SILVA, Leonira Morais da. Galactomanana de sementes de Cassia fistula: extração, caracterização e modificação. Um potêncial substituínte da galactomanana da Locusta bean. 2012. 90 f. Dissertação (mestrado em química)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2012. / Submitted by Elineudson Ribeiro (elineudsonr@gmail.com) on 2016-04-01T20:16:00Z No. of bitstreams: 1 2016_dis_lmsilva.pdf: 3372290 bytes, checksum: 7c141eef34955db9ed557b801296e729 (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa (jairo@ufc.br) on 2016-05-20T17:40:51Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_dis_lmsilva.pdf: 3372290 bytes, checksum: 7c141eef34955db9ed557b801296e729 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-20T17:40:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_dis_lmsilva.pdf: 3372290 bytes, checksum: 7c141eef34955db9ed557b801296e729 (MD5) Previous issue date: 2012 / The demand for biodegradable materials extracted from renewable sources that have high performance and lower cost is increasingly growing. The galactomannan extracted from Cassia fistula seeds was characterized by several methodologies: Elemental Analysis; Protein content; Uronic acid content; Gel Permeation Chromatography (GPC); Intrinsic Viscosity; Rheological Studies;Turbidity; Thermogravimetry; Infrared and 1H, 13C NMR. The yield of the extraction was 26.5 % m/m. The values obtained for protein content, humidity and uronic acid content were: 2.5%, 11.9% and 3.6% respectively. The values of molar weight (Mw = 2.2 x106g/mol) and intrinsic viscosity (9.73 dL/g) found for GCF were close to those from locusta bean galactomannan. For galactomannan of locusta bean is the second galactomannan commercializes most in the world, for this reason a comparative between GCF was done andGLB. The rheological analysis showed that GCF solutions exhibited pseudoplastic behavior at concentrations higher than 1%. Thermogravimetry analysis for GCF showed three events: 1° related to water loss; 2° related to matter decomposition and the 3° related to loss of organic matter which is more resistant to degradation. The infrared spectrum showed characteristic bands for polysaccharide and the 1H and 13C NMR spectra showed galactomannan characteristic peaks. The ratio mannose/galactose of GCF determined by 1H NMR spectrum analysis was 3.2, value close to that one from locusta bean galactomannan. The GCF was modified by reacting with sodium periodate at several concentrations to obtain the modified polysaccharide with oxidation degrees of: 10%; 20%; 50%; 65% and 80% [(periodate molar rate/glycosidic unities) x100]. The yield values obtained for the reactions were around 70% w/w. The oxidated materials were characterized by Rheology; GPC and 1H ,13C NMR. It was observed a decrease of molar mass (Mw) of 2.3 x 106 g/mol (GCF) to 6.4 x 104 g/mol (GCFO10%). As the degree of oxidation increases there is a reduction of the molecular weight, confirming that there was a degradation of the polymeric chain by the oxidation reaction with sodium periodate. The rheological analysis for 1% (w/v) non-modified GCF solutions and of GCFOX’s showed a reduction of apparent viscosity with oxidation degree increase (at 596 s-1): of 60.0 mPa.s (GCF) to 14 and 1.7 mPa.s (GCFO10) and 80%, respectively. The 1H NMR spectra showed for samples until 20% a few signals on anomeric range, when compared with samples with oxidation degree higher than 50 %. The ratio Man/Gal increased from 3.2 for the original sample to 3.3 and 4.6 for those samples of 10 and 20%, respectively. That increase means that the oxidation takes place preferably at the galactose units. / A procura por materiais biodegradáveis, extraídos de fontes enováveis que apresentem alto desempenho e um menor custo é cada vez mais rescente. A galactomanana extraida das sementes de Cassia fistula (GCF) foi caracterizada através das análises elementar; teor de proteína; teor de ácido urônico;cromatografia de permeação em gel; viscosidade intrinseca; estudos reológicos; turbidez; análise termogravimétrica; espectroscopica na região do infravermelho e RMN de 1H e 13C. O rendimento da extração foi de 26,5 % em massa. Os valores de teor de proteína, umidade e ácido urônico obtidos foram de 2,5%, 11,9% e 3,6%, respectivamente. O valor da massa molar média (Mw) (2,2 x 106 g/mol) e viscosidade intríseca (9,73 dL/g) encontrado para GCF foram próximos aos valores encontrados para galactomanana de locusta bean. As análises reológicas mostraram que as soluções de GCF apresentam comportamento pseudoplático em concentrações acima de 1% m/v. Na análise termogravimétrica a amostra de GCF apresentou três eventos, o 1° referente à perda de água; o 2° evento referente à decomposição da matéria e o 3° evento referente à perda da matéria orgânica mais resistente a degradação. O espectro de infravermelho mostrou bandas características de polissacarídeo e os espectros de RMN de 1H e 13C mostraram picos característicos de galactomanana. A razão manose/galactose da GCF determinado pelo espectro de RMN de 1H foi de 3,2 razão próxima a galactomanana de locusta bean (GL). A galactomanana da locusta bean é a segunda galactomanana mais comercializada no mundo, por essa razão foi feito um comparativo entre a GCF e a GL. A GCF foi modificada através da reação com periodato de sódio em várias concentrações para obter o polissacarídeo modificado com graus de oxidação de 10%; 20%; 50%; 65% e 80% [(razão molar de periodato/unidades glicosídicas)x100]. Os valores obtidos do rendimento das reações foram em torno de 70% em massa. Os materiais oxidados foram caracterizados através das análises reológicas, por GPC e RMN 1H e 13C. Observa-se uma diminuição da massa molar (Mw) de 2,3 x 106 g/mol da GCF para 6,4 x 104 g/mol da galactomanana de Cassia fistula oxidada a 10% GCFO10%).A medida que aumenta o grau de oxidação ocorre uma redução da massa molar, confirmando que houve uma degradação da cadeia polimérica pela reação de oxidação com o periodato de sódio. A análise reológica de soluções 1% (m/v) de GCF não modificada e das galactomananas de Cassia fístula oxidadas (GCFOX’s) mostrou uma redução da viscosidade aparente com o aumento do grau de oxidação: de 60,0 mPa.s da GCF para 14 e 1,7 mPa.s da GCFO10% e GCFO80%, respectivamente. Os espectros de RMN 1H mostraram que para as amostras com o grau de oxidação até 20% aparecem poucos novos sinais na região de anomérico, quando comparados com as amostras com grau de oxidação acima de 50%. A razão Man/Gal aumenta de 3,2 da amostra original para 3,3 e 4,6 nas amostras de 10 e 20%, respectivamente. Esse aumento indica que a oxidação ocorre preferencialmente nas unidades de galactose.

Universidade Federal do Cearà / The demand for biodegradable materials extracted from renewable sources that have high performance and lower cost is increasingly growing. The galactomannan extracted from Cassia fistula seeds was characterized by several methodologies: Elemental Analysis; Protein content; Uronic acid content; Gel Permeation Chromatography (GPC); Intrinsic Viscosity; Rheological Studies;Turbidity; Thermogravimetry; Infrared and 1H, 13C NMR. The yield of the extraction was 26.5 % m/m. The values obtained for protein content, humidity and uronic acid content were: 2.5%, 11.9% and 3.6% respectively. The values of molar weight (Mw = 2.2 x106g/mol) and intrinsic viscosity (9.73 dL/g) found for GCF were close to those from locusta bean galactomannan. For galactomannan of locusta bean is the second galactomannan commercializes most in the world, for this reason a comparative between GCF was done andGLB. The rheological analysis showed that GCF solutions exhibited pseudoplastic behavior at concentrations higher than 1%. Thermogravimetry analysis for GCF showed three events: 1 related to water loss; 2 related to matter decomposition and the 3 related to loss of organic matter which is more resistant to degradation. The infrared spectrum showed characteristic bands for polysaccharide and the 1H and 13C NMR spectra showed galactomannan characteristic peaks. The ratio mannose/galactose of GCF determined by 1H NMR spectrum analysis was 3.2, value close to that one from locusta bean galactomannan. The GCF was modified by reacting with sodium periodate at several concentrations to obtain the modified polysaccharide with oxidation degrees of: 10%; 20%; 50%; 65% and 80% [(periodate molar rate/glycosidic unities) x100]. The yield values obtained for the reactions were around 70% w/w. The oxidated materials were characterized by Rheology; GPC and 1H ,13C NMR. It was observed a decrease of molar mass (Mw) of 2.3 x 106 g/mol (GCF) to 6.4 x 104 g/mol (GCFO10%). As the degree of oxidation increases there is a reduction of the molecular weight, confirming that there was a degradation of the polymeric chain by the oxidation reaction with sodium periodate. The rheological analysis for 1% (w/v) non-modified GCF solutions and of GCFOXâs showed a reduction of apparent viscosity with oxidation degree increase (at 596 s-1): of 60.0 mPa.s (GCF) to 14 and 1.7 mPa.s (GCFO10) and 80%, respectively. The 1H NMR spectra showed for samples until 20% a few signals on anomeric range, when compared with samples with oxidation degree higher than 50 %. The ratio Man/Gal increased from 3.2 for the original sample to 3.3 and 4.6 for those samples of 10 and 20%, respectively. That increase means that the oxidation takes place preferably at the galactose units. / A procura por materiais biodegradÃveis, extraÃdos de fontes enovÃveis que apresentem alto desempenho e um menor custo à cada vez mais rescente. A galactomanana extraida das sementes de Cassia fistula (GCF) foi caracterizada atravÃs das anÃlises elementar; teor de proteÃna; teor de Ãcido urÃnico;cromatografia de permeaÃÃo em gel; viscosidade intrinseca; estudos reolÃgicos; turbidez; anÃlise termogravimÃtrica; espectroscopica na regiÃo do infravermelho e RMN de 1H e 13C. O rendimento da extraÃÃo foi de 26,5 % em massa. Os valores de teor de proteÃna, umidade e Ãcido urÃnico obtidos foram de 2,5%, 11,9% e 3,6%, respectivamente. O valor da massa molar mÃdia (Mw) (2,2 x 106 g/mol) e viscosidade intrÃseca (9,73 dL/g) encontrado para GCF foram prÃximos aos valores encontrados para galactomanana de locusta bean. As anÃlises reolÃgicas mostraram que as soluÃÃes de GCF apresentam comportamento pseudoplÃtico em concentraÃÃes acima de 1% m/v. Na anÃlise termogravimÃtrica a amostra de GCF apresentou trÃs eventos, o 1 referente à perda de Ãgua; o 2 evento referente à decomposiÃÃo da matÃria e o 3 evento referente à perda da matÃria orgÃnica mais resistente a degradaÃÃo. O espectro de infravermelho mostrou bandas caracterÃsticas de polissacarÃdeo e os espectros de RMN de 1H e 13C mostraram picos caracterÃsticos de galactomanana. A razÃo manose/galactose da GCF determinado pelo espectro de RMN de 1H foi de 3,2 razÃo prÃxima a galactomanana de locusta bean (GL). A galactomanana da locusta bean à a segunda galactomanana mais comercializada no mundo, por essa razÃo foi feito um comparativo entre a GCF e a GL. A GCF foi modificada atravÃs da reaÃÃo com periodato de sÃdio em vÃrias concentraÃÃes para obter o polissacarÃdeo modificado com graus de oxidaÃÃo de 10%; 20%; 50%; 65% e 80% [(razÃo molar de periodato/unidades glicosÃdicas)x100]. Os valores obtidos do rendimento das reaÃÃes foram em torno de 70% em massa. Os materiais oxidados foram caracterizados atravÃs das anÃlises reolÃgicas, por GPC e RMN 1H e 13C. Observa-se uma diminuiÃÃo da massa molar (Mw) de 2,3 x 106 g/mol da GCF para 6,4 x 104 g/mol da galactomanana de Cassia fistula oxidada a 10% GCFO10%).A medida que aumenta o grau de oxidaÃÃo ocorre uma reduÃÃo da massa molar, confirmando que houve uma degradaÃÃo da cadeia polimÃrica pela reaÃÃo de oxidaÃÃo com o periodato de sÃdio. A anÃlise reolÃgica de soluÃÃes 1% (m/v) de GCF nÃo modificada e das galactomananas de Cassia fÃstula oxidadas (GCFOXâs) mostrou uma reduÃÃo da viscosidade aparente com o aumento do grau de oxidaÃÃo: de 60,0 mPa.s da GCF para 14 e 1,7 mPa.s da GCFO10% e GCFO80%, respectivamente. Os espectros de RMN 1H mostraram que para as amostras com o grau de oxidaÃÃo atà 20% aparecem poucos novos sinais na regiÃo de anomÃrico, quando comparados com as amostras com grau de oxidaÃÃo acima de 50%. A razÃo Man/Gal aumenta de 3,2 da amostra original para 3,3 e 4,6 nas amostras de 10 e 20%, respectivamente. Esse aumento indica que a oxidaÃÃo ocorre preferencialmente nas unidades de galactose.

Applying chemical coagulants and auxiliary coagulants in wastewater treatment has become more popular in Vietnam. Although the efficacy of chemical coagulants has been well recognized, there are disadvantages associated with the use of these products, such as the inefficiency at low temperatures, increasing the residual cation in solution, causing health problems and distribution water, relatively high cost, producing high volume of sludge. Thus, it is desirable to replace these chemical coagulants for products that do not generate such drawbacks, such as natural polymers. In this paper, the authors conducted experiments by using natural auxiliary coagulants extracted from seeds of Cassia fistula (gum MHY) and chemical polymer as auxiliary coagulation to treat textile wastewater with basic polluted parameters: pH = 9.0; COD = 800 mgO2/L, color = 750 Pt-Co. The Jartest experiment results showed that the process efficiency of chemical polymer and gum MHY is not so different, with the COD removal efficiencies of 60.3% and 59.7%; the color removal efficiencies of 87.3% and 87.1%; the SS removal efficiencies of 93.2% and 92.6%. There-fore, coagulants obtained from gum MHY can be applied as the alternatives for chemical polymer in the process of treating textile wastewater. / Các ứng dụng chất keo tụ và chất trợ keo tụ hóa học trong xử lý nước thải ngày càng trở nên phổ biến tại Việt Nam. Mặc dù có nhiều ghi nhận về hiệu quả xử lý của chất keo tụ hóa học, phương pháp xử lý này vẫn tồn tại một số nhược điểm như hiệu suất xử lý thấp ở nhiệt độ thấp, nước thải sau khi xử lý còn chứa nhiều hóa chất tiếp tục làm ô nhiễm nguồn tiếp nhận, chi phí xử lý cao và tạo ra nhiều bùn thải. Do đó việc tìm kiếm một phương án xử lý thay thế, chẳng hạn sử dụng polymer tự nhiên, có thể khắc phục những nhược điểm này là rất cần thiết. Nghiên cứu này tiến hành đánh giá hiệu quả sử dụng chất trợ keo tụ sinh học ly trích từ hạt trái Muồng Hoàng yến (Cassia fistula) và chất trợ keo tụ hóa học để xử lý nước thải dệt nhuộm có các thông số ô nhiễm cơ bản: pH = 9,0; COD = 800 mgO2/L, độ màu = 750 Pt-Co. Các thí nghiệm trên bộ Jartest cho thấy hiệu quả xử lý nước thải dệt nhuộm của chất trợ keo tụ gum Muồng Hoàng yến và chất trợ keo tụ hóa học không khác biệt có ý nghĩa với hiệu suất xử lý COD lần lượt là 60,3 và 59,7%; hiệu suất xử lý độ màu là 87,3 và 87,1%; xử lý SS là 93,2 và 92,6%. Kết quả nghiên cứu cho thấy gum hạt Muồng Hoàng yến có thể sử dụng làm chất trợ keo tụ thay thế chất trợ keo tụ hóa học trong xử lý ô nhiễm nước thải dệt nhuộm.

Nowadays, natural polymeric materials extracted from plants are the new alternatives for synthetic chemicals in water and wastewater treatment. The aim of this study is to evaluate the ability of Cassia fistula seed gum (CFG) as a coagulant aid with PAC in the treatment of textile wastewater. Jartest experiments were carried out to identify the optimal parameters of coagulation-flocculation for removing color and COD in synthesis wastewater containing Methyl blue and RB21 dyes, including pH, settling time, PAC dose, the optimal CFG dosage in comparing with the cationic polymer. After that, actual textile wastewater was treated by using PAC, PAC plus cationic polymer, and PAC plus CFG for evaluating the role of CFG. CFG supplementation has assisted the process effects at nearly 98% color, 85% COD for RB21 and 90% color, 70% COD for MB at the best dose of CFG 0.15 mL and 0.1 mL, respectively. The optimized parameters for the coagulation of real textile wastewater using PAC were pH = 6 and dose = 0.6 mL can removal 66% of color. By adding CFG to PAC, the efficient of treatment was increased about 70% even at the lower dosage of PAC and CFG (0.5 mL for each reagent). The yield of combining PAC and polymer was a little bit lower than PAC and CFG, for instant 68% color was decreased at the same condition. These achievements demonstrated a workable substitute of natural products such as Cassis fistula seed gum for synthetic chemical products in coagulation-flocculation process. / Hiện nay các loại vật liệu sinh học chiết xuất từ thực vật đang được nghiên cứu ứng dụng trong xử lý nước và nước thải thay cho các chất hóa học. Mục tiêu của nghiên cứu này là đánh giá hiệu quả của việc sử dụng gum được chiết xuất từ hạt cây Muồng Hoàng Yến (MHY) làm chất trợ keo tụ trong xử lý nước thải dệt nhuộm. Thí nghiệm Jartest được tiến hành nhằm xác định các điều kiện tối ưu cho quá trình xử lý nước thải tổng hợp chứa thuốc nhuộm Methyle Blue (MB) và RB21 bao gồm pH, thời gian lắng, liều PAC, liều gum MHY và liều polymer. Sau đó tiến hành xử lý nước thải thật với các điều kiện thích hợp đã xác định nhằm đánh giá vai trò của gum MHY. Gum MHY làm tăng hiệu quả của quá trình xử lý, đạt gần 98% đối với độ màu, 85% COD đối với RB21, 90% độ màu và 70% COD đối với MB với liều lượng tương ứng là 0,15 mL và 0,1 mL. Các thông số tối ưu cho quá trình xử lý trên mẫu nước thải thật là pH = 6, liều PAC = 0.6 mL có thể làm giảm 66% độ màu. Bổ sung gum MHY làm chất trợ keo tụ giúp gia tăng hiệu quả xử lý màu lên 70% dù với liều lượng rất thấp là 0,5 mL. Hiệu suất xử lý khi sử dụng kết hợp PAC và polymer thấp hơn trong trường hợp sử dụng PAC và gum MHY, cụ thể khoảng 68% độ màu được xử lý ở cùng một điều kiện. Những kết quả này cho thấy tiềm năng của việc sử dụng các vật liệu gum tự nhiên nhằm thay thế cho các hợp chất hóa học trong các quá trình keo tụ tạo bông để xử lý nước thải.