Decoloració de tints tèxtils mitjançant partícules metàl·liques de manganès - alumini

Aquest ítem conté el treball original, defensat públicament amb data juny de 2017, així com una versió millorada del mateix amb data de juliol de 2017. Els canvis introduïts a la segona versió són 1) correcció d'errades 2) procediment del darrer annex.Abstract Background - Dye pollution of water outflows in the textile industry has a huge negative impact on the ecosystem with significant toxic effects. Water discoloring through the use of metallic particles (PM) constitutes a low-cost method that shows high efficiency. Objectives - This research analyzed the efficacy and characteristics of PM-mediated water discoloring for different dyes that have an "azo" chemical bound as chromophore group. Discoloration was done using PM made of Manganese (Mn) and Aluminum (Al) Design and methodology - Study I analyzed efficacy of the PM-mediated degradation of Orange II dye using two alloys with different proportion of Mn and Al: Mn50Al50 and Mn70Al30. The kinetics of the degradation was assessed using a spectrophotometer. Changes in the solvent (water) produced by PM are analyzed with: i) High performance liquid chromatography (HPLC), ii) Mass Spectrometry (MS); and, iii) Atomic Absorption flame spectrometry (AA). Changes in the characteristics of the PM were also studied through Scanning Electron Microscopy with Energy Dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDX). Study II analyzed the kinetics of the degradation of both Acid Black 58 and Orange G dyes using Mn70Al30 particles. Methodological aspects were similar to those used in Study I. Results and discussion - Mn70Al30 showed higher efficacy and reproducibility discoloring Orange II than the alternative intervention (Mn50Al50). These results may be explained by the effect of passivation of the Al surface. The analysis of the solvent after the intervention identified several intermediary components and two amines, as well as liberation of Mn ions. Examination of PM identified dye in the PM surface and oxygenation of AI. Study II showed efficacy of the intervention on Acid Black 58 dye, but only partial discoloration was observed in the solution with Orange G. The SEM-EDX analysis showed big corrosion and adsorption of the colorant in the surface of PM used for discoloration of Acid Black 58. Conclusions - 1) Study I confirms previous data regarding efficacy of PM for discoloring water solutions containing Orange II as solute; 2) We observed enhanced discoloration with the Mn70Al30 alloy as compared with the alternative intervention; 3) The discoloration mechanism of Orange II seems clearly related with cleavage of the azo bound; 4) We showed efficacy of Acid Black 58 discoloration, but it was only partially seen for Orange G; and, finally, 5) The discoloration mechanisms of Acid Black 58 seem only partially related with cleavage of the azo bound.Resum Context - La contaminació dels efluents d'aigua de la indústria tèxtil és un problema que presenta un notable impacte negatiu en l'ecosistema amb efectes significatius també pel que fa a toxicitat. El mètode de les partícules metàl·liques (PM) és una tecnologia que ha demostrat ésser cost-eficient per degradar compostos orgànics com els tints. Objectius - En aquest treball s'analitza l'eficàcia i característiques de la decoloració d'aigua com a solvent de diferents tints tèxtils, amb un enllaç azo com a grup cromòfor, utilitzant partícules d'aliatge manganès (Mn)-alumini (Al). Disseny i mètodes - L'Estudi I, analitza l'eficàcia de la degradació del colorant Orange II amb PM comparant dos aliatges amb proporcions diferents de Mn i Al: Mn50Al50 i Mn70Al30. S'estudia la cinètica de degradació amb l'espectrofotòmetre. S'analitzen els canvis en el solvent produïts per les PM utilitzant: i) Cromatografia líquida d'alta resolució (HPLC), ii) Espectrometria de Masses (MS); i, iii) Espectroscòpia d'absorció atòmica de flama (AA). També, s'estudien els canvis en les PM amb microscòpia electrònica d'escombrat i sistema de microanàlisi per raig X (SEM-EDX). L'Estudi II analitza la cinètica de la degradació dels colorants Àcid Black 58 i Orange G amb les partícules Mn70Al30. Utilitzant la mateixa metodologia emprada en l'Estudi I. Resultats i discussió - L'aliatge Mn70Al30 genera resultats més eficients i amb més reproductibilitat que els assolits amb Mn50Al50, probablement degut a l'efecte de passivació de l'Al. L'anàlisi del solvent després de la intervenció identifica components intermedis i dos amines, així com alliberament del ió Mn. L'estudi de les PM identifica colorant en la seva superfície i oxigenació d'Al. L'estudi II demostra eficàcia de la intervenció pel que fa l'Àcid Black 58, però nomes un efecte decolorant parcial en l'Orange G. L'anàlisi SEM-EDX demostra una forta corrosió a la superfície de les partícules emparades per a decolorar l'Àcid Black 58, junt amb adsorció del colorant. Conclusions - 1) L'estudi I confirma dades prèvies sobre l'eficàcia de les PM pel tractament d'aigua que conté Orange II com a solut; 2) Demostra una millor cinètica, i menys variabilitat de la decoloració obtinguda amb l'aliatge Mn70Al30, en relació a la intervenció alternativa; 3) El mecanisme de decoloració de l'Orange II està clarament relacionat amb el trencament de l'enllaç azo; 4) La intervenció ha estat eficaç per l'Àcid Black 58, però nomes molt parcialment per l'Orange G; i, finalment, 5) els mecanismes de decoloració de l'Àcid Black 58 només han estan parcialment relacionats amb el trencament de l'enllaç azo.Resumen Contexto - La contaminación del agua efluente de la industria textil es un problema relevante con notable impacto negativo en el ecosistema y con efectos tóxicos significativos. El método de partículas metálicas (PM) es una tecnología que ha demostrado ser coste-eficiente para degradar compuestos orgánicos como los tintes. Objetivos - La investigación analiza la eficacia y las características de la decoloración del agua como a solvente de diferentes tintes textiles que tienen enlace azo como grupo cromóforo. Para ello, se utilizan PM con una aleación manganeso (Mn) y Aluminio (Al). Diseño y método - El estudio I analiza la eficacia de la degradación del colorante Orange II comparando dos aleaciones con proporciones diferentes de Mn i Al: Mn50Al50 y Mn70Al30. Se estudia la cinética de la degradación con el espectrofotómetro. Se analizan los cambios en el solvente producidos por las PM utilizando: i) Cromatografía líquida de alta resolución (HPLC), ii) Espectrometría de Masas (MS); y, iii) Espectroscopia de absorción atómica de llama (AA). También, se estudian los cambios en las PM con microscopía electrónica de barrido y sistema de microanálisis por rayos X (SEM-EDX). El Estudio II analiza la cinética de la degradación de los colorantes Acido Black 58 y Orange G con las partículas Mn70Al30. Para ello, se utiliza la misma metodología del Estudio I. Resultados y discusión - La aleación Mn70Al30 genera resultados más eficientes y con más reproducibilidad que los conseguidos con Mn50Al50, probablemente debido al efecto de pasivación del Al. El análisis del solvente después de la intervención identifica componentes intermedios y dos aminas, así como la liberación de ión Mn. El estudio de las PM identifica colorante en su superficie y oxigenación del Al. El estudio II demuestra eficacia de la intervención con el Acido Black 58, pero únicamente un efecto parcial en el Orange G. El análisis SEM-EDX demuestra una fuerte corrosión en la superficie de las PM, junto con la adsorción del colorante en la superficie de las mismas. Conclusiones - 1) El estudio I confirma datos previos sobre la eficacia de las PM para la decoloración del Orange II; 2) Demuestra una mejor cinética, y menor variabilidad de resultados, con la aleación Mn70Al30, en relación con la intervención alternativa; 3) El mecanismo de decoloración del Orange II está claramente relacionado con la rotura del enlace azo; 4) La intervención ha sido eficaz por el Acido Black 58, pero solo parcialmente para Orange G; y finalmente 5) Los mecanismos de decoloración del Acido Black 58 sólo se explican de forma parcial por rotura del enlace azo

Application of mechanically alloyed MnAl particles to de-colorization of azo dyes

The use of metallic particles has been shown to be an effective, low-cost method for degradation of many contaminating compounds. In this work, we analyze the efficiency of MnAl metallic powders for degrading azo dyes, which are the class of colorant compounds most utilized by the textile industry. We used different routes to produce the metallic particles obtaining different internal structures as characterized by X-ray diffraction and electronic microscopy. The ability to act as discoloration materials was assessed by decolorization experiments of Reactive Black 5 and Orange II azo dyes aqueous solutions. The degradation reaction of the dye molecules was monitored by ultraviolet–visible (UV) spectrophotometry showing fast kinetics, with reaction times among the shortest found in literature. The effect of the different production methods on their performance as decolorizing materials was studied as function as various parameters such as initial pH, dye concentration and temperature. The electrochemical and corrosion properties of the MnAl compounds seem to be the key factors explaining the high decolorization efficiency of these materials.Peer ReviewedPostprint (published version

Does temperature affect sex ratio in zebrafish (Danio rerio)?

Trabajo presentado por Helena Roca Bisbe para la obtención de un grado, realizado bajo la dirección de la Dra. Laia Ribas y del Dr. Francesc Piferrer del Institut de Ciències del Mar (ICM-CSIC).-- 12 pages, 4 figures, 1 table, appendixesThe experimental design and the execution of the study was carried out in the ZAE (Experimental Aquarium and Chamber Facility) of the Sciences Marine Institute of Barcelona (ICM), where in the student collaborated to complete anexperiment carried out in the Biology Reproduction Group (GBR) during the summer period, starting at the end of June until early September 2016. The experimental study carried out in zebrafish(Danio rerio)aimed to analyzeand compare thesurvival, growth andsex ratiodifferences between two thermal treatments. Fish were subjected either at 28ºC (low temperature, LT) or at 36ºC (high temperature, HT), during the period of 18 to 32 days postfertilization (dpf). The student provided support to assess the thermosensitive period studies of eight pairs, and she also contributed in the sampling of one pair (pair A) at 90 dpf. The results showed that the survival and growth rates were similar in the two groups of temperature for all eight pairsanalyzed. Sex ratio results showed that the tanks in HT of the pairA showed a high significant rate of masculinization (100%) (P<0.01). It is expected that the HT regime during the gonad differentiation period will likely generate a significant masculinization in the zebrafish population once fish became adult. Moreover, the student concludes that the period spent at ICM has been very useful to be familiar with experimental research in Biolog

Decoloració de tints tèxtils mitjançant partícules metàl·liques de manganès - alumini

Aquest ítem conté el treball original, defensat públicament amb data juny de 2017, així com una versió millorada del mateix amb data de juliol de 2017. Els canvis introduïts a la segona versió són 1) correcció d'errades 2) procediment del darrer annex.Abstract Background - Dye pollution of water outflows in the textile industry has a huge negative impact on the ecosystem with significant toxic effects. Water discoloring through the use of metallic particles (PM) constitutes a low-cost method that shows high efficiency. Objectives - This research analyzed the efficacy and characteristics of PM-mediated water discoloring for different dyes that have an "azo" chemical bound as chromophore group. Discoloration was done using PM made of Manganese (Mn) and Aluminum (Al) Design and methodology - Study I analyzed efficacy of the PM-mediated degradation of Orange II dye using two alloys with different proportion of Mn and Al: Mn50Al50 and Mn70Al30. The kinetics of the degradation was assessed using a spectrophotometer. Changes in the solvent (water) produced by PM are analyzed with: i) High performance liquid chromatography (HPLC), ii) Mass Spectrometry (MS); and, iii) Atomic Absorption flame spectrometry (AA). Changes in the characteristics of the PM were also studied through Scanning Electron Microscopy with Energy Dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDX). Study II analyzed the kinetics of the degradation of both Acid Black 58 and Orange G dyes using Mn70Al30 particles. Methodological aspects were similar to those used in Study I. Results and discussion - Mn70Al30 showed higher efficacy and reproducibility discoloring Orange II than the alternative intervention (Mn50Al50). These results may be explained by the effect of passivation of the Al surface. The analysis of the solvent after the intervention identified several intermediary components and two amines, as well as liberation of Mn ions. Examination of PM identified dye in the PM surface and oxygenation of AI. Study II showed efficacy of the intervention on Acid Black 58 dye, but only partial discoloration was observed in the solution with Orange G. The SEM-EDX analysis showed big corrosion and adsorption of the colorant in the surface of PM used for discoloration of Acid Black 58. Conclusions - 1) Study I confirms previous data regarding efficacy of PM for discoloring water solutions containing Orange II as solute; 2) We observed enhanced discoloration with the Mn70Al30 alloy as compared with the alternative intervention; 3) The discoloration mechanism of Orange II seems clearly related with cleavage of the azo bound; 4) We showed efficacy of Acid Black 58 discoloration, but it was only partially seen for Orange G; and, finally, 5) The discoloration mechanisms of Acid Black 58 seem only partially related with cleavage of the azo bound.Resum Context - La contaminació dels efluents d'aigua de la indústria tèxtil és un problema que presenta un notable impacte negatiu en l'ecosistema amb efectes significatius també pel que fa a toxicitat. El mètode de les partícules metàl·liques (PM) és una tecnologia que ha demostrat ésser cost-eficient per degradar compostos orgànics com els tints. Objectius - En aquest treball s'analitza l'eficàcia i característiques de la decoloració d'aigua com a solvent de diferents tints tèxtils, amb un enllaç azo com a grup cromòfor, utilitzant partícules d'aliatge manganès (Mn)-alumini (Al). Disseny i mètodes - L'Estudi I, analitza l'eficàcia de la degradació del colorant Orange II amb PM comparant dos aliatges amb proporcions diferents de Mn i Al: Mn50Al50 i Mn70Al30. S'estudia la cinètica de degradació amb l'espectrofotòmetre. S'analitzen els canvis en el solvent produïts per les PM utilitzant: i) Cromatografia líquida d'alta resolució (HPLC), ii) Espectrometria de Masses (MS); i, iii) Espectroscòpia d'absorció atòmica de flama (AA). També, s'estudien els canvis en les PM amb microscòpia electrònica d'escombrat i sistema de microanàlisi per raig X (SEM-EDX). L'Estudi II analitza la cinètica de la degradació dels colorants Àcid Black 58 i Orange G amb les partícules Mn70Al30. Utilitzant la mateixa metodologia emprada en l'Estudi I. Resultats i discussió - L'aliatge Mn70Al30 genera resultats més eficients i amb més reproductibilitat que els assolits amb Mn50Al50, probablement degut a l'efecte de passivació de l'Al. L'anàlisi del solvent després de la intervenció identifica components intermedis i dos amines, així com alliberament del ió Mn. L'estudi de les PM identifica colorant en la seva superfície i oxigenació d'Al. L'estudi II demostra eficàcia de la intervenció pel que fa l'Àcid Black 58, però nomes un efecte decolorant parcial en l'Orange G. L'anàlisi SEM-EDX demostra una forta corrosió a la superfície de les partícules emparades per a decolorar l'Àcid Black 58, junt amb adsorció del colorant. Conclusions - 1) L'estudi I confirma dades prèvies sobre l'eficàcia de les PM pel tractament d'aigua que conté Orange II com a solut; 2) Demostra una millor cinètica, i menys variabilitat de la decoloració obtinguda amb l'aliatge Mn70Al30, en relació a la intervenció alternativa; 3) El mecanisme de decoloració de l'Orange II està clarament relacionat amb el trencament de l'enllaç azo; 4) La intervenció ha estat eficaç per l'Àcid Black 58, però nomes molt parcialment per l'Orange G; i, finalment, 5) els mecanismes de decoloració de l'Àcid Black 58 només han estan parcialment relacionats amb el trencament de l'enllaç azo.Resumen Contexto - La contaminación del agua efluente de la industria textil es un problema relevante con notable impacto negativo en el ecosistema y con efectos tóxicos significativos. El método de partículas metálicas (PM) es una tecnología que ha demostrado ser coste-eficiente para degradar compuestos orgánicos como los tintes. Objetivos - La investigación analiza la eficacia y las características de la decoloración del agua como a solvente de diferentes tintes textiles que tienen enlace azo como grupo cromóforo. Para ello, se utilizan PM con una aleación manganeso (Mn) y Aluminio (Al). Diseño y método - El estudio I analiza la eficacia de la degradación del colorante Orange II comparando dos aleaciones con proporciones diferentes de Mn i Al: Mn50Al50 y Mn70Al30. Se estudia la cinética de la degradación con el espectrofotómetro. Se analizan los cambios en el solvente producidos por las PM utilizando: i) Cromatografía líquida de alta resolución (HPLC), ii) Espectrometría de Masas (MS); y, iii) Espectroscopia de absorción atómica de llama (AA). También, se estudian los cambios en las PM con microscopía electrónica de barrido y sistema de microanálisis por rayos X (SEM-EDX). El Estudio II analiza la cinética de la degradación de los colorantes Acido Black 58 y Orange G con las partículas Mn70Al30. Para ello, se utiliza la misma metodología del Estudio I. Resultados y discusión - La aleación Mn70Al30 genera resultados más eficientes y con más reproducibilidad que los conseguidos con Mn50Al50, probablemente debido al efecto de pasivación del Al. El análisis del solvente después de la intervención identifica componentes intermedios y dos aminas, así como la liberación de ión Mn. El estudio de las PM identifica colorante en su superficie y oxigenación del Al. El estudio II demuestra eficacia de la intervención con el Acido Black 58, pero únicamente un efecto parcial en el Orange G. El análisis SEM-EDX demuestra una fuerte corrosión en la superficie de las PM, junto con la adsorción del colorante en la superficie de las mismas. Conclusiones - 1) El estudio I confirma datos previos sobre la eficacia de las PM para la decoloración del Orange II; 2) Demuestra una mejor cinética, y menor variabilidad de resultados, con la aleación Mn70Al30, en relación con la intervención alternativa; 3) El mecanismo de decoloración del Orange II está claramente relacionado con la rotura del enlace azo; 4) La intervención ha sido eficaz por el Acido Black 58, pero solo parcialmente para Orange G; y finalmente 5) Los mecanismos de decoloración del Acido Black 58 sólo se explican de forma parcial por rotura del enlace azo

Azo-dye degradation by Mn–Al powders

Manganese–Aluminum powders were recently reported to show high efficiency and fast reaction rates as decolorization materials for azo-dye aqueous solutions. This work presents a detailed study of different aspects of this material. Firstly, the influence of the crystalline phase and the microstructure was studied by comparing the efficiency of powders obtained by different production protocols. Secondly, the decolorization efficiency was investigated on various types of dyes, including real textile wastewater samples. The analysis of the treated water and the particles showed that the main reaction mechanism was the breaking of the azo-dye molecules, although important adsorption on the metallic surface was observed for some colorants. Finally, the reusability of the particles and the reduction of toxicity achieved during the treatments were assessed. The simple production and application methods, the high efficiency and the use of environmentally friendly metallic elements are the main advantages of Manganese–Aluminum powders compared to other high-efficient decolorizing metallic materials.Postprint (author's final draft