Desde a década de 90 que estudos relacionados com os polímeros quitina e quitosana têm sido estimulados. A presença em maior quantidade de grupos NH2 na quitosana permite sua aplicação como biomaterial eficiente no carreamento de fármacos e na adsorção de cátions metálicos. Neste trabalho foram preparados filmes e microesferas de quitosana para uso em procedimentos de adsorção de íons prata, liberação de fármaco e atividade antibacteriana. O polímero apresentou grau de desacetilação correspondente a 81% e ponto de carga zero em pH~7. As microesferas obtidas apresentaram um diâmetro médio de 2,911 mm e um desvio padrão de 0,325, quando úmidas. O uso da quitosana na forma de microesferas e filmes proporciona um aumento da área superficial, além de facilitar o manuseio do polímero. Os filmes obtidos foram formados com nanopartículas de prata em etapa única. O melhor pH para o estudo de adsorção de íons Ag+ em meio aquoso está na faixa de pH de 5 a 7, o melhor ajuste foi ao modelo de Langmuir, o tempo ótimo para ocorrer adsorção máxima foi de 10 horas e o valor de energia aparente de adsorção (E) de 6,9 kJ/mol, o que a caracteriza adsorção física. O estudo de liberação de ibuprofeno foi realizado em fluido gástrico simulado e fluido intestinal simulado, a maior liberação do fármaco ocorreu no pH neutro dos fluidos intestinais. A liberação transdérmica de fármaco pelos filmes foi realizada apenas em pH=7,4 para simular o tecido sanguíneo e o ápice da liberação de ibuprofeno ocorreu logo no início do contato do material com o fluido simulado. As microesferas e os filmes com nanopartículas de prata demonstram ter atividade contra E. coli e S. aureus. / Since the 1990s studies related to chitin and chitosan polymers have been stimulated. The presence of more NH2 groups in chitosan allows its application as an efficient biomaterial without drug loading and adsorption of metallic cations. In this work, chitosan films and microspheres were made for use in silver ion adsorption procedures, drug release and antibacterial activity. The polymer showed a degree of deacetylation corresponding to 81% and zero loading point at pH ~ 7. As obtained microspheres had a mean diameter of 2911 mm and a standard deviation of 0.325, when used. The use of chitosan in the form of microspheres and films provides an increase of the surface area, besides facilitating the handling of the polymer. The films were formed with single step silver nanoparticles. The best pH for the Ag+ ion adsorption study in the aqueous medium is in the pH range of 5 to 7, the best fit for the Langmuir model, the optimal time for the maximum adsorption of 10 hours and the apparent energy value of adsorption (E) of 6,9 kJ / mol, which characterizes it physical adsorption. The study of ibuprofen release was performed in simulated gastric fluid and simulated intestinal fluid, further release of the drug occurs no neutral pH of intestinal fluids. Transdermal delivery of drug by films was performed at pH = 7.4 to simulate blood tissue and the apex of ibuprofen release occurred early in contact with the simulated fluid material. As microspheres and films with silver nanoparticles they demonstrate activity against E. coli and S. aureus.

O presente trabalho apresenta o estudo de processos biotecnológicos para a remoção de fenol de soluções aquosas em regime de batelada em 3 processos distintos (A), (B) e (C) respectivamente. Sendo eles a adsorção de fenóis de soluções aquosas em Quitosana, degradação enzimática de fenóis através da tirosinase em meio aquoso e adsorção/degradação de fenóis de soluções aquosas em Quitosana contendo tirosinase imobilizada. Para isto foram estudadas as influências das variáveis temperatura, pH, concentração da Quitosana e velocidade de agitação no processo (A), temperatura, pH, concentração da tirosinase livre e velocidade de agitação no processo (B) e no processo (C), temperatura, pH, concentração da Quitosana, concentração da tirosinase imobilizada e velocidade de agitação. / This paper presents the study of biotechnology processes for the removal of pHenol from aqueous solution in batch reactor in 3 separate cases (A), (B) and (C) respectively. As they adsorption of pHenols from aqueous solutions on chitosan, enzymatic degradation of pHenols by tyrosinase in aqueous solution and adsorption / degradation of pHenols in aqueous solutions containing chitosan immobilized tyrosinase. For this we examined the influence of varying temperature, pH, concentration of chitosan and stirring speed of the process (A), temperature, pH, concentration of free tyrosinase and stirring speed of the process (B) and Case (C), temperature , pH, concentration of chitosan, concentration of tyrosinase immobilized and speed of agitation.

Foram preparadas redes poliméricas com propriedades elastoméricas de poli(dimetilsiloxano) (PDMS) funcionalizadas com os grupos tiol ou sulfônico. Os materiais preparados foram caracterizados por Espectroscopia na região do Infravermelho (IV), Análise Termogravimétrica (TG), Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC), Difração de Raios X (DRX) e Ressonância Magnética Nuclear de 13C e 29Si (RMN). Os resultados destas análises sugerem que os materiais foram funcionalizados com os grupos citados e que são constituídas de segmentos lineares de PDMS reticulados por nós silsesquioxanos que contém silícios do tipo T3 e/ou T2. As redes poliméricas se apresentam no estado amorfo e com alta estabilidade térmica em atmosfera inerte. A potencialidade dos materiais como adsorventes de íons metálicos de soluções etanólicas foram avaliadas obtendo-se isotermas de adsorção para o íon Cd2+. O material com o grupo ácido sulfônico apresentou maior eficiência em reter este metal quando comparado com os materiais contendo o grupo tiol. A quantidade total de cádmio adsorvido foi de 0,89 mmol g-1 e 0,33 mmol g-1, respectivamente. Pelo estudo da linearização dos dados das isotermas, o modelo que melhor representa a interação adsorvente-adsorvato para os materiais preparados é o descrito por Langmuir. / Poly (dimethylsiloxane) (PDMS) networks functionalized with thiol or sulfonic groups have been prepared. The materials were characterized by Infrared Spectroscopy (IR), Thermogravimetric Analysis (TGA), Differential Scanning Calorimetry (DSC), X-Ray Diffraction (XRD) and 13C / 29Si Nuclear Magnetic Resonance (NMR). The results suggest that the materials were functionalized with above cited groups and the networks are constituted of linear segments of PDMS crosslinked by nodes of silsesquioxanes which contains T3 and/or T2 silicon types. The polymeric networks are in an amorphous state and with high thermal stability, when in an inert atmosphere. The potential of the materials to act as adsorbents for metal ions from ethanol solutions were studied by obtaining adsorption isotherms for Cd2+ ion. The material functionalized with the sulfonic group was the most efficient when compared to the thiol group. The total amount of cadmium adsorbed was 0.89 mmol g-1 and 0.33 mmol g-1, respectively. Evaluation of the linearized isotherms data shows that the model which better represents the interaction between the adsorbate-adsorbent for the prepared materials is the described by Langmuir. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

O presente trabalho avalia a adsorção de metais em sedimento do reservatório da Usina Hidrelétrica de Furnas – MG (Pontalete MG – junção dos Rios Sapucaí e Verde). Foram estudados dois metais; um considerado tóxico para o ambiente aquático, como o cádmio, e outro, considerado essencial para o ecossistema, o ferro. Para a determinação de cádmio, empregou-se um sistema de análise em fluxo com filtração “on-line” e detecção por espectrometria de absorção atômica com thermo spray (TS-FF-AAS). A técnica analítica empregada para a determinação de ferro foi espectrometria de absorção atômica em chama (FAAS) também com acoplamento FIA para filtração das amostras. Essas técnicas apresentaram boa sensibilidade, rapidez e desempenho satisfatório. Nos estudos de isotermas foram observados, para ambos os elementos, ferro e cádmio, que o modelo de Langmuir melhor descreve o processo de adsorção, indicando adsorção em monocamada. Nos estudos cinéticos foram observados que os modelos pseudoprimeira e segunda ordem melhor descrevem a cinética da reação para o metal ferro e cádmio, respectivamente, em que a quantidade de íons de ferro adsorvidos por unidade de massa (Qe), obtida experimentalmente, foi de 9,5432 mg g-1, próximo ao Qe teórico de 9,8355 mg g-1. Para o metal cádmio foram obtidos valores de Qe experimental de 0,3052 mg g-1, também próximo ao Qe teórico de 0,3123mg g-1. Conclui-se que em casos de introdução e ou carência desses elementos no ambiente lacustre, o sedimento pode atuar como um regulador da concentração (biodisponibilidade) dos metais na coluna de água, devido ao equilíbrio de adsorção/dessorção na interface água/sedimento. / In this work, the adsorption of metals in the bottom sediment of "Furnas Hydroelectric Plant – MG (Pontalete-MG – Arm in junction of Sapucaí and Verde rivers)" reservoir was investigated. A toxic metal, cadmium and other essential, iron were studied. A Flow Injection System, with on line filtration and thermo spray flame furnace atomic absorption spectrometry (TS-FF-AAS) detection, to determine cadmium was developed. Iron was determined by the FIA same system, nevertheless by flame atomic absorption spectrometry (FAAS) detector. Both developed methods showed satisfactory sensibility and feasibility. On the isotherm studies was observed that for the both elements, iron and cadmium, the Langmuir model is the one that best describes the adsorption process, indicating that the adsorption occurs in a monolayer. In kinetic studies it was observed that the pseudo-first and pseudo-second order models best describe the reaction kinects for the metal iron and cadmium, respectively, where the amount of adsorbed iron ions per unit mass (Qe) obtained experimentally was 9.5432 mg g-1 close the Qe theoretical of 9.8355 mg g-1. For cadmium the experimental obtained values were (Qe) 0.3052 mg g-1, also close to the theoretical Qe 0.3123 mg g-1. It is concluded that, in case of need or addition of these elements in the lacustrine environment, the sediment may act as a regulator of metal concentration (bioavailability) in water column, due to the equilibrium adsorption / desorption in water / sediment interface

A intensificação da industrialização resultou na demanda por novas tecnologias e processos que contribuam para a remediação dos diferentes tipos de contaminantes gerados. No que diz respeito aos efluentes aquosos, o processo de adsorção tem se mostrado promissor e a busca por materiais adsorventes eficazes cresceu no ambiente científico. A obtenção de materiais à base de silicona, e sua funcionalização com o grupo amino para a formação de filmes sobre grãos de magnetita, bem como sua caracterização, propriedades de adsorção e dessorção são os objetos de estudo deste trabalho. O processo de condensação catalisada foi utilizado para a preparação de rede polimérica a partir dos reagentes precursores poli(dimetilsiloxano) (PDMS) e o 3-aminopropiltrimetoxisilano (APTMS). A adição de magnetita foi estudada devido às suas propriedades magnéticas, com o objetivo de facilitar a separação do adsorvente. Três proporções foram estudadas variando em PDMS:APTMS, 1:1, 1:0,5 e 1:0,25 m/m, PNM1, PNM0,5 e PNM0,25, respectivamente. Pela análise dos espectros de Infravermelho observou-se a presença das bandas características para a identificação da rede formada, caracterizando a formação do filme funcionalizado com amino recobrindo a magnetita. A difração de raios-x de pó indicou a estabilidade da fase cristalina da magnetita após a formação de rede. A análise termogravimétrica foi utilizada para verificar a estabilidade térmica dos materiais, que foi aproximadamente 300°C. Condições experimentais como pH, tempo e concentração foram estudados. O pH 5 e o tempo de 36 h mostraram ser parâmetros adequados para máxima eficiência de adsorção. Estudos cinéticos indicaram que os materiais PNM1 e PNM0,25 seguem o mecanismo de quimissorção e o PNM0,5, de pseudo-segunda ordem. As capacidades de adsorção foram de 0,56, 0,44 e 0,41 mmol g-¹ para PNM1, PNM0,5 e PNM0,25, respectivamente, nas condições otimizadas. O modelo de adsorção proposto por Sips é o que melhor se adéqua ao processo de adsorção nos três materiais. Estudos de adsorção mostraram que o material pode adsorver outros metais além do Cu(II), como Cd(II) (0,40, 0,20 e 0,29 mmol g-¹) e Pb(II) (0,42, 0,25 e 0,34 mmol g-¹) para as proporções PNM1, PNM0,5 e PNM0,25, respectivamente. A reutilização dos três materiais foi possível para dois ciclos de adsorção-dessorção, mas apenas um com elevada eficiência. / The intensification of industrialization resulted in a search for new technologies and processes that contribute to the remediation of different types of contaminants generated. With respect to aqueous effluent, the adsorption process is a promising technique and the search for effective adsorbent materials grown in the scientific field. The preparation of films from silicon-based materials functionalized with the amino group on particles of magnetite, its characterization and adsorption properties are the objects of study of this work. The catalyzed condensation procedure was used for preparing polymer network from precursor reagents poly(dimethylsiloxane) (PDMS) and 3-aminopropyltrimethoxysilane (APTMS). The addition of magnetite was studied due to their magnetic properties with the objective of facilitate the removal of the absorbent. Three proportions were studied changing PDMS:APTMS, 1:1, 1:0.5 and 1:0.25 w/w, PNM1, PNM0.5 and PNM0.25, respectively. After the analysis of the Infrared spectra can be observed the presence of characteristic peaks of the network, characterizing the film formation recovering the magnetite. The x-ray diffraction powder indicated the stability of the crystalline phase of magnetite after network formation. Thermogravimetric analysis was used to verify the thermal stability of the materials, which was about 300°C. Experimental conditions for adsorption experiments were studied. Solution pH 5 and time of contact of 36 hours had showed to be adequate control parameters for maximum adsorption efficiency. Kinetic studies indicated that PNM1 and PNM0.25 follow chemisorptions mechanism and PNM0.5 follows pseudo-second order model. Adsorption capacities were of 0.56, 0.44 and 0.41 mmol g-¹ for PNM1, PNM0.5 and PNM0.25, respectively, on optimized conditions. The adsorption model proposed by Sips generates the best fit to adsorption process occurring on the three materials. Adsorption studies have showed that the material can adsorb another metals as Cd(II) (0.40, 0.20 e 0.29 mmol g-¹) e Pb(II) (0.42, 0.25 e 0.34 mmol g-¹) for PNM1, PNM0.5 and PNM0.25, respectively. Material reuse is possible for two cycles of adsorption-desorption, but just for one with an adequate efficiency. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

A adsorção é uma operação de transferência de massa do tipo sólido-fluido na qual ocorre o acúmulo químico ou físico de uma substância ou material por mecanismos químicos, na interface entre a superfície sólida chamada de adsorvente, e a solução chamada de adsorvato, amplamente utilizada para a remoção de poluentes em efluentes industriais. Em muitos estudos, em que a adsorção é modelada pela isoterma de Langmuir, os erros são correlacionados e a coleta de dados nem sempre é feita de forma regular (equidistante). A autocorrelação dos erros e irregularidade nas medições da variável independente podem influenciar a estimação dos parâmetros do modelo. Uma forma de modelar os erros dependentes em um modelo de regressão é utilizar um processo autorregressivo que, por sua vez, supõe que as observações sejam realizadas em intervalos equidistantes. Entretanto, a definição da variável independente muitas vezes é realizada em intervalos irregulares, ocasionando a redução de informações obtidas do conjunto de dados. Uma possível melhoria da qualidade do ajuste destes modelos, considerando a irregularidade, é o uso do processo autorregressivo irregular. Este trabalho teve como objetivo comparar o impacto na estimação dos parâmetros da isoterma de adsorção de Langmuir com diferentes estruturas de erros autorregressivos, regulares e irregulares, considerando a autocorrelação positiva. Avaliou-se, também, a estimação para diferentes tamanhos amostrais, diferentes valores de autocorrelação do erro e diferentes posicionamentos das observações não equidistantes. Verificou-se que há a necessidade de se respeitar as pressuposições do modelo e, portanto, ignorar a autocorrelação, produz viés nas estimativas dos parâmetros e que o modelo autorregressivo irregular foi mais preciso e acurado na maioria dos cenários analisados. / Adsorption is a the solid-fluid type mass transfer operation in which there is chemical or physical accumulation of a substance or material chemical mechanisms at the interface between the solid surface call adsorbent and the solution called adsorbate, widely used for removing pollutants in industrial effluents. In many studies, in which the adsorption is modeled by the Langmuir isotherm, errors are correlated and data collection is not always done regularly (equidistant). The autocorrelation of errors and irregularities in the measurements of the independent variable can affect the estimation of the model parameters. One way to model dependent errors in a regression model is to use an autoregressive process which in turn implies that observations are carried out at equidistant intervals. However, the independent variable setting is often performed at irregular intervals causing a reduction of information obtained from the data set. A possible improvement of the quality of adjustment of these models, considering the irregularity is the use of irregular autoregressive process. This study aimed to compare the impact on the estimation of the Langmuir adsorption isotherm parameters with different structures autoregressive errors, regular and irregular, given the positive autocorrelation. It evaluated also the estimation for different sample sizes, different autocorrelation values of error and different positions of the observations not equidistant. It was found that there is the need to respect the model assumptions and therefore the ignoring autocorrelation produces bias in the parameter estimates and irregular autoregressive model is more precise and accurate in most of the scenarios analyzed.

Neste trabalho, um modelo de adsorção que é baseado na abordagem da mecânica estatística, foi aplicado ao estudo do fenômeno da saturação na adsorção para calcular a mínima pressão necessária para atingir a cobertura completa da superfície em um processo de adsorção. A equação fundamental integral, QT(Q)=òN(Q) Q(Q)dQ, para o cálculo do grau de cobertura da superfície foi desenvolvido por uma função de distribuição exponencial N(Q)=(m/RT)exp(-mQ/RT), e a representação da adsorção local de cada sítio de adsorção é dada pela expressão de Langmuir, Q(Q)=b0Cexp(Q/RT)/(1+b0Cexp(Q/RT)). Em altos valores de pressão C, uma solução da equação fundamental integral foi obtida pela imposição da condição b0C>1. Foi obtida a expressão para a condição de saturação, b0C >m/(m+1), ou seja, o fenômeno da saturação está dependente de dois parâmetros, relacionados a heterogeneidade energética do sistema e a energia de adsorção do sistema. A pressão na análise da expressão citada mostra que, para baixos valores de m (sistemas mais heterogêneos), a saturação é alcançada por b0C>>m, enquanto para m@1 (sistemas mais homogêneos) a saturação é alcançada por b0C >>0.5.

No presente trabalho foi estudada a adsorção dos ácidos alifáticos monocarboxílicos (fórmico, acético e propiônico) em soluções aquosas em vários materiais. O fenômeno da adsorção ocorre normalmente em sistemas físicos, químicos e biológicos assim como em operações que empregam sólidos, como carvão ativado, são amplamente utilizadas com fins industriais, como por exemplo, para purificação das águas de abastecimento e águas residuais. O processo de adsorção envolve a separação de uma substância pertencente a uma fase acompanhada pelo seu acúmulo ou no aumento de sua concentração à superfície de outra fase. A adsorção física é causada principalmente por forças de van de Waals e força eletrostática entre as moléculas do adsorbato e os átomos que compõem a superfície do adsorvente. Dessa forma, os adsorventes podem ser caracterizados através de propriedades de superfície como área superficial e polaridade. Quanto maior a área superficial específica maior será a sua capacidade de adsorção. Como a polaridade de superfície tem um papel importante nos estudos de adsorção e os materiais carbonáceos são tipicamente adsorventes não-polares, estes adsorventes têm mais afinidade com hidrocarbonetos que as moléculas de água. Os ácidos carboxílicos possuem dois grupos: metil e carboxílico. Então, pode-se presumir que em um filme saturado as moléculas dos ácidos são orientadas perpendicularmente para a superfície do carvão ativado com a ponta do hidrocarboneto em contato com esta superfície enquanto a parte terminal do grupo carboxílico direcionada para o meio da solução. A teoria do potencial de adsorção de Polanyi não pode ser aplicada no presente trabalho porque ela é empregada apenas aos adsorbatos cujas solubilidades são pequenas no solvente. A solubilidade dos ácidos fórmico, acético e propiônico em água é muito elevada. Os dados experimentais foram bem ajustados com a utilização da isoterma de Freundlich e da isoterma de Freundlich estendida. Na caracterização do carvão ativo foram utilizadas análises como as termogravimétricas, dispersão por raios-X e micrografia eletrônica de modo a explicar o comportamento dos carvões tipo granular e cilíndrico e também do carvão reutilizado após tratamento, frente à adsorção de soluções de ácidos monocarboxílicos. Os dados de adsorção, nas diversas temperaturas, foram determinados por análises volumétricas, seguindo-se o enfoque do comportamento das constantes da isoterma de Freundlich em função da temperatura, do tratamento dado ao carvão reutilizado e propriedades da solução. Deste modo, as quantidades de ácido adsorvidas pelo carvão ativado estão relacionadas com a polaridade, área superficial e volume dos poros do adsorvente e temperatura na qual ocorre o processo de adsorção.

O presente trabalho propõe a partir do formalismo da mecânica estatítisca um novo modelo de isoterma de adsorção que leva em consideração a interação lateral entre as moléculas da espécie adsorvida. O modelo é aplicado a dados experimentais de adsorção do propadieno em sílica gel e R-318 (octofluorciclobutano em carbono ativado. Os parâmetros do modelo, m e Qint , são calculados. O parâmetro m foi relacionado com a interpretação dada na isoterma estendida de Freundlich, descrevendo a heterogeneidade energética superficial dos sistemas de adsorção. O outro parâmetro, Qint , quantifica a energia de interação lateral entre as átomos ou moléculas das espécies adsorvidas.

O estudo da adsorção das moléculas de água em superfícies metálicas torna-se importante para o entendimento do processo de corrosão e análise eletroquímica. Nesse trabalho foi proposto o Campo de Força para representar as interações envolvendo a superfície Fe(100) e a molécula. A viabilidade do modelo foi testada através da comparação do comportamento vibracional e estrutural da molécula da água com resultados teóricos e experimentais que ela apresenta em superfícies metálicas. Uma análise minuciosa da vibração foi realizada pelo cálculo da densidade de estados vibracionais e os valores foram comparados com o espectro HREELS da água em superfície Fe(100). A comparação apresentou boa concordância dos modos vibracionais da água com as principais bandas vibracionais relacionadas a ação do metal sobre a molécula. O perfil densidade revelou a presença de dupla camada com alta densidade devido a interação entre o metal e a água. O mapeamento horizontal das moléculas e a distribuição angular do plano molecular permitiu analisar a geometria que a água apresenta nas duas camadas de hidratação. A análise energética foi obtida pelo cálculo da variação de energia livre de Helmholtz necessária para a adsorção de moléculas na superfície metálica utilizando a técnica de integração termodinâmica. Finalmente, a polarização do meio e sua relação com a temperatura foi estudada utilizando a teoria de Kirkhood onde concorda com o modelo de dupla camada eletrostática.