Made available in DSpace on 2016-08-29T15:35:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_4748_Jaqueline Frigerio Donadia.pdf: 2444453 bytes, checksum: 61968fa1909bd8ae2eeb095cf290daca (MD5) Previous issue date: 2011-04-15 / Diversos problemas envolvem as estações de tratamento de efluentes têxteis, especialmente o baixo nível de eficiência de remoção da cor. A aplicação de métodos biológicos convencionais de tratamento de efluentes têxteis está limitada pela degradação insatisfatória de alguns corantes, gerando substâncias tóxicas como as aminas aromáticas com potencial carcinogênico. Assim, a fotocatálise heterogênea é uma alternativa no tratamento desse tipo de efluente. O presente trabalho investigou o tratamento desses efluentes empregando como catalisador em processos redutivos e oxidativos, um resíduo de ferro que é frequentemente produzido pela indústria de rochas ornamentais no município de Nova Venécia-ES. Este resíduo foi caracterizado por Difração de raios-x, Espectroscopia Mössbauer, MEV e Dicromatometria. Otimizou-se a quantidade dos reagentes utilizados e os resultados mostraram que em ambos os sistemas, observou-se degradações superiores a 98,00%. O processo redutivo isolado diminuiu a carga orgânica em 74,30% para o efluente sintético e em 73,20% para o efluente real. Além disso, mineralizações da ordem de 61,20% para o efluente sintético e 60,30% para o real. Destaca-se a associação entre os processos redutivos e oxidativos, que também permite degradações superiores a 98,00% e redução de matéria orgânica sob a forma de DQO na faixa de 77,50% para o sintético e 76,50% para o real. Adicionalmente, tem-se uma redução de COT de 62,80% para o efluente sintético e 56,50% para o real em tempos de reação de 120 minutos. Além disso, pelas análises por CG-EM, não houve formação de substâncias tóxicas. É importante salientar ainda que o sistema redutivo apresentou-se com maior relação custo benefício. Diante do exposto, é possível concluir que os sistemas descritos neste trabalho apresentam-se como uma alternativa promissora para o tratamento de efluentes têxteis através da sustentabilidade, em que um lixo trata o outro.

Orientador: Silvania Lanfredi / Banca: Patrícia Alexandra Antunes / Banca: Sérgio Antônio Marques de Lima / Resumo: Este trabalho teve como objetivo a preparação, a caracterização estrutural e análise do potencial fotocatalítico de nanopartículas do tipo core@shell de ZnO@Cr, ZnO@Ni e dos compósitos de C/Zn@Cr e C/ZnO@Ni, combinando nanopartículas e carbono amorfo. As nanopartículas core@shell foram sintetizadas pelo método Pechini Modificado e os compósitos, contendo carbono amorfo, pelo método de Pirólise Parcial. Os materiais sintetizados foram caracterizados por análise termogravimétrica (TG), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia eletrônica de transmissão (MET), difração de raios X (DRX), espectroscopia de absorção no infravermelho (I.V.), espectroscopia no ultravioleta-visível (UV-VIS) e medidas de condutividade térmica. As caracterizações estruturais mostraram a formação de um sistema do tipo core@shell, onde o recobrimento é essencialmente amorfo. Uma pequena fração de solução sólida foi identificada na interface núcleo/revestimento, bem como uma redução nos valores de energia de band gap, em função dos recobrimentos. Para os compósitos, as caracterizações estruturais mostraram a manutenção das nanopartículas core@shell em meio a uma matriz de carbono com estrutura do tipo turbostrática. A análise do potencial fotocatalítico mostrou que, os recobrimentos com Cr e Ni e a matriz de carbono, de modo geral, atuaram positivamente sobre a fotoatividade do ZnO. Foram obtidas taxas de descoloração entre 64 e 98%, sendo o melhor resultado obtido para a descoloração do corante basic blue 41 na presença das nanopartículas ZnO@Ni. Em todos os experimentos, a reação de descoloração dos corantes, seguiu uma cinética do tipo primeira ordem / Abstract: This work aimed the preparation, structural characterization and analysis of photocatalytic potential of ZnO@Cr and ZnO@Ni core@shell type nanoparticles and of C/Zn@Cr and C/ZnO@Ni composites, combining the nanoparticles and amorphous carbon. The core@shell nanoparticles were synthesized by the Pechini Modified method and the composites, containing amorphous carbon, were synthesized by the Partial Pyrolysis method. The synthesized materials were characterized by thermogravimetric (TG), scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), infrared spectroscopy (FT-IR), ultraviolet-visible spectroscopy (UV-Vis) and thermal conductivity measurements. The structural characterization showed the formation of a core@shell type system where the coating is essentially amorphous. A small fraction of solid solution was identified in the interface core/coating, as well as a reduction in the band gap energy values as a function of the coatings. For the composites, structural characterizations showed the maintenance of the core@shell nanoparticles amid a carbon matrix with turbostratic type structure. The analysis of the photocatalytic potential showed that the coatings with Cr and Ni and carbon matrix acted positively on the photoactivity of ZnO. Discoloration rates between 64 and 98% were obtained. The best result was acquired for the discoloration of the basic blue 41 dye in presence of ZnO@Ni nanoparticles. In all experiments, the reaction of discoloration of dyes followed a kinetic of the first order type / Mestre

Nesta tese são apresentados os resultados de síntese e caracterização dos nanocompósitos de poli(anilina) (PANI) e de poli(benzidina)(PBZ) com argilas. Através do emprego de diferentes técnicas espectroscópicas e de microscopia eletrônica foi possível confirmar a intercalação dos monômeros e sua polimerização. Quando a polimerização foi feita a partir do monômero intercalado na argila (polimerização in situ) são obtidos nanocompósitos no qual a maior parte das cadeias poliméricas está intercalada. Entretanto, quando a polimerização é feita sem a prévia intercalação do monômero (polimerização ex situ), ocorre a formação dos polímeros na superfície externa da argila. Usando a espectroscopia Raman ressonante e de Absorção de raios-X na borda K do nitrogênio (N K XANES) foi possível elucidar a estrutura dos segmentos cromofóricos da PANI e da PBZ intercaladas, e pela primeira vez foi mostrado a presença de um segmento cromofórico na PANI intercalada, não presente na PANI livre, que possui em sua estrutura ligações azo e anéis cíclicos do tipo fenazina. A síntese da PANI intercalada em diferentes argilas e em diferentes condições de síntese permitiu verificar a influência destes fatores na formação desses novos segmentos. / The present work shows the synthesis and characterization of the nanocomposites of poly(aniline) (PANI) and poly(benzidine) (PBZ) formed inside the montmorillonite (MMT)clay galleries. Through the use of a large number of spectroscopic and microscopic techniques was possible to confirm the monomer intercalation and polymerization between the clay layers. When the synthesis is carried out after previous monomer intercalation (in situ route) the formation of polymer occurs mainly between the clay layers. On the other hand, the formation of polymer in external clay surface (ex situ route) occurs when the polymerization is carried out without previous monomer intercalation. Using resonance Raman spectroscopy and X-ray near nitrogen K-edge absorption (N K XANES) was possible to elucidate the structure of chromophoric segments in intercalated PANI and PBZ. For the first time, we show the presence of a new chromophoric segment, having phenazinic and azo groups, in the PANI intercalated by in situ route, indicating that the confinement of monomer is one of the factors leading to the formation of these new segments. The synthesis of intercalated PANI in different clays and experimental reaction conditions show that these factors, not only the confinement, have played an important role in formation of the new chromophoric segments in the structure of intercalated PANI.

Nesta tese são apresentados os resultados de síntese e caracterização dos nanocompósitos de poli(anilina) (PANI) e de poli(benzidina)(PBZ) com argilas. Através do emprego de diferentes técnicas espectroscópicas e de microscopia eletrônica foi possível confirmar a intercalação dos monômeros e sua polimerização. Quando a polimerização foi feita a partir do monômero intercalado na argila (polimerização in situ) são obtidos nanocompósitos no qual a maior parte das cadeias poliméricas está intercalada. Entretanto, quando a polimerização é feita sem a prévia intercalação do monômero (polimerização ex situ), ocorre a formação dos polímeros na superfície externa da argila. Usando a espectroscopia Raman ressonante e de Absorção de raios-X na borda K do nitrogênio (N K XANES) foi possível elucidar a estrutura dos segmentos cromofóricos da PANI e da PBZ intercaladas, e pela primeira vez foi mostrado a presença de um segmento cromofórico na PANI intercalada, não presente na PANI livre, que possui em sua estrutura ligações azo e anéis cíclicos do tipo fenazina. A síntese da PANI intercalada em diferentes argilas e em diferentes condições de síntese permitiu verificar a influência destes fatores na formação desses novos segmentos. / The present work shows the synthesis and characterization of the nanocomposites of poly(aniline) (PANI) and poly(benzidine) (PBZ) formed inside the montmorillonite (MMT)clay galleries. Through the use of a large number of spectroscopic and microscopic techniques was possible to confirm the monomer intercalation and polymerization between the clay layers. When the synthesis is carried out after previous monomer intercalation (in situ route) the formation of polymer occurs mainly between the clay layers. On the other hand, the formation of polymer in external clay surface (ex situ route) occurs when the polymerization is carried out without previous monomer intercalation. Using resonance Raman spectroscopy and X-ray near nitrogen K-edge absorption (N K XANES) was possible to elucidate the structure of chromophoric segments in intercalated PANI and PBZ. For the first time, we show the presence of a new chromophoric segment, having phenazinic and azo groups, in the PANI intercalated by in situ route, indicating that the confinement of monomer is one of the factors leading to the formation of these new segments. The synthesis of intercalated PANI in different clays and experimental reaction conditions show that these factors, not only the confinement, have played an important role in formation of the new chromophoric segments in the structure of intercalated PANI.

As amostras ambientais coletadas na área do Ribeirão dos Cristais, região metropolitana de São Paulo, apresentaram atividade mutagênica sistemática durante os últimos anos. De acordo com estudos já publicados em literatura, essa contaminação estava relacionada ao lançamento de efluentes líquidos de uma indústria de tingimento neste corpo d água. Essa indústria tinge principalmente nylon e poliéster, utilizando em seus processos azo corantes dispersos, entre outros. Os corantes de um produto comercial preto (BDCP), muito empregado por essa indústria, foram detectados recentemente em amostras ambientais coletadas nesse local e se mostraram pelo menos parcialmente, responsáveis pela mutagenicidade mencionada. Esses corantes foram identificados como c.I. Disperse Blue 373, C.I. Disperse Violet 93 e C.I. Disperse Orange 37. A água tratada proveniente do Ribeirão dos Cristais também mostrou atividade mutagênica e esta foi relacionada tanto à presença de nitrocompostos aromáticos, incluindo policíclicos, quanto de produtos mutagênicos secundários formados durante a desinfecção. Este trabalho teve como objetivos a caracterizaçãoquímica de amostras de efluente bruto e tratado, provenientes da indústria de tingimento, lançados no Ribeirão dos Cristais; a avaliação da presença dos corantes c.I. Disperse Blue 373, C.I. Disperse Violet 93 e c.I. Disperse Orange 37 em amostras de sedimento antes e após o lançamento; e a verificação da possível formação de compostos mutagênicos incolores, provenientes dos corantes, a partir do processo de cloração, os quais poderiam explicar a mutagenicidade da água tratada. As amostras de efluente bruto e tratado foram analisadas por Cromatografia em Camada Delgada (CCD) e os corantes do produto comercial preto (BDCP) foram detectados, dentre outros. Quando analisadas por Cromatografia em Fase Gasosa! Espectrometria de Massas (CG/EM) foram detectadas, preliminarmente, várias aminas aromáticas mutagênicas, dentre elas alguns produtos de clivagem dos corantes identificados. Os resultados indicaram que o tratamento empregado pela indústria (sistema de lodos ativados) não é eficiente na remoção desses compostos. Nas amostras de sedimento do Ribeirão dos Cristais, coletadas após o lançamento da indústria de tingimento, foram detectados por CCD o corante C.I. Disperse Blue 373 e o c.I. Disperse Orange 37, porém o corante violeta (C.I. Dispersse Violet 93) não foi detectado. A mutagenicidade das mesmas amostras foi avaliada com a linhagem YGI041 de Salmonella, com e sem S9 e a atividade mutagênica detectada pôde ser explicada pela presença dos corantes nas amostras avaliadas. Tendo em vista que nas amostras de água tratada não foram detectados corantes, porém foi observada atividade mutagênica relacionada à presença de nitrocompostos, submeteu-se uma solução do produto comercial BDCP, em concentração compatível com aquela detectada na água bruta, à cloração em condições similares àquelas realizadas pela Estação de Tratamento de Água (ETA). Após a cloração, foi verificada a formação de substâncias incolores, com atividade mutagênica e perfil cromatográfico semelhante ao apresentado por amostras de água tratada coletadas na saída da ETA. Desta forma, especula-se que as substâncias geradas possam estar relacionadas com a mutagenicidade detectada na água tratada. Os resultados obtidos neste trabalho demonstram que corantes azóicos e seus produtos relacionados são uma importante classe de contaminantes ambientais que deveriam ser melhor avaliados toxicologicamente, especialmente quanto a sua atividade genotóxica e carcinogênica tendo em vista o risco direto e indireto de exposição humana à esses compostos quando liberados para o meio ambiente. / Enviromnental samples collected at Cristais river area in the metropolitan region of São Paulo, had showed repeated mutagenic activity during the last years. According to published studies, this contamination was related to the discharge of a dye processing plant. This industry dyes mainly nylon and polyester, using azo disperse dyes, among others. Recently, the dye components of a black dye commercial product (BDCP), widely used by this industry, were detected in enviromnental samples collected in this area and were considered responsible, at least in part, for the cited mutagenicity. These dyes were identified as: C.I. Disperse Blue 373, C.I. Disperse Violet 93 and C.I. Disperse Orange 37. The drinking water from the Cristais river also showed mutagenic activity related to the presence of nitro aromatic compounds, including polycyclic ones, as well as the usual disinfection by products. The objectives of this work were: the chemical characterization of raw and treated effluent samples from the dye processing plant that discharges its effluent in Cristais river; the evaluation of the presence of C.I. Disperse Blue 373, c.I. Disperse Violet 93 and c.I. Disperse Orange 37 in sediment samples before and after the discharge; and the evaluation of the possible generation of non-colored mutagenic compounds, derived from the dyes, during the disinfection step that could explain the mutagenicity of the drinking water. The raw and treated effluent samples were analyzed using Thin Layer Chromatography (TLC) and the dye components of the BDCP were detected, among others. Several mutagenic aromatic amines, including cleavage by-products of the detected dyes, were preliminary detected using gas chromatography/ mass spectrometry (GC/MS). The results demonstrated that the treatment applied by the industry (activated sludge) was not efficient in the removal of theses compounds. In the Cristais river sediment samples collected downstream the dye processing plant discharge, we detected the dyes C.I. Disperse Blue 373 and C.I. Disperse Orange 37 using TLC, however, the violet component (C.I. Disperse Violet 93) was not detected. The mutagenicity of these samples were evaluated using the strain YG1041 of Salmonella, in the presence and absence of S9 and the mutagenic activity observed could be explained by the presence of the dyes in the samples. Taking into account that dyes were not detected in drinking water samples, but the samples showed mutagenicity related to the presence of nitrocompounds, a solution of the commercial product (BDCP), at similar concentration found in raw water, was chlorinated using the Drinking Water Treatment Plant (DWTP) conditions. After the chlorination, the formation of non-colored substances was verified, and these compounds showed mutagenic and chromatographic profiles similar to the drinking water collected at DWTP. In this sense, we suggest that the generated substances could be related to the mutagenic activity previously detected in the drinking water. The results obtained in this study demonstrated that azo dyes and related compounds are an important class of environmental contaminants that should be better evaluated in relation of its toxicity, mainly in relation to their genotoxic and carcinogenic effects, considering the direct and indirect human exposure risk associated to these compounds once in the environrnent.

Os corantes que apresentam grupos cromóforos do tipo azo (N=N) são amplamente empregados em numerosas aplicações na indústria, para colorir vários bens de consumo, dentre eles os têxteis. Entretanto, pelo fato de formarem aminas aromáticas carcinogênicas, quando a ligação N=N é rompida, seu uso está sujeito à legislação. Levando em consideração o potencial carcinogênico das aminas aromáticas, a quantificação das mesmas em produtos destinados à exportação se faz necessária. A técnica padrão para o monitoramento da presença dessas aminas em bens de consumo como os têxteis é a cromatografia líquida de alta eficiência, entretanto como alternativa tem-se a eletroforese capilar. Assim, neste trabalho 20 aminas aromáticas oriundas de azo corantes, banidas pela Comunidade Européia por meio da Diretiva 2002/61/EC, foram separadas por meio de eletroforese capilar (CE), com detecção no UV-Vis, e, a confirmação da presença dessas aminas em matrizes têxteis foi realizada por um método confirmatório de LC-MS, adaptado da literatura. Em CE o conhecimento das constantes de dissociação ácido-base se faz necessário para a otimização do pH ideal de corrida, assim estas, bem como mobilidades iônicas para cada uma das aminas aromáticas foram determinadas por meio de curvas de mobilidade efetiva em função do pH. O pH ótimo de separação de 2,50 foi determinado por meio do simulador de separação desenvolvido no grupo (SIMLACE). Dos métodos de separação estudados, o que apresentou maior número de aminas separadas (16 aminas) em linha de base em menor tempo (12 min) foi empregando um BGE composto apenas de 70 mmol/L de dihidrogenofosfato de sódio ajustado a pH 2,50 com ácido fosfórico, considerando um condicionamento de capilar de início de trabalho de 10 minutos de flush com BGE (dihidrogenofosfato de sódio 70 mmol/L ajustado a pH 2,50 com ácido fosfórico, contendo trietilamina 12,3 mmol/L) a uma pressão de 950 mbar, seguido da aplicação de uma tensão de +30 kV por 10 minutos; e um condicionamento entre réplicas de corrida eletroforética de 1 minuto de HCl 0,1mol/L (950 mbar) seguidos de 1 minuto de H2O (950 mbar). A extração das aminas da matriz têxtil envolve três etapas: a redução da ligação N=N, extração das aminas formadas e um posterior clean up e pre-concentração, sendo que para este último o sistema que apresentou melhor resposta em termos de eficiência de extração (da ordem de 100%) foi com o uso de extração em fase sólida com resina de troca catiônica. Por outro lado, a extração das aminas 1, 7 e 8 da matriz têxtil foi obtida por ultrassom após o estudo de um planejamento fatorial de superfície de resposta, a uma temperatura de 52 ºC, tempo de ultrassom de 5 minutos e concentração de HCl de 0,77 mol/L, com recuperações de 105 a 115%. Como figuras de mérito do método otimizado tem-se: linearidade no intervalo de 50,11 409,1 mmol/L (R2 > 0,98), LD (2,43 6,70 mmol/L) e LQ (8,10 22,3 mmol/L), precisão (0,23 27,6%), robustez (por planejamento fatorial), seletividade, especificidade (estudos de estresse com extrato da amostra) e recuperação (valores acima). O método validado foi aplicado a sete amostras adquiridas no mercado local. Dentre elas, duas apresentaram picos com tempos de migração e espectros semelhantes às aminas 5, 7 e 15, sendo que as aminas 7 e 15 foram confirmadas por meio do método de LC-MS/MS adaptado da literatura o qual permitiu a caracterização dessas aminas nas matrizes têxteis analisadas. / The dyes which have chromophoric groups like azo (N = N) are widely used in numerous applications in industry to color various consumer goods, including textiles. However, because of carcinogenic aromatic amines formed when N=N bond is broken, its use is subject to the legislation. Considering the carcinogenic potential of aromatic amines, to quantify them in products intended for export, is needed. The standard technique for monitoring the presence of these amines in consumer goods such as textiles is a high performance liquid chromatography, however the capillary electrophoresis technique can be a good alternative. In this work 20 aromatic amines derived from azo dyes, banned by the European Community by Directive 2002/61/EC, were separated by capillary electrophoresis (CE) with UV-Vis detection, and confirmation of the presence these amines textile matrix was conducted by a method confirmatory LC-MS, adapted from the literature. The knowledge of the dissociation constant acid-base (pKa) in CE technique is necessary to obtain the optimum pH for the separation. In these way the pKa as well as the ionic mobilities for each aromatic amines were determined by curves of effective mobility as a function of pH. The optimum pH for the separation was 2.50 as determined by the simulator separation developed in the group (SIMLACE). About the separation methods studied, which had a higher number of separate amines (16 amines) in the baseline in a shorter time (12 min) employing a BGE composed only of 70 mmol/L sodium dihydrogen phosphate adjusted to pH 2.50 with phosphoric acid, with a conditioning capillary either at the beginning of the working day (10 minutes flush with BGE (sodium dihydrogen 70 mmol/L adjusted to pH 2.50 with phosphoric acid, triethylamine containing 12.3 mmol/L) at a pressure 950 mbar followed by applying a voltage of +30 kV for 10 minutes) and among replicas (1 minute of HCl 0.1 mol/L (950 mbar) followed by 1 minute of H2O (950 mbar)). The extraction of amines textile matrix involves three steps: reduction of N = N bond, extraction of the amines formed and a subsequent clean up and pre-concentration. About the latter step, the best response in terms of extraction efficiency (about 100%) was obtained using solid phase extraction (SPE) with cationic exchange resin. In addition, the best condition for ultrasound extraction of the amines 1, 7 and 8, was determined by means of a response surface factorial design with three variables and two levels. The optimum condition was: temperature of 52 °C, application of ultrasound for 5 min and HCl concentration of 0.77 mol/L, with recoveries of 105% to 115%. Figures of merit for optimized method include: linearity in the range from 50.11 to 409.1 mmol/L (R2> 0.98), LD (limit of detection, 2.43 to 6.70 mmol/L) and LQ (limit of quantification, 8.10 to 22.3 mmol/L), precision (0.23 to 27.6%), robustness (established by a factorial design), selectivity, specificity (stress studies with real sample extracts) and recovery (listed above). The validated method was applied to seven samples purchased at local markets. Among them, two presented peaks with migration times and spectra similar the amines 5, 7, 12 and 15. But, in only one sample the amines 7 and 15 were confirmed by LC-MS/MS.

Os corantes que apresentam grupos cromóforos do tipo azo (N=N) são amplamente empregados em numerosas aplicações na indústria, para colorir vários bens de consumo, dentre eles os têxteis. Entretanto, pelo fato de formarem aminas aromáticas carcinogênicas, quando a ligação N=N é rompida, seu uso está sujeito à legislação. Levando em consideração o potencial carcinogênico das aminas aromáticas, a quantificação das mesmas em produtos destinados à exportação se faz necessária. A técnica padrão para o monitoramento da presença dessas aminas em bens de consumo como os têxteis é a cromatografia líquida de alta eficiência, entretanto como alternativa tem-se a eletroforese capilar. Assim, neste trabalho 20 aminas aromáticas oriundas de azo corantes, banidas pela Comunidade Européia por meio da Diretiva 2002/61/EC, foram separadas por meio de eletroforese capilar (CE), com detecção no UV-Vis, e, a confirmação da presença dessas aminas em matrizes têxteis foi realizada por um método confirmatório de LC-MS, adaptado da literatura. Em CE o conhecimento das constantes de dissociação ácido-base se faz necessário para a otimização do pH ideal de corrida, assim estas, bem como mobilidades iônicas para cada uma das aminas aromáticas foram determinadas por meio de curvas de mobilidade efetiva em função do pH. O pH ótimo de separação de 2,50 foi determinado por meio do simulador de separação desenvolvido no grupo (SIMLACE). Dos métodos de separação estudados, o que apresentou maior número de aminas separadas (16 aminas) em linha de base em menor tempo (12 min) foi empregando um BGE composto apenas de 70 mmol/L de dihidrogenofosfato de sódio ajustado a pH 2,50 com ácido fosfórico, considerando um condicionamento de capilar de início de trabalho de 10 minutos de flush com BGE (dihidrogenofosfato de sódio 70 mmol/L ajustado a pH 2,50 com ácido fosfórico, contendo trietilamina 12,3 mmol/L) a uma pressão de 950 mbar, seguido da aplicação de uma tensão de +30 kV por 10 minutos; e um condicionamento entre réplicas de corrida eletroforética de 1 minuto de HCl 0,1mol/L (950 mbar) seguidos de 1 minuto de H2O (950 mbar). A extração das aminas da matriz têxtil envolve três etapas: a redução da ligação N=N, extração das aminas formadas e um posterior clean up e pre-concentração, sendo que para este último o sistema que apresentou melhor resposta em termos de eficiência de extração (da ordem de 100%) foi com o uso de extração em fase sólida com resina de troca catiônica. Por outro lado, a extração das aminas 1, 7 e 8 da matriz têxtil foi obtida por ultrassom após o estudo de um planejamento fatorial de superfície de resposta, a uma temperatura de 52 ºC, tempo de ultrassom de 5 minutos e concentração de HCl de 0,77 mol/L, com recuperações de 105 a 115%. Como figuras de mérito do método otimizado tem-se: linearidade no intervalo de 50,11 409,1 mmol/L (R2 > 0,98), LD (2,43 6,70 mmol/L) e LQ (8,10 22,3 mmol/L), precisão (0,23 27,6%), robustez (por planejamento fatorial), seletividade, especificidade (estudos de estresse com extrato da amostra) e recuperação (valores acima). O método validado foi aplicado a sete amostras adquiridas no mercado local. Dentre elas, duas apresentaram picos com tempos de migração e espectros semelhantes às aminas 5, 7 e 15, sendo que as aminas 7 e 15 foram confirmadas por meio do método de LC-MS/MS adaptado da literatura o qual permitiu a caracterização dessas aminas nas matrizes têxteis analisadas. / The dyes which have chromophoric groups like azo (N = N) are widely used in numerous applications in industry to color various consumer goods, including textiles. However, because of carcinogenic aromatic amines formed when N=N bond is broken, its use is subject to the legislation. Considering the carcinogenic potential of aromatic amines, to quantify them in products intended for export, is needed. The standard technique for monitoring the presence of these amines in consumer goods such as textiles is a high performance liquid chromatography, however the capillary electrophoresis technique can be a good alternative. In this work 20 aromatic amines derived from azo dyes, banned by the European Community by Directive 2002/61/EC, were separated by capillary electrophoresis (CE) with UV-Vis detection, and confirmation of the presence these amines textile matrix was conducted by a method confirmatory LC-MS, adapted from the literature. The knowledge of the dissociation constant acid-base (pKa) in CE technique is necessary to obtain the optimum pH for the separation. In these way the pKa as well as the ionic mobilities for each aromatic amines were determined by curves of effective mobility as a function of pH. The optimum pH for the separation was 2.50 as determined by the simulator separation developed in the group (SIMLACE). About the separation methods studied, which had a higher number of separate amines (16 amines) in the baseline in a shorter time (12 min) employing a BGE composed only of 70 mmol/L sodium dihydrogen phosphate adjusted to pH 2.50 with phosphoric acid, with a conditioning capillary either at the beginning of the working day (10 minutes flush with BGE (sodium dihydrogen 70 mmol/L adjusted to pH 2.50 with phosphoric acid, triethylamine containing 12.3 mmol/L) at a pressure 950 mbar followed by applying a voltage of +30 kV for 10 minutes) and among replicas (1 minute of HCl 0.1 mol/L (950 mbar) followed by 1 minute of H2O (950 mbar)). The extraction of amines textile matrix involves three steps: reduction of N = N bond, extraction of the amines formed and a subsequent clean up and pre-concentration. About the latter step, the best response in terms of extraction efficiency (about 100%) was obtained using solid phase extraction (SPE) with cationic exchange resin. In addition, the best condition for ultrasound extraction of the amines 1, 7 and 8, was determined by means of a response surface factorial design with three variables and two levels. The optimum condition was: temperature of 52 °C, application of ultrasound for 5 min and HCl concentration of 0.77 mol/L, with recoveries of 105% to 115%. Figures of merit for optimized method include: linearity in the range from 50.11 to 409.1 mmol/L (R2> 0.98), LD (limit of detection, 2.43 to 6.70 mmol/L) and LQ (limit of quantification, 8.10 to 22.3 mmol/L), precision (0.23 to 27.6%), robustness (established by a factorial design), selectivity, specificity (stress studies with real sample extracts) and recovery (listed above). The validated method was applied to seven samples purchased at local markets. Among them, two presented peaks with migration times and spectra similar the amines 5, 7, 12 and 15. But, in only one sample the amines 7 and 15 were confirmed by LC-MS/MS.

As amostras ambientais coletadas na área do Ribeirão dos Cristais, região metropolitana de São Paulo, apresentaram atividade mutagênica sistemática durante os últimos anos. De acordo com estudos já publicados em literatura, essa contaminação estava relacionada ao lançamento de efluentes líquidos de uma indústria de tingimento neste corpo d água. Essa indústria tinge principalmente nylon e poliéster, utilizando em seus processos azo corantes dispersos, entre outros. Os corantes de um produto comercial preto (BDCP), muito empregado por essa indústria, foram detectados recentemente em amostras ambientais coletadas nesse local e se mostraram pelo menos parcialmente, responsáveis pela mutagenicidade mencionada. Esses corantes foram identificados como c.I. Disperse Blue 373, C.I. Disperse Violet 93 e C.I. Disperse Orange 37. A água tratada proveniente do Ribeirão dos Cristais também mostrou atividade mutagênica e esta foi relacionada tanto à presença de nitrocompostos aromáticos, incluindo policíclicos, quanto de produtos mutagênicos secundários formados durante a desinfecção. Este trabalho teve como objetivos a caracterizaçãoquímica de amostras de efluente bruto e tratado, provenientes da indústria de tingimento, lançados no Ribeirão dos Cristais; a avaliação da presença dos corantes c.I. Disperse Blue 373, C.I. Disperse Violet 93 e c.I. Disperse Orange 37 em amostras de sedimento antes e após o lançamento; e a verificação da possível formação de compostos mutagênicos incolores, provenientes dos corantes, a partir do processo de cloração, os quais poderiam explicar a mutagenicidade da água tratada. As amostras de efluente bruto e tratado foram analisadas por Cromatografia em Camada Delgada (CCD) e os corantes do produto comercial preto (BDCP) foram detectados, dentre outros. Quando analisadas por Cromatografia em Fase Gasosa! Espectrometria de Massas (CG/EM) foram detectadas, preliminarmente, várias aminas aromáticas mutagênicas, dentre elas alguns produtos de clivagem dos corantes identificados. Os resultados indicaram que o tratamento empregado pela indústria (sistema de lodos ativados) não é eficiente na remoção desses compostos. Nas amostras de sedimento do Ribeirão dos Cristais, coletadas após o lançamento da indústria de tingimento, foram detectados por CCD o corante C.I. Disperse Blue 373 e o c.I. Disperse Orange 37, porém o corante violeta (C.I. Dispersse Violet 93) não foi detectado. A mutagenicidade das mesmas amostras foi avaliada com a linhagem YGI041 de Salmonella, com e sem S9 e a atividade mutagênica detectada pôde ser explicada pela presença dos corantes nas amostras avaliadas. Tendo em vista que nas amostras de água tratada não foram detectados corantes, porém foi observada atividade mutagênica relacionada à presença de nitrocompostos, submeteu-se uma solução do produto comercial BDCP, em concentração compatível com aquela detectada na água bruta, à cloração em condições similares àquelas realizadas pela Estação de Tratamento de Água (ETA). Após a cloração, foi verificada a formação de substâncias incolores, com atividade mutagênica e perfil cromatográfico semelhante ao apresentado por amostras de água tratada coletadas na saída da ETA. Desta forma, especula-se que as substâncias geradas possam estar relacionadas com a mutagenicidade detectada na água tratada. Os resultados obtidos neste trabalho demonstram que corantes azóicos e seus produtos relacionados são uma importante classe de contaminantes ambientais que deveriam ser melhor avaliados toxicologicamente, especialmente quanto a sua atividade genotóxica e carcinogênica tendo em vista o risco direto e indireto de exposição humana à esses compostos quando liberados para o meio ambiente. / Enviromnental samples collected at Cristais river area in the metropolitan region of São Paulo, had showed repeated mutagenic activity during the last years. According to published studies, this contamination was related to the discharge of a dye processing plant. This industry dyes mainly nylon and polyester, using azo disperse dyes, among others. Recently, the dye components of a black dye commercial product (BDCP), widely used by this industry, were detected in enviromnental samples collected in this area and were considered responsible, at least in part, for the cited mutagenicity. These dyes were identified as: C.I. Disperse Blue 373, C.I. Disperse Violet 93 and C.I. Disperse Orange 37. The drinking water from the Cristais river also showed mutagenic activity related to the presence of nitro aromatic compounds, including polycyclic ones, as well as the usual disinfection by products. The objectives of this work were: the chemical characterization of raw and treated effluent samples from the dye processing plant that discharges its effluent in Cristais river; the evaluation of the presence of C.I. Disperse Blue 373, c.I. Disperse Violet 93 and c.I. Disperse Orange 37 in sediment samples before and after the discharge; and the evaluation of the possible generation of non-colored mutagenic compounds, derived from the dyes, during the disinfection step that could explain the mutagenicity of the drinking water. The raw and treated effluent samples were analyzed using Thin Layer Chromatography (TLC) and the dye components of the BDCP were detected, among others. Several mutagenic aromatic amines, including cleavage by-products of the detected dyes, were preliminary detected using gas chromatography/ mass spectrometry (GC/MS). The results demonstrated that the treatment applied by the industry (activated sludge) was not efficient in the removal of theses compounds. In the Cristais river sediment samples collected downstream the dye processing plant discharge, we detected the dyes C.I. Disperse Blue 373 and C.I. Disperse Orange 37 using TLC, however, the violet component (C.I. Disperse Violet 93) was not detected. The mutagenicity of these samples were evaluated using the strain YG1041 of Salmonella, in the presence and absence of S9 and the mutagenic activity observed could be explained by the presence of the dyes in the samples. Taking into account that dyes were not detected in drinking water samples, but the samples showed mutagenicity related to the presence of nitrocompounds, a solution of the commercial product (BDCP), at similar concentration found in raw water, was chlorinated using the Drinking Water Treatment Plant (DWTP) conditions. After the chlorination, the formation of non-colored substances was verified, and these compounds showed mutagenic and chromatographic profiles similar to the drinking water collected at DWTP. In this sense, we suggest that the generated substances could be related to the mutagenic activity previously detected in the drinking water. The results obtained in this study demonstrated that azo dyes and related compounds are an important class of environmental contaminants that should be better evaluated in relation of its toxicity, mainly in relation to their genotoxic and carcinogenic effects, considering the direct and indirect human exposure risk associated to these compounds once in the environrnent.

O uso de técnicas espectroscópicas para o estudo de questões ambientais é uma área de pesquisa que vem experimentando importante desenvolvimento em tempos recentes. Essas técnicas abrangem métodos espectroscópicos intensificados, que proporcionam grande sensibilidade e seletividade para a detecção de espécies químicas em baixas concentrações. Nesta dissertação, propomos a introdução de uma nova metodologia aplicada ao estudo da fotodegradação de moléculas de interesse ambiental. Utilizamos técnicas de espectroscopia Raman intensificada pela superfície (SERS) para a análise dos processos de fotodegradação de azo-corantes mediados por dióxido de titânio. Nosso primeiro passo para o desenvolvimento dessa metodologia foi realizar um estudo comparativo acerca de diferentes métodos para preparação de um substrato SERS-ativo - sobre cuja superfície viríamos a proceder a fotodegradação de corantes e simultaneamente o estudo espectroscópico desse processo. A dificuldade na preparação do substrato reside no fato de que é necessário produzir uma superfície simultaneamente fotocatalítica (pela presença do semicondutor TiO2) e com atividade SERS (pela presença de partículas de Ag nanoestruturadas). Assim, três diferentes métodos para a preparação do substrato foram estudados, buscando obter atividade SERS aliada à reprodutibilidade. Escolhido o método mais satisfatório, utilizamos o substrato para realizar estudos SERS dos processos de fotodegradação de dois corantes: vermelho do Congo e verde de Janus. Considerando que a degradação fotocatalítica pode envolver oxidação e redução das moléculas, foi realizado também o estudo espectroeletroquímico dos dois corantes, buscando correlações que ajudassem a esclarecer as transformações envolvidas nas etapas iniciais da fotodegradação dessas substâncias. Nossos estudos revelaram que as primeiras etapas dos processos de fotodegradação dos dois corantes seguem mecanismos diferentes: enquanto no caso do vermelho do Congo há evidências de oxidação, no caso do verde de Janus as evidências apontam para um processo de redução. A combinação de dados da fotodegradação de corantes com seu estudo via eletroquímica - utilizando técnicas de espectroscopia intensificada para a identificação e caracterização de produtos - mostrou-se bastante promissora, no sentido de oferecer informações relevantes sobre os complexos mecanismos envolvidos nos processos de fotodegradação. / The use of spectroscopic techniques for the study of environmental questions is a research area has been experiencing important developments in recent years. These techniques embrace intensified spectroscopic methods, which offer great sensibility and selectivity for the detection of chemical species in low concentrations. In this work, we propose the introduction of a new methodology to be applied to the study of photodegradation of environmentally relevant molecules. We employed surface-enhanced Raman spectroscopy to the analysis of photodegradation of azo-dyes mediated by titanium dioxide. First, we performed a comparative study concerning the different methods for the preparation of SERS-active substrate, onto which we would carry out simultaneously the photodegradation of dyes and the spectroscopic study of the process. The difficulty in the preparation of such substrates resides in the fact that it is necessary to produce a surface which is all together photocatalytic (by the presence of the semiconducting TiO2) and SERS-active (by the presence of nanostructured silver). In this context, three different preparation methods were investigated, with the purpose of achieving good SERS activity and reproducibility. The optimized SERS-active substrate was employed to study the photodegradation of two azo-dyes: Congo red and Janus green. Considering that the photocatalitic degradation process might involve either the oxidation or the reduction of molecules, the spectroelectrochemical study of both dyes was also performed, in order to in order to search for important correlations that would help to clarify the transformations involved in the initial steps of the photochemical decomposition of these substances. The obtained results revealed that the first steps of the degradation processes of both dyes followed different routes: whereas for Congo red there are evidences of an oxidation process, for Janus green the evidences point to a reduction mechanism. The combination of the data relative to the photochemical behavior of the dyes and their electrochemical study - using enhanced spectroscopic techniques for identification and characterization of products - has proven to be very promising, in the sense of offering relevant information with respect to the complex mechanisms that are involved in photodegradation processes.

O uso de técnicas espectroscópicas para o estudo de questões ambientais é uma área de pesquisa que vem experimentando importante desenvolvimento em tempos recentes. Essas técnicas abrangem métodos espectroscópicos intensificados, que proporcionam grande sensibilidade e seletividade para a detecção de espécies químicas em baixas concentrações. Nesta dissertação, propomos a introdução de uma nova metodologia aplicada ao estudo da fotodegradação de moléculas de interesse ambiental. Utilizamos técnicas de espectroscopia Raman intensificada pela superfície (SERS) para a análise dos processos de fotodegradação de azo-corantes mediados por dióxido de titânio. Nosso primeiro passo para o desenvolvimento dessa metodologia foi realizar um estudo comparativo acerca de diferentes métodos para preparação de um substrato SERS-ativo - sobre cuja superfície viríamos a proceder a fotodegradação de corantes e simultaneamente o estudo espectroscópico desse processo. A dificuldade na preparação do substrato reside no fato de que é necessário produzir uma superfície simultaneamente fotocatalítica (pela presença do semicondutor TiO2) e com atividade SERS (pela presença de partículas de Ag nanoestruturadas). Assim, três diferentes métodos para a preparação do substrato foram estudados, buscando obter atividade SERS aliada à reprodutibilidade. Escolhido o método mais satisfatório, utilizamos o substrato para realizar estudos SERS dos processos de fotodegradação de dois corantes: vermelho do Congo e verde de Janus. Considerando que a degradação fotocatalítica pode envolver oxidação e redução das moléculas, foi realizado também o estudo espectroeletroquímico dos dois corantes, buscando correlações que ajudassem a esclarecer as transformações envolvidas nas etapas iniciais da fotodegradação dessas substâncias. Nossos estudos revelaram que as primeiras etapas dos processos de fotodegradação dos dois corantes seguem mecanismos diferentes: enquanto no caso do vermelho do Congo há evidências de oxidação, no caso do verde de Janus as evidências apontam para um processo de redução. A combinação de dados da fotodegradação de corantes com seu estudo via eletroquímica - utilizando técnicas de espectroscopia intensificada para a identificação e caracterização de produtos - mostrou-se bastante promissora, no sentido de oferecer informações relevantes sobre os complexos mecanismos envolvidos nos processos de fotodegradação. / The use of spectroscopic techniques for the study of environmental questions is a research area has been experiencing important developments in recent years. These techniques embrace intensified spectroscopic methods, which offer great sensibility and selectivity for the detection of chemical species in low concentrations. In this work, we propose the introduction of a new methodology to be applied to the study of photodegradation of environmentally relevant molecules. We employed surface-enhanced Raman spectroscopy to the analysis of photodegradation of azo-dyes mediated by titanium dioxide. First, we performed a comparative study concerning the different methods for the preparation of SERS-active substrate, onto which we would carry out simultaneously the photodegradation of dyes and the spectroscopic study of the process. The difficulty in the preparation of such substrates resides in the fact that it is necessary to produce a surface which is all together photocatalytic (by the presence of the semiconducting TiO2) and SERS-active (by the presence of nanostructured silver). In this context, three different preparation methods were investigated, with the purpose of achieving good SERS activity and reproducibility. The optimized SERS-active substrate was employed to study the photodegradation of two azo-dyes: Congo red and Janus green. Considering that the photocatalitic degradation process might involve either the oxidation or the reduction of molecules, the spectroelectrochemical study of both dyes was also performed, in order to in order to search for important correlations that would help to clarify the transformations involved in the initial steps of the photochemical decomposition of these substances. The obtained results revealed that the first steps of the degradation processes of both dyes followed different routes: whereas for Congo red there are evidences of an oxidation process, for Janus green the evidences point to a reduction mechanism. The combination of the data relative to the photochemical behavior of the dyes and their electrochemical study - using enhanced spectroscopic techniques for identification and characterization of products - has proven to be very promising, in the sense of offering relevant information with respect to the complex mechanisms that are involved in photodegradation processes.