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Preparação de catalisadores de reforma de glicerol para células a combustível de eletrólito sólidoSilva, Rafael Innocenti Vieira da [UNESP] 08 January 2010 (has links) (PDF)
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silva_riv_me_bauru_prot.pdf: 20922417 bytes, checksum: 7a0be809afb7e675e99bba1b3539c247 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / O presente trabalho teve como objetivo preparar o compósito de 1% (massa) de rutênio suportado sobre o condutor misto cerâmico (iônico e eletrônico), 'Ti IND. x'('Gd IND. 0,2''Ce IND. 0,8')'IND. (1-x)''O IND. (2-δ)', onde 0'< OU ='x'<OU='0,1, para utilizar como catalisador de reforma e ânodo (eletrodo tipo reforma interna) em Células a Combustível de Óxido Sólido (SOFC). O suporte cerâmico foi sintetizado pelo Método do Precursor Polimérico e calcinado a 400ºC, 700ºC, 1000ºC e 1150ºC em atmosfera estática de ar, sendo caracterizado por análise térmica simultânea (TG/DTA), Difração de Raio X (DRX) com refinamento estrutural pelo Método de Rietveld (REMR), análise textural por adsorção de 'N IND. 2' a 77K, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Energia Dispersiva de Raio X (EDX). O Ru foi depositado (1% em massa) sobre o suporte cerâmico pelo Método do Ácido Fórmico. Em seguida foi calcinado a 300ºC em atmosfera de 'N. IND. 2' e tratado a 1000ºC em atmosfera de 'H IND. 2' (20% em 'H IND. 2' ). A deposição do Ru foi confirmada pela Espectrometria de Emissão Atômica com plasma acoplado indutivamente (ICP-AES). A caracterização do compósito foi feita mediante DRX, MEV com Fonte de Emissão Eletrostática (MEV-FEG) e Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET). por último, o material compósito de Ru foi submetido a testes catalíticos para hidro-reforma de glicerol. A análise térmica do suporte cerâmico mostrou que os compostos orgânicos são eliminados até 700ºC. Os resultados de DRX e REMR mostraram a presença fase única de fluorita (g.e. Fm3m) em T=700ºC para 0'< OU ='x'<OU='0,1 e em T=1000ºC, para x<0,1. Em T=1000ºC e em T=1150ºC observou-se a presença da segunda fase, de titanato de gadolínio ('Gd IND. 2''Ti IND. 2''O IND. 7', g.e. Fd3m) para x'>OU='0,1 e x'>OU='0,025, respectivamente... / The current work aimed to prepare the composite of ruthenium supported on the ceramic mixed conductor (ionic and electronic), 'Ti IND. x'('Gd IND. 0,2''Ce IND. 0,8')'IND. (1-x)''O IND. (2-δ)',where 0'< OU ='x'<OU='0,1, to be used as a catalyst for the reforming and anode (internal reforming electrode) in Oxide Solid Fuel Cells (SOFC). The ceramic supports were synthesized by Polymeric Precursor Method and calcined at 400ºC, 700ºC, 1000ºC and 1150ºC in air. The characterization was carried out by simultaneous thermal analysis (TG/DTA), X-ray Diffraction (XRD) being the structure refined by Rietveld Method (SRRM), textural analysis by adsorption of 'N IND. 2' at 77K, Scanning Electronic Microscopy (SEM) and Energy Dispersive X-ray (EDX). The Ru was deposited on ceramic support by Formic Acid Method, calcined at 300ºC in 'N. IND. 2' and calcined at 1000ºC under 20vol% 'H IND. 2' flow. The deposition was confirmed by Inductively Coupled Plasma - Atomic Emission Spectrometry (ICP-AES). The characterization of the composite was performed by XRD, Field Emission Gun - Scanning Electronic Microscopy (FEG-SEM) and Transmission Electronic Microscopy (TEM). Finally, the catalytical activity of the composite material for glycerol steam reforming reaction was evaluated. The thermal analysis showed that most of organic compounds derived from the synthesis is eliminated up to 700ºC. The XRD and SRRM results showed that the samples crystallized as fluorite single phase (s.g.Fm3m) at T=700ºC for 0'< OU ='x'<OU='0,1and T=1000ºC,for x<0,1. The secondary phase of ('Gd IND. 2''Ti IND. 2''O IND. 7', g.e. Fd3m) was observed in the sample with x'>OU='0,1 when calcined at T=1000ºC and x'>OU='0.025 for the calcination temperature of 1150ºC. The textural analysis showed that the samples treated at 700ºC are mesoporous solids and, significant surface and porosity loss took place when treated at 1000ºC... (Complete abstract click electronic access below)
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Desenvolvimento de uma célula a combustível de glicerol direto em meio alcalinoFrota Junior, Elcio Ferreira 10 December 2015 (has links)
Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química, 2015. / Submitted by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2016-05-05T16:59:39Z
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2015_ElcioFerreiraFrotaJunior.pdf: 4289243 bytes, checksum: 31096e20e93bac099b80df7c2247ff30 (MD5) / Approved for entry into archive by Marília Freitas(marilia@bce.unb.br) on 2016-05-26T16:45:48Z (GMT) No. of bitstreams: 1
2015_ElcioFerreiraFrotaJunior.pdf: 4289243 bytes, checksum: 31096e20e93bac099b80df7c2247ff30 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-26T16:45:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1
2015_ElcioFerreiraFrotaJunior.pdf: 4289243 bytes, checksum: 31096e20e93bac099b80df7c2247ff30 (MD5) / O presente trabalho é o primeiro na linha de células a combustível de glicerol direto do Laboratório de Desenvolvimento de Processos Químicos do Instituto de Química da UnB. O glicerol, subproduto obtido na produção de biodiesel, requer vias de aproveitamento que consigam gerenciar as grandes quantidades produzidas e não mais absorvidas pelas indústrias que convencionalmente o utilizavam como matéria-prima. Uma dessas alternativas são as células a combustível de glicerol direto em meio alcalino. Assim, este trabalho propõe a montagem de uma célula a combustível desta natureza em todas as etapas, desde o desenho e montagem da célula, a preparação dos catalisadores, a caracterização estrutural destes, a avaliação do desempenho eletroquímico, tanto nos estudos fundamentais quanto na célula a combustível real e, finalmente, uma análise do possível mecanismo de eletroxidação do glicerol na célula a combustível. A primeira etapa foi a da síntese de catalisadores monometálicos de Pt, Au e Pd, materiais padrão na oxidação de álcoois de cadeia curta em meio alcalino, sendo proposto a preparação de materiais com diferentes porcentagens metálicas (20, 30, 40 e 60% de metal para a Pt e o Pd; 10, 20, 30 e 40% de metal para o Au sobre o suporte de negro de carvão Vulcan XC-72R). Os eletrocatalisadores têm sido sintetizados satisfatoriamente por métodos de redução química simples, apresentando cargas metálicas reais próximas às nominais. Todos eles apresentam tamanho de partículas na faixa nanométrica com valores, em geral, maiores para as porcentagens metálicas mais elevadas, devido à menor superfície disponível de suporte de carbono. As distribuições mais homogêneas de tamanho das partículas correspondem aos catalisadores de Pt, enquanto o Au e, especialmente o Pd para as porcentagens mais elevadas, possui distribuições de partículas mais heterogêneas, fato inerente ao próprio procedimento de síntese. Todos os catalisadores preparados foram testados em uma célula de vidro de três eletrodos e na célula unitária de glicerol direto, sendo observado que todos os materiais são ativos, porém, com diferentes características para com a eletroxidação do glicerol. O material que apresenta o melhor desempenho é a platina, com o menor potencial de partida do processo eletroxidativo e a melhor densidade de corrente para uma porcentagem metálica de 60% na célula de vidro e entre 30-40% na célula unitária. Já o ouro rende as maiores densidades de corrente dentre os três metais, porém, requer potenciais mais elevados para tornar a superfície ativa, o que na célula unitária leva a um desempenho mais pobre. Neste caso, as maiores densidade de corrente nos dois meios de ensaio se apresentam para uma porcentagem de 20% Au/C. Finalmente o paládio apresenta um comportamento intermediário, com um potencial de partida do processo eletroxidativo compreendido entre os valores dos metais anteriores e densidades de corrente inferiores à platina. No entanto, na célula unitária, o paládio apresenta bons desempenhos, só ligeiramente inferiores à platina, especialmente para a porcentagem metálica de 20% Pd/C. A análise da distribuição de produtos revelou o tartronato de potássio como o principal produto da reação, bem acima dos restantes. No caso do paládio, são detectadas pequenas quantidades de glicerato, mesoxalato e traços de oxalato. Com o uso da platina, a situação é similar com a aparição de pequenas quantidades de glicolato e formiato. Finalmente, com o uso do ouro, apesar de se manter esta tendência, são detectadas maiores quantidades de oxalato e mesoxalato, o que evidencia a maior capacidade desta superfície para oxidar de forma mais efetiva o glicerol. Tal comportamento pode ser devido à necessidade de um maior sobrepotencial e, portanto, energia para poder eletroxidar o glicerol, permitindo a quebra de ligações C-C e a oxidação do álcool secundário. Não menos relevante foi observada a ausência de influência significativa da porcentagem metálica e da temperatura (no intervalo de estudo) no mecanismo de eletroxidação do glicerol. Estes resultados são a base e ponto de partida desta linha de pesquisa e servirão como referência para futuros trabalhos com este tipo de células. / The present work is the first in the direct glycerol fuel cell research line in the Laboratory of Chemical Process Development of the Institute of Chemistry/UnB. Glycerol, by product obtained in the biodiesel synthesis, demands of ways of utilization that allow the management the large amounts produced, no more absorbed by the industries that conventionally used it as raw matter. One alternative is the direct glycerol fuel cells in alkaline medium. Thus, this work proposes the mounting of a fuel cell of this nature following all the required steps: the design of the cell, the preparation of the catalysts, their physico-chemical characterization, the evaluation electrochemical cell performance, both fundamental and actual fuel cell studies and, finally, an analysis of the possible mechanism of the glycerol electroxidation in the fuel cell. At a first step, it was studied the synthesis of monometallic Pt, Au and Pd catalysts of, standard material in the oxidation of short chain alcohols in alkaline medium, being proposed the preparation of materials with different metallic percentages (20, 30, 40 and 60% of metal for Pt and Pd; 10, 20, 30 and 40% of metal for gold on the carbon black Vulcan XC-72R support). The electrocatalysts was synthesized satisfactorily by chemical reduction methods, rendering metallic loading close to the nominal ones. All the materials present particles size in the nanometric range with value, in general, larger for the high metallic percentages, due to the smaller available surface area of the carbon support. The most homogeneous particles size distribution corresponds to the Pt catalysts, whilst Au, and specially Pd with larger metallic percentages, possess particle distribution quite large, due to the own synthesis procedure. All prepared catalysts were tested in a glass cell with three electrodes and in direct glycerol single cell, being observed that all the materials are active. However, they present different feature for the glycerol electroxidation. The material that displays the best performance is platinum, with the smallest glycerol electroxidation onset potential and the best current density. Best results were obtained using 60% metallic percentage in the glass cell and between 30 and 40% in the single cell. Gold renders the maximum current density among the three materials, nonetheless, it requires of the largest potentials in order to turn the surface active, which leads to the poorest performance in the single cell. For this material, the largest current densities in the two cells were attained with 20% Au/C. Finally, palladium present an intermediary behavior, with a glycerol electroxidation onset potential between the values of the two former materials and current density slightly smaller than platinum. Nevertheless, in the single cell, palladium shows a good performance, just slightly below of those of platinum, especially for the metal percentage of 20% Pd/C. The analysis of the product distribution has revealed that potassium tartronate as the main reaction product, well above the others. In the case of palladium, small amounts of glycerate and mesoxalate are detected, with traces of oxalate. Using platinum, the results were similar, observing small amounts of glicolate and formate. Finally, using gold, in spite of maintaining the preponderance of tartronate, larger amounts of oxalate and mesoxalate were detected, evidencing the larger capacity of this surface to more effectively oxidize glycerol. Such behavior can be atributed to the requirement of a larger overpotential and, therefore, energy for electroxidizing glycerol, allowing the C-C scission and the secondary alcohol oxidation. No less relevant is the absence of significant influence of the metallic percentage and the temperature (in the range studied) on the glycerol electroxidation mechanism. These results are the kick-off point for this research line and will be undoubtedly useful for future work with this type of cell.
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Processo fermentativo para produção de etanol utilizando glicerol bruto como substrato / Fermentation process for ethanol production using waste glycerol as substrateSilva, Jouciane de Sousa 26 February 2010 (has links)
SILVA, J. S. Processo fermentativo para produção de etanol utilizando glicerol bruto como substrato. 69 f. 2010. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2010. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-03-28T18:14:26Z
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Previous issue date: 2010-02-26 / The aim of this work was to investigate the use of glycerol from biodiesel industry (raw glycerol) as a substrate in fermentation assays for production of ethanol. The assays were performed in shaker with agitation of 200 rpm, at temperatures of 30 and 37 °C, respectively for the microorganisms Saccharomyces sp. 1238 and 224 Escherichia coli ATCC 25922. In experiments with yeast Saccharomyces sp., it was varied concentrations of glycerol from fermentation medium at 0.5, 1.0 and 5.0 % v/v and the inoculum was set to 1% w/v. It was observed that the microorganism Saccharomyces sp. could not use glycerol as carbon source for ethanol production, but in assays using glucose, this substrate was rapidly consumed by the microorganism achieving an ethanol production of 5.5 g/L. It was varied the concentration of glycerol added to the fermentation medium: 1, 10, 15 and 20 g/L when Escherichia coli was used. By analyzing the influence of substrate concentration in fermentations, it can be concluded that the best condition for ethanol production, with this microorganism, was initial concentration of glycerol of 10 g/L. The consumption of glycerol by Escherichia coli was affected by the change of substrate concentration. It was observed that ethanol was produced after 8 h of fermentation with both raw and PA glycerol at 10, 15 and 20 g/L. It also observed the formation of acetic acid in the first hours of fermentation. The production of acetic acid was low, reaching a concentration of 0.15 g/L in fermentation using 10 g/L of raw glycerol. Analyzing the two microorganisms studied, it was found that only 224 bacteria Escherichia coli ATCC 25922 was adequate to the aim of this research, since the yeast was not produced ethanol in significant amounts. / Este trabalho teve como objetivo estudar a utilização de glicerol oriundo da indústria do biodiesel (glicerol bruto) como substrato em ensaios fermentativos para a produção de etanol. Os ensaios foram realizados em mesa agitadora com velocidade de 200 rpm, nas temperaturas de 30 e 37 °C, respectivamente para os microrganismos Saccharomyces sp. 1238 e Escherichia coli 224 ATCC 25922. Nos experimentos realizados com a levedura Saccharomyces sp., variaram-se as concentrações de glicerol adicionado ao meio fermentativo em 0,5; 1,0 e 5,0 % v/v e fixou-se o volume de inóculo em 1 % m/v. Observou-se que o microrganismo Saccharomyces sp. não utilizou glicerol como fonte de carbono para produção de etanol, porém em ensaios teste com glicose P.A., observou-se que este substrato foi rapidamente consumido pelo microrganismo apresentando uma produção de etanol de 5,5 g/L. Nas fermentações com a bactéria Escherichia coli, variou-se a concentração de glicerol adicionado ao meio fermentativo em: 1, 10, 15 e 20 g/L. Pela avaliação da influência da concentração de substrato no meio através dos resultados obtidos, pode-se concluir que a melhor condição para a produção de etanol com esse microrganismo foi a concentração inicial de 10 g/L de glicerol. O consumo de glicerol pela bactéria Escherichia coli foi afetado pela variação deste substrato. Observou-se que o etanol foi produzido a partir de 8 h de cultivo nas fermentações tanto com glicerol bruto quanto P.A. nas concentrações de 10, 15 e 20 g/L adicionado ao meio de cultivo. Observou-se também a formação de ácido acético nas primeiras horas da fermentação. A produção de ácido acético foi baixa, atingindo a concentração de 0,15 g/L na fermentação utilizando 10 g/L de glicerol bruto. Analisando os dois microrganismos estudados, verificou-se que apenas a bactéria Escherichia coli 224 ATCC 25922 mostrou-se adequada ao objetivo desta pesquisa, já que com a levedura não foi produzido etanol em quantidade significativa.
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Catalisadores Bimetálicos de Óxidos de Mo–Cu (Ni ou Co) Suportado em Alumina para Conversão do Glicerol a Intermediários Químicos / Bimetallic Catalysts of Mo – Cu (Ni and Co) oxides Supported in Alumina for Conversion of Glycerol to Intermediates ChemicalsSantos, Regina Claudia Rodrigues dos January 2016 (has links)
SANTOS, Regina Claudia Rodrigues dos. Catalisadores Bimetálicos de Óxidos de Mo–Cu (Ni ou Co) Suportado em Alumina para Conversão do Glicerol a Intermediários Químicos. 2016. 180 f. Tese (Doutorado em química)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2016. / Submitted by Elineudson Ribeiro (elineudsonr@gmail.com) on 2016-06-03T18:54:35Z
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Previous issue date: 2016 / The economic viability of biodiesel production depends of the use of glycerol, by-product with multifunctional structure, considered a bio-renewable feedstock of great potential to be transformed to fuel or higher value-added chemicals products. In order to contribute to the development of this research area, study was carried out in order to explore the catalytic potential γ-Al2O3 modified with molybdenum oxide and promoter (Cu, Ni or Co) in the glycerol dehydration reaction to chemical intermediates with industrial application was performed. The strategy was to synthesize Al2O3 spheres by hybrid method with interesting structural, textural and chemical properties for then impregnating with precursors of metals via unconventional method (Pechini). The material composition was chosen with the aim of evaluating the bifunctional effect caused by the combination of acid-base and redox properties of molybdenum catalysts supported on alumina. For comparison was evaluated commercial Ni-Mo/Al2O3 catalyst with high acidity and porosidade. The catalysts were characterized for: ICP-OES, XRF, TGA/DTA, XRD, SEM, IR, H2-TPR, TPD-CO2, N2 adsorption/desorption isotherms, and acidity measurements through pyridine adsorption. The catalytic performance was evaluated in the glycerol dehydration under N2 or H2 flow at atmospheric pressure and 250°C. The modification in the activity and selectivity due to the change of carrier gas are attributed to the changes of acid/redox properties of the catalyst, as suggested by acidity measurements and TPR-H2. Acrolein was the main product observed for all catalysts, but the cupper containing catalyst (CuMoAl) showed higher catalytic activity and, and superior selectivity to allyl alcohol, as well as the production of 1-propanol, which is due to the hydrogen transfer. This selectivity agrees with H2-TPR results, which show stronger effect of the copper over the molybdenum oxide reduction, if compared to the others promoter (Co or Ni). At the end it is proposed the reaction steps mechanism for the glycerol conversion to allyl alcohol. / A viabilidade econômica da produção do biodiesel depende do uso do glicerol, subproduto com estrutura multifuncional, considerado matéria–prima bio-renovável, de grande potencial para ser transformado a combustíveis ou produtos químicos de maior valor agregado. Com o intuito de contribuir para o desenvolvimento dessa linha de pesquisa, foi realizado estudo do potencial catalítico da γ-Al2O3 modificada com óxido de molibdênio e promotores (Cu, Ni ou Co), na reação de desidratação do glicerol a intermediários químicos com aplicação industrial. A estratégia foi sintetizar esferas de Al2O3 por método híbrido, as quais apresentam interessantes propriedades estruturais, texturais e químicas para em seguida impregnar com precursores dos metais via método não-convencional (Pechini). A composição dos materiais foi escolhida com o objetivo de avaliar o efeito bifuncional causado pela combinação das propriedades ácido/básicas e redox de catalisadores de molibdênio suportado em alumina. Para fins comparativos foi testado catalisador comercial Ni-Mo/Al2O3 com elevada acidez e porosidade. Os catalisadores foram caracterizados por: ICP-OES, FRX, TGA/DTA, DRX, MEV, IV, TPR-H2, TPD-CO2, isotermas de adsorção/dessorção de N2, e acidez através de adsorção de piridina. O desempenho dos catalisadores foi avaliado na desidratação do glicerol, sob fluxo de N2 ou H2, a 1atm e 250°C. As mudanças na atividade e seletividade devido à troca do gás de arraste estão associadas a alterações nas propriedades ácido/redox dos catalisadores, como sugerido pelas medidas de acidez e TPR-H2. Acroleína foi o principal produto observado para todos os catalisadores, porém a amostra contendo cobre (CuMoAl), mostrou maior atividade catalítica e superior seletividade a álcool alílico, bem como produção do 1-propanol; o que está associado a transferência de hidrogênio. Essa seletividade concorda com resultados de TPR-H2, que mostram maior influência do cobre sobre a redução do óxido de molibdênio, quando comparado aos promotores (Co ou Ni). Ao final são propostos passos reacionais envolvidos na conversão do glicerol a álcool alílico.
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Produção biotecnológica de hidrogênio, etanol e outros produtos a partir do glicerol da reação de formação de biodieselCosta, Janaina Berne da January 2010 (has links)
O glicerol é o principal produto obtido da síntese do biodiesel a partir de óleos vegetais e gordura animal, sendo gerado em 10 % da produção do biodiesel. Glicerol é um subproduto de muitos processos industriais tornando-se um substrato potencialmente atrativo para a produção de produtos de valor agregado através de ação bacteriana. Devido a sua alta produção, e sendo, consequentemente, um problema futuro caso este não seja consumido, uma alternativa para utilização do glicerol é a sua conversão em produtos de alta utilidade, tais como o hidrogênio, etanol, 1,3-propanodiol etc. A transformação do glicerol por processos biotecnológicos pode ser socialmente atrativa visto que existe grande interesse em buscas de alternativas para a utilização deste produto evitando seu acúmulo no meio ambiente. O presente trabalho teve como objetivo selecionar bactérias capazes de degradar glicerol residual da síntese química de biodiesel, e ter como subprodutos a formação de H2 e etanol, produtos de alto interesse social. Vários microrganismos foram testados quanto à ação de degradação do glicerol. Inicialmente, realizaram-se testes com consórcio microbiano ambiental (lodo), com isolamento e identificação das bactérias nele presentes. A partir desta etapa foi selecionada, através de fermentações anaeróbias, a cepa (bactéria) de maior potencial na degradação do glicerol e conversão em bioprodutos tais como, hidrogênio e etanol, sendo a bactéria Klebsiella pneumoniae BLb01 a que apresentou 100 % de degradação do glicerol residual com a melhor capacidade de produção de H2 e etanol. Após a seleção da cepa, realizaram-se testes de otimização das condições de cultivo para a produção de hidrogênio, utilizando planejamento experimental do tipo Plackett- Burman, Fatorial Fracionário e Delineamento Composto Central Rotacional. Os resultados obtidos mostraram que a maior produção de hidrogênio (45 % mol) foi obtida com o meio de cultivo constituído da seguinte composição: (30 g.L-1glicerol, pH 9, T de 39 °C, 3 g.L-1de extrato de levedura, 3 g.L-1 de K2HPO4 g.L-1 e 1,0 g.L-1 KH2PO4). Paralelamente foram realizados estudos utilizando este mesmo consórcio microbiano ambiental com diferentes pré-tratamentos (dessecação, térmico, básico, ácido e congelamento). O tratamento de dessecação apresentou o melhor desempenho na degradação do glicerol (66 %) e produção de H2 (34 %mol). / Glycerol is the main product resulting from the biodiesel synthesis from vegetable oils and animal fat, being equal to 10% of the biodiesel production. Glycerol is a byproduct of many industrial processes becoming a potentially attractive substrate for obtaining higher aggregate value products through bacterial action. Due to its high production and being, as a consequence, a future problem if not consumed, an alternative use for glycerol is its conversion in more useful products as hydrogen, ethanol, 1-3-propanediol etc. The transformation of glycerol by biotechnological processes can be socially attractive since there is a great interest in seeking alternatives for using this product avoiding its accumulation in the environment. The present work aims to select bacteria able to degrade residual glycerol from biodiesel synthesis forming hydrogen and ethanol, products of high social interest, as byproducts. Several microorganisms were tested as far as glycerol degrading is concerned. Initially, tests with environmental microbial consortium (sludge) were carried out isolating and identifying the bacteria present in it. Afterwards, through anaerobic fermentations, the strain with the greatest glycerol degradation potential and conversion in byproducts as hydrogen and ethanol was selected. The bacterium Klebsiella pneumoniae BLb01 presented 100% glycerol degradation with the best capacity of hydrogen and ethanol production. After the strain selection, tests of growing conditions optimization for hydrogen production were carried out using experimental planning type Placket-Burman, Fractional Factorial and Central Rotational Compound Delineation. The results showed that the highest hydrogen production (45 mol%) was achieved with the growing medium consisting of: glycerol 30 g.L–1, pH = 9, T = 39°C, yeast extract 3 g.L–1, K2HPO4 3 g.L–1. In parallel studies using the same environmental microbial consortium with different pre treatments (drying, thermal, basic, acid and freezing) were carried out. The drying treatment presented the best result for glycerol degrading (66% and hydrogen production (34 mol%).
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Protocolos experimentais de confinamento para bovinos Nelore alimentados com dietas contendo glicerina bruta / Experimental protocols of feedlot for beef cattle fed diets with crude glycerinPaschoaloto, Josimari Regina [UNESP] 03 February 2016 (has links)
Submitted by JOSIMARI REGINA PASCHOALOTO null (jpaschoaloto@yahoo.com.br) on 2016-02-27T19:52:54Z
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Previous issue date: 2016-02-03 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A glicerina tem sido usada apenas como uma fonte de energia na alimentação de ruminantes, no entanto, devido à baixa capacidade de acidificação no rúmen a partir de produtos da sua fermentação, pode ser usada também para evitar problemas metabólicos ruminais. O objetivo deste trabalho foi avaliar a glicerina bruta no período de adaptação e terminação de bovinos como ingrediente capaz de minimizar problemas metabólicos. Foi avaliado o consumo de MS, desempenho animal, comportamento ingestivo, morfologia das papilas ruminais e características de carcaça. Sessenta bovinos Nelore não castrados, foram distribuídos em delineamento de blocos casualizados em arranjo fatorial 2×2, sendo uma dieta com presença e uma com ausência de 30% MS de glicerina bruta e dois períodos de confinamento (adaptação e terminação). As dietas foram formuladas para serem isoenergéticas (1.0 Mcal ELg/kg MS) e isoproteicas (12,5% PB/MS). Os dados foram avaliados utilizando o procedimento MIXED do software SAS. A inclusão de glicerina bruta aumentou a digestibilidade in vitro da MS das dietas e reduziu o consumo de MS dos animais durante o período de terminação do confinamento. A inclusão de glicerina bruta em ambos os períodos do confinamento aumentou o GMPD dos animais. As características de carcaça avaliadas 30 minutos e 24 h após o abate (pH, L*, a* e b*) não foram influenciados pela inclusão de glicerina bruta em nenhum dos períodos do confinamento. A inclusão de glicerina bruta no período de terminação do confinamento proporcionou aos animais menores tempos de ruminação em pé, maiores tempos de mastigação total (P=0,0162), menores eficiências de alimentação (P<0,0001) e menores números de bolos ingeridos por dia (P=0,0287). O índice mitótico foi maior para os animais que receberam glicerina bruta no período de terminação do confinamento. A inclusão de glicerina bruta não altera as características comportamentais, nem a morfologia das papilas ruminais, e mostrou-se ser um ingrediente alternativo à adaptação dos animais a dietas de alto concentrado. Em conclusão, a glicerina bruta pode ser utilizada em dietas alto concentrado como fonte energética e ingrediente auxiliar à adaptação dos animais, sem alterar as características comportamentais, de carcaça, desempenho, nem morfologia das papilas ruminais, além de reduzir o consumo de MS durante o período de terminação. / Glycerin has been used as a source of energy in ruminant diets, however, due to low capacity ruminal acidifying from products of their fermentation, it can be used to prevent ruminal metabolic problems. The objective of this study was to evaluate glycerin as an ingredient able to reduce ruminal metabolic problems. We evaluated dry matter intake, performance, feed behavior, papillae morphology and carcass characteristics. Sixty Nellore bulls were used in a randomized block design in factorial arrangement 2×2, diet with presence and absence of 30% DM crude glycerin and two periods of feedlot (adaptation and finishing time). Diets were formulated to be nutritionally isocaloric (1.0 Mcal NEg/ kg DM) and isonitrogenous (12.5% CP/ MS). The data were analyzed by MIXED procedure of SAS software. The inclusion of crude glycerin increased the DM digestibility in vitro of diets and reduced DM intake of bulls during finishing time. The inclusion of crude glycerin in adaptation and finishing time increased ADG. The carcass characteristics evaluated 30 minutes and 24 hours after slaughter (pH, L*, a* and b*) were not affected by inclusion of crude glycerin in any period of feedlot. The inclusion of crude glycerin in finishing time of feedlot provided smaller time spent ruminating standing, larger total chewing time, lower feed efficiency and smaller number of bolus per day. The mitotic index was higher for animals feeding with crude glycerin in the feedlot finishing time. The inclusion of crude glycerin did not affect the feed behavior or morphology of rumen papillae, and proved to be an alternative ingredient to adapt the animals to high concentrate diets. In conclusion, the crude glycerin can be used in high concentrate diets as an energy source and ingredient assist the adaptation of animals without changing the behavioral characteristics, carcass, performance, or morphology of ruminal papillae and reduce dry matter intake during the period termination.
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Produção biotecnológica de hidrogênio, etanol e outros produtos a partir do glicerol da reação de formação de biodieselCosta, Janaina Berne da January 2010 (has links)
O glicerol é o principal produto obtido da síntese do biodiesel a partir de óleos vegetais e gordura animal, sendo gerado em 10 % da produção do biodiesel. Glicerol é um subproduto de muitos processos industriais tornando-se um substrato potencialmente atrativo para a produção de produtos de valor agregado através de ação bacteriana. Devido a sua alta produção, e sendo, consequentemente, um problema futuro caso este não seja consumido, uma alternativa para utilização do glicerol é a sua conversão em produtos de alta utilidade, tais como o hidrogênio, etanol, 1,3-propanodiol etc. A transformação do glicerol por processos biotecnológicos pode ser socialmente atrativa visto que existe grande interesse em buscas de alternativas para a utilização deste produto evitando seu acúmulo no meio ambiente. O presente trabalho teve como objetivo selecionar bactérias capazes de degradar glicerol residual da síntese química de biodiesel, e ter como subprodutos a formação de H2 e etanol, produtos de alto interesse social. Vários microrganismos foram testados quanto à ação de degradação do glicerol. Inicialmente, realizaram-se testes com consórcio microbiano ambiental (lodo), com isolamento e identificação das bactérias nele presentes. A partir desta etapa foi selecionada, através de fermentações anaeróbias, a cepa (bactéria) de maior potencial na degradação do glicerol e conversão em bioprodutos tais como, hidrogênio e etanol, sendo a bactéria Klebsiella pneumoniae BLb01 a que apresentou 100 % de degradação do glicerol residual com a melhor capacidade de produção de H2 e etanol. Após a seleção da cepa, realizaram-se testes de otimização das condições de cultivo para a produção de hidrogênio, utilizando planejamento experimental do tipo Plackett- Burman, Fatorial Fracionário e Delineamento Composto Central Rotacional. Os resultados obtidos mostraram que a maior produção de hidrogênio (45 % mol) foi obtida com o meio de cultivo constituído da seguinte composição: (30 g.L-1glicerol, pH 9, T de 39 °C, 3 g.L-1de extrato de levedura, 3 g.L-1 de K2HPO4 g.L-1 e 1,0 g.L-1 KH2PO4). Paralelamente foram realizados estudos utilizando este mesmo consórcio microbiano ambiental com diferentes pré-tratamentos (dessecação, térmico, básico, ácido e congelamento). O tratamento de dessecação apresentou o melhor desempenho na degradação do glicerol (66 %) e produção de H2 (34 %mol). / Glycerol is the main product resulting from the biodiesel synthesis from vegetable oils and animal fat, being equal to 10% of the biodiesel production. Glycerol is a byproduct of many industrial processes becoming a potentially attractive substrate for obtaining higher aggregate value products through bacterial action. Due to its high production and being, as a consequence, a future problem if not consumed, an alternative use for glycerol is its conversion in more useful products as hydrogen, ethanol, 1-3-propanediol etc. The transformation of glycerol by biotechnological processes can be socially attractive since there is a great interest in seeking alternatives for using this product avoiding its accumulation in the environment. The present work aims to select bacteria able to degrade residual glycerol from biodiesel synthesis forming hydrogen and ethanol, products of high social interest, as byproducts. Several microorganisms were tested as far as glycerol degrading is concerned. Initially, tests with environmental microbial consortium (sludge) were carried out isolating and identifying the bacteria present in it. Afterwards, through anaerobic fermentations, the strain with the greatest glycerol degradation potential and conversion in byproducts as hydrogen and ethanol was selected. The bacterium Klebsiella pneumoniae BLb01 presented 100% glycerol degradation with the best capacity of hydrogen and ethanol production. After the strain selection, tests of growing conditions optimization for hydrogen production were carried out using experimental planning type Placket-Burman, Fractional Factorial and Central Rotational Compound Delineation. The results showed that the highest hydrogen production (45 mol%) was achieved with the growing medium consisting of: glycerol 30 g.L–1, pH = 9, T = 39°C, yeast extract 3 g.L–1, K2HPO4 3 g.L–1. In parallel studies using the same environmental microbial consortium with different pre treatments (drying, thermal, basic, acid and freezing) were carried out. The drying treatment presented the best result for glycerol degrading (66% and hydrogen production (34 mol%).
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Aperfeiçoamento de cultivos de alta densidade celular de rE.coli utilizando glicerol como fonte de carbonoSargo, Cíntia Regina 20 July 2011 (has links)
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Previous issue date: 2011-07-20 / Financiadora de Estudos e Projetos / Pneumococcal diseases are a major cause of mortality worldwide. New vaccines against Streptococcus pneumoniae are been developed. The pneumococcal surface protein A (PspA) is an important pneumococcal virulence factor and a potential vaccine candidate, therefore, a recombinant fragment of PspA gene was cloned into pET37b and the plasmid was inserted into E. coli BL21(DE3) for improved protein production in high cell density cultures (HCDC). Fed-batch is the operational mode most frequently used to obtain high cell density in recombinant E. coli cultures. Before running a high cell density culture (HCDC) of E. coli, it is usually necessary to decide whether to use glucose or glycerol as carbon source in defined or complex media, with IPTG or lactose as inducing agents. Glycerol has outstanding potential as carbon source because its assimilation does not trigger undesirable metabolite formation, even when growth takes place at high rates. However, glycerol is usually simply used as a glucose substitute in media designed for the latter as carbon source. Furthermore, most of the bioreactor induction strategies have been based on a template from molecular biology shake flask expression studies. Here, both batch and fed-batch defined culture medium formulations were modified to improve performance of the process for glycerol as growth limiting substrate. The experiments were carried out in 5 L bioreactor, using an automatically controlled exponential feeding and glycerol as carbon source. The standard defined medium formulation was modified to improve performance of the process for glycerol as growth limiting substrate and induction by both IPTG and lactose was studied. Specific growth rates up to 0.57 h-1, biomass formation yield of 0.56 g DCW/gglycerol and cellular productivities around 6.0 g (DCW)/ L h were achieved in shortened rE. coli HCDC by increasing the thiamine concentration in the medium, adding phosphate salts to the feeding medium and raising the growth phase temperature to 37°C. The performance of lactose as inducer was investigated by implementing an innovative induction strategy, which consisted of addition of a lactose pulse followed by a continuous supply of lactose mixed with glycerol in the feeding solution. The results indicated similar productivity [1.3 g (DCW)/ L h], protein maximum yield (220 mgprotein/g DCW) and concentration (26 gprotein/L) when using IPTG or lactose. These values are significantly higher than some of the best reported in the literature, confirming the efficacy of the proposed biomass formation and protein production strategy. Glycerol showed outstanding performance as carbon source, enabling high growth rates without acetate formation. Together with automatic control of the exponential feeding profile, the cultivation strategy employed resulted in higher rates of cell growth and protein production, leading to shorter cultivations with higher productivities and, consequently, lower production costs. This work is an important contribution to the field of HCDC with glycerol as carbon source and lactose as inducer. / As doenças pneumocócicas são uma das maiores causas de mortalidade mundial e por isso, o desenvolvimento de novas vacinas contra Streptococcus pneumoniae é crucial para tornar mais eficiente a prevenção contra as doenças causadas por essa bactéria. A proteína de superfície de pneumococo A (PspA) é um importante fator de virulência, sendo uma potencial candidata à antígeno vacinal. Por isso, um fragmento recombinante do gene da PspA foi clonado no plasmídeo pET37b e este foi inserido em células de E. coli BL21(DE3) para a produção da proteína em cultivos de alta densidade celular (HCDC). O modo de operação em batelada alimentada é o mais frequentemente empregado para obter altas densidades celulares em culturas de E. coli recombinante. Antes de realizar um HCDC de E. coli, é normalmente necessário decidir entre o uso de glicose ou glicerol como fonte de carbono em um meio definido ou complexo, tendo IPTG ou lactose como agentes da indução. Glicerol apresenta um excelente potencial como fonte de carbono já que sua assimilação não provoca a formação de metabólitos indesejados, mesmo quando altas velocidades de crescimento são observadas. No entanto, o glicerol é geralmente usado simplesmente como um substituto da glicose em meios de cultivo formulados tendo a última como fonte de carbono. Além disso, a maioria das estratégias de indução em biorreator tem sido baseadas em uma transposição dos estudos de indução em frascos agitados. No presente trabalho, as composições dos meios definidos empregados tanto na batelada como na alimentação foram modificadas visando obter um melhor desempenho do processo tendo glicerol como substrato limitante. Os experimentos foram realizados em biorreator de 5 L, utilizando controle automático da alimentação exponencial e glicerol como fonte de carbono. A formulação do meio definido de cultivo comumente utilizado em HCDCs foi modificada para melhorar o desempenho do processo para glicerol como substrato limitante do crescimento e estudou-se a indução com IPTG e lactose. Velocidades específicas de crescimento de até 0,57 h-1, fator de conversão de substrato a células na ordem de 0,56 g (DCW)/ gglicerol e produtividades celular em torno de 6,0 g (DCW)/L h foram obtidos em HCDC de rE. coli de curta duração devido, principalmente, ao aumento da concentração de tiamina no meio, adição de sais de fosfato no meio de alimentação e aumento da temperatura da fase de crescimento para 37ºC. O desempenho da lactose como indutor foi investigado através da implementação de uma estratégia de indução inovadora, baseada na adição de um pulso de lactose seguido por um fornecimento contínuo de lactose junto com glicerol no meio de alimentação. Os resultados indicaram produtividade celular [1,3 g (DCW)/L h], rendimento máximo de proteína (220 mgproteína/g DCW) e concentração protéica (26 gproteína/L) semelhantes ao se utilizar IPTG ou lactose. Estes valores são significativamente maiores do que alguns dos melhores relatados na literatura, confirmando a eficácia da estratégia proposta para a formação de biomassa e produção protéica. O glicerol mostrou um excelente desempenho como fonte de carbono, possibilitando altas velocidades de crescimento celular sem formação de acetato. O controle automático do perfil de alimentação exponencial, juntamente com as estratégias de cultivo empregadas, resultou em maiores velocidades de crescimento celular e produção de proteína, levando a cultivos mais curtos, com maiores produtividades e, consequentemente, menores custos de produção. Este trabalho é uma contribuição importante para estudos de HCDC com glicerol como fonte de carbono e lactose como indutor.
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Desenvolvimento de novas aplicações para o glicerol, visando obtenção de materiais de interesse tecnológico / Development of new glycerol applications aiming technological materialsAlarcon, Rafael Turra 23 February 2018 (has links)
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Previous issue date: 2018-02-23 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / A síntese de polímeros a partir de resíduos industriais e biomassa é o foco de muitas pesquisas realizadas atualmente, as quais buscam a sustentabilidade, viabilidade econômica e a preservação ambiental. Desta forma, um dos reagentes utilizados é o glicerol, proveniente da produção do biodiesel, este já é utilizado na síntese orgânica como solvente e como monômero na síntese de polímeros. Uma vantagem do glicerol é ser de baixo custo, considerado um composto verde, ou seja, apresenta baixo risco a saúde e ao meio ambiente. O foco do trabalho foi obter novos materiais de interesse tecnológico seguindo os conceitos da química verde e utilizando glicerol como principal reagente nas sínteses poliméricas; um dos sistemas abordados foi a fotopolimerização do glicerol com monômeros dimetacrilatos (uretano dimetacrilato, Bisfenol A dimetacrilato etoxilado, Bisfenol A dimetacrilato glicerolado e Dimetacrilato de trietilenoglicol) uma vez que é de conhecimento que o glicerol pode atuar como coiniciador radicalar na reação. Outro sistema proposto foi utilizando ácido acrílico com éster de glicerol no processo de fotopolimerização. Por fim, os dois últimos sistemas utilizam o glicerol para a obtenção de polímeros a partir de óleos vegetais. Na caracterização dos polímeros sintetizados foram utilizadas as técnicas termoanalíticas como Termogravimetria-Análise Térmica Diferencial Simultânea (TG-DTA) e Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), para a determinação da estabilidade térmica, etapas de degradação, polimerização térmica, transição vítrea, fusão e volatilização. Foi utilizada a espectroscopia vibracional de absorção no infravermelho médio com transformada de Fourier (MIR) para o estudo do grau de conversão dos monômeros em polímeros, identificação e análise das modificações nos sítios reacionais nos monômeros antes e após o processo de polimerização. A Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) foi usada para estudar a morfologia de cada polímero sintetizado. O glicerol apresentou resultados positivos na formação dos polímeros, sendo que esses podem ser utilizados como adesivos, filtros, revestimentos, adsorventes e um dos polímeros teve caraterística termoplástica. / Polymers synthesis from industrial waste and biomass is the aim of researchers nowadays that seek sustainability, economic viability, and environmental preservation. Thus, one of the used reactants is glycerol, from biodiesel production, which is used as a solvent in organic synthesis and monomer in polymers syntheses. One glycerol advantage is that it be cheap and considered a green compound, in the other words, it shows low health and environmental risk. The principal aim of this work is to get some new technological materials following green chemistry principles, and using glycerol as the principal reactant in polymer syntheses. The photopolymerization was used to get polymers from dimethacrylate monomers (urethane dimethacrylate, bisphenol A glycerolate dimethacrylate, bisphenol A ethoxylate dimethacrylate and triethylene glycol dimethacrylate) and glycerol, which could be used as radicalar coinitiator in its reaction. Another system in this work used acrylic acid and a glycerol ester in photopolymerization process. The last two system used the glycerol and vegetable oil to obtain polymers. To polymers characterization were used thermoanalytical techniques such as Simultaneous Thermogravimetry-Differential Thermal Analysis (TG-DTA) and Differential Scanning Calorimetry (DSC) to determination of thermal stability, degradation steps, thermal polymerization, glass transition, melt point, and volatilization, as well as Middle Infrared Spectroscopy (MIR) to studies about degree of conversion and identification of reaction sites and its modification after polymerization, and Scanning Electronic Microscopy (SEM) was used to study the polymer’s morphology. The glycerol showed good results in polymers formation, these polymers could be used as adhesives, filters, coatings, adsorbents and one of these polymers had the thermoplastic characteristic. / FAPESP: 2017/08820-8.
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Membranas de quitosana com glicerol para aplica??o em tratamento de ?guas residuaisChagas, Jos? Adolfo Oliveira das 25 January 2017 (has links)
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Previous issue date: 2017-01-25 / Ao longo dos ?ltimos 20 anos, a quantidade e composi??o da ?gua residual proveniente das atividades de explora??o e processamento do petr?leo tem causado preocupa??o quanto aos riscos ambientais. M?todos, tais como filtra??o, osmose reversa, adsor??o e oxida??o qu?mica s?o comumente aplicados no tratamento destas ?guas. Entretanto, esses m?todos podem apresentar limita??es, como custo energ?tico, espa?o para instala??o, gera??o de subprodutos, entre outras. Diante disso, surge como um material alternativo e de baixo custo, as membranas ? base de biopol?meros. Dentro dessa classe, a quitosana, um polissacar?deo policati?nico obtido da quitina, vem sendo investigada. O presente trabalho teve como objetivo investigar os efeitos da adi??o do glicerol nas propriedades das membranas de quitosana e avaliar a sua aplicabilidade no tratamento de ?guas residuais. O glicerol foi adicionado ao p? de quitosana em duas propor??es (m/m) 10 % e 25 % e as membranas foram obtidas por casting. As membranas com glicerol foram denominadas CS10 e CS25, respectivamente. As membranas CS, CS10 e CS25 foram caracterizadas pelas t?cnicas de espectroscopia de absor??o na regi?o do infravermelho (FTIR), difra??o de raios-X (DRX), microscopia de for?a at?mica (AFM) e an?lises t?rmicas (TG/DSC). Tamb?m foram realizadas medidas de ?ndice de intumescimento, propriedades mec?nicas e adsor??o de ?ons cobre. Pelas an?lises comparativas dos espectros de infravermelho foi poss?vel confirmar a incorpora??o do glicerol. Fato tamb?m confirmado pelas t?cnicas de DRX e AFM. A partir do DRX, observou-se um aumento do percentual de cristalinidade para a CS10, enquanto que, na CS25 ocorre uma redu??o. Os estudos de topologia atrav?s de AFM corroboram esses efeitos. A presen?a do glicerol tamb?m afetou diretamente as propriedades mec?nicas da quitosana: enquanto a CS25 possui maior ductilidade, a CS10 ? mais r?gida. Os valores de ?ndice de intumescimento para as membranas CS10 e CS25 em pH 6 mostram que a presen?a de glicerol conferiu maior car?ter hidrof?lico ?s membranas. A membrana CS25, apresentou redu??o nos ?ndices de intumescimento em pH 4 e pH 10, enquanto a CS10 teve os ?ndices de intumescimento favorecidos nestes meios. Nos estudos de adsor??o foram verificadas excelentes propriedades de adsor??o, alcan?ando valores entre 0,17-0,22 g.m-2, sendo a membrana CS25 mais eficiente para a remo??o de cobre. A partir deste estudo foi poss?vel considerar que o material tem potencialidades para a aplica??o no tratamento de ?guas residuais da ind?stria do petr?leo. / Over the past 20 years, the amount and composition of wastewater from oil exploration and processing activities has raised concerns about environmental risks. Methods, such as filtration, reverse osmosis, adsorption and chemical oxidation are commonly applied in the treatment of these waters. However, these methods may present limitations, such as, energy cost, space for installation, by-products generation, among others. Considering that, biopolymer based membranes appear as an alternative and low cost material. Within this class, chitosan, a polycationic polysaccharide obtained from chitin, has been investigated. The present work aimed to investigate the effects of the addition of glycerol on the properties of chitosan membranes and to evaluate its applicability on wastewater treatment. The glycerol was added to the chitosan powder in two ratios (w / w) 10% and 25% and the membranes were obtained by casting. Glycerol membranes were named CS10 and CS25, respectively. The membranes CS, CS10 and CS25 were characterized by infrared absorption spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), Atomic Force Microscopy (AFM), thermal analysis (TG / DSC). Swelling index, mechanical properties, and copper adsorption capacity were also analyzed. Comparing the infrared spectra it was possible to confirm the glycerol incorporation. This fact was also confirmed by XRD and AFM. From the XRD, an increase in the percentage of crystallinity for CS10 was observed, while in CS25 a reduction occurred. AFM topology studies also corroborate these effects. The presence of glycerol also affects the mechanical properties of chitosan. While CS25 has higher ductility, CS10 is more rigid. The swelling index values for the membranes CS10 and CS25 at pH 6 showed that the presence of glycerol gives a higher hydrophilic character to the membranes. CS25 membrane showed a reduction in swelling indexes at pH 4 and pH 10, while CS10 had the swelling indexes favored in these media. In the adsorption studies, excellent adsorption properties were found, reaching values between 0.17-0.22 g.m-2, and the CS25 membrane was more efficient for the removal of copper. Therefore, from this study it was possible to consider that the material has potentiality for the application in the wastewater treatment of the petroleum industry.
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