Neste trabalho foram desenvolvidas metodologias para a determinação de substâncias de interesse, como metais pesados (micronutrientes e contaminantes), macronutrientes e pesticidas em solo e águas naturais com ultramicroeletrodo de irídio recoberto com filme de Hg eletrodepositado (UME Ir-Hg) e técnicas voltamétricas, utilizando uma cápsula porosa de cerâmica como cela eletroquímica. As metodologias de medidas com os ultramicroeletrodos foram desenvolvidas inicialmente em condições controladas e posteriormente aplicadas a medidas in-situ, com experimentos com águas naturais e solos, conduzidos em laboratório e também com posteriores medidas em amostras reais. Segundo os resultados obtidos foi possível explorar as metodologias voltamétricas, principalmente as de pulso e redissolução anódica, como ferramentas para estudos in-situ dos metais Cd(II), Pb(II) e Cu(II) e do inseticida organofosforado paration metílico, substâncias de grande interesse, obtendo-se um bom nível de repetibilidade e sensibilidade, com limites de detecção em amostras reais de centenas de ppb\'s. / In this work a methodology for determination of metallic ions (micronutrients and contaminants), macronutrients and pesticides in soil and natural waters was developed using an Hg plated iridium based ultramicroelectrode and voltammetric techniques, using a ceramic capsule as an electrochemical cell. The measurement procedures were developed initially in controlled conditions and therefore applied to in-situ measurements, in soil and natural waters, performed in lab and with real field samples. Regarding the obtained results it was possible do explore the voltammetric techniques, mainly the pulsed and stripping ones, as tools for in-situ determination of Cd(II), Pb(II), Cu(II) and the insecticide methyl parathion, with good reproducibility and sensibility, with detection limits in the order of hundreds of parts per billion.

Submitted by Angela Maria de Oliveira (amolivei@uepg.br) on 2018-02-21T18:54:24Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Viviane Jandira Van Haandel.pdf: 1227295 bytes, checksum: 9d7e4a5d542b374919d27cacb32e328b (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-21T18:54:24Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Viviane Jandira Van Haandel.pdf: 1227295 bytes, checksum: 9d7e4a5d542b374919d27cacb32e328b (MD5) Previous issue date: 2017-11-21 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O presente trabalho descreve a preparação e caracterização de um silsesquioxano funcionalizado com imidazol com objetivo de aplicação como adsorvente para íons metálicos de interesse ambiental, utilizando como síntese o processo sol-gel cuja rota vem sendo muito utilizada devido as inúmeras vantagens. A primeira etapa consistiu na reação entre tetraetilortosilicato e 3-cloropropiltrimetóxisilano, através do processo Sol-Gel, para a formação do material designado como TEOS/CPTMS. Em seguida promoveu-se a incorporação do imidazol a rede de sílica, obtendo-se o cloreto de npropil imidazol silsesquioxano. O material obtido foi caracterizado pelas técnicas de Espectroscopia de na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), Espectroscopia por ressonância magnética nuclear de 29Si e 13C (RMN 29Si e 13C), Difratometria de Raios X (DRX), Espectroscopia de espalhamento Ramam, Análise de área de superfície por isortermas Brunauer, Emmett e Taller (BET). A capacidade de troca do material foi de 2,87 mmol g-1. Devido a sua boa capacidade de troca, o material foi utilizado na adsorção de íons metálico, de interesse ambiental, em meio aquoso. O tempo para atingir o equilíbrio no processo de adsorção-dessorção foi de 8 horas, o íon Cu+2 e Ni+2 adsorvem melhor em pH 4, já o processo de adsorção do íon Cd+2 aparentemente não tem influência do pH do meio. O material sintetizado adsorveu 3,60 mmol de Cu+2, 2,68 mmol de Cd+2 e 1,10 mmol de Ni+2 por grama de material. O modelo que obteve maior concordância com os resultados experimentais foi o de modelo de Langmuir comparado ao modelo de Freudlich. / The present work describes the preparation and characterization of an imidazole functionalized silsesquioxane with the objective of applying as metallic ion adsorptive for environmental interest, using as a synthesis the sol-gel process whose route has been widely used due to the numerous advantages. The first step consisted of the reaction between tetraethylorthosilicate and 3-chloropropyltrimethoxysilane, through the sol-gel process, for the formation of the material designated as TEOS / CPTMS. The incorporation of the imidazole into the silica network was promoted, giving the npropyl imidazole silsesquioxane chloride. The obtained material was found in the techniques of Fourier transform infrared (FTIR), nuclear magnetic resonance spectroscopy (29Si and 13C NMR), X-ray diffractometry (XRD), Ramam scattering spectroscopy, Surface area analysis by Brunauer, Emmett and Taller (BET) isortermas. The material exchange capacity of was 2.87 mmol g-1. Due to its good exchangeability, the material was used in the adsorption of metallic ions, of environmental interest, in aqueous medium. The time to equilibrium in the adsorptiondesorption process of 8 hours, the Cu+2 and Ni+2 ion adsorb better at pH 4, since the adsorption process of the Cd+2 ion apparently does not influence the pH of the medium. The synthesized material adsorbed 3.60 mmol Cu+2, 2.68 mmol Cd+2 and 1.10 mmol Ni+2 per grama of material. The model that obtained the highest agreement with the experimental results was the model of Langmuir compared to the model of Freudlich.

Neste trabalho foram desenvolvidas metodologias para a determinação de substâncias de interesse, como metais pesados (micronutrientes e contaminantes), macronutrientes e pesticidas em solo e águas naturais com ultramicroeletrodo de irídio recoberto com filme de Hg eletrodepositado (UME Ir-Hg) e técnicas voltamétricas, utilizando uma cápsula porosa de cerâmica como cela eletroquímica. As metodologias de medidas com os ultramicroeletrodos foram desenvolvidas inicialmente em condições controladas e posteriormente aplicadas a medidas in-situ, com experimentos com águas naturais e solos, conduzidos em laboratório e também com posteriores medidas em amostras reais. Segundo os resultados obtidos foi possível explorar as metodologias voltamétricas, principalmente as de pulso e redissolução anódica, como ferramentas para estudos in-situ dos metais Cd(II), Pb(II) e Cu(II) e do inseticida organofosforado paration metílico, substâncias de grande interesse, obtendo-se um bom nível de repetibilidade e sensibilidade, com limites de detecção em amostras reais de centenas de ppb\'s. / In this work a methodology for determination of metallic ions (micronutrients and contaminants), macronutrients and pesticides in soil and natural waters was developed using an Hg plated iridium based ultramicroelectrode and voltammetric techniques, using a ceramic capsule as an electrochemical cell. The measurement procedures were developed initially in controlled conditions and therefore applied to in-situ measurements, in soil and natural waters, performed in lab and with real field samples. Regarding the obtained results it was possible do explore the voltammetric techniques, mainly the pulsed and stripping ones, as tools for in-situ determination of Cd(II), Pb(II), Cu(II) and the insecticide methyl parathion, with good reproducibility and sensibility, with detection limits in the order of hundreds of parts per billion.

Cette thèse a pour objectif la mise au point d’une méthode permettant l’élimination d’ionsmétalliques toxiques (Ni2+, Cu2+ et Zn2+) présents dans des solutions aqueuses au moyen de membranesorganiques d’ultrafiltration modifiées chimiquement par des films polymères.La première méthode utilisée pour modifier les membranes est la technique dite layer-by-layerqui consiste à former un film multicouches à la surface des membranes par adsorption alternée de deuxpolyélectrolytes de charge opposée (l’hydrochlorate de poly(allylamine) et le poly(styrène sulfonate)).Après modification, les membranes sont caractérisées afin de déterminer leurs propriétés ainsi que cellesdes films polymères. Puis, des solutions aqueuses contaminées par un ou plusieurs ions métalliques sontfiltrées à travers les membranes. L’analyse des solutions résultant de ces filtrations montre que lesmembranes modifiées permettent d’éliminer une grande proportion des ions polluants et ce même enprésence de solutions polymétalliques très concentrées. Une étude du vieillissement des membranesmodifiées permet de démontrer que leur capacité de filtration reste effective même après plusieursdizaines de filtrations consécutives. Afin d’améliorer encore les performances en terme d’élimination,la filtration membranaire est ensuite couplée à une étape d’adsorption sur des particules de silicesfonctionnalisées par des composés organiques. Ce couplage permet d’augmenter encore le taux derétention des ions métalliques après filtration/adsorption et aboutit donc à un procédé dedécontamination très performant.Une seconde méthode est également utilisée pour modifier les membranes, il s’agit de lapolymérisation plasma. Des films de poly(allylamine) sont ainsi déposés sur les membranes au moyende cette technique en utilisant diverses conditions opératoires. Il apparaît que l’utilisation d’une faiblepuissance de plasma durant l’élaboration des films polymères conduit aux films présentant les plus fortesquantités d’amines, ce qui permet aux membranes modifiées dans ces conditions d’être très performantesen matière de filtration des ions métalliques grâce aux propriétés de chélations des fonctions aminesenvers ces ions. / The aim of this work is to study the efficiency of a decontamination method allowing theremoval of metallic ions (Ni2+, Cu2+ and Zn2+) by using chemically modified organic ultrafiltrationmembranes.The first functionalization method used to modify membranes is called layer-by-layer method.It consists in the formation of a multilayer film on the surface of the membrane thanks to the alternateadsorption of polyelectrolytes having an opposite charge (poly(allylamine hydrochloride) andpoly(styrene sulfonate)). The properties of these modified membranes and the properties of the polymerfilm are then characterized. After that, the filtration performances of the modified membranes are testedby filtering the aqueous solutions containing either single ion or mixed-ions solutions. The long-termperformance of the modified membranes is also studied to demonstrate their capacity to filter thepolluted solutions several times successively. The filtration technique is then coupled with adsorptionon the modified silica particles, in order to increase the retention rates of metallic ions after the filtrationprocess. This results in a very performant two-steps treatment.The second functionalization method used is the plasma polymerization. Thus, poly(allylamine)films are deposited on membranes using this technique with various operating conditions. It is shownthat the use of a low plasma power during the polymerization leads to the films containing the highestamount of amines, which allow the membranes modified with this film to be very efficient to removemetallic ions from aqueous solutions thanks to the chelation properties of amines towards such ions.

Orientador: Sonia Maria Alves Bueno / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-25T09:14:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mourao_CeciliaAlves_M.pdf: 2559584 bytes, checksum: efe6b17b9b7e5ceb16ade74a6ae30629 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: As imunoglobulinas G (IgG) e seus fragmentos Fab, F(ab)¿2 e Fv apresentam aplicações proeminentes nas áreas terapêuticas e de diagnósticos. Em determinadas situações em que a região Fc é dispensável e/ou deletéria, emprega-se preferencialmente fragmentos em relação à IgG não clivada. Tais aplicações requerem um elevado grau de pureza dessas biomoléculas. O elevado custo de obtenção de fragmentos pelas técnicas convencionais justifica a investigação de outras que possam proporcionar a obtenção dessas proteínas, combinando um menor custo com um elevado grau de pureza. Neste sentido, o objetivo deste trabalho foi avaliar e comparar a eficácia dos adsorventes agarose-CM-Asp-Ni(II), agarose-CM-Asp-Co(II), agarose-CM-Asp-Cu(II) e agarose-CM-Asp-Zn(II) na purificação dos fragmentos Fab de IgG humana policlonal, a partir de uma solução de IgG clivada pela enzima papaína. O efeito do sistema tamponante, do íon metálico e do cloreto de sódio foram avaliados. A seletividade das condições cromatográficas foi avaliada por eletroforese SDS-PAGE, Western Blotting e imunodifusão radial. Os resultados indicaram que nas cromatografias conduzidas com o quelato CM-Asp-Co(II) com Hepes e Tris-HCl, na ausência de sal, os fragmentos Fab foram obtidos separados do Fc nas frações de eluição. Nas cromatografias em CM-Asp-Ni(II) com Hepes e fosfato de sódio na presença de NaCl e em CM-Asp-Cu(II) com Tris-HCl e fosfato de sódio na presença de NaCl, a biomolécula alvo foi obtida seletivamente nas frações não retidas (cromatografia negativa). Nas cromatografias em CM-Asp-Zn(II) não houve a recuperação seletiva dos fragmentos Fab. Os resultados das curvas de ruptura com os quelatos CM-Asp-Ni(II), CM-Asp-Co(II) e CM-Asp-Cu(II) revelaram a recuperação de 3,4 mg, 17,1 mg e 8,6 mg de Fab, respectivamente. Os fragmentos Fab foram obtidos com pureza superior a 90%, sendo que para o ligante CM-Asp-Cu(II), segundo o western blot, os fragmentos Fab foram separados da IgG não clivada. Os resultados obtidos nas condições cromatográficas estudadas evidenciam a potencialidade do emprego dos quelatos CM-Asp-Ni(II), CM-Asp-Co(II) e CM-Asp-Cu(II), imobilizados em agarose, para purificação de fragmentos Fab obtidos da clivagem enzimática da IgG humana policlonal / Abstract: Immunoglobulins G (IgG) and their fragments Fab, F(ab)¿2 and Fv are prominently applied as therapeutic and diagnostic tool. Fragments are preferably used rather than the uncleaved IgG, specially when the Fc portion is dispensable or prejudicial. For the mentioned applications, high purity preparations are required. The high costs associated with the conventional downstream processing of these biomolecules is the driving force to investigate purification techniques that can combine lower cost with high purification factor. Therefore, the goal of this work is to evaluate and compare the efficiency of CM-Asp-Ni(II), CM-Asp-Co(II), CM-Asp-Cu(II) and CM-Asp-Zn(II) adsorbents in the purification of Fab fragments from papain-digested human IgG. The effects of buffers, metal-ion and NaCl addition were also studied. The adsorbent/buffer selectivity towards the targeted molecule was evaluated by SDS-PAGE, Western Blotting and radial immunodiffusion assays. Chromatography with CM-Asp-Co(II) as chelated using Hepes and Tris-HCl buffers resulted in Fab recovery in the elution fractions. Whereas the chromatography with CM-Asp-Ni(II) and CM-Asp-Cu(II) both as chelated using Hepes sodium phosphate buffers with NaCl addition resulted in Fab selective recovery in non-retained fractions (negative chromatography). The adsorbent CM-Asp-Zn(II) did not show Fab selective recovery. Breakthrough curves experiments with CM-Asp-Ni(II), CM-Asp-Co(II) e CM-Asp-Cu(II) showed recovery of 3.4 mg, 17.1 mg and 8.6 mg of Fab, respectively. Fab fragments were recovered with purity higher than 90%. When chelated CM-Asp-Cu(II) was use as ligand, Fab fragments were recovery separated from intact IgG as shown in western blot. Results obtained in the chromatographic conditions studied showed the potential use of CM-Asp-Ni(II), CM-Asp-Co(II) and CM-Asp-Cu(II) immobilized in agarose for the purification of Fab fragments from cleaved human polyclonal IgG / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Biotecnologicos / Mestra em Engenharia Química

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Juliana M T de A Pietrobelli.pdf: 433056 bytes, checksum: 7b00ac350c2587cbaab2d44229acb25d (MD5) Previous issue date: 2007-12-09 / In the present work has been studied the metallic ion removal from aqueous solutions using the non-living aquatic macrophytes Egeria densa as biosorbent in order to assess its potential on cadmium, cuprum and zinc ions adsorption experiments. For this purpose, several adsorption tests were performed by duplicate in order to determine the optimal experimental conditions, based on the effects of aqueous solution pH, drying temperature, and particle size on mono-component adsorption kinetic and equilibrium experiments using the E. densa dry biomass. Metallic aqueous solutions were prepared dissolving cadmium, cuprum and zinc chlorate (Cl2Cd.H2O, Cl2Cu.2H2O, Cl2Zn) in deionized water. In this way, some biosorption experiments were carried out setting up aqueous solution pH values at 4, 5 and 6 and non-adjusted pH value under constant and controlled temperature at a shaker system for each metallic ion in order to obtain the equilibrium parameters. At each experiment, initial and final metal concentrations were determined by the Atomic Absorption Spectrometry technique. At room temperature and without shaking up, the metal precipitation into the aqueous solution was observed since pH 5 for cadmium and cuprum ions, while for zinc ion this process has began only near to pH 6. Based on the metallic ion removal factor at 30 and 50oC, the best biosorbent drying temperature was obtained at low temperature. On the other hand, the particle size effect onto metal biosorption process is not significant according the similar metallic removal factor for all the different particle sizes investigated. The biosorption kinetic results at non-adjusted pH and 5-adjusted pH and have shown an equilibrium time reduction from 60 to 45 and 30 minutes for cadmium and zinc ion, respectively. While, for cadmium ion, the pH effect was to reduce from 12 to 2 h due to change the aqueous solution pH value from non-adjusted to 5, respectively, with an increasing on removal factor from 60 to 70%. The experimental data were interpreted by four adsorption models. The pseudo first and second order models were used to fit the kinetic biosorption data. For all the metallic ions investigated the pseudo second order model has got fitting better the kinetic biosorption data. On the other hand, the Freundlich and Langmuir model were used to interpret the equilibrium data. For adsorption experiments at pH 5 and according to statistical criteria, the Langmuir model was better than Freundlich one to fit the experimental data. The adsorption parameters, qmax and b, obtained from Langmuir model were 1.28 mequivg-1 and 0.40 L g-1, 1.47 mequivg-1 and 3.73 L g-1, 0.922 mequivg-1 and 0.829 L g-1 for cadmium, cuprum and zinc, respectively. At mono-component biosorption conditions suggested above, the non-living aquatic macrófita E. densa biomass can be used into effluent treatment systems as biosorbent due to its great adsorption potential. / O presente trabalho teve por objetivo avaliar o potencial da macrófita aquática, Egeria densa, seca, na remoção dos íons metálicos Cd (II), Cu (II) e Zn (II). Foram realizados testes para verificação da influência do pH, temperatura de secagem do biossorvente, temperatura de biossorção e tamanho das partículas a serem utilizados nos testes cinéticos e de equilíbrio. Todos os experimentos foram realizados em duplicata. No estudo de equilíbrio da biossorção dos íons metálicos, monocomponentes, foram realizados experimentos com pH ajustados em 4, 5 e 6 e sem ajuste. Os ensaios foram realizados à temperatura controlada, sob agitação constante. As concentrações dos íons metálicos foram determinadas por espectrofotometria de absorção atômica. Pelo teste de precipitação, realizado em temperatura ambiente e sem agitação, observou-se que acima de pH 5 inicia-se a precipitação para os íons Cd (II) e Cu (II), enquanto para o Zn (II) este processo inicia-se próximo de pH 6. Através do teste de temperatura de secagem e de biossorção verificou-se que a maior porcentagem de remoção ocorre na temperatura de secagem ambiente e a temperatura de biossorção de 30oC. A influência do tamanho das partículas do biossorvente também foi avaliada, sendo a diferença na porcentagem de remoção insignificante para os diferentes tamanhos testados. Na avaliação da influência do pH verificou-se, no teste cinético, que para os íons Cd (II) e Zn (II) ocorreu uma redução no tempo de equilíbrio de 1 hora (sem ajuste) para 45 minutos (pH 5) e para o íon Cu (II) ocorreu uma redução no tempo de equilíbrio de 12 horas (sem ajuste) para 2 horas (pH 5), com aumento na taxa de remoção de 60 para 70%. Na verificação da cinética de biossorção, o melhor ajuste foi obtido pelo modelo de pseudo-segunda ordem, para todos os íons metálicos testados. O modelo que melhor se ajustou aos dados de equilíbrio foi o de Langmuir, com pH ótimo 5, cujos parâmetros qmax e b para os íons de Cd, Cu e Zn em pH 5 foram: 1,28 meq.g-1 e 0,40 l.g-1, 1,47 meq.g-1 e 3,73l.g-1, 0,922 meq.g-1 e 0,829l.g-1, respectivamente. Assim, pelos resultados obtidos pode-se afirmar que a biomassa da macrófita aquática Egeria densa possui grande potencial para o tratamento de efluentes contendo metais pesados.