No description available.

No description available.

Esta tesis es un trabajo interdisciplinario dirigido a la obtención de nuevos nanocompuestos funcionales sintetizados a partir de materiales poliméricos intercambiadores de iones modificados por nanopartículas (NPs) de diferente composición. El desarrollo de nanomateriales es de gran interés en la actualidad dada sus especiales propiedades que difieren de las de la materia a escala macroscópica y que pueden resultar en ventajas tecnológicas. Sin embargo, existe cierta preocupación relativa a la toxicidad de estos. Por ello, en nuestro trabajo hemos desarrollado un nuevo método para la fabricación de nanomateriales con dos niveles de seguridad: la estabilización de las NPs en la matriz polimérica y la retención magnética. Por un lado, la metodología, desarrollada en este trabajo, de Síntesis Intermatricial (Intermatrix Synthesis, IMS) permite controlar el crecimiento y la estabilización de las NPs. Además, permite la obtención de NPs mono- o bicomponentes con estructura núcleo-envoltorio (core-shell). El core de esta estructura puede ser un material económico y/o con alguna propiedad adicional (p.e. magnetismo) y es recubierto con un material funcional específico para la aplicación de interés. El core magnético permite la recuperación de NPs que pudieran liberarse, por ejemplo, en un tratamiento de desinfección evitando así, la posible toxicidad por parte de las NPs. De la misma manera, se podrían recuperar nanocomposites con propiedades catalíticas con el objetivo de reutilizarlos en ciclos catalíticos sucesivos. Así, en este trabajo se ha logrado la optimización de la técnica IMS para la obtención de NPs monocomponentes (Ag, Co, Pd o Fe3O4) y con estructura core-shell (Ag@Co, Ag@Fe3O4 o Pd@Co) estabilizadas en matrices poliméricas de naturaleza diversas (membranas, fibras y resinas) y con diferentes grupos funcionales (sulfónicos, carboxílicos o de sales de amonio). Además, se han caracterizado los diferentes nanocomposites para evaluar sus propiedades. Las técnicas microscópicas (p.e. SEM y TEM) permiten conocer el tamaño y la localización de las NPs dentro del material. Otras técnicas (p.e. ICP-AES, XRD, XANES o SQUID) han permitido obtener información sobre la composición o las propiedades magnéticas de las NPs y nanocomposites. La distribución de las NPs concentrada en la superficie de la matriz es debido al efecto de exclusión de Donnan y a diversos parámetros optimizados. Así, las NPs son máximamente accesibles para las especies a tratar en la aplicación de interés. Por un lado, se ha demostrado y optimizado la actividad catalítica de nanocomposites basados en Pd y Pd@Co para la reacción de acoplamiento cruzado de Suzuki. También, se ha estudiado la aplicación de nanocomposites basados en Ag y con un núcleo magnético como agentes antibacterianos para el tratamiento de aguas obteniendo resultados claramente exitosos. Consideramos que este trabajo aporta y consolida conocimientos de interés relativos a la síntesis de materiales nanocomoposite polímero-metal y evaluación de sus aplicaciones. / This PhD thesis is an interdisciplinary work aimed at obtaining new nanocomposites synthesized from functional ion-exchange polymeric materials modified with nanoparticles (NPs) of different composition. The development of nanomaterials is of great current interest because of their special properties that differ from those of matter on a macroscopic scale and can result in technological advantages. However, there is some concern about the toxicity of those materials. Therefore, in this work we have developed a new method for the manufacture of nanomaterials with two levels of safety: the NPs stabilization in the polymer matrix and their magnetic retention. The Intermatrix Synthesis (IMS), method developed in this work, controls the growth and stabilization of the NPs. It also allows obtaining mono-or bicomponent NPs with core-shell structure. The core component of these structures can be an economic material and/or a material with some additional property of interest (e.g., magnetism). The core is coated with a specific functional material for the corresponding application of interest. Also, the magnetic core allows the recovery of the NPs which could be leached, for example, from a disinfection treatment and, thus, avoiding the possible toxicity from the NPs. Similarly, the recovery of NCs with catalytic properties in order to reuse them in successive catalytic cycles can also take place. Thus, in this work the IMS technique has been optimized for obtaining monocomponent NPs (Ag, Co, Pd or Fe3O4) and bicomponent core-shell NPs (Ag@Co, Ag@Fe3O4 or Pd @Co) stabilized in polymeric matrices of various physical types (films, fibres and resins) containing different functional groups (sulfonic, carboxylic or ammonium salts). Furthermore, we have characterized the different nanocomposites to evaluate their properties. Microscopic techniques (e.g., SEM and TEM) provide information about the size and location of the NPs within the material. Other techniques (e.g., ICP-AES, XRD, XANES or SQUID) have yielded information on the composition and magnetic properties of NPs and nanocomposites. The distribution of the NPs, concentrated on the surface of the matrix, is due to the Donnan-exclusion effect and some other various parameters optimized regarding the synthesis and polymer characteristics. Thus, the NPs are maximally accessible to the species involved in the application of interest. On one hand, the catalytic activity of Pd- and Pd@Co-based nanocomposites for the reaction of Suzuki cross-coupling has been shown and optimized. Also, the application of Ag and magnetic core-based nanocomposites as antibacterial agents for water treatment has been studied obtaining successful results. All in all, we believe this work provides and consolidates knowledge of interest related to polymer-metal nanocomposite materials and the evaluation of their applications.

En aquesta Tesi Doctoral s'ha desenvolupat la tècnica de Síntesi intermatricial (IMS), com a una metodologia factible per la modificació de matrius reactives amb nanopartícules (NPs) basada en les propietats d'intercanvi iònic de la superfície que es vol modificar; com ara: resines intercanviadores iòniques i la innovació en la modificació de nanofilms polimèrics funcionalitzats, nanotubs de carboni (CNTs) i nanodiamantes (NDs). L’efecte dels materials nanoestructutrats sobre el medi ambient és un dels temes més importants a la tecnologia en els darrers anys. A causa del seu alt grau de desenvolupament, producció, difusió i aplicació, les majors preocupacions associades als Nanomaterials (NMs) inclouen: a) l'elevada reactivitat i toxicitat de molts NMs en comparació dels seus anàlegs macroscòpics, b) l'absència de tècniques analítiques òptimes per a la seva determinació en el medi ambient i c) l'absència d'una legislació efectiva que regularitzi els nivells permesos de diversos NMs en sòl, aigua i aire. Per això és primordial la seguretat i estabilitat dels NMs a través de la seva incorporació en els Nanocomposites bifuncionals (BFNCs) La bifuncionalitat dels BFNCs és determinada per les propietats pròpies de la matriu en la qual les NPs metàl·liques (MNPs) són sintetitzades (per exemple polímers d'intercanvi iònic) i per les propietats respectives de les MNPs (magnetisme, activitat bactericida, nanocatlizadores). La modificació superficial de les matrius reactives amb MNPs es porta a terme a través de la IMS acoblada a l'Efecte d'exclusió de Donnan (DEE). D'aquesta manera, els BFNCs preparats amb valor afegit són caracteritzats, les seves propietats són avaluades i es comprova l'estabilitat i la distribució favorable de les MNPs principalment en la superfície dels BFNCs. La IMS inclou diferents possibilitats per a la preparació de MNPs i BFNCs. En una primera etapa es realitza un intercanvi iònic sobre la matriu per fixar els precursors de les NPs. Posteriorment la IMS pot incloure: a) Reducció dels ions a l'utilitzar un agent reductor com NaBH4 o b) precipitació de NMs com quantum dots (QDs) o òxids metàl·lics a l'afegir el contraió respectiu. Sigui quina sigui la ruta que s'empri, els grups funcionals d'intercanvi iònic propis de la matriu són regenerats; de manera que els cicles de IMS poden repetir-se per augmentar el gruix de les MNPs o bé per produir MNPs bimetàl·liques tipus core-shell. Una versió estesa de la IMS és presentada a l'utilitzar el desplaçament galvànic com a precursor per Au- MNPs i AgAu-MNPs a matrius catiòniques, utilitzant MNPs sintetitzades inicialment com nanoplantilles per a la cristal·lització de les noves MNPs mono- o bi- metàl·liques. Un avantatge molt important que aporta la tècnica IMS és la seva gran versatilitat, possibilitant la síntesi de BFNCs amb les propietats desitjades per a les diferents aplicacions: activitat bactericida, magnetisme, catàlisi heterogènia i electroquímica, entre d'altres. / En esta Tesis Doctoral se ha desarrollado la técnica de Síntesis Intermatricial (IMS), como una metodología factible para la modificación de matrices reactivas con Nanoparticulas(NPs) basada en las propiedades de intercambio iónico de la superficie que se desea modificar; tales como: como resinas intercambiadoras iónicas y la innovación en la modificación de nanofilms poliméricos funcionalizados, nanotubos de carbono (CNTs) y nanodiamantes (NDs). El efecto de los materiales nanoestructurados sobre el medio ambiente es uno de los temas más importantes de la tecnología en los últimos años. Dado su alto grado de desarrollo, producción, difusión y aplicación, las mayores preocupaciones asociadas a los Nanomateriales (NMs) incluyen: a) la elevada reactividad y toxicidad de muchos NMs en comparación con sus análogos macroscópicos, b) la ausencia de técnicas analíticas adecuadas para su determinación en el medio ambiente y c) la ausencia de una legislación efectiva que regularice los niveles permitidos de varios NMs en suelo, agua y aire. Por ello es primordial la seguridad y estabilidad de los NMs a través de su incorporación en los Nanocomposites Bifuncionales (BFNCs) La bifuncionalidad de los BFNCs es determinada por las propiedades propias de la matriz en la que las NPs metálicas (MNPs) son sintetizadas (por ejemplo polímeros de intercambio iónicos) y por las propiedades respectivas de las MNPs (magnetismo, actividad bactericida, nanocatlizadores). La modificación superficial de las matrices reactivas con las MNPs se lleva a cabo a través de la IMS acoplada al Efecto de Exclusión de Donnan (DEE). De esta manera, los BFNCs preparados con valor añadido son caracterizados, sus propiedades son evaluadas y se comprueba la estabilidad y la distribución favorable de las MNPs principalmente en la superficie de los BFNCs. La IMS incluye diferentes posibilidades para la preparación de MNPs en BFNCs. En una primera etapa se realiza un intercambio iónico sobre la matriz para fijar los precursores de las NPs. Posteriormente la IMS puede incluir: a) Reducción de los iones al utilizar un agente reductor como NaBH4 o b) precipitación de NMs como quantum dots (QDs) u óxidos metálicos al agregar el contraión respectivo. Sea cual sea la ruta que se siga, los grupos funcionales de intercambio iónico propios de la matriz son regenerados; por lo que los ciclos de IMS pueden repetirse para aumentar el grosor de las MNPs o bien para producir MNPs bimetálicas tipo core-shell. Una versión extendida de la IMS es presentada al utilizar el desplazamiento galvánico como precursor para Au- MNPs y AgAu-MNPs en matrices catiónicas, utilizando MNPs sintetizadas inicialmente como nanoplantillas para la cristalización de las nuevas MNPs mono o bimetálicas. Una ventaja muy importante que aporta la técnica IMS es su gran versatilidad, posibilitando la síntesis de BFNCs con las propiedades deseadas para las diferentes aplicaciones: actividad bactericida, magnetismo, catálisis heterogénea y electroquímica, entre otras. / In this Doctoral Thesis, the Intermatrix Synthesis (IMS) technique has been described as a feasible methodology for the modification of reactive matrices with Nanoparticles (NPs), which is based on the ion exchange properties of the NPs supporting surface, such as ion exchange resins and the innovation of the application of IMS on polymeric nanofilms, carbon nanotubes (CNTs) and nanodiamonds(NDs). The effects of nanostructured materials on the environment are one of the most important issues of technology in recent years. Given their high level of development, production, dissemination and application, the main concerns associated with nanomaterials (NMs) include: a) the high reactivity and toxicity of many NMs compared to their macroscopic analogues, b) the lack of appropriate analytical techniques for their determination in environment and c) the absence of effective legislation to regularize the convenient levels of various NMs in soil, water and air. Therefore, it is a must to ensure the security and stability of NMs through its incorporation into the Bifunctional Nanocomposites (BFNCs) The bifunctionality of BFNCs is determined by the specific properties of the matrix in which the metal NPs (MNPs) are synthesized (for example by ion exchange polymers) and by the respective properties of the MNPs (magnetism, bactericidal, nanocatlizadores). Surface modification of reactive matrices with MNPs is conducted through the IMS coupled to Donnan exclusion effect (DEE). Thus, the added value BFNCs prepared are characterized, their properties are evaluated and stability and the favourable distribution of the MNPs mainly on the surface of BFNCs is verified. The IMS includes different possibilities for the preparation of MNPs on BFNCs. In the first stage ion exchange is performed on the matrix to attach the NPs precursors. Subsequently, the IMS includes: a) Reduction of ions by using a reducing agent such as NaBH4 or b) precipitation of NMs as quantum dots (QDs) or metal oxides by adding the respective counterion. Whichever route is followed, the ion exchange functional groups of the matrix are regenerated; so IMS cycles can be repeated to increase the thickness of the MNPs or to produce bimetallic core-shell type MNPs. An extended version of the IMS is presented as using galvanic replacement for the preparation of Au- MNPs and AgAu-MNPs in cationic matrices using MNPs initially synthesized as nano-templates for crystallization of new mono or bimetallic MNPs. An important advantage provided by the IMS technique is its versatility, allowing the synthesis of BFNCs with the desired properties for different applications: bactericidal activity, magnetism, electrochemistry and heterogeneous catalysis, among others.

S'estima que a Europa l'any 2005 es generaran 9,4 milions de tones de fangs de depuradora (EEA, 2001), fet que suposa un problema important de cara a la seva eliminació. A l'estat espanyol, al voltant del 46% de la producció de fangs de depuradora de residus urbans es recicla mitjançant aplicacions al sòl. Aquest tipus de pràctiques estan regulades segons la Directiva Europea 86/278/EEC que, únicament considera com a components de risc el contingut total de metalls pesants i nitrats. L'actual normativa està sent revisada (Working Document on Sludge, 3rd Draft, 2000, unpublished) i es preveu una major restricció i control dels residus orgànics, per a minimitzar el risc d'efectes negatius a la salut, el medi ambient i el deteriorament de la qualitat del sòl. Els problemes de salubritat associats a l'ús dels fangs frescs constitueixen un factor limitant per a la seva aplicació al sòl, i fan necessari investigar les possibilitats d'ús d'aquests residus un cop sotmesos a un procés d'higienització. A Catalunya, s'imposaran com a vies de post-tractament el compostatge i l'assecatge tèrmic. En aquesta tesi es pretén avaluar els efectes derivats de l'aplicació dels tres tipus de fang esmentats, emprats com a esmenes orgàniques, per a la rehabilitació de sòls forestals degradats. S'ha avaluat les avantatges i inconvenients de la fertilització orgànica amb fangs de depuradora en comparació a l'adobat mineral en una zona forestal. S'ha caracteritzat al laboratori la dinàmica i les transformacions que afecten la matèria orgànica de sòls tractats amb els tres tipus de fang i seguidament s'han estudiat els efectes d'aquests materials en condicions de camp, emprats com esmenes per a la rehabilitació de dos sòls forestals. Finalment, per tal de donar resposta a quina de les pràctiques de fertilització resulta la més adequada, i al mateix temps de quina manera podem ajudar en preses de decisions, relacionades amb aquesta problemàtica, es proposa la utilització d'eines d'anàlisi multicriteri. Dels resultats obtinguts es desprèn que els fangs poden actuar com a catalitzadors del restabliment de la biofuncionalitat de sòls degradats ja que incrementa l'activitat respiratòria i la biomassa microbiana del sòl. La millora de les propietats biològiques, físiques i nutritives del sòl estimula el creixement dels arbres i proporciona major recobriment del sòl, reduint d'aquesta manera el risc d'erosió superficial. La matèria orgànica dels fangs es mineralitza a un ritme força elevat, sent la del compostat la que presenta major estabilitat i uns efectes més perdurables. Els desavantatges més importants es relacionen amb problemes de pèrdues de nitrogen per lixiviació i certa inhibició observada en la germinació de les plantes en condicions controlades (especialment en el fang tèrmic). Una major disponibilitat de nutrients a l'inici provoca un increment del quocient metabòlic (qCO2). El descens dràstic del qCO2, major amb el fang tèrmic, es déu a la reducció de l'activitat microbiana causada probablement per l'esgotament del carboni orgànic làbil, però no podem descartar algun tipus d'estrès. A més, l'aplicació superficial de fangs, provoca una certa ruderalització i reducció de la riquesa florística de les àrees estudiades. Pel que fa a les diferències observades entre els diferents fangs, cal destacar que en el procés de post-tractament dels fangs es produeixen canvis en les propietats químiques que es revelen en modificacions de la matèria orgànica, l'eficiència microbiana i la mineralització del nitrogen.La utilització de les anàlisi multicriteri representen una valuosa aportació per a la presa de decisions en problemes que, com aquest, tenen un elevat grau d'incertesa i diferents objectius i en conflicte. Des del punt de vista aplicat, donats els indicis de toxicitat observats en l'aplicació de fang tèrmic i l'escàs coneixement actual que ens permeti fer una avaluació real dels efectes directes i indirectes que provoca aquest fang, es recomana no aplicar-lo de manera generalitzada mentre no es garanteixi la seva innoquïtat. / It is estimated that Europe will produce 9.4 million tons of sludge by 2005 (EEA 2001). The elimination of such sludge amounts poses important difficulties. In Spain, approximately 46% of the urban sewage sludge production is used in soil rehabilitation, as regulated by the UE Directive 86/278/EEC. Under this directive, only total heavy metal and nitrate contents are considered a risk. The present Directive is currently being revised (Working Document on Sludge, 3rd Draft, 2000, unpublished) and greater restrictions and control of organic wastes are expected, which will help to diminish the negative effects of sludge application on health, environment and soil quality. Environmental health problems associated with the use of digested sewage sludge hinder its application and make it necessary to investigate the possibility of using treated waste. Two types of sludge treatment, composting and thermal drying, are practiced in Catalonia. This PhD dissertation attempts to evaluate the effects of three types of sewage sludge (fresh, composted, thermal) used for forest soil rehabilitation. Advantages and disadvantages of sewage sludge amendment were compared to mineral fertilization in a project to transform a scrubland into a dehesa-system. Organic matter dynamics and transformation were characterized in the laboratory in soils treated with the different sludge types. Subsequently, the effects of sludge application were studied under field conditions. The study also proposes the use of multi-criteria analysis to identify the most suitable fertilization alternatives and to assist in the decision-making process of sludge recycling.The results show that sewage sludge use improves soil functionality, because it enhances respiration rates and microbial biomass. The improvement of soil physical, biological and fertilization properties stimulates tree growth and increases ground cover, thus reducing soil run-off. The organic matter of sewage sludge is quickly mineralized. In this study, composted sludge organic matter showed the greatest stability and longest-lasting effects. Experiments under controlled conditions showed that important disadvantages of sludge use were nitrate lixiviation and plant germination inhibition (especially with thermal sludge). Initial enhanced nutrient availability induced an increase of the metabolic quotient (qCO2). A subsequent fast reduction of qCO2, particularly in thermal sludge, was due to a decrease in microbial activity, probably caused by the depletion of labile organic carbon, although some type of stress could also be involved. Sewage sludge application above the soil surface caused the ruderalisation of the herbaceous community and the reduction of plant richness in the studied areas. In relation to the differences between different types of sewage sludge, it is possible to emphasize that in the composted and thermal processes changes in the chemical properties take place that are evidenced in the modification of the organic matter, microbial efficiency and nitrogen mineralization. Multi-criteria evaluation tools make a valuable contribution to decision-making processes concerning sewage sludge applications, because a high degree of uncertainty and conflictive objectives exist in these processes.Due to the observed signs of toxicity related to thermal sludge use and the scarce current knowledge to evaluate direct and indirect sewage sludge amendment effects, it is recommended to discontinue thermal sludge application in field conditions, until its innocuousness can be guaranteed.

Els sistemes de separació mitjançant membranes han guanyat importància com a tècniques de separació enantiomèrica. S'han investigat distintes configuracions de membranes.Per a la separació enantiomèrica de SR-propranolol, fàrmac usat per al tractament d'algunes anomalies cardiovasculars, s'han estudiat diferents transportadors selectius: N-alquil-hidroxiprolines i dialquil tartrats en membranes líquides, i el norbornadiè com a polímer quiral. Malgrat tots aquest sistemes mostraven resultats prometedors, cap d'ells ha estat investigat detalladament. La finalitat d'aquesta tesi ha consistit a desenvolupar i caracteritzar diferents sistemes de membrana per a la separació del fàrmac SR-propranolol. S'han investigat quatre sistemes distints de membranes: membranes líquides suportades (SLM), membranes compòsit activades (ACM), membranes activades quirals (CAM) i membranes basades en polisulfona quiral (CPS). En la majoria dels casos s'ha emprat com a transportador selectiu l'N-hexadecil-L-hidroxiprolina (HHP).L'estudi i la caracterització de cada sistema s'ha dut a terme mitjançant tècniques microscòpiques i experiments de transport usant quatre mòduls de membrana diferents: una cel·la de diàlisi, un mòdul micro espiral , un mòdul que permet el modelatge del transport i un mòdul de filtració frontal. L'estudi del sistema de SLM va permetre elucidar els dos mecanismes de transport implicats en aquest sistema de separació, així com discriminar els principals paràmetres que governen (en termes de flux i selectivitat) el comportament del sistema de membranes. En condicions òptimes de treball (fase de càrrega ajustada a pH 8 i concentració de transportador de C/A = 3) es va detectar un excés enantiomèric del 5.6%. Les membranes compòsit activades, formades per una capa porosa de polisulfona pel·liculada sobre un paper no teixit, i una capa densa superficial de poliamida, foren caracteritzades mitjançant distintes tècniques: microscòpia de força atòmica, transport de soluts, mesures d'angle de contacte, ressonància electrònica d'espí, i microscòpia electrònica d'escombratge. L'ús d'aquestes tècniques complementàries va permetre obtenir informació de la morfologia interna i superficial de les membranes, i alhora va confirmar la presència de transportador a l'interior de les membranes. Tot i així, al ser aplicades per a la separació enantiomèrica de propranolol no es va observar transport enantioselectiu. Les CAM, formades per un capa porosa de polisulfona pel·liculada sobre un paper no teixit, si que van permetre el transport enantioselectiu del fàrmac d'estudi. En aquest cas es va estudiar la influència sobre el sistema de la concentració de transportador selectiu en la membrana i del valor de pH de la solució receptora. L'estudi va revelar la relació entre el flux i la enantioselectivitat i va contribuir a proposar les preferències d'afinitat del transportador vers ambdós enantiòmers del fàrmac propranolol. Els bons resultats van esperonar el desenvolupament d'un nou sistema de membranes CAM emprant didodeciltartrat com a transportador selectiu. La comparació dels dos sistemes de CAM es va dur a terme mitjançant el modelatge del transport ambdós enantiòmers implicats. Els resultats mostraren que el segon sistema posseeix millors propietats per al transport enantioselectiu de propranolol.Per últim es van investigar les membranes basades en polisulfona quiral, que contenen el selector quiral enllaçat covalentment a la matriu polimèrica. La polisulfona fou derivatitzada seguint dues rutes sintètiques distintes, i van obtenir-se dos productes diferents: CPSA i CPSB. Ara bé, sols la CPSA va resultar adequada com a polímer. Les membranes obtingudes a partir de CPSA van ser caracteritzades. L'aplicació d'aquest tipus de membranes van donar lloc a resultats prometedors tan pel que fa al flux com a la enantioselectivitat, i van permetre confirmar la major afinitat del selector per a l'enantiòmer S-propranolol. En aquest cas, quan es va incorporant la quantitat més gran possible de transportador en la membrana es va obtenir un factor de separació de 1,1a les 96h d'experimentació. / Membrane systems have been gaining importance as enatioseparation techniques.Various membrane configurations, have been proposed to attain enantioseparation. Liquid membrane processes were firstly proposed, however they exhibit a rapid selectivity decrease with operating time and show low stability and short lifetime when tested under industrial separation conditions. Therefore, solid polymeric membranes have also been developed. For the case of SR-propranolol, a β-blocking drug used for treating certain cardiovascular anomalies different enantioselective carriers have been studied. N-n-alkyl-hydroxyprolines, and dialkyl tartrate were used in liquid membrane configurations, and norbornadiene was considered as chiral polymer. Although all these membrane systems showed promising results, none of them was investigated in detail. The purpose of the present work was the characterisation and development of membrane systems for the enantioselective separation of SR-propranolol. Four different membrane systems, based in supported liquid membranes (SLM), activated composite membranes (ACM), chiral activated membranes (CAM) and chiral polysulfone (CPS) membranes, have been investigated. In most of them, N-hexadecyl-L-hydroxyproline (HHP) was applied as chiral carrier.The study and characterization of each membrane type was carried out using microscopy techniques and transport experiments. The latest were conducted with four different membrane modules: a dialysis cell, a micro spiral module, a module capable of well-defining hydrodynamics conditions for transport modelling and a dead-end filtration module. The study of SLM, permitted the elucidation of the two transport mechanisms involved in these separation systems and allowed discriminating the principal parameters governing the performance of the membrane system, either in terms of flux as in terms of selectivity. Under operating conditions showing the best performance results (feed at pH 8, and carrier concentration up to C/A = 3) a 5.6% of enantiomeric excess was reached. Activated composite membranes (ACM) consisted of a porous polysulfone support casted on a none-woven fabric, with a top dense polyamide layer. ACM were characterized by different techniques, such as atomic force microscopy, solute transport, contact angle measurements, electron spin resonance, and scanning electron microscopy. The use of all these complementary techniques provided an extensive and concise description of ACM internal and surface morphology, together with the confirmation of the presence of the chiral carrier inside the membranes. However, when applied to the enantioseparation of propranolol enantioselectivity was not observed. CAM consisted in a porous polysulfone film, also casted on a non-woven fabric. This membrane type permitted the enantioselective transport of propranolol across the membranes. In that case, the influence of carrier concentration in the membrane as well as the striping phase pH were studied. These studies revealed the relationship between transport rate and enantioselectivity and contributed to propose the affinity preferences of the carrier by the two enantiomers. The good results obtained, motivated the development of another CAM system containing the chiral carrier didodecyltartrate. The comparison of the two equivalent systems was carried out by conveniently modelling the transport of both propranolol enantiomers. Results showed that the last system possesses better properties for the enantioseparation of propranolol.The last type of polymeric membranes assayed were based in chiral polysulfones CPS, containing the chiral carrier covalently bonded to the polysulfone polymeric structure. PS was chiraly derivatised following two different sysnthetic routes, and two corresponding chiral polysulfones were obtained, namely CPSA and CPSB. However when preparing the membranes, only CPSA was suitable as polymer. CPS membranes, obtained from CPSA were prepared and characterised. The application of these polymeric membranes showed promising results regarding both the transport rate and enantioselectivity, and confirmed the higher affinity of the carrier by the S-propranolol enantiomer. In that case, with membranes containing the highest CPSA amount, a separation factor of 1.1 was encountered at 96h of experiment.

La tesis está organizada en doce capítulos, divididos en cinco partes. La Parte I comprende los primeros tres capítulos. En el Capítulo 1 damos una breve introducción a la teoría de las categorías y recordamos las técnicas de las teorías de torsión y de la localización de categorías de Grothendieck. Empezamos el Capítulo 2 introduciendo la categoría de los "casi-frames" y estudiamos algunas construcciones básicas en esta categoría; en la segunda parte del capítulo estudiamos las dimensiones de Krull y de Gabriel de los casi-frames. Usando el hecho que los retículos de sub-objectos de un objeto dado en una categoría de Grothendieck es un casi-frame, podemos re-definir las nociones clásicas de dimension de Krull y de Gabriel para estos objetos. En el Capítulo 3 damos una breve introducción a los grupos y módulos topológicos. En particular, enunciamos el Teorema de Dualidad de Pontryagin-Van Kampen y el Teorema de Inversión de Fourier; además damos una demostración completa de un caso particular del Teorema de Dualidad de Müller entre módulos discretos y estrictamente linealmente compactos. Le Parte II está dedicada al estudio de la entropía en un contexto categórico. En el Capítulo 4 introducimos la categoría de los semigroupos pre-normados y la categoría de las T-representaciones de un monoide T sobre una categoría dada. Entonces definimos y estudiamos una función de entropía en la categoría de las T-representaciones sobre la categoría de los semigrupos pre-normados, con mayor énfasis en el caso en que T es un grupo amenable. En el Capítulo 5 damos ejemplos de invariantes clásicos que se pueden obtener de forma funtorial usando la entropía de semigrupos pre-normados definida en el capítulo anterior. Finalmente en el Capítulo 6 demostramos un Teorema Puente que relaciona la entropía topológica de acciones sobre grupos localmente compactos abelianos con la entropía algebraica de la acción sobre el grupo dual. En la Parte III estudiamos el problema de la extensión de las funciones de longitud a clases de módulos sobre productos cruzados utilizando la entropía. En particular, en el Capítulo 7 demostramos un teorema que describe la estructura de todas las funciones de longitud de una categoría de Grothendieck con dimensión de Gabriel. En el Capítulo 8 definimos y estudiamos la L-entropía algebraica de un RfiG-módulo M por la izquierda, donde R en un anillo general, G en un grupo amenable numerable y L es una función de longitud. En la Parte IV aplicamos la teoría desarollada a lo largo de la tesis a algunas conjeturas clásicas de la teoría de representaciones de grupos: la \Surjunctivity Conjecture", la \L-Surjunctivity Conjecture", la \Stable Finiteness Conjecture" y la \Zero-Divisors Conjecture". En el Capítulo 9 describimos las conjeturas y algunas relaciones entre ellas, inducidas por la dualidad de Müller. En el Capítulo 10 nos centramos en el caso amenable de las conjeturas, utilizando la entropía topologica para demostrar la Surjunctivity Conjecture para grupos amenables. Además explotamos la L-entropía algebraica para estudiar una versión general de la Stable Finiteness Conjecture y de la Zero-Divisors Conjecture. En el Capítulo 11 nos centramos en el caso sóficio de la L-Surjunctivity Conjecture y de la Stable Finiteness Conjecture, reduciendo ambas conjeturas a un enunciado más general sobre endomorfismos de casi-frames. Esto nos permite extender los resultados conocidos hasta ahora sobre las dos conjeturas. La Parte V está dedicada al estudio de aproximaciones de modelos para el algebra homológica relativa. En particular, aplicamos las herramientas desarrolladas en los Capítulos 1 y 2 para generalizar y re-interpretar algunos resultados recientes de Chachólski, Neeman, Pitsch, y Scherer. / The thesis is organized in twelve chapters divided in five parts. Part I encompasses the first three chapters and consists mainly of background material. In Chapter 1 we provide the necessary background in general category theory and we recall the machinery of torsion theories and localization of Grothendieck categories. We start Chapter 2 introducing the category of quasi-frame and we study the basic constructions in this category. In the second part of the chapter we study the Krull and the Gabriel dimension of quasi-frames. Using the fact that the poset of sub-objects of a given object in a Grothendieck category is a quasi-frame, we re-obtain the classical notions of Krull and Gabriel dimension for such objects. In Chapter 3 we provide the necessary background in topological groups and modules. In particular, we state the Pontryagin-Van Kampen Duality Theorem and the Fourier Inversion Theorem, furthermore we give a complete proof of a particular case of the Mülcer Duality Theorem between discrete and strictly linearly compact modules. Part II is devoted to the study of entropy in a categorical setting. In Chapter 4 we introduce the category of pre-normed semigroups and the category of left T-representations of a monoid T over a given category. Then, we introduce and study an entropy function in the category of left T-representations over the category of normed-semigroups, with particular emphasis on the case when T is an amenable group. Chapter 5 consist of a series of examples of classical invariants that can be obtained functorially using the entropy of pre-normed semigroups. Finally, in Chapter 6 we prove a Bridge Theorem that connects the topological entropy of actions on locally compact Abelian groups to the algebraic entropy of the action induced on the dual group. Part III is devoted to the study of length functions and to apply the machinery of entropy to extend length functions to crossed products. Indeed, in Chapter 7 we prove a general structure theorem for length functions of Grothendieck categories with Gabriel dimension. In Chapter 8 we define the algebraic L-entropy of a left RfiG-module M, where R is a general ring and G is a countable amenable group and L is a suitable length function. In Part IV we apply the theory developed in the three previous parts to some classical conjectures in group representations: the Surjunctivity Conjecture, the L-Surjunctivity Conjecture, the Stable Finiteness Conjecture and the Zero-Divisors Conjecture. Using the Müller Duality Theorem we can clarify some relations among these conjectures. In Chapter 10 we concentrate on the amenable case of the above conjectures. In particular, we show how to use topological entropy to prove the Surjunctivity Conjecture for amenable groups and we use the algebraic L-entropy to study (general versions of) the Stable Finiteness and the Zero-Divisors Conjectures. In Chapter 11 we concentrate on the sofic case of the L-Surjunctivity and of the Stable Finiteness Conjectures. In particular, we reduce both conjectures to a more general statement about endomorphisms of quasi-frames. This allows us to generalize the known results on both conjectures. Finally, Part V is devoted to the study of model approximations for relative homological algebra. In particular, we apply the machinery introduced in Chapters 1 and 2 to extend and reinterpret some recent results of Chachfiolski, Neeman, Pitsch, and Scherer.

No description available.

La utilització de la química computacional com una eina addicional en l'estudi de mecanismes de reacció està esdevenint una pràctica cada cop més habitual. Aquesta tècnica es pot utilitzar per determinar el mecanisme d'una reacció per a la qual no es tenen prou dades experimentals, però també per donar suport o descartar un mecanisme concret. En aquesta tesi es presenten tres treballs que exemplifiquen cadascuna d'aquestes situacions. Per una banda s'ha estudiat el mecanisme d'isomerització d'al·lilamina a enamina catalitzat pel complex [(BINAP)Rh]+. Amb aquest estudi es descarta el mecanisme N-triggered proposat per Noyori i col·laboradors, i es proposa un nou mecanisme al·lílic que a diferència de l'anterior esta d'acord amb les dades experimentals. Per altra banda s'ha estudiat el mecanisme de la reacció del complex [(dppp)2Pt2H3]+ amb tiofè. Aquest estudi ha permès determinar perquè en aquesta reacció addicionalment al trencament del enllaç C-S que dóna al complex [(dppp)Pt(SC4H4-C,S)], es forma el complex [(dppp)2Pt2(μ-SC4H5-C,S)], producte de l'activació C-S i parcial hidrogenació del tiofè, observat per primera vegada amb aquest sistema. Finalment s'ha realitzat l'estudi teòric dels mecanismes cíclic i obert proposats pel procés de transmetal·lació en la reacció de Stille utilitzant [L2Pd(Ph)(X)] (L=PH3, AsH3) i Me2SnCH=CH2 com a reactius, i THF i clorobenzè com a solvent. Aquest estudi ha permès donar més detall als mecanismes proposats experimentalment i racionalitzar en quins casos la reacció anirà per un mecanisme cíclic i obert. / The application of Computational Chemistry as an additional tool in the study of reaction mechanisms is becoming a common practice. This technique can be used to determine reaction mechanisms when experimental evidence is not sufficient, or to support or rule out a specific mechanism. This thesis encloses three works that exemplify each of those situations. The isomerization of allylamines to enamines catalyzed by [(BINAP)Rh]+ has been studied. In this study the N-triggered mechanism proposed by Noyori and co-workers is ruled out by an allylic alternative more consistent with the experimental data. The C-S bond activation of thiophene by [(dppp)2Pt2H3]+ has been also studied. This reaction gives the mononuclear [(dppp)Pt(SC4H4-C,S)] metallacycle by activation of the thiophenic C-S bond exclusively, and the dinuclear [(dppp)2Pt2(μ SC4H5-C,S)]ClO4 complex by activation of the C-S bond and partial hydrogenation of thiophene. On the basis of our results we propose a plausible mechanism for the whole process. Finally, we also studied the cyclic and open mechanisms proposed for the transmetallation step in the Stille Cross-Coupling reaction, considering [L2Pd(Ph)(X)] (L=PH3, AsH3; X=Br,OTf) and Me2SnCH=CH2 as reactants, and THF and chlorobenzene as solvents. The mechanistic insight obtained in this study allows to rationalize in which experimental conditions one of those mechanisms (cyclic or open) will be preferred.

No description available.