Grandes quantidades de diferentes classes de fármacos são consumidas anualmente no mundo. Após a administração do fármaco, uma parte significativa deste, aproximadamente 10 a 90%, é excretada do corpo humano de forma inalterada para o esgoto doméstico. O tratamento convencional de esgotos não remove eficientemente esse tipo de composto, que pode permanecer no efluente que deixa as estações de tratamento ou pode ser adsorvido no lodo gerado a partir da degradação biológica, que muitas vezes é utilizado como fertilizante, constituindo uma rota adicional de entrada de fármacos no meio ambiente. A presença de antibióticos no ambiente pode acarretar a seleção de microrganismos resistentes a esses medicamentos, fazendo com que as drogas utilizadas atualmente não sejam mais eficazes. Visando reduzir seus efeitos nocivos, este trabalho estudou a degradação de enrofloxacina, que é um antibiótico amplamente utilizado na medicina veterinária, através do processo Fenton de acordo com um planejamento experimental do tipo Delineamento Composto Central Rotacional - DCCR. No planejamento fatorial, foram estudadas as influências da temperatura e das concentrações iniciais de peróxido de hidrogênio e íon ferroso. Adicionalmente, foram estudadas as influências do pH, bombeamento de ar no meio reacional e adição sucessiva de reagente de Fenton em um ensaio de longa duração. As variáveis de resposta determinadas foram as concentrações residuais de enrofloxacina, peróxido de hidrogênio e de carbono orgânico total. Para este estudo, utilizaram-se, após estudos preliminares, as condições reacionais utilizadas em trabalhos anteriores do grupo de pesquisa, constituindo assim, as variáveis independentes do planejamento experimental DCCR, que foram: temperatura (0 a 40ºC), concentração de íons ferrosos, (5 a 120 m/L), e concentração de peróxido de hidrogênio (100 a 900 mg/L). Durante os ensaios experimentais foram coletadas amostras para a quantificação de peróxido de hidrogênio, enrofloxacina e carbono orgânico total, e para isso, foram utilizados os métodos permanganométrico, espectrofotométrico e instrumental, respectivamente. Os resultados obtidos foram tratados com o software Statistica®, com o intuito de se obter as condições mais favoráveis para a oxidação química da enrofloxacina, entretanto, as superfícies de resposta não apresentaram regiões de concentração mínima residual do fármaco. Por este motivo foi realizado um estudo paramétrico das variáveis ao redor da condição experimental que resultou na menor concentração residual final de enrofloxacina (28,3 mg/L de íon ferroso, 738 mg/L de peróxido de hidrogênio e 31,9°C). A maior degradação da enrofloxacina foi obtida com a utilização de 35 mg/L de íon ferroso, 738 mg/L de peróxido de hidrogênio e com temperatura de 31,9°C, resultando em uma redução de aproximadamente 31% de carga orgânica em relação à inicial, que era de 63,44 mg/L. Apesar da baixa eficiência de degradação resultante obtida neste trabalho, o processo Fenton pode ser utilizado em conjunto com outros processos de tratamento para diminuir a atividade bacteriana do fármaco e obter eficiências globais maiores. / Large quantities of different classes of drugs are consumed annually worldwide. After administration of the drug, a significant part of the drug, about 10 to 90%, is excreted from the human body in an unchanged form to domestic sewage. The conventional treatment in wastewater treatment does not remove efficiently this type of compound, which may remain in the effluent leaving the Wastewater Treatment Plants or may adsorb onto the sludge, which is often used as a fertilizer, providing an additional drugs entry into the environment. The presence of antibiotics in the environment may lead to the selection of resistant microorganisms to these drugs, making currently drugs to become ineffective. Aiming to reduce their harmful effects it was studied in this work the degradation of enrofloxacin, which is widely used as a veterinary antibiotic, through the Fenton process according to an experimental planning Central Composite Rotatable Design - CCRD. In the experimental planning were investigated the influences of the temperature, initial concentrations of hydrogen peroxide and ferrous ion. In addition, were studied the influences of pH, pumping air into the reaction medium and subsequent addition of Fenton\'s reagent in a long duration test. The response variables were the residual concentrations of enrofloxacin, hydrogen peroxide and total organic carbon. For this study, we used, after preliminary studies, the reaction conditions determined in previous works of the research group, thus, the independent variables of the experimental CCRD, were: temperature (0 to 40°C), ferrous ions concentration, (5 to 120 mg/L) and hydrogen peroxide concentration (100 to 900 mg/L). During the experimental tests, samples were collected to determine the hydrogen peroxide, enrofloxacin and total organic carbon concentrations, and for this, the experimental analytical methods used were the potassium permanganate titration, spectrophotometric and instrumental, respectively. The results obtained were treated with Statistica® software; in order to obtain the most favorable conditions for the chemical oxidation of enrofloxacin, however, the response surfaces showed no regions of minimal drug residual concentration. For this reason, was made a parametric study around the experimental conditions that resulted in the lower final residual concentration of enrofloxacin (28.3 mg/L ferrous ion, 738 mg/L of hydrogen peroxide and 31.9°C). The major degradation of enrofloxacin was obtained with the use of 35 mg/L of ferrous ion, 738 mg/L of hydrogen peroxide and a temperature of 31.9°C, resulting in a reduction of approximately 31% organic load in relation to the initial, which was 63.44 mg/L. Despite the low degradation efficiency resulting obtained from this work, the Fenton process can be used in conjunction with other advanced oxidation process to reduce the microbial activity of the products and achieve higher levels of efficiency.

Neste trabalho, estudou-se a degradação de fenol em solução aquosa por meio dos processos O3, O3/UV e O3-H2O2. Os experimentos foram realizados em batelada com alimentação de ozônio em um reator fotoquímico de bancada com fonte de radiação UVC (254 nm) anular de imersão. Foram avaliados os efeitos das seguintes variáveis, no intervalo de valores mínimos e máximos: concentração inicial de fenol (TOC0) (100 e 500 mgC L-1); pH (entre 3 e 11); concentração de ozônio (10 e 50 mg L-1) e/ou de peróxido de hidrogênio (0,1 e 10 mM); presença ou não de radiação UVC. Utilizaram-se planejamentos experimentais fatoriais fracionários em dois níveis e apresentam-se análises estatísticas para as respostas (remoções porcentual e absoluta de TOC e taxa de remoção de TOC). Os experimentos resultaram em valores máximos de remoção de TOC iguais a 86% (processo O3-H2O2) e 99% (processo O3/UV), para TOC inicial mínimo (valor nominal igual a 100 mgC L-1); nesse caso, a maior taxa de remoção de TOC foi obtida com o processo O3-H2O2 com máxima concentração de peróxido de hidrogênio e pH 8. Na ausência de H2O2, o aumento da concentração de ozônio e a irradiação UVC apresentaram efeito positivo sobre a remoção de TOC, bem como sobre a taxa de remoção, para menor concentração inicial de fenol. Por sua vez, o aumento da concentração de H2O2 no processo O3-H2O2 favoreceu todas as respostas avaliadas, em particular para a maior concentração de ozônio. Para TOC0 baixo, a comparação entre os processos permite concluir que na grande maioria dos casos o processo O3-H2O2 resultou melhor que os sistemas O3 e O3/UV quanto à taxa de remoção de TOC, para os dois níveis de concentração de H2O2 avaliadas; para a remoção de TOC, porém, há forte dependência de [O3] e [H2O2].Para TOC0 alto, o processo O3-H2O2 mostrou-se sempre mais vantajoso que os processos O3 e O3/UV para todas as respostas. Utilizou-se a técnica de redes neurais artificiais para a obtenção de modelos empíricos para previsão da taxa de remoção de TOC em função do tempo para os sistemas O3, O3/UV e O3-H2O2. Os modelos ajustaram adequadamente os resultados experimentais e podem ser convenientemente acoplados a balanços de massa com a finalidade de simular o desempenho dos processos para diferentes condições das variáveis estudadas. / In this work, the degradation of phenol in aqueous solutions was studied by means of the O3, O3/UV, and O3-H2O2 oxidation processes. Experiments were carried out in batch with ozone feed in a bench-scale photochemical reactor with an annular UVC (254 nm) radiation source. The effects of the following variables were studied, according to their minimum and maximum levels: phenol initial concentration (TOC0) (100 and 500 mgC L-1); pH (between 3 and 11); ozone concentration (10 and 50 mg L-1) and/or hydrogen peroxide concentration (0.1 and 10 mM); presence or absence of UVC radiation. Fractional factorial designs at two levels were employed, and statistical analyses for the responses (percent and total TOC removals, TOC removal rate) are presented. The experiments resulted in maximum TOC removals of 86% (O3-H2O2) and 99% (O3/UV) for the minimum initial TOC (reference value, 100 mgC L-1). In this case, the highest TOC removal rate was obtained with the O3-H2O2 process with maximum hydrogen peroxide concentration and pH 8. In the absence of H2O2, the increase in ozone concentration and UVC irradiation showed a positive effect upon TOC removal and TOC removal rate, for the lowest initial phenol concentration. On the other hand, the increase in H2O2 concentration in the O3-H2O2 process favored all measured responses, particularly for the highest ozone concentration. For low TOC0, the comparison of the processes studied enabled to conclude that in most cases the O3-H2O2 process revealed to perform better than the O3 and O3-UV systems in terms of the TOC removal rate for the two H2O2 concentration levels; for the TOC removal, however, a strong dependence on [O3] and [H2O2] was verified. For higher TOC0 values the O3-H2O2 process showed a better performance than the others for all responses.The artificial neural networks methodology was used to obtain empirical kinetic models for the prediction of TOC removal rate as a function of reaction time for O3, O3/UV, and O3-H2O2 systems. The models adequately fitted experimental results and can be conveniently coupled with mass balances to simulate the process performance for different sets of values for the input variables.

Este trabalho descreve um estudo da reação de oxidação eletroquímica de uma monocamada de monóxido de carbono (CO) adsorvido (Stripping de CO) sobre materiais eletrocatalíticos não suportados bem como a influência do suporte nas propriedades estruturais e eletroquímicas dos eletrocatalisadores suportados. Os eletrocatalisadores estudados foram platina (Pt) não suportada bem como Pt suportada em carbono Vulcan (Pt/C) e em óxidos de rutênio (Pt/RuO2) e estanho (Pt/SnO2). Os materiais foram caracterizados por Difratometria de Raios X (DRX), Espectroscopia por Dispersão de Energia de Raios X (EDX), Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) e Espectroscopia de Absorção de Raios X (XAS). Os resultados encontrados para duas amostras de Pt não suportada mostraram que os materiais são compostos de aglomerados de nanopartículas de Pt com cerca de 10 nm e revelam múltiplos picos de oxidação de CO em meio de ácido perclórico 0,1 mol L-1, tanto em condições potenciodinâmicas quanto potenciostáticas. Foi demonstrado que o stripping de CO potenciodinâmico pode fornecer evidências acerca do tamanho de partícula e que partículas maiores apresentam os menores sobrepotenciais para a reação em questão. A partir de experimentos de oxidação de CO sob condições potenciostáticas e com o auxílio de um modelo para a reação, foram encontrados os valores das constantes de velocidade para cada processo, cujo comportamento em função do potencial revelou diferenças entre os dois materiais estudados, o que também sugere mudanças no mecanismo da reação ou na isoterma de adsorção das espécies envolvidas. No caso dos eletrocatalisadores suportados Pt/C, Pt/RuO2 e Pt/SnO2, o suporte pode influenciar nas propriedades estruturais e eletrônicas, como evidenciado pelos experimentos de XAS, como também se apresentar como um co-catalisador para a reação de oxidação de CO, como encontrado para os materiais Pt/RuO2 e Pt/SnO2, visto que apresentaram menores sobrepotenciais para a oxidação de CO se comparados com Pt/C. Tal fato pode ser comprovado também por meio dos estudos nos quais Pt não suportada foi posteriormente ancorada nos diferentes suportes estudados, onde se destacou o material Pt + RuO2, que apresentou o menor sobrepotencial para a reação. De maneira comparativa, foi estudada a reação de oxidação de etanol sobre os catalisadores suportados e os resultados mostraram que os óxidos de rutênio e estanho aumentam as densidades de correntes amostradas a partir de saltos potenciostáticos. / This work describes a study of carbon monoxide monolayer electrochemical oxidation (CO stripping) on unsupported electrocatalysts as well as the influence of the support on the structural and electrochemical properties of the supported electrocatalysts. The materials studied comprised unsupported platinum (Pt) nanoparticles, Pt nanoparticles supported on high surface area carbon (Pt/C), and Pt nanoparticles supported on ruthenium oxide (Pt/RuO2) and on tin oxide (Pt/SnO2). All materials were characterized by X-Ray Diffraction (XRD), Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDX), Transmission Electron microscopy (TEM), and X-Ray Absorption Spectroscopy (XAS). The results for two samples of unsupported Pt nanoparticles revealed the materials are formed by agglomerates of Pt nanoparticles of about 10 nm with slight differences between the samples, and the CO stripping electrochemical oxidation in 0.1 mol L-1 HClO4 showed multiple oxidation peaks in both potentiodynamic and potentiostatic conditions. It was demonstrated that potentiodynamic CO stripping can give evidences about the particle size, in which larger particles present smaller overpotentials for the reaction. From potentiostatic CO electro-oxidation, aided by a mathematical model of the reaction, it was found the reaction rate constant for each process and its behavior as a function of the potential revealed differences between the two samples, also suggesting differences in the mechanism of the reaction or in the adsorption isotherm for the involved species. In the case of the supported electrocatalysts Pt/C, Pt/SnO2, and Pt/RuO2, the support seems to influence in the structural and electronic properties, as probed by XAS experiments, as well as to participate as a co-catalyst in the CO oxidation, as in the case of Pt/SnO2 and Pt/RuO2, once they presented lower overpotentials for CO oxidation if compared to Pt/C. This fact was also confirmed by studies using mixtures of unsupported Pt nanoparticles and the different supports described, in which the system Pt + RuO2 presented the lowest overpotential for the reaction. From a comparative point of view, ethanol electrochemical oxidation was also investigated on the different prepared materials and the results showed that RuO2 and SnO2 as the catalyst supports increase the current density at a given potential in the potential step experiments.

O arranjo oligomérico e as mudanças na estrutura polipeptídica podem influenciar fortemente na velocidade de auto-oxidação das hemoproteínas, assim como os diferentes nucleófilos que atuam neste processo em função do pH. No presente trabalho, a velocidade de auto-oxidação da hemoglobina extracelular gigante de Glossoscolex paulistus (HbGp) em seu estado íntegro e do monômero d isolado é estudada em função do pH e na presença do ligante cianeto. O comportamento da curva cinética é dependente do pH, apresentando-se monofásico ou bifásico dependendo do estado de oligomerização da proteína. Assim, nos valores de pH que geram a dissociação oligomérica, a curva cinética foi bifásica. Na faixa de pH 5,9-7,3, que apresenta a proteína íntegra, foi verificado um comportamento cinético mono-exponencial. Em meio alcalino, a auto-oxidação da hemoglobina íntegra na presença dos ligantes hidroxila e/ou cianeto apresenta comportamento complexo, descrito pela combinação de duas cinéticas de primeira-ordem. O processo lento ocorre devido à auto-oxidação do monômero d e o processo rápido é atribuído ao trímero abc. Em pH 7,0, a cinética é mono-exponencial, indicando uma estrutura oligomérica altamente preservada. Em meio ácido, tanto a hemoglobina íntegra como o monômero d apresentam a auto-oxidação catalisada por próton. É observada, através das constantes de velocidade de auto-oxidação da hemoglobina íntegra na presença de cianeto, uma cooperatividade no processo rápido devido ao trímero da HbGp. Além disso, a influência do surfactante dodecil sulfato de sódio na auto-oxidação da HbGp é avaliada. Uma influência mais efetiva do SDS é constatada em pH 7,0, enquanto que, em pH 9,0, a dissociação oligomérica é a influência predominante. Provavelmente, esta diferença está relacionada ao ponto isoelétrico ácido da HbGp, que favorece a interação entre SDS e HbGp em pH 7,0, quando comparado ao pH 9,0. O mecanismo de auto-oxidação e as correlações entre a cinética e o arranjo oligomérico são discutidos em detalhes no presente trabalho. / The oligomeric assembly and the changes in the polypeptidic structure can to influence in the autoxidation rate of the heme proteins, as well as the different nucleophiles, which act in this process as a function of pH. In the present work, the autoxidation rate of the giant extracellular hemoglobin of Glossoscolex paulistus (HbGp) in integral state and of the isolated d monomer is studied as a function of pH and in the presence of the cyanide ligand. The kinetic decay behavior is dependent of pH, presenting mono-exponential or biexponential character, depending of the oligomeric state of the protein. Thus, in the pH values that originated the oligomeric dissociation, the kinetic decay was i-exponential. In the pH range 5.9 - 7.3, which show the whole protein, a monoexponential kinetic behavior was verified. In alkaline medium, the whole hemoglobin autoxidation in the presence of the hydroxyl and/or cyanide presents complex behavior described by the combination of two first order kinetics. The slow process occurs due to the d monomer autoxidation and the fast process is attributed to abc trimer. At pH 7.0, the kinetic is monoexponential,indicating a highly conserved oligomeric structure. In acid medium, both, the whole hemoglobin and the d monomer presented the proton-catalyzed autoxidation. A cooperativity in the fast process due to trimer of the HbGp can be observed, through the autoxidation rate constants of the whole hemoglobin in the presence of cyanide. Furthermore, the influence of the anionic surfactant sodium dodecyl sulfate (SDS) in the HbGp autoxidation was evaluated. At pH 7.0, it was verified a more effective influence for SDS, while at pH 9.0, the oligomeric dissociation was the main influence. Probably, this difference is related to the acid isoelectric point of the HbGp, which favors the interaction between SDS and HbGp at pH 7.0, as compared with the pH 9.0. The autoxidation mechanism and the correlation between the kinetic and the oligomeric arrangement are discussed in details in the present work.

Neste trabalho foram estudadas, por espectroscopia UV-Vis, as interações do fármaco anti-malária cloroquina com uma série de porfirinas meso fenilas substituídas aniônicas, catiônicas e neutras, e seus complexos Fe(III), em tampão aquoso e em solução metanólica. Com base nos resultados de interação, as ferro(III) porfirinas meso fenilas substiuídas e a FePPIX foram utilizadas como catalisadores para a oxidação de cloroquina por iodosilbenzeno (PhIO) e peróxidos (H2O2 e ácido meta-cloroperbenzóico, CPBA), em ambos os meios. Dos estudos de interação foi observado, em meio aquoso, pH 6,4, a formação de um complexo p-p, resultante do efeito cooperativo das interações eletrostáticas e da interação p-p entre as espécies aniônicas e a cloroquina. Em metanol nenhuma complexação p-p foi observada. As porfirinas e ferro(III) porfirinas neutras e catiônicas não formaram complexos com a cloroquina. As constantes de formação do complexo p-p entre as porfirinas ou ferro(III) porfirinas e cloroquina foram comparáveis áquelas relatadas na literatura para a cloroquina e outras ferro(III) porfirinas naturais. As reações de oxidação foram analisadas por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). O principal produto obtido em todos os sitemas estudados foi a monodesetilcloroquina. Este é também o principal produto ?in vivo? da oxidação deste fármaco catalisada por CYP-450. A identificação do produto que é gerado em segunda maior quantidade, o derivado desetilamino da cloroquina, foi realizada por CLAE acoplada a espectrometria de massas. Dos resultados das reações de oxidação com PhIO e H2O2 foi possível constatar que: as ferro(III) porfirinas aniônicas são os catalisadores mais eficientes, com rendimentos de até 30 % de monodesetilcloroquina; em solução aquosa elas são seletivas para a deetilação oxidativa da cloroquina, enquanto que em metanol até cinco produtos de oxidação podem ser observados. As ferro(III) porfirinas neutras apresentam baixa atividade catalítica na oxidação da cloroquina por PhIO ou H2O2 pois não interage eletrostaticamente com o substrato. As ferro(III) porfirinas catiônicas não apresentam atividade catalítica devido à repulsão eletrostática com o substrato. As reações de oxidação por CPBA apresentaram baixos rendimentos devido à rápida destruição dos catalisadores quando se utilizou este oxidante. Foram ainda realizados estudos catalíticos utlizando ferro(III) porfirinas suportadas em membrana de polidimetilssiloxano (PDMS) e poli-(1?4)-b-d-glucosamina (quitosana) na oxidação de substratos padrões (ciclocteno, cicloexano e estireno). Destes, apenas a quitosana se mostrou um suporte adequado, resultando em um catalisador eficiente. As ferro(III) porfirinas imobilizadas neste suporte foram utlizadas na oxidação da cloroquina por PhIO, levando aos mesmos rendimentos que estas ferro(III) porfirinas apresentaram em meio homogêneo, mostrando também a dependência interação(FeP:substrato)/atividade catalítica previamente observada para as ferro(III) porfirinas em solução. Os resultados obtidos neste trabalho mostram que as ferro(III) porfirinas aniônicas são eficientes catalisadores biomiméticos da oxidação da cloroquina por PhIO e H2O2, tanto em solução como imobilizados. Além disso, pode-se concluir que a habilidade do catalisador em interagir com o substrato apresenta forte influência na atividade catalítica e deve ser levada em consideração nos estudos de outros sistemas modelos do CYP-450. / In this work, the interaction between the antimalarial drug chloroquine with a series of anionic, cationic, and neutral meso phenyl substitued porphyrins; and their iron(III) complexes, was investigated by UV-Vis spectroscopy, in aqueous buffer and methanolic solution. On the basis of the interaction results, the meso phenyl substitued iron(III) porphyrins and FePPIX were used as catalyst in the oxidation of chloroquine by iodosilbenzene (PhIO) or peroxides (H2O2 e meta-chloroperbenzoic acid, CPBA), in both media. From the interaction studies, it was possible to observe the formation of a p-p complex generated from the cooperative effect of the electrostatic and p-p interactions between the anionic species and chloroquine. In methanol, no complexation was observed. The neutral and cationic porphyrins and iron(III) porphyrins did not form complexes with chloroquine. The association constants of the p-p complex formed between the meso phenyl substitued porphyrins and iron(III) porphyrins with chloroquine were comparable with those reported in the literature for the interaction of chloroquine with others natural iron(III) porphyrins. The oxidation reaction produtcts were analized by high perfomance liquid chromatography (HPLC). The major product obtained in all the studied systems was monodesethylchloroquine. This compound is also the main ?in vivo? product of chloroquine metabolism catalised by CYP-450. The identification of the second most abundant product, the desethylamine derived from chloroquine, was performed by HPLC coupled with mass spectrometry. The results obtained from the oxidation reactions of chloroquine by PhIO and H2O2 indicated that: (i) the anionic iron(III) porphyrins are efficient catalysts, with yields close to 30 % for monodesethylchloroquine; (ii) in aqueous buffer they are selective toward the oxidative N-deethylation of chloroquine, while in methanol up to five oxidation products are obtained. The neutral iron(III) porphyrins presented low catalytic activity for the chloroquine oxidation by PhIO or H2O2 due to the lack of electrostatic interaction between the catalyst and the substrate. (iii) The cationic iron(III) porphyrins did not exhibit any catalytic activity because of electrostatic repulsion tha tales place between the catalyst and the substrate. Catalyst degradation occurred when CPBA was used as oxidant, leading to very low yields of oxidation products. Catalytic studies using iron(III) porphyrins supported in polydimethylsiloxane (PDMS) membranes and in poly-(1?4)-b-d-glucosamine (chitosan) were also performed for the oxidation of standard substrates (cicloctene, ciclohexane and styrene). Only chitosan was considered to be an adequate support, resulting in efficient catalysis. The iron(III) porphyrins immobilized on this support were used for the oxidation of chloroquine by PhIO, leading to the same yields as those obtained with the same iron(III) porphyrins in homogeneous medium. It is noteworthy that the relations between the interaction FeP:substrate and the FeP catalytic activity previously observed for the iron(III) porphyrins in solution was also observed in these heterogeneous catalysis. The results obtained in this work show that anionic iron(III) porphyrins are efficient biomimetic catalysts for the oxidation of chloroquine by PhIO and H2O2, both when supported and in solution. Also, the catalyst ability to interact with the substrate has a strong influence on its activity and must be considered when studying other CYP-450 model systems.

Neste trabalho o carbono comercial Vulcan XC72 foi modificado com heteroátomos de N, S e P por meio do tratamento térmico a 800 °C com ureia, ácido sulfúrico e ácido fosfórico, respectivamente. Os carbonos modificados foram utilizados na preparação de eletrocatalisadores Pt/C e PtRu/C e aplicados na oxidação eletroquímica do metanol. Os materiais obtidos foram caracterizados por espectroscopia dispersiva de raios X, difração de raios X, espectroscopia Raman, microscopia eletrônica de transmissão e voltametria cíclica. A oxidação eletroquímica do metanol foi estudada por voltametria cíclica e cronoamperometria. Os espectros Raman mostraram que as razões de intensidades das bandas D e G dos suportes de carbono modificados com heteroátomos foram maiores que a observada para o carbono Vulcan XC72 sugerindo a incorporação na estrutura do carbono. As análises por difração de raios X mostraram para todos os eletrocatalisadores Pt/C a estrutura cúbica de face centrada (cfc) e as micrografias eletrônicas de transmissão que todos materiais apresentaram tamanhos de partícula na faixa 4-5 nm. Para os eletrocatalisadores PtRu/C preparados com os suportes de carbono modificados com N e S, os difratogramas de raios-X apresentaram apenas a fase Pt (cfc) não havendo deslocamento dos picos desta fase. Nestes materiais os picos referentes a fases de Ru não foram identificados sugerindo que o Ru apresenta-se como uma fase amorfa. Por outro lado, para o material modificado com P, observou-se um deslocamento dos picos da fase Pt(cfc) para ângulos maiores, sugerindo a formação de liga Pt-Ru e também foi observado a presença da fase Ru hexagonal compacta. Os eletrocatalisadores Pt/C e PtRu/C preparados com os suportes contendo heteroátomos apresentaram uma melhora significativa na atividade eletrocatalítica quando comparados aos materiais preparados com o suporte não modificado. A melhora na atividade pode estar relacionada a modificações na interação metal-suporte, bem como, as diferentes espécies Pt e Ru presentes no caso do eletrocatalisador PtRu/C preparado utilizando o suporte modificado com P. / In this work, commercial Vulcan XC72 carbon was modified with heteroatoms like N, S and P by thermal treatment at 800 ° C in the presence of urea, sulfuric acid and phosphoric acid, respectively. The modified carbons were used in the preparation of Pt/C and PtRu/C electrocatalysts and tested for methanol electro-oxidation. The materials were characterized by dispersive X-ray spectroscopy, X-ray diffraction, Raman spectroscopy, transmission electron microscopy and cyclic voltammetry. The methanol electro-oxidation was studied by cyclic voltammetry and chronoamperometry. The Raman spectra showed that the intensity ratios of D- and G- bands of the carbon supports modified with heteroatoms were higher than that observed for Vulcan XC72 carbon suggesting the incorporation in the structure. X-ray diffraction analysis showed that Pt/C electrocatalysts have face-centered cubic structure (fcc) and transmission electron micrographs presented particle sizes in the range 4-5 nm. For PtRu/C electrocatalysts made with carbon supports modified with N and S, the X-ray diffraction patterns showed only the presence of Pt(fcc) phase with no shift of the Pt peaks. Peaks of Ru crystalline phases were not identified suggesting that in these materials Ru appears as an amorphous phase. On the other hand, for PtRu/C electrocatalyst prepared with carbon support modified with P, there was a shift of Pt(fcc) peaks to higher angles suggesting Pt-Ru alloy formation and the presence of Ru hexagonal close-packed phase was also observed. Pt/C and PtRu/C electrocatalysts prepared with carbon support modified with heteroatoms showed a significant improvement of electrocatalytic activity when compared to the unmodified material. The improvement in electrocatalytic activity can be related to changes in the metal-support interaction, as well as to the different Pt and Ru species for PtRu/C electrocatalyst prepared with carbon support modified with P.

Os tripanosomatídeos utilizam aminoácidos, particularmente a prolina, como fontes de carbono e energia. Essas moléculas estão também envolvidas em outros processos fisiológicos como a metaciclogênesis, osmorregulação, ou resistência a diferentes condições de estresse. Duas enzimas, prolina desidrogenase e <font face=\"Symbol\">D1-pirrolina-5-carboxilato desidrogenase catalisam a oxidação de prolina a glutamato. Embora a presença dessa via em algumas espécies do gênero Leishmania seja amparada por dados do projeto genoma, ainda não ha evidências bioquímicas de sua atividade. Nesse trabalho focamos alguns aspectos dessa via em L. (L.) amazonensis. Demonstramos a presença das ORFs de ambos os genes dessa via (que denominamos LaPRODH e LaP5CDH) e dos seus produtos. Constatamos que ambas enzimas são mitocondriais. Também demonstramos que esses genes complementam cepas de Saccharomyces cerevisiae mutantes para <font face=\"Symbol\">Dput1 ou <font face=\"Symbol\">Dput2, ortólogos de LaPRODH e LaP5CDH respectivamente. Em conjunto, os dados obtidos sugerem a presença e funcionalidade da via prolina-glutamato em L. (L.) amazonensis. / Trypanosomatids use amino acids, particularly proline, as a carbon and energy sources. In addition, they are involved in other physiological processes such as metacyclogenesis, osmorregulation or resistance to different stress conditions. Two enzymes, proline dehydrogenase and <font face=\"Symbol\">D1-pyrroline-5-carboxylate dehydrogenase catalyze the oxidation from proline to glutamate. Although, the presence of this pathway in some species of the Leishmania is supported by the genome project, no biochemical data on their activities were shown up to now. In this work we focus on some aspects of the proline-glutamate pathway in L. (L.) amazonensis. We demonstrate the presence of ORFs for both genes (which we called LaPRODH and LaP5CDH) and their products. We also showed that both enzymes are mitochondrial. We could also demonstrate that both genes complement Saccharomyces cerevisiae strains mutant for <font face=\"Symbol\">Dput1 or <font face=\"Symbol\">Dput2, orthologs of LaPRODH and LaP5CDH respectively. Taken together, these data show the presence and functionality of the proline-glutamate pathway in L. (L.) amazonensis.

Orientador: Maria Lúcia Pereira Antunes / Banca: Marcio Alexandre Marques / Banca: José Lázaro Ferraz / Resumo: A geração de resíduos de mineração, sempre foi considerada um potencial risco ao meio ambiente, sendo de suma importância encontrar soluções alternativas de aproveitamento e valorização dos mesmos, com o objetivo de minimizar a disponibilidade no meio ambiente e atribuir novas funções para este tipo de material. O Brasil é um grande produtor de bauxita, sendo classificado entre os primeiros produtores desse mineral no mundo, porém o seu processamento gera um resíduo bastante alcalino denominado lama vermelha. Neste trabalho, foram determinadas propriedades físicas e químicas da lama vermelha total e de sua fração areia, obtida por peneiramento. Para isso foram feitas análises por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia de Dispersão de Energia (EDS), Fluorescência de Raios-X (FRX) e massa específica pela técnica de picnometria. Através desses resultados pode-se concluir que é possível através de uma técnica simples, segregar diferentes composições químicas elementares desse resíduo, como Si, Fe, Na e Ca. Atrelados à separação granulométrica, os resultados de massa específica mostram que a fração areia é mais densa e destaca-se também que cerca de 96% da massa da lama vermelha aqui estudada encontra-se nessa fração granulométrica. Também foi possível verificar a viabilidade de se utilizar esse resíduo e sua fração areia para produzir revestimentos em ligas de alumínio 1200, através de oxidação eletrolítica assistida por plasma (PEO). Dependendo das condições d... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The generation of mining waste has always been conducted as a potential risk to the environment, and the amount of residual resources is the option of utilization and valorization, with the aim of minimizing the environment and new functions for this type of material. Brazil is a major producer of bauxite, being classified among the first producers of this mineral in the world, but its processing generates a rather alkaline residue called red mud. In this work, the physical and chemical properties of the total red mud and its sand fraction obtained by sieving were determined. For this, analyzes were performed by Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersion Spectroscopy (EDS), X-Ray Fluorescence (FRX) and specific mass by the technique of pycnometry. Through these results it can be concluded that it is possible through a simple technique to segregate different elementary chemical compositions of this residue, such as Si, Fe, Na and Ca. The results show that the sand fraction is denser and that 96% of the mass of the red mud studied here is in this granulometric fraction. In this work, it was also possible to verify the viability of using this residue and its sand fraction to produce coatings in aluminum alloys 1200, through plasma assisted electrolytic oxidation (PEO). Depending on the deposition conditions, such as concentration (5g/ L and 10 g/L) and deposition time (300, 600 and 900 seconds), the coatings provide different physical and chemical characteristics and ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Os eletrocatalisadores PtRh (50:50)/85% C + 15% CeO2, PtRh (90:10)/ 85% C + 15% CeO2, PtSn (50:50)/ 85% C + 15% CeO2 e PtSnRh/85% C + 15% CeO2 Todos os eletrocatalisadores foram caracterizados físico-quimicamente pelas técnicas de difração de raios X (DRX) e microscopia eletrônica de transmissão (MET). Por meio das análises de DRX foi observada a presença a estrutura cúbica de face centrada típica de platina e suas ligas, além de uma fase de SnO, em diferentes composições atômicas, foram preparados pelo método da redução por álcool para serem testados nos estudos de oxidação eletroquímica de etanol. 2 para os eletrocatalisadores de PtSn/85% C + 15% CeO2 e PtSnRh/85% C + 15% CeO2. A MET permitiu a observação de uma distribuição relativamente homogênea das partículas, cujos tamanhos médios variaram de 2,5 a 3 nm, no suporte de C + CeO2 As caracterizações eletroquímicas foram realizadas por meio das técnicas de voltametria cíclica (VC) e cronoamperometria (CA). As medições foram feitas à temperatura ambiente e à 50°C, e a técnica de preparo do eletrodo de trabalho foi a de camada fina porosa. . O eletrocatalisador PtSnRh (50:45:5)/ 85% C + 15% CeO2 Na síntese do eletrocatalisador de PtSnRh (50:45:5)/ 85% C + 15% CeO apresentou o melhor desempenho para a oxidação do etanol de acordo com as técnicas eletroquímicas utilizadas, bem como pelos estudos em condições reais de operação em células a combustível alimentadas diretamente por etanol. 2 Estudos com a técnica de infravermelho confirmaram que a oxidação do etanol ocorreu de forma incompleta para os eletrocatalisadores ternários de PtSnRh (50:45:5)/ 85% C + 15% CeOa ordem de adição dos metais foi feita de duas maneiras distintas. O estanho adicionado numa primeira etapa seguida pela adição de PtRh mostrou ser a forma que resultou em maior atividade para a oxidação do etanol. 2 e PtSnRh (50:45:5)/C. / PtRh (50:50)/ 85% C + 15% CeO2, PtRh (90:10)/ 85% C + 15% CeO2, PtSn (50:50)/ 85% C + 15% CeO2 and PtSnRh/85% C + 15% CeO2 All catalysts were characterized by the physical chemical techniques of X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM). By means of XRD it could be observed the presence of the face-centered cubic structure, which is typical of platinum and its alloys. As well, it was noticed a phase of SnOelectrocatalysts were prepared, with different atomic compositions, by the reduction by alcohol method in order to be tested in the ethanol electrochemical oxidation studies. 2 for the diffractograms of PtSn/85% C + 15% CeO2 and PtSnRh/85% C + 15% CeO2 electrocatalysts. TEM allowed the observation of a relatively homogeneous distribution of particles whose average size ranged from 2.5 to 3 nm in C + CeO2 The electrochemical characterizations were carried out by means of cyclic voltammetry (CV) and chronoamperometry (CA) both at room temperature and 50°C. Thin porous coating technique was used for all ethanol electrochemical oxidation studies. PtSnRh (50:45:5)/ 85% C + 15% CeO support. 2 For the synthesis proceeding of PtSnRh (50:45:5)/ 85% C + 15% CeO electrocatalyst showed the best performance for the ethanol oxidation according to the electrochemical techniques used, as well as by direct ethanol fuel cell tests. 2 FTIR studies confirmed that ethanol oxidation was incomplete for the ternary catalysts of PtSnRh (50:45:5)/ 85% C + 15% CeOelectrocatalyst, the metal addition order was made in two different ways. When tin was added in the first step followed by addition of PtRh to prepare the catalyst, the highest current values for the ethanol oxidation were noticed. 2 and PtSnRh (50:45:5)/C

Foi estudado o efeito da variação do teor de cromo, em 3%, 6% e 9% em massa, na microestrutura, dureza e oxidação de um ferro fundido branco multicomponente. O Thermo-Calc versão 5 foi a ferramenta utilizada para cálculos termodinâmicos que resultaram na previsão das fases formadas para cada liga. Experimentalmente, foram realizados os seguintes estudos: i) caracterização microestrutural das ligas fundidas com os diferentes teores de cromo na condição bruta de fundição; ii) ensaio de dureza na matriz duplamente revenida em cinco diferentes temperaturas entre 400 °C e 600 °C; e iii) ensaio de termogravimetria em atmosfera controlada de 71,2 % N2 + 17,8 % O2 + 11% H2O, com temperatura constante em 650 °C e por um tempo de 240 minutos. O resultado da caracterização microestrutural permitiu identificar que, com o aumento do teor de cromo, houve aumento da fração volumétrica de carbonetos eutéticos e redução do espaçamento dendrítico secundário. Com as medidas de dureza da matriz após tratamento térmico verificou-se que, independentemente do teor de cromo, o pico de máxima dureza ocorre na temperatura de duplo revenimento de 550°C e, nessa temperatura, a amostra com 9% de cromo exibiu o maior valor de dureza. O ganho de massa das amostras submetidas ao ensaio de termogravimetria foi inversamente proporcional ao aumento de teor de cromo e todas as ligas apresentaram cinética de oxidação parabólica. A caracterização da seção transversal das amostras oxidadas, realizada por meio de um FIB, permitiu identificar, na amostra com 9% de cromo, uma nano camada de óxido de cromo, estrutura decisiva para a menor taxa de oxidação. Os resultados desse estudo permitem concluir que a variação do teor de cromo afeta de maneira significativa a resistência à oxidação, a dureza da matriz e a fração volumétrica de carbonetos eutéticos. / The effect of chromium variation, 3%, 6% and 9% Cr in mass in the microstructure, hardness and oxidation of a Multicomponent White Cast Iron was studied. The Thermo-Calc software version 5 was the tool used for thermodynamic calculations to predict the phases formed for each alloy. Experimentally, the following studies were carried out: i) microstructure characterization of the as cast alloys with the different chromium contents, ii) hardness test in the double tempered matrix at five different temperature between 400°C and 600° and iii) themogravimetric test with steam atmosphere composed of 71,2 % N2 + 17,8 % O2 + 11% H2O at constant temperature of 650° for 240 minutes. The result of the microstructure characterization allowed to observe that with increasing chromium content, there was an increase in the volume fraction of eutectic carbides and a reduction of the secondary dendritic spacing. Independently of the chromium content, a maximum hardness was observed always for double tempered at 550°C and the alloy with 9% of chromium exhibited the highest hardness average value. The final weight gain was inversely proportional to the increase in chromium content and all alloys showed parabolic oxidation kinetics. The alloy with 9% Cr showed the lowest final mass gain and the surface characterization of the sample after oxidation was carried out and the cross section of the sample was performed by FIB and was observed the formation of a nano-oxide layer on the alloy surface with 9% Cr. The results of this study leads to the conclusion that the chromium content variation significantly affects the oxidation resistance, the final hardness of the matrix and the volume fraction of eutectic carbides.