em sua superfície. Neste contexto, o objetivo do trabalho foi à obtenção de uma cinza de casca de arroz para adsorção, promovendo a remoção de minerais alcalinos no tratamento de água. A cinza foi elaborada utilizando casca de arroz, que passou por tratamento ácido (sulfúrico, nítrico e clorídrico), em diferentes diluições volumétricas com água (1:1, 1:3 e 1:5) e posterior calcinação. As soluções foram preparadas para simulação do efluente líquido, eluídas na coluna contendo a cinza de casca de arroz (CCA) tratada e calcinada, na sequência foram coletas para serem quantificadas por meio do espectrofotômetro de absorção atômica, para avaliar o teor de minerais residuais em cada uma das cinzas obtidas. A melhor condição para retirada do manganês, foi o tratamento com ácido nítrico, em todas as razões volumétricas, especialmente na 1:1. Para o zinco foi com tratamento utilizando ácido sulfúrico especialmente na razão de 1:1 e para o ferro foi com tratamento usando ácido sulfúrico novamente na razão volumétrica de 1:1, os resultados foram em sua maioria satisfatórios e convenientes, confirmando a viabilização do desenvolvimento da CCA para adsorção dos metais

Not available

A fabricação de sensores à base de polímeros condutores tem despertado um enorme interesse científico e tecnológico devido à grande demanda por sensores para inúmeras aplicações. Neste sentido, esta tese foi dedicada ao estudo de polímeros para aplicação em sensores eletroquímicos para detecção de pesticidas. Foram realizados estudos de adsorção (cinética e equilíbrio), para verificar a interação entre os polímeros polianilinas Pani-1 e Pani-2 e lignina fórmica reticulada (LFRT) e os herbicidas (atrazina e imazaquin). A técnica utilizada para os estudos de adsorção, interação em meio aquoso e crescimento de filmes foi a espectroscopia ultravioleta visível (UV-Vis). A partir do estudo do equilíbrio de adsorção foram estudados dois Modelos de Isotermas (Langmuir e Freundlich). Na aplicação destes Modelos verificou-se uma boa interação entre os pesticidas e os polímeros (Pani-1, Pani-2 e LFRT), sendo que esta interação é maior para o imazaquin e pode ser explorada para a aplicação em sensores. O estudo da cinética de adsorção em pH próximo da água (p1+-,6,9), mostrou que o imazaquin teve uma maior adsorção com os polímeros Pani-1 e Pani-2. Para os sistemas cujos adsorventes foram as polianilinas, o pH influenciou significativamente a adsorção, sendo que o sistema que apresentou uma maior adsorção após o equilíbrio foi o imazaquin em Pani-1 e Pani-2 num pH igual a 2,5. Estudos de interação em meio aquoso entre um derivado da polianilina (poli(oetoxianilina)- POEA) e os herbicidas (imazaquin e atrazina) demonstraram que ocorre interação entre estes. Foi realizado um estudo de otimização dos parâmetros eletroquímicos por voltametria cíclica, no qual foram utilizados como eletrodos de trabalho o eletrodo de pasta de carbono (EPC) e o eletrodo de pasta de carbono modificado com Pani-2 (EPC-Pani-2) e como herbicida o imazaquin. Desenvolveu-se uma metodologia para a determinação do Limite de Detecção (LD), e observou-se que a adição do polímero Pani-2 na pasta de carbono aumenta a sensibilidade do eletrodo ao imazaquin. Foi também realizado um estudo do efeito de interferentes no eletrodo EPC-Pani-2. Neste caso, foram estudadas três amostras de águas, no qual se observou que o sistema que teve o menor limite de detecção foi a medida realizada em água MilliQ, seguida de água não tratada e água tratada, o que pode ser explicado pela interferência dos componentes químicos presentes na água tratada. Nos testes de recuperação realizados nestas amostras de águas, notou-se uma diminuição da recuperação com relação a água pura MilliQ das águas tratada e não tratada, mas mesmo assim obteve-se uma boa recuperação (acima de 86%). No estudo realizado em microeletrodos interdigitados, primeiramente acompanhando-se o crescimento dos filmes, pode-se constatar o crescimento do filme de Pani-2 em substrato de vidro a partir de uma concentração de 1 mM. Nos filmes de POEA e POEA/LS houve crescimento a partir de uma camada ou bicamada depositada. Nos estudos de detecção do imazaquin por impedância eletroquímica, os resultados mostraram que há uma saturação do imazaquin na superfície dos eletrodos quando utilizamos concentrações maiores que 10 mg/L do herbicida. O microeletrodo mais sensível na aplicação analítica deste estudo foi o composto de filme de uma bicamada de POEA/LS com um Limite de Detecção de 1,407 mg/L. Estes estudos demonstraram que polímeros condutores podem ser utilizados em sensores para detecção de pesticidas utilizando-se métodos eletroquímicos de voltametria cíclica ou de medidas de capacitânciaScientific and technological interest for manufacturing sensors based on conducting polymers has increased, due to its great demand for severa! applications. This thesis was aimed to study of polymers to produce electrochemical sensor for pesticides detection, more precisely the herbicide imazaquin. Adsorption studies (kinetics and equilibrium) were accomplished in order to study the interaction between the polymers Pani-1 and Pani-2 and reticulated formic lignin (RTFL) and the herbicides (atrazine and imazaquin). The technique used to monitor the absorption, aqueous media absorption and film growth studies was the visible ultraviolet spectroscopy (UVVis). From the adsorption equilibrium studies two isotherm models (Langmuir and Freundlich) were studied. The application of these models showed that there is a good interaction between the pesticides and the polymers (Pani-1, Pani-2 and RTFL). The best results on interaction studies were obtained for imazaquin which could be explored to polyrner sensors. The study of adsorption kinetics in pH =6.9 (water pH) showed that imazaquin had a greater adsorption with the polymers Pani-1 and Pani-2 . To the systems whose adsorbents were the two kind of polyaniline, pH influenced significantly in the adsorption. The system that presented the greatest post-equilibrium adsorption was imazaquin in Pani-1 and Pani-2 at a pH of 2.5. Studies of interaction in aqueous media between a polyaniline derivative (poly(o-etoxyaniline)-POEA) and the herbicides imazaquin and atrazine showed good interaction polymer-herbicide. An optimization study of the electrochemical parameters was carried out by cyclic voltammetry using a carbon paste electrode (CPE) and a Pani-2 CPE modified (CPE-Pani-2) as working electrodes and imazaquin as herbicide. An analytical procedure was developed In order to determine the detection limit (DL). R was observed that the addition of Pani-2 in the carbon paste increases the electrode sensibility to imazaquin. A study of interfering agents on the electrode CPE-Pani-2 was also performed. In this case, three samples of differently treated water were studied; the system with the smallest detection limit was that MilliQ treated water, followed by treated and untreated water systems. This behavior may be explained by the interference of the chemical constituents present in the treated water. The recuperation tests done with the water samples showed a decrease in the recuperation test for MilliQ treated water compared to treated and untreated water samples, even though a good recuperation was obtained (over 86%). On the study on interdigitated microelectrodes, first following the film growth, the Pani-2 film growth deposited onto a g!ass substrate was detected for concentrations equal or higher than 1mM. !n the POEA and POEA/LS films there was a growth from a deposited layer or bilayer. On the studies of detection of imazaquin by electrochemical impedance, the results showed the presence of imazaquin causes a saturation on the surface of the electrodes when concentrations higher than 10mg/L of herbicide were used. The most sensitive microelectrode to analytical application of this study was composed by one bilayer of POEA/LS with a detection limit of 1.407mg/L. These studies showed that conducting polymers can be used as sensors for detection of pesticides using electrochemical methods as cyclic voltammetry or capacitance measurement

Not available

A fabricação de sensores à base de polímeros condutores tem despertado um enorme interesse científico e tecnológico devido à grande demanda por sensores para inúmeras aplicações. Neste sentido, esta tese foi dedicada ao estudo de polímeros para aplicação em sensores eletroquímicos para detecção de pesticidas. Foram realizados estudos de adsorção (cinética e equilíbrio), para verificar a interação entre os polímeros polianilinas Pani-1 e Pani-2 e lignina fórmica reticulada (LFRT) e os herbicidas (atrazina e imazaquin). A técnica utilizada para os estudos de adsorção, interação em meio aquoso e crescimento de filmes foi a espectroscopia ultravioleta visível (UV-Vis). A partir do estudo do equilíbrio de adsorção foram estudados dois Modelos de Isotermas (Langmuir e Freundlich). Na aplicação destes Modelos verificou-se uma boa interação entre os pesticidas e os polímeros (Pani-1, Pani-2 e LFRT), sendo que esta interação é maior para o imazaquin e pode ser explorada para a aplicação em sensores. O estudo da cinética de adsorção em pH próximo da água (p1+-,6,9), mostrou que o imazaquin teve uma maior adsorção com os polímeros Pani-1 e Pani-2. Para os sistemas cujos adsorventes foram as polianilinas, o pH influenciou significativamente a adsorção, sendo que o sistema que apresentou uma maior adsorção após o equilíbrio foi o imazaquin em Pani-1 e Pani-2 num pH igual a 2,5. Estudos de interação em meio aquoso entre um derivado da polianilina (poli(oetoxianilina)- POEA) e os herbicidas (imazaquin e atrazina) demonstraram que ocorre interação entre estes. Foi realizado um estudo de otimização dos parâmetros eletroquímicos por voltametria cíclica, no qual foram utilizados como eletrodos de trabalho o eletrodo de pasta de carbono (EPC) e o eletrodo de pasta de carbono modificado com Pani-2 (EPC-Pani-2) e como herbicida o imazaquin. Desenvolveu-se uma metodologia para a determinação do Limite de Detecção (LD), e observou-se que a adição do polímero Pani-2 na pasta de carbono aumenta a sensibilidade do eletrodo ao imazaquin. Foi também realizado um estudo do efeito de interferentes no eletrodo EPC-Pani-2. Neste caso, foram estudadas três amostras de águas, no qual se observou que o sistema que teve o menor limite de detecção foi a medida realizada em água MilliQ, seguida de água não tratada e água tratada, o que pode ser explicado pela interferência dos componentes químicos presentes na água tratada. Nos testes de recuperação realizados nestas amostras de águas, notou-se uma diminuição da recuperação com relação a água pura MilliQ das águas tratada e não tratada, mas mesmo assim obteve-se uma boa recuperação (acima de 86%). No estudo realizado em microeletrodos interdigitados, primeiramente acompanhando-se o crescimento dos filmes, pode-se constatar o crescimento do filme de Pani-2 em substrato de vidro a partir de uma concentração de 1 mM. Nos filmes de POEA e POEA/LS houve crescimento a partir de uma camada ou bicamada depositada. Nos estudos de detecção do imazaquin por impedância eletroquímica, os resultados mostraram que há uma saturação do imazaquin na superfície dos eletrodos quando utilizamos concentrações maiores que 10 mg/L do herbicida. O microeletrodo mais sensível na aplicação analítica deste estudo foi o composto de filme de uma bicamada de POEA/LS com um Limite de Detecção de 1,407 mg/L. Estes estudos demonstraram que polímeros condutores podem ser utilizados em sensores para detecção de pesticidas utilizando-se métodos eletroquímicos de voltametria cíclica ou de medidas de capacitânciaScientific and technological interest for manufacturing sensors based on conducting polymers has increased, due to its great demand for severa! applications. This thesis was aimed to study of polymers to produce electrochemical sensor for pesticides detection, more precisely the herbicide imazaquin. Adsorption studies (kinetics and equilibrium) were accomplished in order to study the interaction between the polymers Pani-1 and Pani-2 and reticulated formic lignin (RTFL) and the herbicides (atrazine and imazaquin). The technique used to monitor the absorption, aqueous media absorption and film growth studies was the visible ultraviolet spectroscopy (UVVis). From the adsorption equilibrium studies two isotherm models (Langmuir and Freundlich) were studied. The application of these models showed that there is a good interaction between the pesticides and the polymers (Pani-1, Pani-2 and RTFL). The best results on interaction studies were obtained for imazaquin which could be explored to polyrner sensors. The study of adsorption kinetics in pH =6.9 (water pH) showed that imazaquin had a greater adsorption with the polymers Pani-1 and Pani-2 . To the systems whose adsorbents were the two kind of polyaniline, pH influenced significantly in the adsorption. The system that presented the greatest post-equilibrium adsorption was imazaquin in Pani-1 and Pani-2 at a pH of 2.5. Studies of interaction in aqueous media between a polyaniline derivative (poly(o-etoxyaniline)-POEA) and the herbicides imazaquin and atrazine showed good interaction polymer-herbicide. An optimization study of the electrochemical parameters was carried out by cyclic voltammetry using a carbon paste electrode (CPE) and a Pani-2 CPE modified (CPE-Pani-2) as working electrodes and imazaquin as herbicide. An analytical procedure was developed In order to determine the detection limit (DL). R was observed that the addition of Pani-2 in the carbon paste increases the electrode sensibility to imazaquin. A study of interfering agents on the electrode CPE-Pani-2 was also performed. In this case, three samples of differently treated water were studied; the system with the smallest detection limit was that MilliQ treated water, followed by treated and untreated water systems. This behavior may be explained by the interference of the chemical constituents present in the treated water. The recuperation tests done with the water samples showed a decrease in the recuperation test for MilliQ treated water compared to treated and untreated water samples, even though a good recuperation was obtained (over 86%). On the study on interdigitated microelectrodes, first following the film growth, the Pani-2 film growth deposited onto a g!ass substrate was detected for concentrations equal or higher than 1mM. !n the POEA and POEA/LS films there was a growth from a deposited layer or bilayer. On the studies of detection of imazaquin by electrochemical impedance, the results showed the presence of imazaquin causes a saturation on the surface of the electrodes when concentrations higher than 10mg/L of herbicide were used. The most sensitive microelectrode to analytical application of this study was composed by one bilayer of POEA/LS with a detection limit of 1.407mg/L. These studies showed that conducting polymers can be used as sensors for detection of pesticides using electrochemical methods as cyclic voltammetry or capacitance measurement