Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências da Saúde, Programa de Pós-Graduação em Farmácia, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-10-27T03:10:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 335768.pdf: 4475636 bytes, checksum: ae7346dac018e0dd73709b883b4e9265 (MD5) Previous issue date: 2015 / A nanotecnologia envolve a compreensão e manipulação da matéria em escala nanométrica, em que os materiais adquirem propriedades diferentes dos materiais na forma bruta, possibilitando aplicações nas mais diversas áreas e produtos de consumo. Porém, as propriedades dos materiais nessa escala de tamanho também podem determinar as interações e efeitos nos organismos vivos. Assim, os objetivos deste trabalho foram avaliar a toxicidade de nanopartículas de dióxido de titânio (TIO2-NPs), nanopartículas superparamagnéticas de óxido de ferro (SPIONS) e nanopartículas de poliuretano (PU-NPs), usando metodologias in vitro, in vivo, ex vivo e in silico. Os resultados obtidos foram divididos em capítulos, de acordo com o sistema nanoestruturado avaliado. O primeiro capítulo desse trabalho mostra os resultados da avaliação dos efeitos in vivo da administração intraperitoneal de TiO2-NPs em camundongos albinos. Observou-se que além da diminuição do ganho de peso, após o tratamento os animais apresentaram aumento significativo no acúmulo de gordura abdominal, inflamação do tecido adiposo e dano ao fígado e estômago. Por fim, identificou-se a presença de titânio no baço, fígado e rins dos camundongos. O segundo capítulo teve como objetivo a avaliação in vitro e in vivo de SPION-PEG350 e SPION-PEG2000, assim denominadas de acordo com o peso molecular da cadeia de PEG ligada as SPIONS. Em resumo, as SPIONS aqui avaliadas não induziram toxicidade in vitro, até a máxima concentração de 100 µg/ml, em três linhagens celulares. Ainda, ambas as formulações de nanopartículas foram captadas pelas células, com maior captação e acúmulo de SPION-PEG2000. A formulação de SPION-PEG2000 foi também avaliada in vivo, e de acordo com as concentrações e parâmetros avaliados, não induziu toxicidade, apesar do acúmulo em órgãos como baço, fígado, pulmão e coração. O terceiro capítulo trata da avaliação do efeito in vivo e ex vivo de PU-NPs. Para o estudo in vivo, a administração de três doses de PU-NPs foi feita pelas vias oral e intraperitoneal (i.p.), o que resultou em inflamação e prejuízo das funções do fígado nos animais tratados independentemente da via. Os estudos ex vivo, usando macrófagos derivados de monócitos primários humanos confirmaram o efeito pró-inflamatório de PU-NPs com o aumento significativo de citocinas pró-inflamatórias no meio de cultura celular após tratamento com as partículas. O quarto e último capítulo deste trabalho mostra os resultados obtidos no desenvolvimento de um modelo farmacocinético para avaliação do acúmulo de SPION-PEG2000 em camundongos e humanos. O modelo desenvolvido para camundongos foi validado com os resultados obtidos experimentalmente, com os camundongos tratados pela via endovenosa com três diferentes concentrações de SPION-PEG2000. Os resultados de distribuição e acúmulo obtidos com o modelo foram similares aos obtidos in vivo, descrevendo um maior acúmulo de SPION-PEG2000 no baço, fígado e pulmão. Com base nos resultados obtidos para camundongos, o mesmo modelo foi desenvolvido para humanos, considerando os parâmetros fisiológicos dessa espécie, sendo os resultados similares aos obtidos para animais, com maior acúmulo estimado para o pulmão, baço e fígado.<br> / Abstract : Nanotechnology involves the understanding and manipulation of matter at the nanoscale, where materials acquire distinct characteristics of the materials in the bulk form, which allows it?s applications in several areas and consumer products. However, the properties of materials in this size range also might determine their interaction and effects on living organisms. The objectives of this study was to assess the effects and potential toxicity of titanium dioxide nanoparticles (TiO2-NPs), superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPIONS) and polyurethane nanoparticles (PU-NPs) using in vitro, in vivo, ex vivo and in silico approaches. The results were presented in chapters according to the nanostructured system evaluated. The first chapter of this thesis shows the results of in vivo toxicological evaluation of intraperitoneal administration of TiO2-NPs in albino mice. It was observed that, in addition to significant decrease in body weight gain after treatment with TiO2-NPs, animals showed a significant increase in abdominal fat accumulation, adipose tissue inflammation, liver and stomach damage. Finally, it was identified the presence of titanium in the spleen, liver and kidneys of mice. The second chapter aimed to evaluate SPION-PEG350 and SPION-PEG2000, named according to the molecular weight of the PEG, using in vitro and in vivo methodologies. In summary, the SPIONS did not induce toxicity up to 100 µg/ml, in three cell lineages. Further, both formulations of nanoparticles were taken up by cells, with a higher uptake and accumulation of SPION-PEG2000. SPION-PEG2000 was also evaluated in vivo and according to the concentrations and parameters evaluated they did not induce toxicity, although the accumulation in organs such as the spleen, liver, lung and heart was observed. The third chapter is about the assessment of in vivo and ex vivo effect of PU-NPs. For the in vivo study, three doses of PU-NPs were administrated by oral or intraperitoneal (i.p.) routes, resulting in inflammation and impairment of liver function in both groups of treated mice. Ex vivo studies using human monocytes-derived macrophages have confirmed proinflammatory effects of PU-NPs with significant increase of proinflammatory cytokines after treatment of macrophages with nanoparticles. The fourth and last chapter of this study shows the results obtained in the development of a pharmacokinetic model to predict the pharmacokinetic SPION-PEG2000 in mice and humans. The model was validated toward in vivo results obtained with mice. The accumulation profile obtained with the model was similar to those obtained in vivo, describing higher accumulation of SPION-PEG2000 in the spleen, liver and lung. Based on the results obtained for mice, the same model was developed for humans, taking into account the physiological parameters of this species, and the results were similar to those obtained with animals, with higher accumulation in the lung, spleen and liver.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-12-01T03:11:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 336193.pdf: 26461022 bytes, checksum: 6d09c37c8dcea4a3582915e8a1119732 (MD5) Previous issue date: 2015 / Esta tese descreve o desenvolvimento de duas rotas sintéticas rápidas e eficazes para produção de nanoestruturas de ouro: nanopartículas de ouro estabilizadas com a hesperetina (Ht), um flavonoide de cítricos, conhecido por seus efeitos anti-inflamatório, anti-hipertensivo e antiaterogênico; e um compósito de nanopartículas de óxido de ferro@ouro (?-Fe2O3@Au). As nanoestruturas foram facilmente preparadas sob condições brandas, seguindo os princípios de química verde. Na primeira parte da tese, apresenta-se o desenvolvimento do método de síntese das nanopartículas de ouro com Ht (HtAuNP), realizada à temperatura ambiente e em uma única etapa. As HtAuNP foram então caracterizadas por Microscopia Eletrônica de Transmissão de Alta Resolução (HRTEM), Espalhamento de Luz Dinâmico (DLS), Espectrometria de Emissão de Fotoelétrons Excitados por Raios-X (XPS), Difração de Raios-X e Espectrofotometria UV-Vis. Além disso, realizou-se um estudo, usando a Teoria do Funcional de Densidade (DFT) para avaliação da interação Au3+:Ht. Assim, observou-se que a redução do ácido cloroáurico em condições alcalinas, e na presença de Ht, gerou suspensões concentradas (4-7 mmolL-1) e uniformes de HtAuNP de forma esférica, medindo aproximadamente 15 nm e com distribuição estreita de tamanho (<15%). As HtAuNP, armazenadas entre 2-8?C, mostraram-se estáveis pelo período de 12 meses, sem alteração de forma. Os cálculos teóricos sugeriram uma reação inicial de complexação entre a Ht e o ouro, com a posterior transferência de elétrons da Ht ao ouro, resultando na redução dos íons Au3+ para Au0. Na segunda parte da tese, o conhecimento da reação de redução do HAuCl4 pela Ht permitiu o desenvolvimento do compósito ?-Fe2O3@Au com comportamentos magnéticos e plasmônicos. Primeiramente, utilizou-se o método de co-precipitação de cloretos de ferro (II) e (III), para síntese de nanopartículas de óxido de ferro (?-Fe2O3) com medida aproximada de 9 nm. Na presença de HAuCl4, as nanopartículas sintetizadas foram então dispersas por irradiação ultrassônica para adsorção dos íons de AuCI4- em sua superfície. Posteriormente, o ouro foi reduzido em ambiente alcalino, acrescido de Ht e com adição lenta do modificador de pH. O compósito ?-Fe2O3@Au foi caracterizado usando os mesmos métodos utilizados para as HtAuNP. O ?-Fe2O3@Au apresentou uma banda SPR forte em torno de 580 nm, e sua morfologia foi consistente com uma mistura de nanopartículas de óxido de ferro decoradas com nanopartículas de ouro, juntamente com estruturas do tipo core-shell, formando agregados discretos com tamanho aproximado de 55 nm. Essas nanopartículas têm potencial de utilização em uma ampla gama de aplicações que demandem ambas as propriedades, magnética e óptica.<br> / Abstract : This dissertation reports two synthesis procedures with a reduced use of toxic chemicals and solvents for gold nanoparticles and a composite of ?-Fe2O3@Au nanoparticles, according to the principles of green chemistry, methods that are highly sought after nanoparticles production, particularly for use in biomedical/biotechnological applications. In the first part, a fast single-pot method at room temperature to synthesize AuNP, using hesperetin (Ht), a flavonoid from citrus fruits known for its anti-inflammatory, antihypertensive and antiatherogenic effects is reported. Experimentally, the HtAuNP and ?- Fe2O3@Au were characterized using high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM), dynamic light scattering (DLS), X-ray photoelectron spectrometry (XPS) and UV-Vis spectrophotometry. Also, a theoretical study to assess the interaction of hesperetin with Au3+ ions was also performed by quantum chemical calculation using density functional theory (DFT). The reduction of chloroauric acid in alkaline conditions in presence of hesperetin yielded concentrated suspensions of uniform 15 nm spherical HtAuNP with a narrow size distribution (<15%) that remain stable for at least a year at 2-8 ºC, without changing their shape over time. Our theoretical calculations suggest the electron transfer from hesperetin to gold as a consequence of complexation, reducing Au3+ ions to Au0. In the second part, iron oxide-gold nanoparticles displaying both magnetic and plasmonic behaviors were synthetized. Here, iron oxide nanoparticles (NPs) prepared by coprecipitation of Fe(II) and Fe(III) chlorides. These bare nanoparticles ~ 9 nm were then dispersed in the presence of HAuCl4 using ultrasonic irradiation to adsorb AuCl4 - ions on their surface. Gold was subsequently reduced in an alkaline environment by adding the flavonoid hesperetin with the further drop-addition of pH modifier within a frame time of 10 minutes. ?-Fe2O3@Au composite synthesized under the aforementioned conditions suggests morphology consistent with bare magnetite decorated with gold nanoparticles along with core shell magnetite-gold particles, forming discrete aggregates (55 nm by DLS), displaying a strong SPR band around 580 nm. As prepared these nanoparticles could be used for a wide range of applications taking advantage of both magnetic and optical properties.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2012 / Made available in DSpace on 2013-06-25T21:06:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 312419.pdf: 10351791 bytes, checksum: 3e6a03855c382f231f89f4f46328a204 (MD5) / Óxidos de ferro recuperados a partir da drenagem ácida de mina (DAM) representam potencial matéria-prima de baixo custo para substituir reagentes de pureza analítica na produção de ferridrita, goetita ou magnetita. Além disso, as propriedades de óxidos de ferro indicam que estes sólidos podem ser explorados como adsorventes e/ou catalisadores para remover compostos orgânicos de soluções aquosas. O principal objetivo deste estudo é produzir óxidos de ferro a partir da drenagem ácida de mina de carvão, com pureza relativamente elevada e, determinar a capacidade adsortiva e atividade (foto) catalítica destes sólidos no tratamento de compostos orgânicos em solução aquosa (corantes e fluido de usinagem). Os resultados obtidos neste trabalho mostraram que é possível recuperar os óxidos de ferro (LL) na forma de goetita ou hematita, utilizando o método de precipitação sequencial, seguido de tratamento térmico. Também foram produzidos óxidos mistos de ferro/manganês (FeMn), utilizando a DAM como fonte de ferro, pela incorporação de sulfato de manganês em diferentes proporções, seguidos de tratamento térmico. Os óxidos mistos foram avaliados em relação a atividade catalítica em decompor H2O2. Os sólidos foram caracterizados por MEV/EDS, área superficial BET, pHpcz, potencial zeta, DRX, XPS, TGA e distribuição do tamanho de partículas. As análises de caracterização mostraram que as condições do tratamento térmico influenciam nas características dos óxidos formados (LL e FeMn). Nos LL, o aumento da temperatura aumenta a cristalinidade e o valor do pHpcz, mas diminui a área superficial. As áreas superficiais dos óxidos mistos FeMn são menores do que dos LL, e o pHpcz dos óxidos mistos é aproximadamente 7. Em todos os sólidos (LL e FeMn) o aumento da temperatura de tratamento de 100 para 300ºC confere transformação da goetita em hematita e em temperaturas superiores a 600ºC liberação de sulfatos identificados pelas análises de TGA/DTA e DRX. Os resultados da cinética de decomposição do H2O2, na presença dos óxidos de ferro, apresentaram constante de velocidade global da reação de 5,5 (± 2,0) x 10-8 s-1L.mg-1, independente da temperatura de calcinação. O óxido misto de ferro/manganês apresentou constante de velocidade de segunda ordem para decompor H2O2, 6,24x10-6 s-1L.mg-1, superior aos óxidos de ferro e, dependente da relação molar Fe:Mn e da temperatura de calcinação. Os óxidos de ferro adsorvem o corante têxtil Vermelho Procion H-E7B de acordo com o modelo de Langmuir e a quantidade máxima adsorvida de corante diminuiu à medida que a temperatura do tratamento térmico aumenta. O estudo da atividade catalítica do LL calcinado a 300ºC (LL300) na degradação do corante na presença de peróxido de hidrogênio, mostrou que há competição de sítios ativos entre o corante e o H2O2 e que esse efeito depende da concentração de ambos. Os resultados da atividade fotocatalítica dos LL na remoção do corante demonstram que há destruição do grupo cromóforo, mas não ocorre mineralizacão completa e, que a atividade fotocatalítica dos LL é superior a do TiO2 P25 em relação à mineralizacão do corante Vermelho Procion H-E7B. Os resultados de equilíbrio de adsorção do efluente de fluido de usinagem sobre o LL300 na forma de pó, mostraram elevada capacidade de remoção deste composto (1136 mgO2.g-1, expresso em unidades de DQO), ajustando-se ao modelo de Langmuir. Os estudos de adsorção do óxido de ferro calcinado a 300ºC na forma de pellets em leito fixo indicaram elevada resistência a transferência de massa dos pellets. Estes resultados sugerem que a drenagem ácida de mina pode ser utilizada como uma fonte de material para a produção de adsorventes e/ou catalisadores de óxidos de ferro, com qualidade comparável aos produzidos utilizando reagentes de grau analítico.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais. / Made available in DSpace on 2012-10-19T19:25:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 208717.pdf: 2610059 bytes, checksum: e9c6a0c6c9338022a5841cbcf1caba0c (MD5) / O uso de pigmentos na indústria cerâmica tem aumentado cada vez mais. Os pigmentos inorgânicos naturais apresentam menor custo quando comparado com os pigmentos sintéticos. O óxido de ferro é um pigmento natural muito usado devido sua variedade de cores, baixo custo e atoxidade. A indústria cerâmica necessita cada vez mais de pigmentos estáveis quimicamente e termicamente a altas temperaturas. Os pigmentos encapsulados, onde, o íon cromóforo é protegido por uma matriz encapsuladora que é estável quimicamente e termicamente com o substrato a ser aplicado, vem sendo utilizado para aplicações cerâmicas a elevadas temperaturas (1300°C). Com esta finalidade, o objetivo do trabalho é investigar o processo de síntese do pigmento de óxido de ferro e sílica amorfa para aplicações cerâmicas a altas temperaturas. Goetita natural (contendo tamanho médio de partículas de 2,08 e 1,38mm) e sílica amorfa (contendo área superficial de 400 m2/g) foram usadas como matérias primas. Amostras com diferentes proporções em peso de goetita e sílica foram homogeneizadas a úmido com acetona em moinho de bolas por um período de 5 horas, e posteriormente secadas em estufa a 110°C até peso constante, desagregado e levado à calcinação. O tratamento térmico foi realizado em um forno elétrico de laboratório no intervalo de temperatura de 1050 a 1200°C por um período de tempo diferentes (60, 120, 240 e 360 minutos) ao ar, aplicando uma velocidade de aquecimento de 20°C/min, sendo o resfriamento das amostras a temperatura ambiente. Após o tratamento térmico as amostras foram encaminhadas para análises de difração de raios-X, espectrocolorimetria, análise química, análise termogravimétrica, e as fases mineralógicas presentes, os parâmetros colorímetricos, e propriedades físicas e químicas, respectivamente, foram determinados. O processo de síntese do pigmento de óxido de ferro e sílica amorfa é dependente do tamanho de partículas do precursor de óxido de ferro, proporção em peso de óxido de ferro e sílica e do tempo e temperatura de calcinação. Melhores resultados de intensidade de cor foram obtidos com a amostra tratada a 1050°C por 60 minutos com 10% em peso de precursor de óxido de ferro com tamanho médio de partícula de 1,38 mm.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais. / Made available in DSpace on 2012-10-19T20:43:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 221021.pdf: 2610059 bytes, checksum: e9c6a0c6c9338022a5841cbcf1caba0c (MD5) / O uso de pigmentos na indústria cerâmica tem aumentado cada vez mais. Os pigmentos inorgânicos naturais apresentam menor custo quando comparado com os pigmentos sintéticos. O óxido de ferro é um pigmento natural muito usado devido sua variedade de cores, baixo custo e atoxidade. A indústria cerâmica necessita cada vez mais de pigmentos estáveis quimicamente e termicamente a altas temperaturas. Os pigmentos encapsulados, onde, o íon cromóforo é protegido por uma matriz encapsuladora que é estável quimicamente e termicamente com o substrato a ser aplicado, vem sendo utilizado para aplicações cerâmicas a elevadas temperaturas (1300°C). Com esta finalidade, o objetivo do trabalho é investigar o processo de síntese do pigmento de óxido de ferro e sílica amorfa para aplicações cerâmicas a altas temperaturas. Goetita natural (contendo tamanho médio de partículas de 2,08 e 1,38mm) e sílica amorfa (contendo área superficial de 400 m2/g) foram usadas como matérias primas. Amostras com diferentes proporções em peso de goetita e sílica foram homogeneizadas a úmido com acetona em moinho de bolas por um período de 5 horas, e posteriormente secadas em estufa a 110°C até peso constante, desagregado e levado à calcinação. O tratamento térmico foi realizado em um forno elétrico de laboratório no intervalo de temperatura de 1050 a 1200°C por um período de tempo diferentes (60, 120, 240 e 360 minutos) ao ar, aplicando uma velocidade de aquecimento de 20°C/min, sendo o resfriamento das amostras a temperatura ambiente. Após o tratamento térmico as amostras foram encaminhadas para análises de difração de raios-X, espectrocolorimetria, análise química, análise termogravimétrica, e as fases mineralógicas presentes, os parâmetros colorímetricos, e propriedades físicas e químicas, respectivamente, foram determinados. O processo de síntese do pigmento de óxido de ferro e sílica amorfa é dependente do tamanho de partículas do precursor de óxido de ferro, proporção em peso de óxido de ferro e sílica e do tempo e temperatura de calcinação. Melhores resultados de intensidade de cor foram obtidos com a amostra tratada a 1050°C por 60 minutos com 10% em peso de precursor de óxido de ferro com tamanho médio de partícula de 1,38 mm.

Orientador: José Marques Júnior / Coorientador: Gener Tadeu Pereira / Banca: Dilermano Perecin / Banca: Newton La Scala Júnior / Banca: Pablo Vidal Torrado / Banca: Alberto Vasconcelos Inda Júnior / Resumo: O presente trabalho tem como objetivos caracterizar a mineralogia da fração argila e a suscetibilidade magnética em diferentes superfícies geomórficas, avaliar a correspondência entre difração de raios x e a espectroscopia de reflectância difusa no auxílio das estimativas dos teores de goethita e hematita, avaliar a influência dos óxidos de ferro na adsorção de fósforo bem como a calibração e a validação de funções de pedotransferência para a predição do fósforo adsorvido, utilizando os óxidos de ferro e a suscetibilidade magnética. Uma área de 500 hectares foi delimitada e uma amostra de solo, a cada seis hectares foi coletada na profundidade de 0,0 a 0,20 m. No espigão da área, foi locada uma transeção, e amostras de solos foram coletadas a cada 25 metros. Em cada superfície geomórfica mapeada na área, foram coletadas aproximadamente 20 amostras de solos dispostas nas laterais da transeção. As amostras de solos foram levadas ao laboratório para a realização das análises granulométricas, físicas, mineralógicas, de fósforo adsorvido e da suscetibilidade magnética. Os teores de goethita e hematita foram estimados utilizando a proporção destes óxidos de ferro obtida por difração de raios x e por espectroscopia de reflectância difusa. Os resultados das análises foram submetidos às análises estatísticas e geoestatísticas, e funções de pedotransferência foram calibradas e validadas para a predição do fósforo adsorvido bem como seu mapeamento. Os resultados permitiram concluir que: A natureza dos minerais da fração argila e a suscetibilidade magnética são dependentes da variação do material de origem. A variabilidade espacial da cristalinidade e dos teores dos óxidos de ferro, bem como da suscetibilidade magnética, é dependente da idade das superfícies geomórficas. A superfície mais nova... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This study aims to characterize the clay mineralogy and magnetic susceptibility in different geomorphic surfaces, evaluate the correlation between x-ray diffraction and diffuse reflectance spectroscopy in the estimation of goethite and hematite, the influence of iron oxides on the adsorption phosphorus as well as the calibration and validation of pedotransfer functions for predicting adsorbed phosphorus using iron oxides and magnetic susceptibility. An area of 500 hectares was delineated and a soil sample every six hectares was collected in depth from 0.0 to 0.20 m. A transect was leased, and soil samples were collected every 25 meters. In each geomorphic surface mapped in the area were collected approximately 20 soil samples arranged on either side of the transect. Soil samples were taken to the laboratory for carrying out particle size analysis, physical, mineralogical, adsorbed phosphorus and magnetic susceptibility. The goethite and hematite were estimated using the ratio of iron oxides obtained by x-ray diffraction and by diffuse reflectance spectroscopy. The results of the analysis were subjected to statistical analysis and geostatistical, and pedotransfer functions were calibrated and validated to predict the adsorbed phosphorus and its mapping. The results showed that: The spatial variability of crystallinity and of the content of the iron oxides, as well as the magnetic susceptibility is dependent on the age of the geomorphic surfaces. The surface newest (III) has a higher spatial variability of these attributes. The clay minerals influence the soil physical properties. The characterization of the spatial variability of iron oxides and magnetic susceptibility allows the delineation of homogeneous areas that may be relevant future ace soil series and the specific management areas. The goethite and hematite... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: José Marques Júnior / Coorientador: Newton La Scala Júnior / Banca: Marcílio Vieira Martins Filho / Banca: Carlos Eduardo Peregrino Cerri / Resumo: O objetivo deste estudo foi avaliar o potencial da espectroscopia de reflectância difusa (ERD) no auxílio da caracterização da emissão de CO2 e atributos do solo. O estudo foi realizado em uma malha irregular de 50 m x 50 m, contendo 89 pontos, com espaçamento mínimo de 0,50 m e máximo de 10 m entre pontos, na camada de 0,00 - 0,10 m de profundidade. Foram realizadas correlações lineares dos minerais hematita (Hm) e goethita (Gt), determinados pela ERD, com a emissão de CO2 do solo (FCO2) e outros atributos. A caracterização anisotrópica das variáveis foi realizada para as direções 0°, 45°, 90° e 135° em relação à linha de plantio (0°). Os resultados indicam que a ERD é um método eficiente na identificação e quantificação indireta da Hm e Gt. Os valores de respiração do solo medidos no campo foram correlacionados com os teores de Hm (R2 = 0,41), Gt (R2 = 0,42) e ferro ditionito (Fed) (R2 = 0,34). A porosidade livre de água (PLA) também foi correlacionada com os teores de Hm (R2 = 0,41), Gt (R2 = 0,39) e Fed (R2 = 0,46). A análise de geoestatística indicou a existência de anisotropia de todas variáveis estudadas, inclusive dos atributos mineralógicos, indicando grau de dependência espacial moderada a forte para quase todos os atributos do solo. As variáveis que melhor explicaram as variações anisotrópicas da emissão de CO2 do solo foram PLA (58%), umidade do solo (54%), Hm (13%), Fed (8%) e temperatura do solo (7%). Esses resultados provam que essa técnica inovadora é uma alternativa atraente para auxiliar a quantificação indireta de atributos do solo e no levantamento da FCO2, mostrando seu potencial em substituir grande parte das análises laboratoriais convencionais. Além disso, essa metodologia auxilia a verificação rápida do comportamento anisotrópico da FCO2 e demais atributos do solo, podendo... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The aim of this study was to evaluate the potential of diffuse reflectance spectroscopy characterize the emission of CO2 and soil attributes. The study was conducted by using an irregular grid 50 × 50 m containing 89 points with minimum spacing 0.50 m up to 10 m between points, to measure CO2 emissions and other properties in the uppermost layer (0,00 - 0,10 m). Linear correlations were made of hematite and goethite determined by ERD with the CO2 emission and soil attributes. The characterization of anisotropic variables was carried out for the directions 0°, 45°, 90° and 135° relative to each row (0°). The results indicate that the ERD is an efficient method to identify and quantify indirect Hm and Gt. The values of soil respiration measured in the field were correlated with the levels of Hm (R2 = 0.41), Gt (R2 = 0.42) and iron dithionite (Fed) (R2 = 0.34). The porosity-free water (PLA) was also correlated with the levels of Hm (R2 = 0.41), GT (R2 = 0.39) and Fed (R2 = 0.46). The geostatistical analysis indicated the existence of anisotropy of all variables, including the mineralogical attributes, indicating level of moderate to strong spatial dependence for almost all soil attributes. The variables that best explained the variations of the anisotropic emission of CO2 from the soil were PLA (58%), soil moisture (54%), Hm (13%), Fed (8%) and soil temperature (7%). These results prove that this innovative technique is an attractive alternative to assist the indirect quantification of soil and lifting of FCO2, showing its potential to replace much of the conventional laboratory tests. Furthermore, this methodology helps quick check of the anisotropic behavior of FCO2 and other soil and can be used to facilitate mapping of emissions over large... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Resumo: A cana-de-açúcar aparece atualmente no cenário agrícola brasileiro como uma das principais culturas, apresentando-se em grande expansão não somente no Estado de São Paulo, mas também em vários outros estados brasileiros. Devido a esta expansão e a leis federais que regularizam o fim das queimadas nos canaviais, a colheita da cana-de-açúcar vem passando por um momento de transição, deixando de ser realizada de forma manual e com queima do canavial (cana queimada) e passando a ser colhida com máquina e sem queima (cana crua). Com a mudança na forma de colheita uma grande quantidade de palha tem sido deixada sobre o solo, criando no pedoambiente condições que podem causar alterações nas propriedades químicas, físicas e até mesmo nos óxidos de ferro, que são considerados atributos do solo estáveis por longo tempo. Desta forma, o presente trabalho teve como objetivo caracterizar as variações dos atributos químicos, físicos e mineralógicos do solo submetido a dois diferentes tipos de colheita de cana-de-açúcar e determinar a variabilidade espacial destes atributos do solo em áreas de colheita de cana crua e cana queimada. Duas parcelas de aproximadamente um hectare cada foram delimitadas em áreas com cana crua e cana queimada. Foram retiradas, em cada área, amostras de solos em 126 pontos, nas profundidades de 0,0-0,25 e 0,25-0,50 m. As amostras foram submetidas às análises químicas, físicas e mineralógicas. Na profundidade de 0,0-0,25 m foram escolhidos 20 pontos em cada área, os quais foram submetidos à análise do grau de humificação da matéria orgânica do solo. Os resultados das análises foram submetidos às análises da estatística descritiva com teste de comparação de médias, à análise estatística multivariada de agrupamentos e ainda à análise de componentes principais. Posteriormente foram realizadas análises geoestatísticas, obtendo-se... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The sugarcane currently appears in the agricultural scenario as one of the main crops, performing in expansion not only in the state of São Paulo, but also in another several states. Duo to this expansion and the federal laws that regulate the end of fire in the cane fields, the sugarcane harvest is going through a transition moment, ceasing to be held manually and with fire in the fields (burnt cane) and going to be harvested with machinery and without fire (green cane). With the change in the way of harvesting, a large amount of cane straw has been left on the soil surface, creating a new pedoenvironment, which has caused changes in the chemical, physical and even in iron oxides, which are considered stable attributes of the soil for a long time. Thus, this study aimed to characterize the variations in the chemical, physical and mineralogical properties of the soil subjected to two different types of harvesting sugar cane and determine the spatial variability of soil properties in areas of green cane harvesting and burnt cane. Two parcels of approximately one hectare each were defined in areas with green cane and burnt cane. Were taken in each area, soil samples at 126 points in the depths of 0.0-0.25 and 0.25-0.50 m. Those samples were subjected to chemical, physical and mineralogical properties analysis. At a depth of 0.0 to 0.25 m were chosen 20 points in each area, which were subjected to analysis of the degree of humification of soil organic matter. The analysis results were submitted to analysis of descriptive statistics with comparison of means test, the multivariate statistical analysis of clusters and also the principal component analysis. Geostatistical analysis were, thus obtaining the spatial dependence, semivariograms and kriging maps of the attributes studied. To analyze the correlation between the attributes, crossed semivariograms were constructed... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Resumo: Os atributos mineralógicos e físicos possuem dependência espacial e a distribuição espacial destes atributos possui relação com as formas do relevo. O objeto deste trabalho foi avaliar os atributos mineralógicos da fração argila e os atributos físicos de um argissolo em curvaturas do relevo, assim como avaliar a correlação entre esses atributos. Uma malha de dimensão 100 x 100 m foi delimitada em uma área caracterizada pela forma convexa e outra pela fôrma côncava. As malhas possuem espaçamento regular de 10 x 10 m e os pontos de cruzamento deste espaçamento determinaram os pontos de coleta das amostras, num total de 121 pontos amostrais georreferenciados em cada malha. Os atributos físicos foram avaliados nas profundidades 0,0- 0,2 e 0,2-0,4 m e os atributos mineralógicos na profundidade 0,0- 0,2 m. Os atributos físicos analisados foram diâmetro médio ponderado, diâmetro médio geométrico, agregados maiores que 2 mm, agregados entre 2 e 1 mm , agregados menores que 1 mm, microporos, macroporos, volume total de poros, densidade do solo, resistência do solo à penetração e teor de água no solo, já os atributos mineralógicos da fração argila foram largura a meia altura, diâmetro médio do cristal dos óxidos de ferro, da caulinita e gibbsita, substituição isomórfica e área de superfície específica da hematita e goethita. Os teores da goethita e hematita e razão goethita/(goethita+hematita) e razão caulinita/(caulinita+gibbsita) também foram calculados. Os dados foram submetidos às análises estatísticas e geoestatísticas para avaliação da variabilidade espacial e influência das curvaturas nestes atributos. Para avaliação da relação entre os atributos da mineralogia e físicos realizaram-se as análises de correlação simples e espacial. Os atributos físicos e mineralógicos apresentaram-se dependentes das curvaturas do relevo... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The mineralogicals and physical attributes have spatial dependence and the distribution of these attributes has relation with the forms of relief. The object of this study was to evaluate the attributes of clay mineralogy and the physical attributes of an argissol in curvatures of relief, as well as assess the correlation between these attributes. A grid size of 100 x 100 meters was defined in an area characterized by the convex shape and another in an area characterized by the concave shape. The grids have regular spacing of 10 x 10 m and the spacing of the points of intersection determine the points of collection of samples, a total of 121 georeferenced sample points in each grid. The physical attributes were evaluated in depth from 0.0 - 0.2 and 0.2 -0.4 m and the mineralogical attributes in depth 0,00-0,20 m. The physical attributes were analyzed: mean weight diameter, mean geometric diameter, aggregates larger than 2 mm, aggregates between 2 and 1 mm, aggregates smaller than 1 mm, microporosity, macroporosity, total porosity, bulk density, penetration resistance and water content in soil. The attributes of minerals were: width at half height, average diameter of crystals of iron oxides and kaolinite and gibbsite and isomorphic substitution and specific surface area of hematite and goethite. The contents of goethite and hematite and ratio goethite / (goethite + hematite) [Gt / (Gt + Hm)] and ratio kaolinite / (kaolinite + gibbsite) [Ct / (Ct + Gb)] were also calculated. Data were subjected to statistical and geostatistical analysis to evaluate the spatial variability and influence of these curvatures on these attributes. To assess the relation between mineralogy and physical attributes simple and spation correlation analysis where made. The physical and mineralogical attributes and depend on the curvature of the relief. There was also the influence of crystallinity of goethite and gibbsite in soil physical. / Orientador: José Marques Júnior / Coorientador: Gener Tadeu Pereira / Banca: Marcílio Vieira Martins Filho / Banca: Zigomar Menezes de Souza / Mestre

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-26T01:34:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 298611.pdf: 3019986 bytes, checksum: 5e5d405fde60ac250069e18d21dd88a2 (MD5) / Compostos orgânicos voláteis (COV) são substâncias que causam problemas para a saúde humana e dos animais, e são precursores na formação de poluentes de toxicidade elevada. Os catalisadores comerciais para a oxidação de COV geralmente são a base de Pd e/ou Pt, cujo custo é elevado devido á presença desses metais nobres. A substituição desses catalisadores por outros compostos por metais não-nobres tem sido objeto de estudo de vários trabalhos, e os óxidos de ferro têm se mostrado adequados. Os óxidos de ferro estão presentes em grande quantidade no lodo químico produzido no tratamento ativo da drenagem ácida de mina (DAM), e poderia constituir-se uma matéria-prima para a produção de catalisadores. Estima-se que são produzidos de 4 a 35 t/dia de óxidos de ferro em uma única mina de carvão do Estado de Santa Catarina. O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de catalisadores contendo metais não-nobres, a partir da goetita proveniente do tratamento ativo da DAM para a oxidação de COV. Foram preparados catalisadores de óxido de ferro a partir de 2 precursores: goetita (PL) e goetita acicular (AG). Dois catalisadores foram preparados a partir do tratamento térmico do PL: PL450 e PL600. A partir do AG, 11 catalisadores foram preparados, por meio do tratamento térmico do precursor (HCat) ou impregnação via úmida de outros metais (X = Mn, Cu, Zn e Ag), seguida de tratamento térmico (HCat_XY; HCat_XYXY). Os catalisadores foram caracterizados quanto à área superficial específica BET, análise de espectroscopia fotoeletrônica de raios X, difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura e análises termogravimétricas. Testes de atividade catalítica mostraram que o catalisador PL450 alcança conversões de tolueno a CO2 de 27%, o PL600 de 17%, e o HCat de 32% em temperatura de 450 oC. A atividade dos catalisadores bimetálicos, HCat_X5, foi avaliada e da melhor para a pior atividade seguiram a ordem: HCat_Cu5 > HCat_Mn5 > HCat_Ag5 > HCat_Zn5. A avaliação da quantidade de manganês impregnada mostrou que quanto maior a quantidade, melhor o desempenho catalítico. Catalisadores trimetálicos foram preparados e mostraram efeito sinergético entre as fases ativas. A cinética do catalisador HCat_Mn30 foi estudada e somente o modelo da lei de potência se ajustou aos resultados experimentais. Os catalisadores preparados neste trabalho são boas opções para aplicação na destruição de COV, pois podem ser produzidos a partir de matéria-prima abundante e de baixo custo em relação a metais nobres.