Neste trabalho tivemos como objetivo sintetizar e caracterizar os ortossilicatos de elementos alcalino-terrosos com destaque para o Sr2SiO4, uma matriz hospedeira para íons dopantes como o cádmio II e o európio III, resultando em materiais com propriedades luminescentes. Outro objetivo é reduzir a temperatura de síntese pelos métodos aqui empregados em relação aos métodos convencionais descritos na literatura. Tanto a matriz quanto os sistemas dopados foram caracterizados por meio da difratometria de raios x, análise de área superficial e tamanho de poros, microscopia eletrônica de varredura e de transmissão. Os métodos empregados neste trabalho foram basicamente o da metátese e o do sal fundido, sendo que o método da metátese foi conduzido por sol-gel (utilizando-se sílica comercial e TEOS) e por precipitação em atmosfera ambiente e em atmosfera de nitrogênio. Já no método do sal fundido utilizamos duas temperaturas de síntese, 600 e 750ºC. A 750ºC foi utilizada uma mistura equimolar de cloreto de sódio e cloreto de potássio juntamente com nitrato de estrôncio e sílica mesoestruturada na proporção molar de 2:1. A 600ºC foi utilizada somente a mistura de nitrato de estrôncio e sílica mesoestruturada também na proporção molar de 2:1. Nestas duas formas de se conduzir a síntese por sal fundido utilizamos nitrato de sódio (proporção molar de Na/Si = 0,1) a fim de se facilitar a quebra das pontes de oxigênio da sílica e verificar a influência desse reagente sobre o produto final. Já o Ca2SiO4 e o Ba2SiO4 foram sintetizados apenas a 600ºC bem como as dopagens do Sr2SiO4 (1% em mol). Os resultados mostram uma densificação do produto em relação à sílica e a obtenção de nanofibras de silicatos obtidos pelo método do sal fundido. Já no método da metátese obtivemos carbonato de estrôncio e outros tipos de silicatos. / In this work our objective was to synthesize and characterize orthosilicates of alkaline-earth elements with emphasis on Sr2SiO4. This is a silicate host matrix for doping with ions such as cadmium II and europium III, resulting in materials with luminescent properties. Another objective is to reduce the synthesis temperature using the methods employed here when compared to conventional methods described the literature. Both the matrix and the doped systems were well characterized by X-ray diffraction, surface area and pore size distribution, scanning and transmission electron microscopy. The methods employed in this study were basically the metathesis and the molten salt; the metathesis method was conducted by sol-gel (using a commercial silica and tetraethyl orthosilicate TEOS) and precipitation in air and nitrogen atmospheres. In the molten salt method, two synthesis temperatures were used: 600 and 750ºC. At 750°C an equimolar mixture of sodium chloride and potassium chloride with strontium nitrate was used in addition to mesostructured silica in the molar ratio of 2:1. At 600°C only a mixture of strontium nitrate and mesostructured silica was used, also in the molar ratio of 2:1. In these two pathways, sodium nitrate (molar ratio Na/Si = 0.1) was used in order to facilitate the breakup of the silica oxygen bridges and its influence on the final product was also studied. Furthermore, Ca2SiO4 and Ba2SiO4 were synthesized only at 600ºC and the doping of Sr2SiO4 (1 mol %) was also carried out only at 600°C. The results show a densification of the product compared to the silica precursor and the formation of silicate nanofibers by the molten salt method. In the metathesis method we obtained strontium carbonate and other types of silicates.

A presença de compostos inibidores ao metabolismo de microrganismos é a principal dificuldade encontrada para utilização dos hidrolisados hemicelulósicos para produção de etanol e xilitol. Compostos derivados das degradações da lignina, da celulose e hemicelulose são liberados durante a hidrólise ácida da biomassa. O presente trabalho teve como objetivo avaliar a utilização de diferentes tratamentos de destoxificação de forma combinada, visando a purificação do hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar para obtenção de etanol e xilitol. Os tratamentos utilizados foram: coagulação/floculação de impurezas coloidais, separação por membranas de microfiltração e ultrafiltração e resinas de troca iônica, sendo o material de partida foi um hidrolisado de bagaço recém-obtido. O tratamento de coagulação/floculação foi otimizado utilizando planejamento de experimentos do tipo fatorial e na melhor condição promoveu reduções de 53,3% em compostos fenólicos, 34,8% de furfural, 3,7% de HMF, 4,2% de ácido acético e 67,6% da área espectral. Na sequência, o hidrolisado tratado na etapa anterior foi submetido a testes de microfiltração e ultrafiltração. Para esta etapa os melhores resultados foram obtidos utilizando membranas de 100 kDa em polietersulfona. Com este tratamento foi possível reduzir em 11,9% os compostos fenólicos, 23,8% de furfural, 21,5% de HMF e 21,4% de área espectral. Após o tratamento com membranas o hidrolisado foi percolado em resinas de caráter catiônico e aniônico utilizadas em série possibilitando a eliminação de 34,8% de compostos fenólicos, 38,5% de furfural, 74,7% de HMF, 55% de ácido acético e 10,3% da área espectral. Ao final, a combinação de todas as tecnologias de separação estudadas possibilitou remoções maiores que 97% para compostos fenólicos, furfural e HMF o que resultou numa redução da área espectral em 99,3%. O hidrolisado purificado foi concentrado e submetido a testes fermentativos preliminares para produção de etanol e xilitol. Estas bioconversões apresentaram rendimentos de 0,58 g/g em xilitol e 0,29 g/g em etanol por D-xilose consumida, que equivalem a 86% e 83% dos rendimentos obtidos a partir dos meios sintéticos, respectivamente. Estes resultados indicaram que a purificação obtida através do uso combinado da coagulação/floculação, separação por membranas e resinas de troca iônica foram bastante satisfatórios principalmente considerando a fermentabilidade obtida a partir deste substrato em comparação ao meio sintético. / The presence of inhibitory compounds in the metabolism of microorganisms is the main difficulty for the use of hemicellulosic hydrolyzate for ethanol and xylitol production. Compounds derived from lignin, cellulose and hemicellulose degradation are released during the biomass acid hydrolysis. This study aimed to evaluate the use of different detoxification treatments in combination, aimed at purifying the hydrolyzed hemicellulosic sugarcane bagasse. The treatments were: coagulation / flocculation of colloidal impurities, separation by microfiltration and ultrafiltration membrane and ion exchange resins, and the starting material was a newly obtained hydrolyzed bagasse. The treatment of coagulation / flocculation was optimized using factorial experiments design of the kind that in the best condition promoted reductions of 53.3%, 34.8%, 3.7%, 4.2% and 67.6% in phenolic compounds, furfural, hydroxymethylfurfural, acid acetic acid and spectral area, respectively. Next, the hydrolyzate treated in the previous step was tested for microfiltration and ultrafiltration. For this step the best results were obtained using a 100 kDa membrane in polyethersulfone. With this treatment were obtaneid reduction of 11.9%, 23.8%, 21.5%, 21.4% in phenolic compunds, furfural, hydroxymethylfurfural and spectral area, respectively. After membrane treatment the hydrolyzate was percolated through resins with anionic and cationic character used in series enabling the elimination of 34.8%, 38.5%, 74.7%, 55% and 10.3% of phenolic compounds, furfural, hydroxymethylfurfural, acetic acid and spectral area, respectively. At the end, the combination of all separation technologies studied was able to remove greater than 97% of phenolic compounds, furfural and hydroxymethylfurfural which resulted in a reduction of 99.3% in spectral area. The purified hydrolyzate was concentrated and subjected to preliminary fermentative testing for the ethanol and xylitol production. These bioconversions had income of 0.58 g/g in xylitol and 0.29 g/g in ethanol by D-xylose consumed, equivalent to 86% and 83% of ethanol and xylitol yield obtained from the synthetic medium, respectively. These results indicated that the purification achieved through the combined use of coagulation/flocculation, membrane separation and íon exchange resins were very satisfactory, especially considering the fermentability obtained from this substrate compared to the synthetic medium.

122 f. / Submitted by Ana Hilda Fonseca (anahilda@ufba.br) on 2013-03-22T17:20:17Z No. of bitstreams: 1 Tese corrigida final.pdf: 1322795 bytes, checksum: a277616fb5634d49040e3b569eae8dd2 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Hilda Fonseca(anahilda@ufba.br) on 2013-06-05T17:38:45Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Tese corrigida final.pdf: 1322795 bytes, checksum: a277616fb5634d49040e3b569eae8dd2 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-06-05T17:38:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese corrigida final.pdf: 1322795 bytes, checksum: a277616fb5634d49040e3b569eae8dd2 (MD5) Previous issue date: 2012 / CAPES / No presente trabalho, desenvolveu-se um método alternativo para determinação de cobre, ferro, níquel e zinco, usando a espectrometria de fluorescência de raios-X com energia dispersiva (EDXRF), em amostras de etanol combustível e cachaça, após procedimento de pré-concentração. O procedimento consistiu na retenção dos analitos em papel cromatográfico de troca iônica, suporte sólido que se mostrou apropriado para medições diretas por EDXRF. Algumas variáveis foram otimizadas e os melhores resultados obtidos foram: vazão de amostragem de 2,0 mL min-1, pH entre 5,0 e 7,5 e volume de amostragem de 10 mL. No procedimento, com auxílio de uma bomba peristáltica, alíquotas da solução padrão ou amostra foram passadas em papel cromatográfico de troca catiônica, que foi cortado em círculos com 13 mm de diâmetro e adaptados em suporte para filtração. Após a secagem dos papéis cromatográficos, foram realizadas medições diretas no papel empregando espectrômetro de fluorescência de raios-x de energia dispersiva. As curvas de calibração apresentaram resposta linear no intervalo de 0,050 a 1,50 μg mL-1 dos analitos. As repetibilidades, expressas em termos de RSD das soluções-padrão contendo 0,25 μg mL-1 de Cu, Fe, Ni e Zn, calculadas a partir de 15 determinações consecutivas, foram de 2,5, 2,8, 3,0 e 2,7%; e 3,1, 2,9, 2,8 e 2,7%, para matrizes com 96% e 50% de etanol, respectivamente. Obteve-se limites de quantificação (LQ) iguais a 43, 50, 50 e 40; e 47, 54, 59 e 45 μg mL-1, para matrizes com 96% e 50% de etanol, respectivamente. O procedimento foi verificado através de testes de recuperação, adicionando-se 100 μg L-1 de cada metal nas diferentes amostras, com resultados entre 92 e 99%. Os resultados obtidos pelo método proposto foram comparados com os resultados obtidos por um método comparativo usando ICP OES, após digestão das amostras, não apresentando diferenças significativas, com um nível de confiança de 95%. O método proposto é simples e não exigiu que as amostras fossem submetidas a qualquer pré-tratamento drástico ou demorado. / Salvador

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6607.pdf: 6190774 bytes, checksum: 3ea1f5345ec9e1a04d7b61ab8fabc3f1 (MD5) Previous issue date: 2015-02-24 / In order to increase accessibility to catalytic sites, several studies currently aimed at reducing the diameter of the particles of zeolites to the nanometer scale. So, the increase in aging temperature caused a reduction in the size of the particle to 40 ° C, higher values for the phenomenon of crystal growth has become prevalent. At temperatures between 50 ° C and above, evidenced the formation of materials with relative crystallinity, even before the hydrothermal treatment step. On aging at 60 ° C for 24 h, according to the XRD patterns and the use of the Scherrer equation was obtained the smaller crystallite sizes of all the syntheses performed, those having dimensions of about 12 nm and particle of 300 nm. Thus, when the synthesis time compared to the literature, there obtained a reduction of 54 h and no more necessary to make the hydrothermal treatment step at 100 ° C. To evaluate the influence of the size of the zeolite crystals, when they apply the basic catalysis, using the commercial and nanometric zeolites synthesized. Both materials modified by ion exchange with ammonium cations and methylammonium, in order to generate catalytic sites with strong basic properties. Due to steric hindrance ion exchange not completely occurred, however the nanometric zeolite showed values of ion exchange higher for all cations used for commercial zeolite, except for the tetramethylammonium cation, where the results were equal. Among all exchangers used cations, zeolites containing methylammonium had better conversions. The catalytic evaluations conducted have shown overall prevalence of catalysts with nanosized front of commercial micrometric zeolite. The greater accessibility and better diffusion of the reactants and products through the pores of zeolites with nanosized crystallites provided better performance in catalytic studies on activity, kinetics, reaction rate, activation energy and TOF. / Com o objetivo de aumentar a acessibilidade aos sítios catalíticos, inúmeras pesquisas são realizadas atualmente visando a redução do diâmetro das partículas das zeólitas para a escala nanométrica. Assim, a fim de aperfeiçoar e reduzir o tempo de síntese da zeólita FAU nanométrica foram empregadas algumas modificações no método reportado na literatura sem a utilização de direcionadores orgânicos. O aumento da temperatura de envelhecimento proporcionou a redução do tamanho das partículas até 40°C, para valores superiores o fenômeno de crescimento tornou-se predominante. Na temperatura de 50°C e superiores, evidenciou-se a formação de materiais com relativa cristalinidade antes mesmo da etapa de tratamento hidrotérmico. No envelhecimento a 60°C por 24 h, de acordo com os difratogramas e com o emprego da equação de Scherrer foram obtidos os menores tamanhos de cristais dentre todas as sínteses realizadas, estes possuindo dimensões em torno de 12 nm. Em uma avaliação catalítica preliminar utilizando todas as zeólitas sintetizadas na forma sódica, na reação modelo de condensação de Knoevenagel, os melhores resultados foram obtidos pela zeólita constituída de cristais de 12 nm e partículas de 300 nm. Desse modo, quando comparado o tempo de síntese com a literatura, atingiu-se uma redução de 54 h, além de não ser mais necessária a etapa de tratamento hidrotérmico a 100°C. Para avaliar a influência do tamanho dos cristais zeolíticos quando estes aplicados à catálise básica, utilizou-se as zeólitas comercial e nanométrica sintetizada no trabalho. Ambos os materiais foram modificados por troca iônica com cátions de amônio e metilamônio, objetivando a geração de sítios catalíticos com propriedades básicas mais fortes. Devido a impedimentos estéricos a troca iônica não ocorreu totalmente, porém, a zeólita com cristais de 12 nm apresentou valores de troca iônica superiores para todos os cátions utilizados em relação a zeólita comercial, exceto para o cátion tetrametilamônio, em que os resultados foram similares. Dentre todos os cátions trocadores utilizados, as zeólitas contendo monometilamônio apresentaram melhores conversões. As avaliações catalíticas realizadas demostraram melhor desempenho dos catalisadores nanométricos frente a zeólita micrométrica comercial. A maior acessibilidade e a melhor difusão dos reagentes e produtos pelos poros da zeólita nanométrica, proporcionaram melhores resultados nos estudos catalíticos referentes a atividade, cinética, velocidade da reação, energia de ativação e TOF.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6783.pdf: 3853594 bytes, checksum: 5c76462cb2ede47f0f6638372f3f2364 (MD5) Previous issue date: 2015-02-18 / Financiadora de Estudos e Projetos / The fluid catalytic cracking (FCC) is one of the most important process in the petroleum refining industry, being responsible for the increase of the yield of the most valuable light hydrocarbons. On the other hand, the FCC process generates big amounts of CO, NOx and SOx emissions. The CO emissions from the most of pollution sources are abatement using noble metal based catalysts. However, the growing demand and scarcity of those metals have caused an increase in the process cost and consequently promoting studies to find alternative catalysts with comparable efficiency and lower in cost. In this respect, the literature had presented interesting results with transitions metal catalysts. Thus, the objective of this work was to prepare exchanged or impregnated Fe or Mn on H-mordenite or Ce-mordenite, which were evaluated between 150 and 550 oC in the CO oxidation with O2, in the presence or absence of interfering compounds (water steam or SO2). The catalysts were characterized by ICP-OES, DRX, DRS-UV-VIS and Mössbauer spectroscopy. The results showed that the preparation procedures of the interchanged or impregnated Fe or Mn catalysts were adequate, and no mordenite crystallinity loss was observed. Contrary to the exchanged Fe or Mn based catalysts, those based on impregnated Fe or Mn oxides showed a important potential as catalysts in the CO oxidation with O2. Then, in the applied operational conditions the Ce-MOR/Fe10, Ce-MOR/Mn5, Ce-MOR/Mn10 e H-MOR/Mn5 catalysts were able to produce an effluent with CO content lower than 500 ppm, which is the allowed limit by the environmental regulations related with FCC units. In the presence of water steam the evaluated Fe or Mn catalysts presented activity loss that was recovered after the elimination of that interfering from the feed. Nevertheless, in the presence of SO2, the tested catalysts showed an irreversible and significantly activity loss. / O craqueamento catalítico fluido (FCC) é uma das etapas mais importantes no refino de petróleo, sendo responsável pelo aumento do rendimento em frações leves, de maior valor agregado. Por outro lado, o FCC é responsável na refinaria por uma grande parcela das emissões de monóxido de carbono (CO), óxidos de nitrogênio (NOx) e óxidos de enxofre (SOx). O CO, em particular, na maioria das fontes poluidoras é eliminado via oxidação sobre catalisadores à base de metais nobres. Porém, o aumento na demanda desses metais e sua baixa disponibilidade criam um forte impacto no custo do processo, surgindo a necessidade de buscar catalisadores alternativos, com eficiência comparável e de menor custo. Assim, o objetivo deste trabalho foi preparar catalisadores à base de ferro ou manganês impregnados ou trocados em H-mordenita ou Ce-mordenita e avaliá-los entre 150 e 550 oC na oxidação de CO com oxigênio (O2), na ausência ou presença de compostos interferentes à reação como vapor de água e dióxido de enxofre (SO2). Os catalisadores foram caracterizados por espectroscopia de emissão atômica (ICP-OES), difração de raios X (DRX), espectroscopia de reflectância difusa (DRS-UV-VIS), redução com H2 à temperatura programada (RTP-H2) e espectroscopia Mössbauer (MOSS). Os resultados mostraram que os procedimentos de preparação dos catalisadores, trocados ou suportados, foram eficientes, não se observando perda de cristalinidade da mordenita. Os catalisadores com óxidos de Fe ou Mn suportados na mordenita apresentaram um importante potencial para serem utilizados como catalisadores na oxidação de CO com O2, contrário ao que ocorreu com cátions de Fe ou Mn em sítios de troca. Assim, nas condições operacionais utilizadas, os catalisadores Ce-MOR/Fe10, Ce-MOR/Mn5, Ce-MOR/Mn10 e H-MOR/Mn5 foram capazes de converter CO suficiente para produzir um efluente gasoso com teor menor que 500 ppm de CO, sendo essa a concentração limite permitida pela legislação que rege as emissões de unidades FCC. Os catalisadores impregnados com Fe e Mn, quando avaliados na presença de vapor de água e de SO2, ocorreu perda da atividade, a que foi recuperada somente no caso do vapor de água.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / In this study we investigated the interaction between lead and the amino acid cysteine, lysine and N-acetylcysteine by testing long-term contact with ion exchanger resins and also the determination of stability constants. The importance of investigating the presence of lead in solutions for parenteral nutrition is related to the risk of internal contamination of these solutions due to the affinity between amino acids that compose these solutions and lead present in plastic packaging. The amino acids according to their relative affinities can act as carriers of metal in living organisms. The long term tests with adsorbents in form of Pb2+ showed that the higher extraction of lead occurs at amino acid that has a greater affinity for the metal and this is evidenced by the value of stability constant calculated, i.e., there was a direct relationship of the values of the calculated stability constants. Kinetic effects were not significant in this study, since the trials were of long duration. Tests with complexing agents such as EDTA and citric acid, that have known stability constants, were also performed for comparison purposes. The quantification of lead in long term tests was performed by atomic absorption spectrometry with flame and electrothermal atomization. The stability constants were obtained by potentiometry by processing the data through the software BEST®. Titrations in aqueous solutions with constant ionic strength and temperature showed that the predominant species in solution have molar ratio of 1:1 (L: M) to N-acetyl-cysteine and lysine and 1:1 and 2:1 for cysteine. The main species found for cysteine were Cys2Pb and CysPbOH with log K = 1.61 and 24.00, respectively, for N-acetylcysteine N-Acetyl-Cys2Pb, N-Acetyl-Cys2PbH and N-Acetyl-CysPbOH with log K =-1.55, 14.52 and 21.49 respectively, and for lysine LysPb with log K = 9.69. The interaction of amino acids studied with lead was also detected by the tests made with the raw material of the packaging of parenteral nutrition solutions through the analysis by AAS. / Neste trabalho investigou-se a interação entre chumbo e os aminoácidos cisteína, N-acetilcisteína e lisina por meio de ensaios de contato de longa duração com resina de troca iônica e estudos para determinar as constantes de estabilidade dos complexos formados entre eles. A importância de investigar a presença de chumbo em soluções de nutrição parenteral relaciona-se ao risco de contaminação interna destas soluções em decorrência da afinidade entre os aminoácidos que compõem as soluções e o chumbo presente nas embalagens plásticas. Os aminoácidos em função de suas afinidades relativas podem atuar como transportadores do metal nos organismos vivos. Os resultados dos ensaios de contato com resina na forma Pb2+ mostraram que a maior extração do chumbo ocorre pelo aminoácido que possui maior afinidade pelo metal e isto é comprovado pelo valor da constante de estabilidade calculada, ou seja, houve relação direta dos valores das constantes obtidas através do cálculo das mesmas para os aminoácidos estudados com a taxa de extração do chumbo da resina pelos ligantes (aminoácidos). O efeito cinético, estabelecido pelas leis de velocidades não importaram nesse estudo, uma vez que os ensaios foram de longa duração. Ensaios com agentes complexantes, como EDTA e ácido cítrico, com constantes de estabilidade já conhecidas, também foram realizados para fins comparativos. A quantificação de chumbo nos ensaios de longa duração foi realizada por espectrometria de absorção atômica (AAS) com atomizações por chama e eletrotérmica. As constantes de estabilidade foram obtidas por potenciometria com o tratamento dos dados através do programa computacional BEST®. Titulações potenciométricas, de soluções aquosas com força iônica e temperatura constantes, mostraram que as espécies predominantes em solução são de razão molar 1:1 (L:M) para N-acetilcisteína e lisina e de 1:1 e 2:1 para cisteína. As principais espécies encontradas foram para cisteína, Cys2Pb e CysPbOH com log K = 1,61 e 24,00 respectivamente, para N-acetilcisteína N-Acetil-Cys2Pb, N-Acetil-Cys2PbH e N-Acetil-CysPbOH, com log K = -1,55; 14,52 e 21,49 respectivamente, e para lisina LysPb, com log K = 9,69. A interação dos aminoácidos estudados com o chumbo também foi constatada pelos ensaios feitos com a matéria-prima das embalagens das soluções de Nutrição Parenteral através da análise por AAS.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3130.pdf: 1560393 bytes, checksum: 956158589ca7612292e905d81a005f93 (MD5) Previous issue date: 2010-06-09 / Universidade Federal de Sao Carlos / Clavulanic acid is a β-lactam substance with low antibiotic activity. Nonetheless, it is an important medicine which acts as a potent β-lactamase inhibitor. These enzymes catalyze the hydrolysis of β-lactam ring of antibiotics, leaving them without antibiotic action. It is industrially produced with submerged cultures of Streptomyces clavuligerus, a filamentous bacterium. Extraction and purification studies have shown a very clear and defined course, when it comes to the stages that precede precipitation and crystallization. The extraction processes with ultrafiltration membranes, with organic solvents and extraction in aqueous two-phase systems (ATPS) have been studied whereas purification has been studied for processes which involve ion exchange. However, there are few works related to clavulanic acid aqueous two-phase system extraction and they are not conclusive. The present study proposed utilizing the aqueous two-phase system (ATPS) to purify the clavulanic acid and re-extract it with ion exchange adsorption, which might provide information for further studies on coupled processes which operate continuously. The first technique evaluated to re-extract the clavulanic acid was the separation process with membranes, and its results showed a low separation between PEG and clavulanic acid. In a second step, the ion exchange chromatography technique with Amberlite IRA-400Cl and Streamline Q XL resins was used. It was evidenced by the ion exchange chromatography that the Amberlite IRA- 400Cl resin makes the process of re-extraction of clavulanic acid from the top phase possible and that the phosphate present in the top phase makes clavulanic acid adsorption difficult for both studied resins. Addition of ethanol, in order to precipitate the phosphate salts, made the re-extraction of clavulanic acid from the ATPS top phase by Streamline Q XL resin possible. The third step of the global process was the optimization of clavulanic acid extraction using the aqueous two-phase systems. The results showed that it is possible to obtain yields around 100% and a purification factor of 1.5 times for the clavulanic acid. Another characteristic analyzed was the clavulanic acid degradation velocity in the aqueous two-phase system; it was very high at the bottom phase which was rich in phosphate salts. Trials of continuous aqueous twophase system process were performed. This process was shown to be operationally viable. The set of results acquired in this study will allow the study and implementation xxv of a continuous process for the purification of clavulanic acid utilizing the aqueous twophase system. / O ácido clavulânico é uma substância β-lactâmica com fraca atividade antibiótica, porém é um importante fármaco agindo como um potente inibidor de enzimas β- lactamase. Estas enzimas que catalisam a hidrólise do anel β-lactâmico dos antibióticos, deixando os sem ação antibiótica. O ácido clavulânico é produzido industrialmente por culturas submersas da bactéria filamentosa Streptomyces clavuligerus. Os trabalhos referentes à extração e purificação têm mostrado uma direção bastante clara e definida no sentido das etapas envolvidas que precedem à precipitação e cristalização. Na linha de extração têm sido estudados os processos com membranas de ultrafiltração, processos de extração com solventes orgânicos e extração em sistemas de duas fases aquosas (SDFA), enquanto que a purificação tem sido estudada por processos envolvendo a troca iônica. No entanto, são poucos os trabalhos relacionados com a extração do ácido clâvulanico por sistema de duas fases aquosas, não sendo estes ainda conclusivos. No presente trabalho foi proposto utilizar o SDFA para purificar o ácido clavulânico e re-extraí-lo através da adsorção por troca iônica, fornecendo subsídios para futuros estudos de processos conjugados operando de forma contínua. A primeira técnica estudada para re-extração do ácido clavulânico do SDFA foi o processo de separação com as membranas de polisulfona de microfiltração e ultrafiltração operando em escoamento tangencial, cujos resultados mostraram baixa separação entre PEG e ácido clavulânico. Numa segunda etapa utilizou-se técnica de cromatografia de troca iônica com as resinas Amberlite IRA-400Cl e Streamline Q XL. Para cromatografia de troca iônica ficou evidenciado que a resina Amberlite IRA-400Cl possibilita o processo de re-extração do ácido clavulânico da fase de topo e que o fosfato presente na fase de topo dificulta adsorção do ácido clavulânico para ambas as resinas estudadas. Adição do etanol para precipitação dos sais de fosfato possibilitou a re-extração do ácido clavulânico da fase de topo do SDFA pela resina Streamline Q XL. Como terceira etapa do processo global foi realizada a otimização da extração do ácido clavulânico através dos sistemas de duas fases aquosas, os resultados mostraram que é possível obter rendimento próximo a 100% e um fator de purificação de 1,5 vezes para o ácido clavulânico. Outro fator analisado foi a velocidade de degradação do ácido clavulânico no sistema de duas fases aquosas; esta se mostrou bastante alta na fase de fundo rica em sais de fosfato. Os ensaios do processo do sistema de duas fases aquosas contínuo foram realizados, sendo que esse processo mostrou-se operacionalmente viável. O conjunto de xxiii resultados obtidos neste trabalho permitirão o estudo e implementação de um processo contínuo para a purificação do ácido clavulânico utilizando o sistema de duas fases aquosas.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseJCTF.pdf: 3670025 bytes, checksum: 32289c02fa0f16236c28137ea6d2a96c (MD5) Previous issue date: 2004-12-13 / Universidade Federal de Sao Carlos / Natural zeolites are the most important inorganic cationic exchangers exhibiting high ion exchange capacity, selectivity and environment compatibility. Heavy metals are well known for toxicity and their disposal is a significant industrial waste problem. The goal of this work was directed to evaluate the selectivity of a purified homo-ionic clinoptilolite mineral for aqueous Pb2+, Zn2+, Cu2+ and Na+ ions at 0,005 eq/L and 303 K, interpreted through the application of empirical thermodynamic models to the zeolite phase (Margules, Van Laar, Wilson) coupled with a well established ion-interaction approach for the electrolyte solution (Pitzer). The present study considered the following stages: (1) adsorbent material: preparation and characterization; (2) aqueous solutions: nitrates of sodium, lead, zinc and copper; (3) equilibration of weighed amounts of homo-ionic clinoptilolite with a series of solutions containing the two competing cations; (4) analysis for aqueous cations by AAE; (5) construction of the equilibrium points; isotherm analysis; (6) test for thermodynamic reversibility; (7) empirical models for the zeolite phase (admitted as a solid solution) jointed to the ion-interaction model chosen for the aqueous solution; (8) equilibrium constant and Gibbs free energy for the ion-exchange reactions; phenomenological interpretation of the thermodynamic parameters obtained by means of the application of empirical models to the zeolite phase. The above procedure was, in the same way, followed for the ternary systems. The results obtained in this work shown that the empirical models adopted for the solid phase coupled to Pitzer s model for the activity coefficients in the electrolyte solution describe successfully the binary ion-exchange equilibria. The calculated equilibrium constant and the corresponding Gibbs free energy for each binary-exchange reaction resulted in a selectivity sequence, at the normality and temperature of this study, easily deduced as: 2 2 2 Pb Na Cu Zn + + + + > > . Besides, the parameters estimated applying the Margules , Van Laar s and Wilson s equations for cations in the solid binary mixture resulted in useful values quantifying adequately the cation zeolite framework interactions, thus, an alternative way to interpret the adsorbent selectivity from the charge and cationic radius effect. The ternary parameters obtained applying multi-component empirical models do not explain properly the non-ideality of ions in a solid mixture containing more than two components. This is in accordance with the results encountered in a number of publications on crystal structure of heulandite-group zeolites: these aluminosilicates are found to contain crystallographically distinct set of sites throughout the exchanger framework and that normally each set of sites is partially populated by the exchanging ions. As a consequence, activity coefficients for a multi-component exchange reaction cannot be predicted from appropriate binary data for a heterogeneous exchanger, since the phenomenological binary coefficients are complicated functions of each site set, population and composition, and both these properties will change on introducing other species of ion in the exchanger. In this sense, and from what were obtained here, is believed that multi-component solid phase nonideality must, at least, be interpreted through the application of statistical thermodynamic models considering the energetic heterogeneity of a number of site set and the charge density of the specific zeolite framework. / Obs.: Devido a restrições dos caracteres especias, verifcar resumo em texto completo para download. As zeólitas naturais constituem os trocadores iônicos inorgânicos mais importantes, as quais mostram elevada capacidade de troca iônica, seletividade e compatibilidade com o ambiente natural. Os metais pesados são conhecidos pela sua toxicidade e seus depósitos constituem o maior problema quanto a despejos industriais. Os objetivos básicos deste trabalho foram a interpretação do equilíbrio de adsorção e a avaliação da seletividade de um mineral de clinoptilolita purificado e homo-iônico por Pb2+, Zn2+, Cu2+ e Na+ aquosos à normalidade de 0,005 eq/L e temperatura de 303 K. O estudo proposto foi feito obedecendo as seguintes etapas: (1) preparação e caracterização do material adsorvente; (2) preparação e análise de soluções eletrolíticas; (3) equilíbrio termodinâmico de clinoptilolita homo-iônica com soluções contendo os dois cátions competitivos; (4) análises, no equilíbrio, das soluções mediante EAA; (5) construção dos pontos experimentais e análise das isotermas; (6) testes de reversibilidade termodinâmica; (7) uso de modelos empíricos para a fase zeólita, admitida como uma pseudo-solução, e modelos de interação iônica para a solução eletrolítica; (8) análise da constante de equilíbrio e da energia livre de Gibbs das reações de troca binárias e interpretação fenomenológica dos parâmetros termodinâmicos. Os resultados obtidos mostraram que os modelos adotados para a fase zeólita, considerada como uma mistura, junto com o modelo de Pitzer para os coeficientes de atividade na solução eletrolítica descrevem com sucesso o equilíbrio de troca binária dos sistemas estudados. A constante de equilíbrio calculada e a correspondente energia livre de Gibbs, para cada reação de troca binária à normalidade e temperatura estudadas, resultaram numa seqüência de seletividade dada por: 2 2 2 Pb Na Cu Zn + + + + > > . Paralelamente, os parâmetros estimados através do o uso das equações de Margules, Van Laar e Wilson para os cations na mistura binária resultaram em valores úteis na quantificação das interações cátion estrutura. Desta forma, a avaliação destes parâmetros constituiu uma alternativa na interpretação da seletividade do adsorvente pelos diferentes cátions de troca a partir do efeito do raio e da carga dos cátions. Os parâmetros ternários obtidos através da aplicação de modelos clássicos de estrutura multicomponente resultaram não satisfatórios na interpretação fenomenológica da mistura de mais de dois componentes. Este resultado confirma o encontrado em estudos sobre a estrutura cristalina das zeólitas tipo heulandita: estes aluminosilicatos geralmente contêm grupos de sítios cristalográficos distinguíveis e, por outro lado, que os coeficientes de atividade dos íons em cada tipo de sítios é uma função fortemente dependente da composição e população destes. Desta forma, a inclusão de um terceiro componente torna extremamente complicada a predição e interpretação dos coeficientes de atividade fenomenológicos na mistura sólida multicomponente. Neste sentido e, a partir dos resultados deste estudo, acredita-se que a interpretação da não idealidade da mistura sólida multicomponente deve ser feita através do uso de modelos que considerem a heterogeneidade energética dos diferentes grupos de sítios dentro da zeólita, acoplado a considerações da termodinâmica estatística que têm em conta a população e composição em cada grupo de sítios, além da densidade de carga da rede cristalina do adsorvente.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Immobilized enzymes provide many advantages when compared to the usage of their free forms. Among these ones, remarkable advantages are the possibility of the biocatalyst reusability, easy separation at the end of the process, its usage in continuous way and the enhancement of its stability. This work was performed aiming the immobilization of the α-galactosidase enzyme from Aspergillus niger in ion exchange resin and the evaluation of its catalytic activity. Firstly, tests were performed in five different resins: Amberlite 252-Na, Dowex Marathon A, Dowex Marathon C, Duolite A-568 e Duolite S-761. According to the results, Duolite A-568 was chosen as the best support. Therefore, studies were done aiming the optimization of the immobilization process in this resin. Glutaraldehyde 1% (v/v) was used before the enzyme adsorption process and it enhanced the operational stability of the immobilized enzyme. Preliminary tests did not showed difference for the immobilization process at the temperatures of 25 and 40°C. A full factorial design and a central composite design were performed to study the best immobilization conditions varying the pH, the α-galactosidase concentration and the immobilization time. The results led to use the following immobilization conditions: pH 4.5; 15 g/L of α-galactosidase and 3 hours of immobilization. The temperature of maximum activity occurred at 60°C for both free and immobilized enzyme. The activation energy calculated by linear adjustment of Arrhenius equation was 5.66 kcal/mol for soluble α-galactosidase and 4.48 kcal/mol for immobilized α-galactosidase. The optimum pH range obtained for free enzyme was 4.0-5.0 and for immobilized enzyme it was 3.0-6.0. The immobilization process improved the α-galactosidase activity in alkaline pHs. Analysis of pH stability showed that both forms of enzyme were resistant for the pH ranges studied (3.5 to 7.5 for free and 3.0 to 8.0 for immobilized). However, the thermal stability of the biocatalyst immobilized in the support decreased. The kinetic studies without inhibition showed closed values of maximum speed (Vmax) for both enzyme forms (194.5 U for free and 187.7 U for immobilized). Although, the Michaelis-Menten constant (Km) of immobilized enzyme was higher than the free one (18.8 and 12.5 g/L, respectively). The hydrolysis reaction of raffinose was inhibited by the addition of the reaction products, sucrose and galactose, and the results of inhibition by galactose pointed for the competitive inhibition type. Then, storage tests of immobilized α-galactosidase showed that the enzyme maintained its activity even after 145 days when kept at the temperature of 4°C. / O uso de enzimas imobilizadas proporciona muitas vantagens em relação ao seu uso na forma livre. Dentre estas vantagens se destacam a possibilidade de reutilização do biocatalisador, a sua fácil separação ao final do processo, a utilização em modo contínuo e o aumento de sua estabilidade. Este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de imobilizar a enzima α-galactosidase de Aspergillus niger em resina de troca iônica e avaliar a sua atividade catalítica. Inicialmente, foram feitos testes preliminares de imobilização em 5 tipos de resinas: Amberlite 252-Na, Dowex Marathon A, Dowex Marathon C, Duolite A-568 e Duolite S-761. Pelos resultados obtidos, Duolite A-568 foi selecionada como melhor suporte e, portanto, estudos foram feitos para a otimização do processo de imobilização nesta resina. Glutaraldeído na concentração de 1% (v/v) foi utilizado anteriormente ao processo de adsorção da enzima e melhorou a estabilidade operacional da α-galactosidase imobilizada. Testes preliminares não indicaram diferença do processo de imobilização para temperaturas de 25 e 40°C. Realizou-se um planejamento fatorial completo e um planejamento composto central para estudar as melhores condições de imobilização variando-se o pH, concentração de α-galactosidase e tempo de imobilização. Os resultados obtidos levaram a utilizar as seguintes condições de imobilização: pH 4,5, concentração de α-galactosidase de 15 g/L e tempo de imobilização de 3 horas. A temperatura de máxima atividade enzimática foi 60°C tanto para a enzima livre quanto imobilizada. O valor da energia de ativação encontrado pelo ajuste linear da equação de Arrhenius foi de 5,66 kcal/mol para α-galactosidase solúvel e 4,48 kcal/mol para α-galactosidase imobilizada. A faixa de pH ótimo obtido para a enzima livre foi 4,0-6,0 e para a enzima imobilizada foi 3,0-6,0. O processo de imobilização melhorou a atividade da α-galactosidase para pHs mais alcalinos. A análise de resistência ao pH mostrou que ambas as formas da enzima foram resistentes para as faixas estudadas (3,5 a 7,5 para livre e 3,0 a 8,0 para imobilizada). No entanto, a resistência térmica do biocatalisador retido no suporte foi menor. O estudo cinético sem inibição apresentou valores de velocidade máxima (Vmáx) próximos para as duas formas da α-galactosidase (194,5 U para livre e 187,7 U para imobilizada), porém o Km da forma imobilizada foi maior que o da livre (18,8 g/L e 12, 5 g/L de rafinose, respectivamente). A reação de hidrólise da rafinose foi inibida pela adição dos produtos da reação, sacarose e galactose, sendo que os resultados de inibição por galactose apontam para o tipo de inibição competitiva Por fim, testes de estocagem da α-galactosidase imobilizada mostraram que a enzima manteve sua atividade mesmo após 145 dias mantida a temperatura de 4°C. / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Luiz Carlos Barbosa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-04T20:34:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GarciaRivera_VictorAnthony_M.pdf: 15268986 bytes, checksum: 03f47604e1a522457d30d9fa547a024d (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Neste trabalho de pesquisa, reporto a fabricação e caracterização de vidros germano-telurito para amplificadores ópticos curtos. Estes são fabricados em guias de onda planar e canal pela técnica de troca iônica e fibra em vidro, dopados com altas concentrações de íons de Er3+ cuja composição é: 75TeO2 ¿ 2GeO2 ¿ (10+x)Na2O ¿ (12-x)ZnO ¿ 1Er2O3 (mol%, onde x=0, 2 e 5). São preparados guias multímodos e monomodos, as profundidades dos guias podem ser controladas pela variação do tempo e da temperatura no processo da troca iônica. Com o vidro de maior índice de refração consegui fabricar fibra óptica (só nucleo) e solda com outro vidro de menor índice de refração, pela técnica de fibra em vidro. A preparação dos vidros foi feita pela técnica convencional de fusão à temperatura de 7500C. Encontrou-se grande estabilidade térmica nos sistemas vítreos. Realizou-se as medidas de espectroscopia Raman, absorção, emissão e tempo de vida, onde se mostra a maior largura de banda de emissão dos vidros germano-teluritos dopados com íons Er3+ quando comparado com amplificadores comerciais feitos à base de vidros silicatos. Os vidros já polidos passaram pelo processo de fotolitografía, durante a fabricação dos guias de ondas se empregou a técnica de troca iônica dos íons Ag+. Na+, processo tomando por base a temperatura de início de cristalização Tg; neste processo os vidros foram submergidos num banho de sais que continha 2AgNaO3 ¿ 49NaNO3 ¿ 49KNO3. Os índices efetivos dos modos foram medidos pela técnica de acoplamento por prisma com o equipamento Metricom. Foram determinados o perfil do índice de refração e os parâmetros da difusão: coeficiente de difusão efetiva De e a energia de ativação ED. Conseguiu-se fabricar guias de onda planar e canais monomodos e multímodos pela técnica de troca iônica em vidros germano-teluritos dopados com altas concentrações de íons de Er3+. Empregando a técnica de fibra em vidro, consegui fabricar um guia de onda. Método totalemente novo que consiste na solda de uma fibra óptica (núcleo) com um substrato de menor índice de refração que é a casca para esta fibra mediante esta técnica. Neste processo deve-se ter em conta a região de temperatura Tg ¿ Tx, para evitar possiveis processos de cristalização no processo de solda da fibra óptica com o substrato / Abstract: In this work the production and characterization of germane-tellurite glasses for small optical amplifiers are reported. These materials were applied in the manufacture of planar e channel waveguide using the technique of ionic exchange in glasses and fiber on glass, doped with high concentrations of ions of Er3+ whose composition is: 75TeO2 ¿ 2GeO2 ¿ (10+x)Na2O - (12-x)ZnO ¿ 1Er2 O3 (mol%, x= 0, 2 e 5). Multimode and monomode guides have been prepared, and the depths of the guide can be controlled for the time and the temperature variation in the process of the ionic exchange. With the glass of high refraction index, manufacture of the optic fiber (only nucleus), and welding this with another glass of smaller refraction index were carried out for the fiber technique on glass purpose. The preparation of glasses was made by the conventional technique of fusing at the temperature of 7500C and glasses of great thermal stability were obtained characterization Raman, optical absorption, light emission and lifetime measurements were performed. The optical absorption of glasses doped tellurite with ions Er3+ has been considerably broader than those of the amplifiers of glass base silicate glasses. The polishing of glasses was done using the photo-lithographical process during the construction of the waveguides. The technique of Ag+. Na+ ion-exchange was applied near Tg and below Tx. In this process, the glasses have been submerged in a bath of melted 2AgNaO3 ¿ 49NaNO3 ¿ 49KNO3. The effective refraction index was measured by the coupled prism technique using the Metricom equipment. The refraction index profile and the diffusion parameters as the diffusion effective coefficient De and the energy of activation ED were determined. Planar monomode and multimode waveguide channel was manufactured using the ion-exchange technique in germane-tellurite glasses doped with high concentration of Er3+ ions. A new method of glass fiber preparation is introduced and consists of the soldering of a fiber optic (nucleus) to a substrate of smaller refraction index. In this process the temperature region between Tg and Tx was avoided in order to prevent against any possible crystallization soldering process / Mestrado / Física / Mestre em Física