Orientador: Pérsio Leister de Almeida Barros / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-16T16:58:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SantosJunior_PetrucioJosedos_M.pdf: 1818015 bytes, checksum: 92ab0f753dc226315fad2785fd0cd0bc (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A determinação do empuxo ativo através de métodos de equilíbrio limite, para análise de muros de contenção é prática comum na engenharia geotécnica, principalmente pela simplicidade analítica de sua obtenção. Porém, havendo a presença de uma superfície freática no solo arrimado tal determinação não apresenta resultado analítico, sendo então requerido um estudo numérico para obter um valor que auxilie com certa precisão nessa análise. Poucos trabalhos foram feitos sobre esse tema e ainda assim sua importância não deixa de ser relevante para a verificação das condições de estabilidade de estruturas de arrimo drenantes. Nesse trabalho é feita uma abordagem numérica através do Método dos Elementos de Contorno (MEC) para determinação da posição da superfície freática e posterior cálculo do empuxo ativo pelo Método de Coulomb considerando a influência dessa superfície. É implementado um programa de computador, cujo algoritmo de cálculo, baseado em MEC, apresenta a posição da freática, o valor da vazão total que chega ao sistema de drenagem e o empuxo ativo atuante sobre a estrutura de contenção / Abstract: The determination of active thrust in retaining wall analysis through limit equilibrium is a routine in geotechnical engineering, mostly due to analytic simplicity. However, when there is a phreatic surface in the retained soil, such determination does not present an analytic result. Then a numerical study is necessary to obtain a representative value of prore water pressures in the soil for the analysis. There are few technical publications about this theme, but its importance is recognized in drained retaining wall stability calculation. This work proposes a numerical approach using Boundary Element Method (BEM) to evaluate the position of phreatic surface and calculation of active thrust coefficient through Coulomb's method considering the influence of this position. A computer program, which calculation algorithm based on BEM is developed. It presents the results of the phreatic surface position, the total flow volume that arrives to the drainage system and the active thrust value / Mestrado / Geotecnia / Mestre em Engenharia Civil

Esta tese apresenta o desenvolvimento de procedimentos analíticos em sistemas de análises em fluxo com multicomutação para a determinação de anti-hipertensivos. A determinação de captopril foi baseada na redução de Cu(II) na presença do fármaco, seguida da reação de Cu(I) com sal dissódico de 4,4-dicarboxi-2,2-biquinolina (BQA). O procedimento apresentou frequência de amostragem de 47 determinações/h, com coeficiente de variação de 2,2% (n=20) e consumo de 290 µg de BQA por determinação. Os resultados das análises das amostras foram concordantes com os obtidos por titulação iodométrica. O procedimento foi aplicado à construção de curvas de dissolução de medicamentos utilizando-se um aparato alternativo, sendo os resultados concordantes com a literatura. A determinação de diltiazem foi realizada pela reação entre o fármaco e ClO-, seguida da reação de N,N-dietil-p-fenilenodiamina (DPD) com o ClO- remanescente. A metodologia apresentou limite de detecção de 7,0 µmol/L, frequência de amostragem de 34 determinações/h e coeficiente de variação de 0,9% (n=10), porém a aplicação foi dificultada por efeitos de matriz. Um procedimento baseado na microextração líquido-líquido do par iônico formado entre diltiazem e azul de bromotimol em meio ácido foi então desenvolvido. Foram obtidos limite de detecção de 0,9 µmol/L, frequência de amostragem de 78 determinações/h e eficiência de extração de 60%. O consumo de CHCl3 foi de apenas 50 &|#181;L, gerando 383 µL de resíduo por determinação. Resultados da análise das amostras foram concordantes com o procedimento de referência. Microextração líquido-líquido do par iônico formado entre losartana e alaranjado-II em meio ácido foi empregada para a determinação do fármaco. A frequência de amostragem foi de 77 determinações/h, com coeficiente de variação de 0,9% (n=10) e consumo de CHCl3 de 150 µL por determinação. Porém, diferentemente do observado no procedimento análogo em batelada, foram observados problemas relacionados à seletividade do procedimento. / This thesis focused the development of flow-based analytical procedures exploiting multicommutation for the determination of anti-hypertensive drugs. The reduction of Cu(II) in the presence of captopril, followed by the reaction of Cu(I) with 4,4-dicarboxy-2,2-bichinoline disodium salt (BCA) was employed for captopril determination. The procedure showed a sampling rate of 47 determinations per hour, coefficient of 2.2% (n = 20) and consumption of 290 µg BCA per determination. The results for pharmaceutical samples agreed with those obtained by iodometric titration. The procedure was applied to dissolution studies of pharmaceutical preparations using an alternative apparatus, yielding results in agreement with the literature. One of the analytical procedures for diltiazem determination was based on the reaction between the drug and ClO-, followed by the reaction between N,N-diethyl-p-phenylenediamine (DPD) and the remaining ClO-. The methodology showed a detection limit of 7.0 µmol/L, sampling rate of 34 determinations per hour and coefficient of variation of 0.9% (n = 10), but application was hindered by matrix effects. Thus, on-line liquid-liquid microextraction was evaluated, based on the ion pair formation between diltiazem and bromothymol blue in acidic medium. Detection limit of 0.9 µmol/L, sampling rate of 78 determinations per hour and extraction efficiency of 60% were attained. The CHCl3 consumption was only 50 µL, with waste generation of 383 µL per determination. The results for diltiazem determination in commercial pharmaceutical preparations agreed with the reference procedure. Finally, a procedure for losartan determination was developed based on flow injection liquid-liquid microextraction of the ion pair formed between the drug and orange-II in acidic medium. Sampling rate of 77 determinations per hour and coefficient of variation of 0.9% (n = 10) were achieved, consuming 150 µL of CHCl3 per determination. However, selectivity was poor, differently that observed in the analogous batch procedure.

O objetivo deste trabalho foi produzir poli-3-hidroxibutirato (P3HB) e poli-3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato (PHB-co-3HV), polímeros biodegradáveis, utilizando hidrolisado hemicelulósico, rico em xilose, de bagaço de cana-de-açúcar. O estudo dos fluxos metabólicos de xilose in silico indicou que, através do redirecionamento do metabolismo, é possível aumentar o rendimento P3HB a partir de xilose de 0.25 g g-1 para 0.40 g g-1. Obtiveram-se mutantes no sistema repressão catabólica nos quais se verificaram consumo simultâneo de carboidratos e redução do tempo de consumo dos açúcares. Porém, diferenças de fluxos de carbono resultaram em menores valores de crescimento e produção de PH3B em relação às linhagens parentais. Um programa de bioprospecção destacou Burkholderia sp. F24, em experimentos em biorreator obteve-se 25.04 g l-1 de biomassa, 49.31% de acúmulo de P3HB na massa seca celular, alcançando uma produtividade de 0.28 g l-1 h-1. Além disso, foi possível controlar a fração molar de 3HV na síntese PHB-3HV em F24 utilizando xilose e ácido levulínico. / The aim of this thesis is to produce poly3-hydroxybutyrate (P3HB) and poli-3-hidroxibutirate-co-3-hydroxyvalerate (PHB-co-3HV), biodegradable polymers, using hemicellulosic hydrolysate, rich in xylose, from sugarcane bagasse. Metabolic flux analysis in silico of xylose metabolism indicated that, though metabolism redirection is possible to increase P3HB yield from 0.25 g g-1 to 0.40 g g-1. It was observed simultaneous consumption of sugars and reduction of time necessary to exhaust of all sugars in the media culture in mutants with catabolite repression partially abolished. However, differences in carbon flux resulted in lower growth and P3HB production in comparison to the parental strain. A bioprospecting program selected Burkholderia sp. F24, in experiments in bioreactor it reached 25.04 g l-1, 49.31% of P3HB accumulation of the dry cell mass and 0.28 g l-1 h-1 of productivity. Moreover, it was possible to modulate to molar fraction of 3HV in PHB-co-3HV biosyntheses with Burkholderia sp. F24 using xylose and levulinic acid.

Um procedimento de separação e pré-concentração em sistemas de análises em fluxo acoplado a espectrometria de absorção atômica com atomização em chama (FI-FAAS) é proposto para a determinação de Cu(II), Ni(II) e Cd(II). Diferentes adsorventes (XAD-7, sílica-gel e sílica funcionalizada C18) foram avaliados para a imobilização do reagente 1-(2-tiazolilazo)-2-naftol (TAN) que forma complexos com diversos íons metálicos. A avaliação e seleção do adsorvente baseou-se em isotermas de adsorção (Langmuir, Freundlich e Dubinin- Radushkevich (D-R)) e estudos de dessorção. O modelo de Langmuir indicou que a -2 -1 sílica-gel adsorve uma quantidade maior de TAN (1,81±0,08)x10-2 g g-1 em relação à XAD-7 (4,05±0,51)x10-3 g g-1 e à sílica funcionalizada C18 1,58x10-2 g g-1 . Pelo modelo de Freundlich, foi verificado que a superfície da XAD-7 apresenta elevada heterogeneidade energética dos sítios de adsorção evidenciado pelo parâmetro n de 2,57±0,08 contra 1,01±0,02 para sílica-gel. A constante de Freundlich foi de -1 (0,232±0,023) e (2,27±0,59) g g-1 para XAD-7 e sílica-gel, respectivamente. O modelo de D-R revelou que ocorre fisissorção para ambos os adsorventes. Estudos de dessorção permitiram concluir que a XAD-7 modificada apresentou a menor massa de TAN dessorvida em comparação com a sílica-gel, nas condições de acidez a serem empregadas nas etapas de retenção e eluição dos íons metálicos. Desta forma, XAD-7 imobilizada com o TAN foi selecionada para pré-concentração dos metais no sistema de análises em fluxo. Utilizando um amostrador temporizado eletronicamente, as variáveis vazão e concentração do eluente, pH de retenção, vazão e tempo de pré-concentração da amostra foram avaliadas. Na etapa de amostragem, os íons metálicos foram pré-concentrados por 300 s na forma de complexos com o TAN, empregando vazão de amostra de 6,2 mL min-1 e pH 7,5. A eluição foi efetuada com 0,2 mol L-1 HNO3 e vazão de 6,2 mL min-1 . O limite de detecção e o fator de enriquecimento foram estimados em 0,20 µg L-1 e 68; 1,5 µg L-1 e 15 e 0,060 µg L-1 e 44 para Cu(II), Ni(II) e Cd(II), respectivamente. Os coeficientes de variação foram estimados em 3,2%, 5,6% e 3,6% para Cu(II), Ni(II) e Cd(II), respectivamente. O procedimento proposto para FI não é adequado para a pré-concentração de metais em amostras contendo altas concentrações de íons cloreto, devido à formação de cloro-complexos, que prejudicam a formação de complexos com TAN na fase sólida. / A flow-based procedure for separation and preconcentration coupled to flame atomic absorption spectrometry (FI-FAAS) is proposed for determination of Cu(II), Ni(II) e Cd(II). Different sorbents (XAD-7, silica gel and C18 bonded silica) were evaluated for the immobilization of the reagent 1-(2-thiazolylazo)-2-naphthol (TAN), which reacts with several metal ions yielding complexes. The evaluation and selection of the adsorbent was based on adsorption isotherms (Langmuir, Freundlich and Dubinin-Radushkevich (D-R)) as well as desorption studies. The Langmuir model indicated that silica gel uptakes higher amount of TAN (1.81±0.08)x10-2 g g-1 as compared to (4.05±0.51)x10-3 g g-1 for XAD-7 and (1.58x10-2 ) g g-1 for C18 bonded silica. Based on the Freundlich model, it was verified that XAD-7 surface presented high energetic heterogeneity of the adsorption sites evidenced by the parameter n of 2.57±0.08 against 1.01±0.02 to silica gel. The Freundlich constant was 0.232±0.023 -1 and 2.27±0.59 g g-1 for XAD-7 and silica gel, respectively. The D-R model revealed that physical sorption occurred for both adsorbents. The modified XAD-7 showed the lowest desorbed mass in comparison to silica gel, in the same acidity conditions employed for retention and eluting steps of the metal ions. XAD-7 modified with TAN was thus selected to concentrate metal ions in the flow system. Using a time-based sample loading, the variables like eluent flow rate and concentration; pH in the retention step, sample flow rate and loading sample time were investigated. In the sampling step, the metal ions were preconcentrated for 300 s in the form of TAN complexes, employing a sample flow rate of 6.2 mL min-1 and pH 7.5. The elution was carried out with 0.2 mol L-1 HNO3 and flow rate of 6.2 mL min-1 . The detection limits and enrichment factors were estimated as 0.2 µg L-1 and 68; 1.5 µg L-1 and 15 and 0.060 µg L-1 and 44 for Cu(II), Ni(II) and Cd(II), respectively. The coefficients of variation were estimated as 3.2%, 5.6% and 3.6% for Cu(II), Ni(II) and Cd(II), respectively. The proposed procedure is not appropriate for the preconcentration of metals in samples containing high chlorides concentrations due to the formation of chloride-complexes that hinder the formation of the TAN-complexes on the solid phase.

Neste trabalho foram desenvolvidos e avaliados sistemas integrados de fotodegradação de material orgânico precedendo a determinação voltamétrica, em batch e em fluxo, de metais pesados em níveis de traço, em amostras de água e outras matrizes. Em particular, pela primeira vez, foi proposto, para a abertura das amostras, o método da degradação fotocatalítica mediada por TiO2 (Degussa P-25, via de regra 0,1% em peso) em suspensão. O quelato Cd(II)-EDTA atuou como sistema modelo nesta investigação baseada na recuperação do sinal voltamétrico do metal, inicialmente suprimido, através da parcial ou total destruição do ligante orgânico. Mostrou-se que a degradação fotocatalítica permite acelerar significativamente o processo, especialmente na presença de scavengers de elétrons, como O2 e a temperaturas acima da ambiente. Além disso, o maior aproveitamento da região próxima ao visível do espectro de emissão das lâmpadas, proporciona uma serie de vantagens práticas, como o uso de bobinas de PTFE, no lugar das de quartzo, para a exposição das amostras à radiação ou o emprego de lâmpadas de fluorescência no lugar das de vapor de mercúrio. Observou-se que a presença de partículas de TiO2 não afeta significativamente o sinal polarográfico (NPP) e voltamétrico (ASV) do Cd(II), apesar da deposição de certa quantidade deste óxido na superficie do eletrodo, ocasionando redução na sobretensão de H2 em meio ácido. Para metais com potencial redox menor que o Cd(II), a troca de eletrólito (em fluxo) representa uma elegante solução para contornar o problema. Já, fenômenos de adsorção do analito na superfície do TiO2, observado com Pb(II) mas não com Cd(II), puderam ser prevenidos no caso do Pb(II) com o uso de eletrólitos com pH<2. Examinou-se amplamente a operação em fluxo monosegmentado (MSFA), em sistemas integrados de injeção, fotodigestão, remoção de bolhas, desoxigenação, pré-concentração na superfície do EGPM e determinação, após eventual troca do eletrólito até níveis de Cd(II) da ordem de &#181;g L-1 e excessos de EDTA de até 1:500. Em particular, avaliou-se sistematicamente o uso de adaptadores FIA-EGPM. Estes estudos serviram de base para a idealização e a montagem de um sistema mecanizado prático e compacto, com operação de rotina controlado por software. Aplicações iniciais a alguns tipos de amostras ou matrizes reais (enriquecidas com padrão de Cd(II) e outros metais) que se seguiram ao aprofundado estudo do sistema modelo demonstraram a potencialidade da técnica, que passa a constituir atraente alternativa a ser considerada num leque de aplicações reais. / The present work aimed to develop and assess integrated devices for the photodegradation of organic matter prior to the voltammetric determination of trace heavy metals in water samples as well as in other matrixes, in batch and flowing systems. In particular, for the first time, for the sample digestion step a TiO2-mediated photocatalytic degradation method is proposed. This is based on the use of suspensions of Degussa P-25 TiO2, usually 0.1% w/w in the samples to be treated. The chelate Cd(II)-EDTA acted as a model system in investigations in which the voltammetric signal, suppressed at first, was recovered upon partial or total destruction of the organic ligand. Significant process enhancement speed is obtained with the photocatalytic degradation, especially in the presence of electron scavengers, such as dissolved O2, and at temperature above ambient values. In addition to this, thanks to this UV-TiO2-mediated method, it is possible not only to make use of a broader portion of the radiation but also to benefit from other advantages, such as the use of PTFE rather than quartz for the manufacture of the reactor coil and the utilisation of fluorescent lamps instead of mercury ones. It was observed that the presence of colloidal particles of TiO2 does not significantly affect the polarographic (NPP) nor the voltammetric (ASV) Cd(II) signal, even if a small amount is deposited onto the electrode surface. This causes the reduction of the H2 overvoltage in acidic medium. For metals with redox potential lower than cadmium\'s, the electrolyte exchange under flowing conditions represents an elegant way to overcome the problem. Phenomena of analyte adsorption on TiO2, observed for Pb(II) but not for Cd(II), were prevented in the case of Pb(II) bu operating at pH lower than 2. Monosegmented Flow Analysis systems (MSFA), integrating the injection, photodigestion, bubbles removal, degassing, preconcentration on the HMDE, determination and electrolyte exchange (as needed) steps, were thoroughly examined for Cd(II) levels of as little as few &#181;g L-1 in the presence of EDTA 1:500 (w/w). More notably, a number of FIA-MDE adaptors were systematically assessed. The investigations resulted in the design and construction of a practical and compact mechanised system, controlled by software, for routine analysis. Some applications on real samples or spiked real matrixes have shown the potentials of the technique which seems to represent an attractive alternative for a wider range of real applications.

O objetivo deste trabalho foi produzir poli-3-hidroxibutirato (P3HB) e poli-3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato (PHB-co-3HV), polímeros biodegradáveis, utilizando hidrolisado hemicelulósico, rico em xilose, de bagaço de cana-de-açúcar. O estudo dos fluxos metabólicos de xilose in silico indicou que, através do redirecionamento do metabolismo, é possível aumentar o rendimento P3HB a partir de xilose de 0.25 g g-1 para 0.40 g g-1. Obtiveram-se mutantes no sistema repressão catabólica nos quais se verificaram consumo simultâneo de carboidratos e redução do tempo de consumo dos açúcares. Porém, diferenças de fluxos de carbono resultaram em menores valores de crescimento e produção de PH3B em relação às linhagens parentais. Um programa de bioprospecção destacou Burkholderia sp. F24, em experimentos em biorreator obteve-se 25.04 g l-1 de biomassa, 49.31% de acúmulo de P3HB na massa seca celular, alcançando uma produtividade de 0.28 g l-1 h-1. Além disso, foi possível controlar a fração molar de 3HV na síntese PHB-3HV em F24 utilizando xilose e ácido levulínico. / The aim of this thesis is to produce poly3-hydroxybutyrate (P3HB) and poli-3-hidroxibutirate-co-3-hydroxyvalerate (PHB-co-3HV), biodegradable polymers, using hemicellulosic hydrolysate, rich in xylose, from sugarcane bagasse. Metabolic flux analysis in silico of xylose metabolism indicated that, though metabolism redirection is possible to increase P3HB yield from 0.25 g g-1 to 0.40 g g-1. It was observed simultaneous consumption of sugars and reduction of time necessary to exhaust of all sugars in the media culture in mutants with catabolite repression partially abolished. However, differences in carbon flux resulted in lower growth and P3HB production in comparison to the parental strain. A bioprospecting program selected Burkholderia sp. F24, in experiments in bioreactor it reached 25.04 g l-1, 49.31% of P3HB accumulation of the dry cell mass and 0.28 g l-1 h-1 of productivity. Moreover, it was possible to modulate to molar fraction of 3HV in PHB-co-3HV biosyntheses with Burkholderia sp. F24 using xylose and levulinic acid.

Submitted by Edileide Reis (leyde-landy@hotmail.com) on 2013-04-23T12:23:58Z No. of bitstreams: 2 Josue Santos Parte 2.pdf: 931346 bytes, checksum: b1e5922db0717587a7942e5c09cc5b01 (MD5) Josue Santos Parte 1.pdf: 1888156 bytes, checksum: 5a369c2be9a8867bc37dbf7937760f92 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-04-23T12:23:58Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Josue Santos Parte 2.pdf: 931346 bytes, checksum: b1e5922db0717587a7942e5c09cc5b01 (MD5) Josue Santos Parte 1.pdf: 1888156 bytes, checksum: 5a369c2be9a8867bc37dbf7937760f92 (MD5) Previous issue date: 2004 / Neste trabalho foram avaliadas sete aminas aromáticas O e N-substituídas em condições reacionais otimizadas para a síntese de corantes fenotiazínicos (CFs) simétricos. Entre estas, o N,N-dimetil -p- fenilenodiamino (DMPD), N,N- dietil -p- fenilenodiamino (DEPD), p-fenilenodiamino (PPD), p-aminofenol (PAP) e o p-aminoanisol (PAA) , levando a rendimentos entre 10 e 43%, para diferentes oxidantes (Fe3+ ou ClO-), ácidos (H2SO4 ou HBF4) e contra-íons (ClO4 - ou BF4 -). O DMPD apresentou as menores variaçõesnos rendimentos calculados para as diferentes condições reacionais investigadas. A partir dos resultados obtidos com a síntese dos CFs foi avaliada de forma comparativa a potencialidade do DMPD, DEPD, PPD, PAP e do PAA para determinação espectrofotométrica de sulfeto em sistema de análise em fluxo. Preliminarmente, foram comparados os sinais analíticos gerados pelo espectrofotômetro, em sistema em fluxo, para os corantes fenotiazínicos produzidos a partir das cinco aminas, avaliadas nas mesmas condições. Por apresentarem uma melhor cinética de formação dos respectivos CFs, as aminas DMPD, DEPD e PPD foram selecionadas para investigações mais detalhadas. Os estudos foram realizados empregando planejamento fatorial composto central, visando à otimização das condições em sistema de análise em fluxo. Os parâmetros avaliados foram as concentrações da amina aromática, do oxidante (Fe3+) e do H2SO4 na solução da amina. Nas faixas de concentração avaliadas para as 3 variáveis, somente o DMPD pôde ser otimizado, apresentando, também, robustez para pequenas variações nas concentrações dos parâmetros investigados. Mesmo em condições não otimizadas, o DEPD (LD, 18,34 mg L-1) produziu o corante fenotiazínico com maior absortividade molar. Nas melhores condições para a determinação de sulfeto o PPD e o DMPD apresentaram limite de detecção de 60,1 mg L-1 e 71,46 mg L-1, respectivamente. Adicionalmente, foi investigado um procedimento de análise em fluxo para determinação indireta de sulfito. Este era levado a SO2 e reduzido em linha a H2S na presença de ácido e Znº com uma taxa de conversão estimada em 10,31%. Desta forma, foi desenvolvida uma unidade integradora de operações (UIO), na qual a amostra era preparada (HSO3 - Æ SO2), convertida a H2S, o qual permeava através de membrana de PTFE e reagia com a mistura DMPD e Fe3+ para formar azul de metileno. A membrana de PTFE foi seletiva a H2S frente ao SO2, em diferentes condições. Visando pré-concentrar o H2S produzido na conversão de sulfito, foi desenvolvido um circuito eletrônico para controlar as válvulas solenóides, visando a interrupção do fluxo da solução receptora. As variáveis do sistema foram otimizadas e a recepção em solução de NaOH mostrou-se mais sensível que em DMPD e Fe3+. A utilização de solução transportadora com álcool etílico 15% (v/v) nivelou o efeito do álcool presente nas soluções da amostras de vinho. Para o procedimento em fluxo proposto, o H2S foi interferente para concentrações > 0,5 mg L-1 em condições normais e > 10 mg L-1 se a amostra for tratada previamente com solução de acetato de zinco. O procedimento analítico em fluxo apresentou faixas de trabalho distintas para sulfito livre e total, apresentando limites de detecção (3s) inferiores a 0,35 e 1,2 mg L-1, respectivamente.A potencialidade do processo foi avaliada para a determinação dos teores de sulfito em amostras de sucos e vinhos. Os resultados obtidos foram comparados com aqueles obtidos empregando procedimento de referência e apresentaram boa concordância com 95% de confiança. / Salvador

Submitted by ANA KARLA PEREIRA RODRIGUES (anakarla_@hotmail.com) on 2017-08-01T17:03:36Z No. of bitstreams: 1 arqivototal.pdf: 5257107 bytes, checksum: a3f902aafc4de8ccb68742fb34fb37df (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-01T17:03:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arqivototal.pdf: 5257107 bytes, checksum: a3f902aafc4de8ccb68742fb34fb37df (MD5) Previous issue date: 2016-02-29 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / In this work, a novel fluorescence method using flow-batch analysis for the determination of copper in edible oil, employing carbon quantum dots (CDs) was developed. The in-line single-phase extraction of iron consisted of the addition of a mixture of isopropyl alcohol/chloroform (70:30, v/v) to dissolve the oil samples. Moreover, an eco-friendly, simple, and low-cost hydrothermal method was developed for preparation of water-soluble fluorescent carbon quantum dots using pineapple juice as carbon precursors. The fluorescence properties of CDs were examined by fluorescent detection of Cu(II) in oil. Their photoluminescence can be significantly quenched by simply using the buffer solution PBS of pH 4.0. This mechanism was presumably explained by the interactions between the surface groups of CDs with metal ions studied. Concerning the flow-batch analysis a new mixing chamber was developed in polytetrafluoroethylene provided with quartz windows in order to allow the excitation and fluorescence detection online. For this, an LED UV was used as the excitation source and a portable spectrofluorometer as detector. The limits of detection and relative standard deviation were estimated as 2.9 μg L−1 and < 2.5 % (n=3). The analysis of interfering was successful for the major ions present in solution, revealing significant percentage interference (≤ 5 %).The precision of the method was evaluated by recovery test (96 to 106 %). The robustness of the method was evaluated by intra- and inter- day comparison of the results obtained and using the reference method with detection by atomic absorption graphite furnace at a 95% level of statistical confidence. Finally, the system showed quite satisfactory analytical frequency (60 h–1) and considerably reducing the consumption of chemicals. Thus, it is demonstrated appreciably the viability of new fluorescent method, thus allowing the development of new analytical strategies employing potentially useful carbon quantum dots and flow-batch analyzer. / Neste trabalho foi desenvolvido um novo método automático em fluxo-batelada baseado em pontos quânticos de carbono (PQCs) para determinação fluorescente de cobre(II) em óleos comestíveis. O método analítico proposto apresenta como estratégia de pré-tratamento da amostra a disponibilização on-line do cobre por meio de extração em fase única utilizando uma mistura de solventes álcool isopropílico/clorofórmio na proporção 70:30 (v/v). Para a preparação dos PQCs, foi empregado o tratamento hidrotérmico, simples e de baixo custo, do suco de abacaxi, como bioprecursor. Foi constatado que a fluorescência dos PQCs pode ser significativamente reduzida na presença do Cu(II) simplesmente utilizando um tampão PBS pH 4,0. O mecanismo de extinção da fluorescência pode ser atribuído as interações entre os grupos presentes na superfície dos PQCs com os íons Cu(II). Concernente ao sistema automático fluxo-batelada uma nova câmara de mistura foi construída em politetrafluoretileno, provida de três janelas de quartzo, com o objetivo de permitir a excitação e aquisição dos espectros de fluorescência on-line. Para isso, foi utilizado um LED-ultravioleta como fonte de excitação e um espectrofluorímetro portátil como detector. Os limites de detecção e os desvios padrão relativo foram estimados como sendo 2,9 μg L–1 e < 2,5 % (n = 3), respectivamente. A análise de íons interferentes foi realizada com êxito para os principais íons metálicos presentes na matriz da amostra, não revelando interferência percentual significativa (≤ 5 %). A exatidão do método foi avaliada através do teste de recuperação (96 a 106 %). A robustez do método foi avaliada por comparação intra e inter-dia dos resultados obtidos e empregando o método de referência com detecção por absorção atômica em forno de grafite, a um nível de 95% de confiança estatística. Por fim, o sistema apresentou frequência analítica bastante satisfatória (60 h–1) com uma redução considerável do consumo de produtos químicos. Desta forma, é evidenciado de modo apreciável a viabilidade do novo método fluorescente, permitindo, dessa maneira, o desenvolvimento de novas estratégias analíticas potencialmente úteis baseadas em nanopartículas de carbono e automação em sistemas fluxo-batelada.

Neste trabalho foram desenvolvidos e avaliados sistemas integrados de fotodegradação de material orgânico precedendo a determinação voltamétrica, em batch e em fluxo, de metais pesados em níveis de traço, em amostras de água e outras matrizes. Em particular, pela primeira vez, foi proposto, para a abertura das amostras, o método da degradação fotocatalítica mediada por TiO2 (Degussa P-25, via de regra 0,1% em peso) em suspensão. O quelato Cd(II)-EDTA atuou como sistema modelo nesta investigação baseada na recuperação do sinal voltamétrico do metal, inicialmente suprimido, através da parcial ou total destruição do ligante orgânico. Mostrou-se que a degradação fotocatalítica permite acelerar significativamente o processo, especialmente na presença de scavengers de elétrons, como O2 e a temperaturas acima da ambiente. Além disso, o maior aproveitamento da região próxima ao visível do espectro de emissão das lâmpadas, proporciona uma serie de vantagens práticas, como o uso de bobinas de PTFE, no lugar das de quartzo, para a exposição das amostras à radiação ou o emprego de lâmpadas de fluorescência no lugar das de vapor de mercúrio. Observou-se que a presença de partículas de TiO2 não afeta significativamente o sinal polarográfico (NPP) e voltamétrico (ASV) do Cd(II), apesar da deposição de certa quantidade deste óxido na superficie do eletrodo, ocasionando redução na sobretensão de H2 em meio ácido. Para metais com potencial redox menor que o Cd(II), a troca de eletrólito (em fluxo) representa uma elegante solução para contornar o problema. Já, fenômenos de adsorção do analito na superfície do TiO2, observado com Pb(II) mas não com Cd(II), puderam ser prevenidos no caso do Pb(II) com o uso de eletrólitos com pH<2. Examinou-se amplamente a operação em fluxo monosegmentado (MSFA), em sistemas integrados de injeção, fotodigestão, remoção de bolhas, desoxigenação, pré-concentração na superfície do EGPM e determinação, após eventual troca do eletrólito até níveis de Cd(II) da ordem de &#181;g L-1 e excessos de EDTA de até 1:500. Em particular, avaliou-se sistematicamente o uso de adaptadores FIA-EGPM. Estes estudos serviram de base para a idealização e a montagem de um sistema mecanizado prático e compacto, com operação de rotina controlado por software. Aplicações iniciais a alguns tipos de amostras ou matrizes reais (enriquecidas com padrão de Cd(II) e outros metais) que se seguiram ao aprofundado estudo do sistema modelo demonstraram a potencialidade da técnica, que passa a constituir atraente alternativa a ser considerada num leque de aplicações reais. / The present work aimed to develop and assess integrated devices for the photodegradation of organic matter prior to the voltammetric determination of trace heavy metals in water samples as well as in other matrixes, in batch and flowing systems. In particular, for the first time, for the sample digestion step a TiO2-mediated photocatalytic degradation method is proposed. This is based on the use of suspensions of Degussa P-25 TiO2, usually 0.1% w/w in the samples to be treated. The chelate Cd(II)-EDTA acted as a model system in investigations in which the voltammetric signal, suppressed at first, was recovered upon partial or total destruction of the organic ligand. Significant process enhancement speed is obtained with the photocatalytic degradation, especially in the presence of electron scavengers, such as dissolved O2, and at temperature above ambient values. In addition to this, thanks to this UV-TiO2-mediated method, it is possible not only to make use of a broader portion of the radiation but also to benefit from other advantages, such as the use of PTFE rather than quartz for the manufacture of the reactor coil and the utilisation of fluorescent lamps instead of mercury ones. It was observed that the presence of colloidal particles of TiO2 does not significantly affect the polarographic (NPP) nor the voltammetric (ASV) Cd(II) signal, even if a small amount is deposited onto the electrode surface. This causes the reduction of the H2 overvoltage in acidic medium. For metals with redox potential lower than cadmium\'s, the electrolyte exchange under flowing conditions represents an elegant way to overcome the problem. Phenomena of analyte adsorption on TiO2, observed for Pb(II) but not for Cd(II), were prevented in the case of Pb(II) bu operating at pH lower than 2. Monosegmented Flow Analysis systems (MSFA), integrating the injection, photodigestion, bubbles removal, degassing, preconcentration on the HMDE, determination and electrolyte exchange (as needed) steps, were thoroughly examined for Cd(II) levels of as little as few &#181;g L-1 in the presence of EDTA 1:500 (w/w). More notably, a number of FIA-MDE adaptors were systematically assessed. The investigations resulted in the design and construction of a practical and compact mechanised system, controlled by software, for routine analysis. Some applications on real samples or spiked real matrixes have shown the potentials of the technique which seems to represent an attractive alternative for a wider range of real applications.

Um procedimento de separação e pré-concentração em sistemas de análises em fluxo acoplado a espectrometria de absorção atômica com atomização em chama (FI-FAAS) é proposto para a determinação de Cu(II), Ni(II) e Cd(II). Diferentes adsorventes (XAD-7, sílica-gel e sílica funcionalizada C18) foram avaliados para a imobilização do reagente 1-(2-tiazolilazo)-2-naftol (TAN) que forma complexos com diversos íons metálicos. A avaliação e seleção do adsorvente baseou-se em isotermas de adsorção (Langmuir, Freundlich e Dubinin- Radushkevich (D-R)) e estudos de dessorção. O modelo de Langmuir indicou que a -2 -1 sílica-gel adsorve uma quantidade maior de TAN (1,81±0,08)x10-2 g g-1 em relação à XAD-7 (4,05±0,51)x10-3 g g-1 e à sílica funcionalizada C18 1,58x10-2 g g-1 . Pelo modelo de Freundlich, foi verificado que a superfície da XAD-7 apresenta elevada heterogeneidade energética dos sítios de adsorção evidenciado pelo parâmetro n de 2,57±0,08 contra 1,01±0,02 para sílica-gel. A constante de Freundlich foi de -1 (0,232±0,023) e (2,27±0,59) g g-1 para XAD-7 e sílica-gel, respectivamente. O modelo de D-R revelou que ocorre fisissorção para ambos os adsorventes. Estudos de dessorção permitiram concluir que a XAD-7 modificada apresentou a menor massa de TAN dessorvida em comparação com a sílica-gel, nas condições de acidez a serem empregadas nas etapas de retenção e eluição dos íons metálicos. Desta forma, XAD-7 imobilizada com o TAN foi selecionada para pré-concentração dos metais no sistema de análises em fluxo. Utilizando um amostrador temporizado eletronicamente, as variáveis vazão e concentração do eluente, pH de retenção, vazão e tempo de pré-concentração da amostra foram avaliadas. Na etapa de amostragem, os íons metálicos foram pré-concentrados por 300 s na forma de complexos com o TAN, empregando vazão de amostra de 6,2 mL min-1 e pH 7,5. A eluição foi efetuada com 0,2 mol L-1 HNO3 e vazão de 6,2 mL min-1 . O limite de detecção e o fator de enriquecimento foram estimados em 0,20 µg L-1 e 68; 1,5 µg L-1 e 15 e 0,060 µg L-1 e 44 para Cu(II), Ni(II) e Cd(II), respectivamente. Os coeficientes de variação foram estimados em 3,2%, 5,6% e 3,6% para Cu(II), Ni(II) e Cd(II), respectivamente. O procedimento proposto para FI não é adequado para a pré-concentração de metais em amostras contendo altas concentrações de íons cloreto, devido à formação de cloro-complexos, que prejudicam a formação de complexos com TAN na fase sólida. / A flow-based procedure for separation and preconcentration coupled to flame atomic absorption spectrometry (FI-FAAS) is proposed for determination of Cu(II), Ni(II) e Cd(II). Different sorbents (XAD-7, silica gel and C18 bonded silica) were evaluated for the immobilization of the reagent 1-(2-thiazolylazo)-2-naphthol (TAN), which reacts with several metal ions yielding complexes. The evaluation and selection of the adsorbent was based on adsorption isotherms (Langmuir, Freundlich and Dubinin-Radushkevich (D-R)) as well as desorption studies. The Langmuir model indicated that silica gel uptakes higher amount of TAN (1.81±0.08)x10-2 g g-1 as compared to (4.05±0.51)x10-3 g g-1 for XAD-7 and (1.58x10-2 ) g g-1 for C18 bonded silica. Based on the Freundlich model, it was verified that XAD-7 surface presented high energetic heterogeneity of the adsorption sites evidenced by the parameter n of 2.57±0.08 against 1.01±0.02 to silica gel. The Freundlich constant was 0.232±0.023 -1 and 2.27±0.59 g g-1 for XAD-7 and silica gel, respectively. The D-R model revealed that physical sorption occurred for both adsorbents. The modified XAD-7 showed the lowest desorbed mass in comparison to silica gel, in the same acidity conditions employed for retention and eluting steps of the metal ions. XAD-7 modified with TAN was thus selected to concentrate metal ions in the flow system. Using a time-based sample loading, the variables like eluent flow rate and concentration; pH in the retention step, sample flow rate and loading sample time were investigated. In the sampling step, the metal ions were preconcentrated for 300 s in the form of TAN complexes, employing a sample flow rate of 6.2 mL min-1 and pH 7.5. The elution was carried out with 0.2 mol L-1 HNO3 and flow rate of 6.2 mL min-1 . The detection limits and enrichment factors were estimated as 0.2 µg L-1 and 68; 1.5 µg L-1 and 15 and 0.060 µg L-1 and 44 for Cu(II), Ni(II) and Cd(II), respectively. The coefficients of variation were estimated as 3.2%, 5.6% and 3.6% for Cu(II), Ni(II) and Cd(II), respectively. The proposed procedure is not appropriate for the preconcentration of metals in samples containing high chlorides concentrations due to the formation of chloride-complexes that hinder the formation of the TAN-complexes on the solid phase.