Nanocristais semicondutores (quantum dots - QDs) são empregados em quase todas as áreas da nanotecnologia. Isso se deve principalmente a possibilidade de controlar suas propriedades físicas, como propriedades ópticas e elétricas, apenas pelo controle do tamanho do nanocristal. Entretanto esses novos materiais também possuem novos desafios tecnológicos. Um deles é a caracterização de materiais tão pequenos. Poucas técnicas experimentais têm sensibilidade ou resolução para nanocaracterização. Espalhamento de íons com energias intermediárias (MEIS) é uma técnica para análise de superfícies cristalinas, capaz de determinar composições elementares e perfil de concentrações em filmes ultra-finos, com resolução em profundidade melhor do que 1 nm. Por esse motivo, ela surgiu como uma poderosa técnica para caracterização de nanomateriais, com a vantagem de ser capaz de determinar perfil de concentrações elementares dentro de nanoestruturas. Desenvolvemos um programa Monte Carlo, chamado PowerMeis, para simulação de espectros de MEIS, voltado à análise de nanoestruturas e capaz de simular espectros para qualquer tipo de amostra nanoestruturada. Com o uso desse programa, é possível determinar as características estruturais mais prováveis para uma amostra, encontrando a respectiva configuração no PowerMeis que resulta no melhor ajuste entre os espectros simulado e experimental. Através dessa técnica, foram desenvolvidos vários trabalhos voltados à caracterização de superfícies e interfaces nanoestruturadas. Nesse trabalho, utilizamos a técnica MEIS, combinada com emissão de raios X induzida por partículas (PIXE), espectrometria de retroespalhamento Rutherford (RBS) e microscopia eletrônica de transmissão (TEM) para estudar quantum dots núcleo-casca de CdSe/ZnS, diluídos em solução de tolueno, disponíveis comercialmente. Nosso objetivo é determinar a estrutura interna desses materiais, e estudar as modificações dessa estrutura, quando submetidos a processos externos, como tratamento térmico e irradiação por íons. Apresentamos o processo de caracterização desses sistemas, desde o preparo de amostras sólidas para análise com feixe de íons, determinação de densidade e distribuição espacial de QDs na superfície da amostra, até a análise da estrutura interna e de sua modificação mediante tratamento térmico. Nosso estudo mostra que, apesar dos QDs terem uma razão Cd:Se de 0,69:0,31, o núcleo é um cristal estequiométrico de CdSe e o cádmio excedente está distribuído na casca, formando uma estrutura Cd-Se/CdZnS. Após tratamento térmico a 450 °C por 5 minutos, há uma redução no tamanho do núcleo e uma modificação na forma da casca, havendo uma maior concentração de zinco na base da nanoestrutura. / Semiconductor nanocrystals (quantum dots - QDs) are employed in almost all elds of nanotechnology. This is mostly due to the ability to control its physical properties, such as optical and electrical ones, by controling only the size of the nanocrystal. However these new materials also have new technological challenges. One of them is the characterization of materials so small. Few experimental techniques have sensitivity or resolution for nanocharacterization. Medium energy ion scattering (MEIS) is a technique for crystal surfaces analysis, capable to determine elemental composition and concentration pro le in ultra-thin lms, with depth resolution better than 1 nm. For that reason, it has emerged as a powerful technique for characterization of nanomaterials, with the advantage to be able to make elemental concentration pro le within nanostructures. We developed a Monte Carlo program, called PowerMeis, for MEIS spectra simulation, focused on the analysis of nanostructures and able to simulate spectra for any kind of nanostructured sample. By using this program, we are able to determine the most probable structural characteristics for a given sample, by nding the respective PowerMeis input which led to the best comparison between simulated and experimental spectra. We used this technique in several studies on characterization of nanostructured surfaces and interfaces. In the present work, we used the MEIS technique, combined with particle induced X ray emission (PIXE), Rutherford backscattering spectrometry (RBS) and transmission electronic microscopy (TEM) to study core-shell quantum dots of CdSe/ZnS, commercially available diluted in toluene solution. Our goal is to determine the internal structure of these materials, and to study the modi cations of this structure when submited to external processes such as heat treatment and ion irradiation. We present the process of characterization of these systems, from the preparation of solid samples for ion beam analysis, density determination and spatial distribution of QDs on the surface of the sample, up to the analysis of the internal structure and its modi cation by termal treatment. Our study shows that, despite the QDs have a Cd:Se ratio of 0.69:0.31, the nucleus is a stoichiometric CdSe crystal and the excess of cadmium is distributed on the shell, forming a CdSe/CdZnS structure. After termal treatment at 450 C for 5 minutes, there is a decrease on the nucleus diameter and a modi cation on the shell shape, with a higher concentration of zinc at the nanostructure bottom.

Semicondutores de gap de banda grande possuem um vasto campo de aplicação na construção de dispositivos que necessitam operar em alta potência, em alta frequência e em ambientes hostis. Nesse trabalho apresentamos um estudo das sínteses de SiC e GaAsN obtidos, respectivamente, por implantação iônica de C em Si pré-implantado com He, e de N em substratos de GaAs. Uma camada de 110 nm de SiO2 foi depositada nos substratos antes do processo de implantação. Essa foi removida após a síntese, expondo as camadas à superfície. Para a síntese de SiC, substratos de Si préimplantados com He foram preparados a fim de gerar um estágio intermediário de substrato do ponto de vista de tensão exercida por esse na camada de SiC em síntese. Apresentamos diferenças entre a síntese do presente trabalho com as sínteses dos trabalhos anteriores, nos quais foram feitas a partir de Si bulk (tensão máxima) e a partir de SIMOX (sem tensão). Análises composicionais e estruturais foram feitas por Espectrometria de Retroespalhamento de Rutherford (RBS), Canalizacão (RBS/C) e Microscopia Eletrônica de Transmissão (TEM). Substratos pré-implantados com He nos levaram a uma redução na fluência mínima de C necessária para a síntese de uma camada de SiC estequiométrica, em comparação com o mesmo processo de síntese de SiC em SiO2/Si utilizando substratos de Si bulk. A fluência é comparável àquela necessária na síntese a partir de estruturas SIMOX, porém, a presente síntese apresentou uma importante melhora na qualidade estrutural. Na síntese de GaAsN por implantação de N em SiO2/GaAs, diferentes temperaturas de implantação foram utilizadas, partindo de temperatura ambiente até 500oC. Tratamentos térmicos em 850oC por 5 min foram feitos e diferenças estruturais foram extensamente estudadas por RBS, Fotoluminescência e TEM. Análise estrutural feita por TEM indica que a temperatura de implantação de 400oC é a mais adequada para a síntese de GaN cristalino. Temperaturas mais baixas que essa aumentam a tendência de formação de ligas GaAsN, no quais, para implantação em temperatura ambiente são amorfas. Condutividade tipo-p foi medida em ligas GaAsN:Mg obtidas por epitaxia de feixe molecular (MBE) e em amostras dopadas com Mg por implantação iônica em GaAsN amorfo obtido por MBE. Também exploramos a possibilidade de obtenção dessas ligas por co-implantação de N e Mg em substratos GaAs em temperatura ambiente. / Semiconductors with a large band gap have a wide application in the construction of devices that need to operate at high power, at high frequency and in hostile environments. In this work we present studies about the synthesis of SiC and GaAsN obtained by ion implantation of C into Si pre-implanted with He, and N into GaAs substrates, respectively. About 110 nm of SiO2 layer was deposited on all substrates previously to the implantation procedures. This layer was removed after synthesis revealing the synthesized layers to the surface. For the SiC synthesis, Si substrates pre-implanted with He were prepared in order to generate an intermediate stress stage as applied by the substrate on the epitaxial SiC in synthesis. We present differences between the current synthesis and those performed in in previous works, where synthesis started from Si bulk (maximum stress) and from SIMOX structures (no stress). Compositional and structural analyses were undergone by Rutherford Backscattering Spectrometry (RBS), Channeling (RBS/C) and Transmission Electron Microscopy (TEM). Si substrates pre-implanted with He led us to a reduction in the minimum C fluence required for synthesis of a stoichiometric SiC layer, compared to the same SiC synthesis process in SiO2/Si using Si bulk substrates. Such fluence is comparable to the one required for the synthesis started from SIMOX structures, but the present synthesis now demonstrates an important structural quality improvement. For the GaAsN synthesis by N ion implantation into SiO2/GaAs, the samples were kept at different implantation temperatures, starting from room temperature (RT) up to 500oC. Thermal treatments at 850oC during 5 min were performed and structural differences were extensively studied by RBS, Photoluminescence and TEM measurements. Structural analysis performed by TEM indicates that the implantation temperature of 400oC is more adequate for the synthesis of a crystalline GaN layer. Lower temperatures enhance the tendency to form GaAsN alloys, which is particularly amorphous for the RT implantation case. In addition, p-doping of GaAsN using Mg was also addressed. P-type conductivity was measured in GaAsN:Mg alloys obtained by Molecular Beam Epitaxy (MBE) and in samples doped by Mg implantation into amorphous GaAsN grown by MBE. We also probed the possibility to obtain such allows by N and Mg co-implantation into GaAs substrates at room temperature.

Dados experimentais de seção de choque de produção de raios X de subcamadas L de Ag e de Ru foram obtidos de espectros de emissão de raios X (PIXE) induzidos por prótons e por partículas alfa. Foram utilizadas amostras de filmes finos monoelementares produzidos com a técnica magnetron sputtering e caracterizadas com Rutherford backscatering spectroscopy (RBS). A metodologia incluiu a determinação de parâmetros experimentais tais como a eficiência do detector de estado sólido e características geométricas do sistema de medida. Foram obtidos espectros PIXE para energias de prótons variando entre 0,7-2,0 MeV, e para energias de partículas alfa entre 4,0-6,9 MeV. A metodologia experimental foi validada pela concordância observada entre os dados de seções de choque de ionização de camadas K, induzida por prótons, para Al, Ti, Fe e Ni, com valores da literatura, que são bem estabelecidos. A contribuição de cada linha L nos espectros de Ag e Ru foi determinada com um ajuste numérico considerando nove gaussianas. Os valores de seção de choque de produção de raios X de camada L induzida por prótons e partículas alfa estão de acordo com trabalhos de outros autores. Para Ru, o único dado experimental disponível na literatura para comparação também é coerente. A teoria ECPSSR subestima os valores de seção de choque de produção de raios X para subcamadas L de Ag, mas mostra boa concordância com os dados inéditos para Ru. / Experimental data of L-subshell X-ray production cross section for Ag and Ru were determined from proton and alpha particle induced X ray emission (PIXE) spectra. Measurements were performed in mono elemental thin films produced by magnetron sputtering and characterized with Rutherford backscattering spectrometry (RBS). The proposed methodology required the determination of several experimental parameters such as the detector efficiency and geometric characteristic of the detector in the experimental setup. PIXE spectra were acquired in the energy range of 0.7-2.0 MeV for protons and 4.0-6.9 MeV for alpha particles. The procedures employed in the cross section determination were validated by the comparison between the data obtained for K shell ionization cross sections for elements Al, Ti, Fe and Ni and those from the literature, which are well established. The contribution of each line in Ag and Ru spectra was determined with a numerical adjustment considering 9 Gaussian curves. The values of L-shell X-ray production cross sections induced by protons and alpha particles agree with the literature. For Ru, the only data available for comparison is compatible as well. The ECPSSR theory underestimates the X-ray production cross sections experimental values for all Ag L-subshells, but it shows good agreement with the new data for Ru.

A síntese de sistemas nanoestruturados bidimensionais enterrados em matrizes sólidas têm atraído interesse em associação, por exemplo, com aplicações plasmônicas e magnéticas. Para ambas, as propriedades dos sistemas de nano-partículas (NPs) são fortemente dependentes em seus tamanhos, formas, densidade areal e ordem espacial do conjunto de NP. Espalhamento de íons de energia intermediaria (MEIS) é uma técnica de feixe de íons, que possui grande potencial na investigação de tais sistemas através do uso do software PowerMEIS. Este considera qualquer geometria, distribuição de tamanhos, composição e densidade das nanoestruturas. Porém, efeitos de Espalhamento Múltiplo (EM) e Espalhamento Plural (EP) não haviam ainda sido considerados em trabalhos anteriores. Estes efeitos podem ser importantes na análise de sistemas compostos por NPs enterradas e também para análises de MEIS com uso de íons mais pesados que He+, além de medidas a baixas energias. Para tal, um estudo do efeito de EM e EP em espectros de MEIS foi realizado, salientando-se a diferença dos dois processos de espalhamento. Neste trabalho, um algoritmo Monte Carlo para a simulação da perda de energia dos íons devido à efeitos de EM e EP foi incluído no software de simulação PowerMEIS. Os resultados mostram uma contribuição de efeitos de EM no caso de análises de sistemas 2D de NPs de Pb, entre 44 e 61 nm distantes da superfície, medidos por MEIS com íons de He+ com energias de 100 keV. A determinação do tamanho das NPs pela análise de MEIS foi afetada pela inclusão dos efeitos de EM, alcançando um valor mais próximo ao obtido por Microscopia de Transmissão de Elétrons (TEM). Simulações de EP de espectros de MEIS utilizando íons de He+ com 98,3 KeV sobre um filme de 12 nm de Pt depositado sobre substrato de Si exemplificam amostras onde os processos de EP possuem forte influência no espectro obtido. / The synthesis of 2-dimensional nanostructured systems buried into a solid matrix has attracted interest in connection e.g. with plasmonic or magnetic applications. For both, the properties of the nanoparticle (NP) system are strongly dependent on the size, shape, areal number density and spatial order of the NP set. Medium energy ion scattering (MEIS) is an ion beam characterization technique, which has great potentiality to investigate such kind of systems through the use of PowerMEIS software. Who considers any geometry, size distribution, composition and density of the nanostructures. However, Multiple Scattering (MS) and Plural Scattering (PS) effects have not been taken into account. These effects can be important for the analysis of systems composed by buried NPs and also for MEIS analysis using ions heavier than He+, measured at lower energies. For such, a study about the MS and PS effects in MEIS spectra was executed, stressing the difference between both scattering process. In this work, a Monte Carlo algorithm for the ion energy loss simulation due to MS and PS effects was included in the PowerMEIS simulation software. The results show a contribution of MS effects in case of the analysis of a 2D array of Pb NPs, distant from the surface between 44 and 61 nm, using 100 keV He + ions. The size determination of the NPs by the MEIS analysis was affected by the inclusion of MS effects, achieving a value closer to that obtained by Transmission Electron Microscopy (TEM). Simulations of PS effects in MEIS spectra, from 98,3 keV He+ on 12 nm Pt film deposited on Si substrate, ilustrates samples where PS process have great influence in the output spectra.

Neste trabalho foi desenvolvido um estudo sistemático dos mecanismos de difusão responsáveis pelo switching de resistência em memórias resistivas. Essas memórias possuem estrutura semelhante a de um capacitor, a qual sofre uma transição de resistência induzida pela aplicação de um campo elétrico. A transição é provocada pela formação de filamentos condutivos no interior da matriz semicondutora. Os filamentos podem ser constituídos por metal originado de um dos eletrodos (ECM) ou por regiões do óxido deficientes em oxigênio (VCM), geradas pela difusão de vacâncias de oxigênio. Dispositivos de TiO2 foram construídos e sua resposta elétrica foi adquirida através de medidas elétricas do tipo I-V para diferentes metais de eletrodo. Técnicas de análise por feixe de íons, como retroespalhamento Rutherford por micro-feixe e perfilometria com reação nuclear ressonante, foram usadas para detalhamento dos processos de difusão. Constatou-se uma dependência do comportamento elétrico em função do método de deposição da camada semicondutora, sua espessura e os parâmetros da medida de tensão. No caso do filamento ser composto por átomos de metal, espectros de micro-RBS foram adquiridos para identificar a sua estrutura no interior do óxido. Ainda, observaram-se bolhas na superfície do eletrodo superior dos dispositivos com difusão de vacâncias de oxigênio após o tratamento elétrico. Nesse mesmo contexto, foi medida a difusividade e energia de ativação da difusão de oxigênio em filmes finos de TiOy. / In this work we developed a systematic study of diffusion mechanisms which are responsible for resistance switching in resistive memories. The structure of these memories is similar to a capacitor which suffers resistance transition induced by electrical field. The transition is caused by the formation of conductive filaments inside the semiconductor matrix. The filaments may be constituted by metal from one of the electrodes (ECM) or by oxygen deficient areas (VCM), generated from oxygen vacancies diffusion. Devices of TiO2 have been built and its electrical response was acquired through electrical measurements (I-V) for different electrode metals. Ion beam techniques such as micro-probe Rutherford Backscattering and Nuclear Reaction Profiling were used to detail the diffusion processes. It was observed a dependence in the electrical behaviour with the semiconductor layer deposition method, its thickness and bias measurement parameters. In the case which filaments are composed by metal atoms, measurements of micro-RBS were performed to identify its structure inside the oxide. Also, bubbles have been observed over the surface of top electrode in devices with oxygen vacancies diffusion after the electrical treatment. In this context, it was measured diffusivity and activation energy for oxygen diffusion in thin TiOy films.

O Laboratório de Implantação Iônica (LII) do IF-UFRGS possui uma linha de microfeixe instalada há poucos anos e que se encontra em fase de otimização e desenvolvimento. Esta é a primeira e única linha de microfeixe de íons instalada no Brasil e, portanto, é de grande interesse torná-la eficiente e disponibilizá-la para a comunidade científica. Algumas técnicas já estão bem desenvolvidas na linha de microfeixe: micro-PIXE, STIM e PBW (proton beam writing). A grande variedade de técnicas baseadas em feixes de íons de grande dimensão estimula estudos para a operacionalização dessas mesmas para o caso de feixes micrométricos. O estabelecimento e a operacionalização da técnica micro-NRA (reação nuclear) é importante para a consolidação de uma técnica capaz de determinar e mapear elementos leves que não são detectados com as técnicas atualmente em operação. Tais elementos, como por exemplo, carbono, nitrogênio e oxigênio, são os constituintes majoritários de grande parte dos materiais em estudo no LII. Neste estudo, apresentamos os parâmetros experimentais utilizados, bem como os resultados analíticos obtidos com a técnica de micro-NRA. Uma primeira avaliação sugere que a técnica tem grandes potencialidades para caracterização e mapeamento do carbono, enquanto que os resultados para o oxigênio e nitrogênio indicam a necessidade de uma técnica complementar. Adicionalmente, os resultados obtidos com micro-NRA foram comparados com os resultados provenientes de medidas com micro-PIXE utilizando um detector SDD com janela ultrafina, recentemente instalado na linha de microfeixe. Uma avaliação dos mapas elementares obtidos pelas duas técnicas indica que as medidas realizadas com micro-PIXE oferecem resultados com melhor estatística e mapas elementares de qualidade superior. / A couple of years ago, the Ion Implantation Laboratory (LII) at IF- UFRGS installed a microprobe station and ever since it has been under development. This is the first and unique ion microprobe station installed in Brazil and therefore it is of great interest to make it efficient and available to the scientific community. Some techniques are well developed in the microbeam station: micro-PIXE, STIM and proton beam writing. A wide variety of techniques based on broad ion beams stimulates further work for the implementation of such techniques for the case where the beam spot size is of the order of few micrometers. The study of the micro-NRA technique (Nuclear Reaction Analysis) is important since it can be used for the detection of light elements that are not detected with the techniques already in operation at the microprobe station. Such elements, such as carbon, nitrogen and oxygen are the major constituents of most materials under study in LII. In this study, we present the experimental parameters as well as the analytical results obtained with the micro-NRA technique. A preliminary assessment suggests that the technique has a great potential for the characterization and mapping of carbon, while the results for oxygen and nitrogen indicate the need for a complementary technique. Additionally, the results obtained with micro-NRA were compared with the results from measurements with micro-PIXE obtained with a SDD detector with ultra-thin window. An evaluation of the elemental maps obtained by the two techniques indicates that the measurements made with micro-PIXE provide results with better statistics and elemental maps with higher quality.

O zinco é um dos metais mais utilizados nos processos de tratamento de superfícies. Os efluentes contaminados com zinco, gerados nestes processos, trazem preocupação devido ao grande volume, elevada toxicidade, acumulação e persistência. O presente estudo avaliou a remoção de íons zinco de soluções aquosas, por adsorção em carvão ativado comercial, através de experimentos em batelada e em escala piloto. Ensaios em batelada objetivaram estudar a influência dos parâmetros de processo pH, tempo de contato e concentração de sólido adsorvente na remoção de íons Zn2+ a partir de uma solução com concentração inicial de 10 mg.L-1. A partir das melhores condições encontradas, a isoterma de equilíbrio do sistema foi construída e o ajuste dos dados experimentais aos modelos não lineares de Langmuir, Freundlich, Redlich-Peterson e Sips foi verificado. Ensaios em planta piloto foram realizados a fim de identificar a curva de ruptura do sistema. No processo de adsorção contínuo em leito fixo, foram avaliadas diferentes condições operacionais, variando-se a vazão de alimentação (15 e 20 mL.min-1) e a massa de adsorvente utilizada como recheio do leito (10, 13, 20 e 40 g). Os resultados apontaram como parâmetros ótimos de adsorção: pH igual a 6, tempo de contato de 30 min e concentração de sólido adsorvente de 20 g.L-1. O modelo de Sips apresentou o melhor ajuste dentre os modelos matemáticos estudados. O experimento realizado em planta piloto utilizando-se uma vazão de 15 mL.min-1 e massa de sólido sorvente de 40 g, obteve os melhores resultados dentre as condições analisadas, apresentando tempo de ruptura e exaustão do leito aos 5 e 90 min, respectivamente. / Zinc is one of the most used metals in surface treatment processes. The effluents contaminated with zinc, generated in these processes, bring concern due to the large volumes, high toxicity, persistence and accumulation. This study evaluated the removal of zinc ions from aqueous solutions, through adsorption by commercial activated carbon, using continuous (pilot plant) and bench scale. The batch experiments studied the influence of pH, contact time and adsorbent concentration in the removal of Zn 2+ ions from a solution with initial concentration of 10 mg.L-1. After achieving the best process parameters, the system’s equilibrium isotherm was constructed, and the fit of experimental data to the nonlinear Langmuir, Freundlich, Redlich-Peterson and Sips models was verified. Pilot plant tests were carried out in order to identify the system’s breakthrough curve. In the continuous fixed bed adsorption process, different operating conditions were evaluated by varying the feed flow (15 and 20 mL.min-1) and the mass of adsorbent material used as filling (10, 13, 20 and 40 g). The results showed as the optimum parameters for adsorption: pH 6, contact time of 30 min and adsorbent concentration of 20 g.L-1. The Sips model presented the best fit among the mathematical models studied. The experiment conducted in a pilot plant, using a flow rate of 15 mL.min-1 and solid adsorbent mass of 40 g, had the best results among the examined conditions, with breakthrough and exhaust times of 5 and 90 min, respectively.

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Neste sentido, foi realizado um estudo detalhado sobre a estabilidade oxidativa do biodiesel de soja e de seus produtos de oxidação. O propósito da primeira etapa desta tese foi verificar através de um planejamento de misturas, à proporção que se obtém a melhor resposta (período de indução), através de misturas ternárias de amostras de biodiesel de soja, sebo e mamona. O melhor período de indução foi obtido com a seguinte proporção: 82,5% (v/v) de soja, 7,5% (v/v) de sebo e 10,0% (v/v) de mamona. Na segunda parte do trabalho, foram propostos procedimentos para avaliar alguns fatores que influenciam o período de indução do biodiesel de soja. A utilização de reatores ultrassônicos induziu a oxidação da amostra de biodiesel. Uma alternativa viável para um maior controle da oxidação foi adição de um fluxo de gás nitrogênio durante a produção do biodiesel. Verificou-se que as amostras de biodiesel armazenadas em recipientes de diferentes materiais, aumentaram o teor de água ao longo de nove meses de armazenamento, enquanto o período de indução diminuiu neste tempo. Observou-se que o recipiente mais adequado para armazenar o biodiesel foi o vidro âmbar. No terceiro trabalho, foi proposta a quantificação e avaliação de espécies inorgânicas (Na+, K+, NH4 +, Cl-, NO3 -, C2O4 2- e PO4 3-) e espécies orgânicas (formiato, acetato, propionato, lactato e succinato) utilizando a cromatografia iônica em amostras de óleo e biodiesel de soja submetida à degradação acelerada utilizando o Rancimat. Verificou-se que as espécies que mais contribuíram para o aumento da condutividade do sistema foram formiato e acetato. Na quarta etapa do trabalho, um método foi proposto para capturar os compostos carbonílicos formados durante a degradação do óleo e biodiesel de soja para quantificá-los posteriormente por CLAE-DAD. Os aldeídos identificados como produtos da oxidação do óleo e biodiesel de soja foram: formaldeído, acetaldeído, acroleína, propanal, crotonaldeído, metacroleína, butanal, pentanal, hexanal, heptanal e octanal. Sendo que, o acetaldeído, propanal e hexanal apresentaram maiores taxas de formação para todos os tempos de coleta. Esse trabalho contribuiu para o entendimento sobre a estabilidade oxidativa do biodiesel de soja, além da identificação e quantificação dos seus produtos de oxidação. / Biodiesel, an alternative fuel to diesel, is composed of mono-alkyl esters of fatty acids prepared from vegetable oils or animal fat. It is a renewable bio-fuel, which can contribute to the reduction of emissions of certain pollutants. However, biodiesel made from vegetable oils may be more unstable than a typical diesel oil. In this work, a detailed study on the oxidative stability of soybean biodiesel and its oxidation products was performed. The purpose of the first stage of this thesis was to verify through a design mixtures, the proportion that gets the best response (induction period), using ternary mixtures of samples of soybean biodiesel, tallow and castor. The best induction period was obtained with the following proportions: 82.5% (v / v) soy, 7.5% (v / v) of tallow and 10.0% (v / v) castor oil. In the second part of the work, procedures to assess some factors that influence the induction period of soybean biodiesel have been proposed. The use of ultrasonic reactors induced oxidation of the sample of biodiesel. A viable alternative for greater control of oxidation was adding a flow of nitrogen gas during the production of biodiesel. It was found that samples of biodiesel stored in containers of different materials, the increased water content over nine months of storage, while the induction period decreased at this time. It was observed that the most suitable for storing the biodiesel was amber glass container. In the third study, quantification and evaluation of inorganic species (Na+, K+, NH4 +, Cl-, NO3 -, and C2O4 2- PO4 3-) and organic species (formate, acetate, propionate, lactate, and succinate) was proposed using ion chromatography in samples of oil and soybean biodiesel subjected to accelerated degradation using the Rancimat. It was found that the species that contributed most to the increase in conductivity of the system were formate and acetate. In the fourth stage of the work, a method was proposed to capture the carbonyl compounds formed during the degradation of oil and soybean biodiesel to quantify them later by HPLC-DAD. The aldehydes identified as the oxidation of soybean oil and biodiesel products were formaldehyde, acetaldehyde, acrolein, propanal, crotonaldehyde, methacrolein, butanal, pentanal, hexanal, heptanal and octanal. Since, acetaldehyde, propanal and hexanal showed higher rates of training for all collection times. This work contributed to the understanding of the oxidative stability of soybean biodiesel, besides the identification and quantification of their oxidation products.

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Entre os compostos formados durante a degradação dos óleos pode-se destacar os hidroxialquenais α, β- insaturados, devido a seus efeitos citotóxicos e mutagênicos, uma vez que eles podem interferir em uma ampla gama de atividades biológicas, incluindo a inibição de proteínas e a síntese de DNA. Esse trabalho teve como objetivo estudar a formação de compostos carbonílicos (CC), com ênfase nos hidroxialdeídos α, β- insaturados, na fração líquida do óleo quando submetido a aquecimento contínuo a temperatura típica de processo de fritura (180°C), na presença dos íons metálicos Fe(III), Cu(II) e Mn(II), em diferentes concentrações (10, 30 e 50 g.kg-1 de óleo) ao longo de oito horas de aquecimento.Para determinação dos CC, foi desenvolvida, validada e aplicada metodologia analítica por extração líquido-líquido e análise por UFLC-DAD-ESI-MS. No desenvolvimento do método foram avaliados: solvente extrator, volume do extrator, modo e velocidade de agitação e tempo de sonicação. Na validação do método foram avaliados o efeito da matriz, sensibilidade, seletividade, linearidade das curvas analíticas, limites de detecção e quantificação, precisão e exatidão. Dentre os CC estudados foram identificados e quantificados dez: 4-hidroxi-2-trans- hexenal, 4-hidroxi-2-trans-nonenal, 4,5-epoxi-2-decenal, acroleína, 2-heptenal, 2,4- heptadienal, 2-octenal, 2,4-decadienal, 2-decenal e 2-undecenal. Além destes, o hidroxi-decadienal e o dihidroxi-decenal foram propostos como também sendo formados, baseando-se na análise dos espectros de massas dos picos cromatográficos. Durante o aquecimento, 4-hidroxi-2-trans-nonenal, 2,4-decadienal e 2,4-heptadienal foram os compostos que apresentaram as maiores concentrações médias nas oito horas de aquecimento. No estudo da influência dos metais, de um modo geral, a adição dos íons metálicos às amostras provocou um aumento nas concentrações dos CC, sendo que o 2-undecenal, 4-hidroxi-2-trans-hexenal e o 2- decenal foram os que tiveram os maiores aumentos relativos nas concentrações. Em termos de efeito catalítico, o cobre foi o metal que mostrou-se mais eficiente em promover um aumento nas concentrações, seguido do manganês, sendo que, em geral, esses efeitos eram superiores na concentração de 50 g.kg-1. Por outro lado, os íons metálicos estudados não afetaram significativamente a ordem de concentração com que os CC foram formados; entretanto, atuaram como catalisadores de reações oxidativas, acelerando o processo de degradação dos óleos vegetais e com isso aumentaram a formação de compostos secundários, como os compostos carbonílicos. Finalmente, cabe destacar as concentrações relativamente altas do 4-hidroxi-2-trans-nonenal, 2,4-decadienal e 4,5-epoxi-2- decenal, encontradas neste estudo na fração líquida do óleo de soja, tendo em vista sua alta toxicidade relatada e uma possível transferência para os alimentos em contato com o óleo. / The frying is a rapid process of preparing the food, resulting in products with nice aroma, flavor and texture. The changes that occur in the edible oil during food preparation are derived from hydrolytic, thermal and oxidative reactions. Among the compounds formed during the degradation of oils can highlight the α, β- unsaturated hydroxyalkenals, due to their cytotoxic and mutagenic effects, since they may interfere with a wide range of biological activities, including inhibition of protein and DNA synthesis. This work aimed to study the formation of carbonyl compounds, with emphasis on α, β- unsaturated hydroxyaldehydes present in soybean oil when subjected to the process continuous heating at typical frying temperature (180°C), in the presence of metal ions such as Fe (II), Cu (II) and Mn (II), in different concentrations (10, 30 and 50 g kg-1 oil) over eight hours of heating. For determination of carbonyl compounds in oil samples was developed, validated and applied the analytical method by liquid-liquid extraction and analysis by UFLC- DAD/ESI-MS. In developing the method were evaluated: solvent extractor, extractor volume, mode and rate of stirring and sonication time; in the validation of the method were evaluated the matrix effect, sensitivity, selectivity, linearity of the calibration curves, limits of detection and quantification, precision and accuracy. We identified and quantified ten CC: 4-hydroxy-2-trans-hexenal, 4-hydroxy-2-trans-nonenal, 4,5- epoxy-2-decadal, acrolein, 2-heptenal, 2,4-heptadienal, 2-octenal, 2,4-decadienal, 2- decadal and 2-undecenal. In addition, the hydroxy-dihydroxy-decadienal and decadal also been proposed as being formed, based on the analysis of the mass spectra of the chromatographic peaks. During heating, 4-hydroxy-2-trans-nonenal, 2,4- heptadienal and 2,4-decadienal were compounds which had the highest average concentration within eight hours of heating. In the study of the influence of metals, in general, the addition of metal ions to the samples caused an increase in the concentration of CC, wherein the 2-undecenal, 4-hydroxy-2-hexenal and trans-2- decadal were that had the greatest relative increases in concentrations. In terms of catalytic effect, copper is the metal which was more efficient at promoting an increase in concentration followed by manganese, and, in general, these effects were higher in concentration of 50 g kg-1. On the other hand, the metal ions studied did not significantly affect the order that the CC concentration were formed; however, acted as catalysts for oxidative reactions, accelerating the process of degradation of vegetable oils and thereby increased the formation of secondary compounds, such as carbonyl compounds. Finally, we highlight the 4,5-epoxy-2-decadal relatively high concentrations of HNE, 2,4-decadienal, and in this study the liquid fraction of soybean oil, given its high toxicity and reported a possible transfer to food in contact with the oil.

O presente trabalho avaliou a capacidade do sistema de osmose inversa de bancada na remoção de glifosato, em soluções de efluente aquoso sintético, empregando membrana de poliamida. Os parâmetros empregados para esta avaliação foram a pressão, o fluxo de alimentação, o tempo de operação, o pH e a concentração de glifosato na solução de alimentação em que os mesmos foram variados de modo a se ter um comparativo entre diferentes níveis. O sistema de osmose inversa teve em todos os experimentos uma boa resposta quanto a rejeição de glifosato em que a mesma variou entre 74,2% a 98,6 %, sendo a máxima atingida em condições de pressão em 30 bar, fluxo de alimentação 1 L.min-1 e pH 11 da solução de alimentação. A resposta do sistema foi avaliada quanto ao fluxo de permeado, de rejeição percentual e concentração de glifosato no permeado. O efeito da variação de concentração sobre a rejeição de glifosato foi pouco efetiva, mas apresentou grande influência quanto à variação de concentração deste no permeado. Ainda foi avaliada a remoção do ácido aminometilfosfônico (AMPA), pelo sistema de osmose inversa, obtendo-se uma boa resposta quanto à rejeição atingindo valores em torno de 95%. Uma solução combinada de AMPA e glifosato foi preparada e processada no sistema de osmose inversa, obtendo-se resposta similar quanto à concentração de permeado e rejeição para ambos os compostos. A quantificação de AMPA e glifosato se deu por cromatografia de íons, onde esta técnica se mostrou robusta e simples para quantificar ambos os compostos em meio aquoso, em baixas concentrações / This work evaluated the capacity of the reverse osmosis system bench in removing glyphosate from aqueous effluent synthetic solutions, employing polyamide membrane. The parameters used for this evaluation were the pressure, the feed stream, operating time, pH and concentration of glyphosate in feed solution in which they were varied in so as to have one comparison between different levels. The reverse osmosis system in all experiments had a good reply regarding rejection of glyphosate in that the same ranged between 74.2% and 98.6%, with a maximum reached under conditions of pressure 30 bar, feed stream 1 liters per minute and pH 11 of the feed solution. The system response was evaluated with respect to permeate flux, rejection and percent concentration of glyphosate in permeate. The concentration variation effect about the rejection of glyphosate was little effective, but had a great influence as to variation of the concentration in permeate. Also evaluated was the removal of aminomethylphosphonic acid (AMPA), in the reverse osmosis system, obtaining a good response regarding rejection reaching values around 95%. A combined solution of glyphosate and AMPA was prepared and processed in reverse osmosis system, obtaining a similar response regarding the concentration of permeated and rejection for both compounds. Quantitation of glyphosate and AMPA was made by ion chromatography, where the technique was demonstrated robust and easy to quantify both compounds in aqueous at low concentrations