O lixiviado gerado em aterro sanitário possui substâncias de difícil degradação e amônia, que dificulta o tratamento biológico. O tratamento do lixiviado gerado em aterros sanitários requer uma série de processos de elevado custo e, outras técnicas de tratamento têm sido investigadas no intuito de reduzir custos e aumentar a eficiência do tratamento. A evaporação do lixiviado é uma técnica que aproveita o gás de aterro como fonte de calor, e é utilizada na redução do volume a tratar; porém as emissões atmosféricas geradas durante essa evaporação indicam a presença de amônia, o que pode causar impactos negativos em torno do aterro. Desta forma, é importante a realização de estudos que aprimorem esta técnica, para que a evaporação torne-se ambientalmente e economicamente viável. A amônia presente em amostras com pH em torno de 8,0 e temperatura em torno de 25C, está na forma de íon amônio, o que favorece ao processo de troca iônica. A troca iônica é um processo que tem sido estudado por muitos pesquisadores e consiste na troca de um ou mais constituintes de uma fase fluida para a superfície de uma fase sólida (resinas poliméricas). Este trabalho apresenta a eficiência de quatro tipos diferentes de resinas poliméricas: Amberlyst 15 Wet, Lewatit VPOC 1800, Dowex Mac-3 e Purolite MN250 na remoção e posterior, recuperação do íon amônio presente nos vapores condensados da evaporação de lixiviados. A princípio foi investigado a quantidade e o momento em que o amônio é lançado durante o processo de evaporação. Em seguida, caracterizaram-se as resinas quanto à eficiência de remoção, o tempo de contato e a quantidade ideal da resina. Estão apresentadas neste estudo as isotermas de adsorção de Langmuir, Freundlich e Temkin em diferentes temperaturas (298-318 K) e as condições ideais do processo. Os resultados apontaram duas resinas com eficiência de remoção, em torno de 40%, para concentrações acima de 1000 mg dm-3 de amônio, utilizando 0,5 g de resina e um tempo de contato de 20 minutos. Diferentes modelos cinéticos foram aplicados: Pseudo-Primeira Ordem, Pseudo-Segunda Ordem, difusão intrapartícula, Elovich e o modelo cinético de difusão externa e os resultados discutidos. Foi possível tratar Através da condensação dos vapores emitidos durante a evaporação do lixiviado, foi possível tratar foi possível obter uma recuperação em torno de 70% do íon amônio contido no vapor condensado proveniente da evaporação do lixiviado. / The leachate generated at the landfill has substances are difficult to degrade and ammonia, which hinders the biological treatment. The treatment of the leachate generated in landfills requires a number of high-cost procedures and other treatment techniques have been investigated in order to reduce costs and increase the efficiency of treatment. Evaporation of leachate is a technique that takes advantage of landfill gas as a heat source , and is used in reducing the volume to be treated, but atmospheric emissions generated during this evaporation indicate the presence of ammonia, which can cause negative impact on the surrounding the landfill. Thus, it is important to conduct studies that will improve this technique, so that evaporation to become environmentally and economically viable. The present in samples with pH around 8.0 and temperature around 25 C, ammonia is in the form of ammonium ion, which favors the ion exchange process. Ion exchange is a process that has been studied by many researchers and consists of the exchange of one or more constituents of a fluid phase to the surface of a solid phase ( polymer resin ). This paper shows the efficiency of four different types of polymeric resins: Amberlyst 15 Wet, Lewatit VPOC 1800 Dowex Mac - 3 and Purolite MN250 removal and later, recovery of ammonium ion present in the vapor condensate evaporation of leachate. At first it was investigated how much and when ammonium is released during the evaporation process. Then, the resins were characterized as to the removal efficiency, the contact time and the optimum amount of the resin. Are presented in this study, adsorption isotherms of Langmuir, Freundlich and Temkin at different temperatures (298-318 K) and the optimal process conditions. The results showed two resins with removal efficiency of around 40% for concentrations above 1000 mg dm-3 ammonium, using 0.5 g of resin and a contact time of 20 minutes. Different kinetic models were applied: pseudo-first order , pseudo-second order, intraparticle diffusion and Elovich kinetic model of external diffusion and results discussed. It can be treated by the condensation of the vapors emitted during the evaporation of the leachate was possible to treat it was possible to obtain a recovery of around 70% of the ammonium ion contained in the condensed steam from the evaporation of leachate.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:11:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissVOS.pdf: 9953067 bytes, checksum: 299d3330ffc647e62f77554d6847c7ae (MD5) Previous issue date: 2007-03-02 / Financiadora de Estudos e Projetos / LAS (Li2O-Al2O3-SiO2) glasses have been often used to produce glass- ceramics with near zero thermal expansion coefficient. These glass-ceramics are very important for applications that require high thermal shock resistance. However, they are still produced by traditional techniques, such as melting and forming followed by internal nucleation (induced by the addition of catalysts) and crystal growth in the volume of monolithic glass pieces. An alternative route for the production of glass-ceramics is via sintering of catalyst-free glass particles with controlled surface crystallization. The purpose of the present work was to determine the appropriate compositions and sintering conditions to produce dense LAS glass-ceramics having almost null porosity. Three compositions were analyzed to achieve near zero thermal expansion coefficient. The precursor glasses were analyzed by thermal analysis, and the glassceramics were analyzed by X-ray diffraction, optical microscopy and electron microscopy. Dense glass-ceramics were obtained with porosity below 1.5%. The results show that reduction of crystallization by an ion exchange promotes sintering. However, the high amount of vitreous phase present in these samples increases the thermal expansion coefficient. At least for one composition we obtained a glass-ceramic having a porosity of 1.4% and a thermal expansion coefficient of 0.5 x 10 -6 °C-1, a value similar to that of vitreous silica. / Os vidros do sistema LAS (Li2O-Al2O3-SiO2) vêm sendo estudados para obtenção de vitrocerâmicas com coeficiente de expansão térmica próximo de zero, que são necessárias em aplicações que requerem elevada resistência ao choque térmico. No entanto a obtenção destas vitrocerâmicas ainda está muito limitada à utilização de técnicas tradicionais de fusão e conformação seguida por nucleação (induzida pela adição de catalisadores) e crescimento de cristais no volume de peças monolíticas de vidros. Uma rota alternativa para a produção de vitrocerâmicas é a sinterização de partículas vítreas com cristalização superficial controlada, o que dispensa a adição de agentes nucleantes. No presente trabalho buscou-se determinar as condições ótimas de sinterização que levassem a vitrocerâmicas de LAS com porosidade mínima ou quase nula. Foram analisadas três composições para tentar obter um coeficiente de expansão térmica próximo de zero. Os vidros precursores foram caracterizados por análise térmica, e as vitrocerâmicas por difração de raios-X, microscopia óptica e microscopia eletrônica. Foram obtidas vitrocerâmicas densas, com fração de poros inferior a 1,5 %. Os resultados indicaram que a redução da cristalização das partículas, via troca iônica, favorece o processo de sinterização. No entanto a elevada quantidade de fase vítrea presente nestas amostras leva a um aumento do coeficiente de expansão térmica das mesmas. Para uma das composições foi possível obter uma vitrocerâmica com fração de poros de 1,4 % e coeficiente de expansão térmica de 0,5 x 10 -6 °C-1, valor semelhante ao da sílica vítrea.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5228.pdf: 2240292 bytes, checksum: 0afa7318b447dd1c9b5cbc1d58e3434b (MD5) Previous issue date: 2013-04-29 / Universidade Federal de Sao Carlos / Cephalosporins are β-lactam antibiotics which are widely used in the treatment of bacterial infections. Within this group, cephamycin C (CefC) stands out from the others cephalosporins antibiotics due to its greater resistance to β-lactamases enzymes and its broader spectrum of action against Gram-negative pathogens. It is produced by the bacteria Nocardia lactamdurans and Streptomyces clavuligerus, usually in submerged fermentation. In the literature, the available information about the purification processes of this antibiotic are restricted to patents or papers published in the past decades. As cefC is the raw material for the production of important semi-synthetic antibiotics and due to the lack of scientifically substantiated information about its separation and purification processes, the motivation for the development of this thesis has arisen. Then, the aim of this thesis was to study the purification process of CefC produced by S. clavuligerus, by using the processes of adsorption and ion exchange in fixed bed columns. The techniques of adsorption and ion exchange present themselves as good strategies for CefC purification due to the amphoteric nature of the antibiotic molecule, which has positive or negative charges depending on the environmental pH, and the bicyclic nucleus in its structure, which allows the interaction with hydrophobic structures. As there is no chemical standard of cefC available on the market, in this study we have only used culture broth containing this antibiotic. The adsorbents evaluated were the neutral resins Amberlite XAD4 and Amberlite XAD16 and the anionic resin Q Sepharose XL. At first, ion exchange column experiments using the resin QXL were carried out. The results showed that the variation of the flow rate in the range of 2.5 mL/min to 7.5 mL/min did not affect the efficiencies of product recovery nor of bed utilization, and it did not interfere with the bioactive compounds elution. The isocratic elution modes using 0.1% or 1% NaCl (w / v) were able to separate cefC from other (s) compound (s) with antimicrobial activity present in the broth, which were not identified. But the use of 1% NaCl solution promoted the antibiotic recovery in a shorter process time and smaller volume than using 0.1 % NaCl solution. After analysis by mass spectrometry, carried out by ESI ionization in the positive mode, it was observed that the ion exchange process with QXL resin followed by adsorption on a C18 SPE cartridge were able to separate cefC from compound (s) whose molecules after ionization acquired m/z ratios corresponding to the lysine s molecule, and they also reduced the concentration of contaminants with m/z ratios corresponding to the molecules of penicillin N, deacetylcephalosporin C and deacetoxycephalosporin C. As the ion exchange studies were done, the adsorption studies using the neutral resins were initiated. At first, adsorption isotherms of cefC on XAD4 and XAD16 resins were obtained, and the effects of pH and temperature in the adsorption equilibrium were evaluated. The results showed that the broth pH had strong influence on the adsorption and the best condition was observed at pH 2.6 at 15° C. The kinetic experiments have shown that equilibrium is reached more quickly on the resin XAD16. Estimation of intrinsic kinetic parameters and mass transfer coefficients returned higher values for this resin. The column adsorption processes with XAD4 resin, when the column feed consisted of the ultrafiltered or clarified broth and the elution solutions were 1% or 5% (v/v) EtOH solutions, did not lead to separation of cefC from contaminants that were monitored in the experiments. But when the feed consisted of a preAbstract iv purified fraction, obtained in the ion exchange column with QXL resin, added with cephalosporin C, it was possible to separate the two antibiotics. Cephalosporin C was added to simulate the presence of some contaminants in the culture broth - deacetylcephalosporin C and deacetoxycephalosporin C. As these contaminants are in very low concentrations and there are not commercial chemical standards available to purchase, neither an analytical methodology to quantify them, it was decided to add cephalosporin C, whose chemical structure is very similar to the contaminants, the commercial standard is commercially available and there is a quantification method to determinate it. The column experiments with resin XAD16 showed similar results to the experiments with resin XAD4, in which it was also observed the separation of cefC from cephalosporin C. The moment analysis of the chromatographic peaks showed that cefC average retention times and peak dispersions were smaller in the column assays with XAD16 than with XAD4. Thus, a more concentrated fraction containing cefC was obtained in the column experiments with XAD16 resin. Therefore, it was demonstrated by the purification processes studied that the techniques of adsorption and ion exchange were effective in the purification of cefC in relation to contaminants that are difficult to separate / As cefalosporinas são antibióticos β-lactâmicos muito utilizados no tratamento de infecções bacterianas. Dentro do grupo, a cefamicina C (cefC) se destaca devido a sua maior resistência à ação das β-lactamases bacterianas e ao seu maior espectro de ação contra patógenos Gramnegativos. Ela é produzida pelas bactérias Nocardia lactamdurans e Streptomyces clavuligerus, geralmente em cultivos submersos. Na literatura, as informações existentes sobre os processos de purificação deste antibiótico estão disponíveis apenas em patentes ou em artigos publicados em décadas passadas. Sendo um composto que é matéria-prima para produção de antibióticos semissintéticos de grande importância clínica e comercial, e devido à falta de informações fundamentadas cientificamente sobre os processos de separação e purificação deste antibiótico, surgiu a motivação para o desenvolvimento desta tese. Assim, o objetivo deste trabalho foi estudar a purificação da cefC produzida por S. clavuligerus, utilizando o processo de adsorção e troca iônica em colunas de leito fixo. As técnicas de adsorção e troca iônica apresentam-se como uma boa estratégia para purificação da cefC devido à natureza anfótera da molécula do antibiótico, que possui cargas positivas ou negativas dependendo do pH do meio, e ao núcleo bicíclico em sua estrutura, que permite a interação com estruturas hidrofóbicas. Como não há o padrão da cefC disponível no mercado, neste estudo trabalhou-se apenas com o caldo de cultivo. Os adsorventes avaliados foram as resinas neutras Amberlite XAD4 e Amberlite XAD16 e a resina de troca iônica Q Sepharose XL. Inicialmente, foram realizados experimentos em coluna de troca iônica com a resina QXL. Os resultados destes ensaios mostraram que a variação da vazão no intervalo de 2,5 mL/min a 7,5 mL/min não alterou as eficiências de recuperação do produto e de utilização do leito, nem interferiram na eluição dos compostos bioativos. A eluição no modo isocrático com solução de NaCl 1% (m/v) possibilitou a separação da cefC de outro(s) composto(s) com atividade antimicrobiana presentes no caldo, mas não identificados, e promoveu uma recuperação do antibiótico em um tempo menor de processo e em um volume menor de solução que a eluição com NaCl 0,1%. Após análise por espectrometria de massas, com ionização feita por ESI no modo positivo, observou-se que o processo de troca iônica seguido da adsorção em cartucho de SPE C18 foi capaz de separar a cefC de composto(s) com a razão m/z correspondente à lisina, e diminuir a concentração de contaminantes presentes no caldo cujas moléculas apresentaram, após ionização, razão m/z correspondentes à das moléculas de penicilina N, desacetilcefalosporina C e desacetoxicefalosporina C. Finalizados os experimentos de troca iônica, iniciaram-se os estudos de adsorção utilizando as resinas neutras. Os primeiros experimentos consistiram na determinação de isotermas de adsorção da cefC nas resinas XAD4 e XAD16, avaliando a influência do pH e da temperatura no equilíbrio de adsorção. Os resultados mostraram que o pH do caldo teve drástica influência na adsorção, sendo que a melhor condição observada foi no valor de pH 2,6 à 15°C. Os ensaios cinéticos mostraram que o equilíbrio é atingido mais rapidamente na resina XAD16. A estimativa dos parâmetros cinéticos intrínsecos e de transferência de massa retornaram valores maiores para esta resina. O processo de adsorção em coluna com a resina XAD4, quando a alimentação da coluna consistiu do caldo ultrafiltrado ou clarificado e a eluição foi feita com as soluções de EtOH 1% ou 5% (v/v), não levou à separação da cefC dos contaminantes que Resumo ii foram monitorados nos ensaios. Mas quando a alimentação foi feita com uma fração prépurificada, oriunda da troca iônica, adicionada de cefalosporina C, foi possível obter a separação dos dois antibióticos. A cefalosporina C foi adicionada para simular a presença de alguns contaminantes presentes no caldo de cultivo a desacetilcefalosporina C e desacetoxicefalosporina C. Como estes contaminantes estão em concentrações muito baixas e não existem os padrões comerciais disponíveis para serem adquiridos, nem metodologia analítica para quantificá-los, optou-se por adicionar cefalosporina C, cuja estrutura química é bem similar à dos contaminantes, existe o padrão comercial para ser adquirido e possui um método de quantificação. Os experimentos em coluna com a resina XAD16 mostraram resultados similares aos experimentos com a resina XAD4, nos quais também foi observada a separação entre a cefC e a cefalosporina C. Após análise dos momentos dos picos cromatográficos, verificou-se que a cefC apresentou tempos de retenção médios menores na resina XAD16 e a dispersão dos picos foi menor. Desta forma, foi obtida uma fração mais concentrada em cefC nos ensaios em coluna com esta resina do que com a resina XAD4. Portanto, pôde-se constatar pelo processo de purificação estudado que as técnicas de adsorção e troca iônica mostraram-se eficientes na purificação da cefC em relação a contaminantes difíceis de serem separados.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5315.pdf: 2167736 bytes, checksum: 42c21ae0612a2550b93786bcc8cd967b (MD5) Previous issue date: 2013-04-26 / Universidade Federal de Sao Carlos / Cephamycin C is a β-lactam antibiotic that belongs to the cephalosporins. This antibiotic stands out from other cephalosporins because it has activity against gram-negative bacteria and for being resistent to β-lactamases produced by pathogenic microorganisms, and which represent one of the major mechanisms of bacterial resistance to β-lactam antibiotics. In view of the restricted information in the literature about the steps of the process, both from the point of view of research and of industrial production of cephamycin C, the study about its production and, consequently, the process of separation and purification becomes of great importance. Therefore, the main objective of this work was to develop a separation and purification process of cephamycin C from a fermentation broth produced by cultivations of Streptomyces clavuligerus in aired submerged processes. Extraction and separation processes of cephamycin C were performed by means of an aqueous two-phase system (ATPS) and ionexchange chromatography, respectively. Initially, studies on the stability of cephamycin C were performed in order to allow the establishment of conditions which minimize losses and increase the yield of the global process. In these studies, conditions at pH levels of 2.2, 3.0, 5.0, 6.0, 7.0, 7.6 and 8.7 at a temperature of 20 °C were evaluated. The smallest half-life was of 52.6 hours and was verified for pH 8.7; the longest half-life was of 459 hours for pH 6.0; and for the most acid pH (2.2), half-life was of 118.2 hours. The second step of the work was the study of the separation of cephamycin C and amino acids with the aqueous two-phase system composed by PEG/phosphate. The presence of ornithine, lysine and asparagine amino acids in the fermentation broth, even after the primary separation steps performed by filtration processes consisting of microfiltration and ultrafiltration, is due to the composition of the culture medium which is of complex origin. The experiments were carried out by varying the following parameters: molecular mass of PEG (400, 600, 1000 and 4000), pH (6, 7 and 8), tieline length (TLL 37 and 43) and phase volume ratio (rTLL 0.75, 1.00 and 1.25), in order to enable the determination of the best system for cephamycin C extraction. The best conditions obtained for this process were pH 8, PEG 400, TLL 43 and rTLL 1.00, where the highest partition coefficient, kp of 5.57, was acquired. For the separations of cephamycin C and the amino acids present in the broth, it was possible to verify the following separation efficiencies: 3.4 (ornithine), 6.9 (lysine) and 2.8 (asparagine). The last step of the work showed that it is possible to recover cephamycin C from the PEG phase promoting an even greater purification with the residual amino acids. The ion-exchange chromatography was used to propose so. For this proposal, we used the ion exchange chromatographic technique, with use of anionic resin Amberlite IRA 400. These experiments were performed under temperatures of 20, 25 and 30 °C and pH 2.8 and 6.8. The Amberlite IRA 400 Cl- resin showed affinity for cephamycin C, and in the experiments in fixed bed column, it was possible to separate cephamycin C from PEG, from the phosphate salt and from the amino acids present in the top phase. The results allowed the conclusion that the proposed process is an excellent alternative for the extraction, separation and purification of cephamycin C. / A cefamicina C (cef C) é um antibiótico β-lactâmico que pertence à classe das cefalosporinas. Este antibiótico se destaca das demais cefalosporinas por possuir atividade frente a bactérias gram-negativas e ser resistente à ação das β-lactamases, produzidas por micro-organismos patogênicos, e que representam um dos principais mecanismos de resistência bacteriana aos antibióticos β-lactâmicos. Tendo em vista as restritas informações na literatura sobre as etapas do processo, tanto sob o ponto de vista de pesquisa e industrial de produção da cefamicina C, torna-se de grande importância o estudo de sua produção e consequentemente do processo de separação e purificação. Portanto, o objetivo principal deste trabalho foi desenvolver um processo de separação e purificação da cefamicina C, a partir de um caldo fermentado produzido por cultivos da bactéria Streptomyces clavuligerus, em processos submersos aerados. Os processos de extração e separação da cefamicina C foram realizados por meio de sistema de duas fases aquosas (SDFA) e cromatografia de troca iônica em coluna de leito fixo, respectivamente. Inicialmente, foram realizados estudos de estabilidade da cefamicina C, tendo em vista permitir o estabelecimento de condições que minimizem as perdas e aumentem o rendimento do processo global. Nestes estudos foram avaliadas as condições em pH de 2,2, 3,3, 5,0, 6,0; 7,0; 7,6 e 8,7 a uma temperatura de 20 °C. A meia-vida para o pH 8,7 foi de 52,6 horas, para o pH 6,0 a meia-vida foi de 459 horas e, para o pH mais ácido (2,2), a meia-vida foi de 118,6 horas. A segunda etapa do trabalho correspondeu ao estudo da separação entre a cefamicina C e os aminoácidos, por meio do sistema de duas fases aquosas composto por polietileno glicol (PEG) /fosfato. A presença dos aminoácidos ornitina, lisina e asparagina no caldo fermentado, mesmo após as etapas de separação primária, realizada por processos de filtração compostos por microfiltração e ultrafiltração, devem-se a composição do meio de cultura de origem complexa. Os experimentos foram realizados variando-se os seguintes parâmetros: massa molecular de PEG (400, 600, 1000 e 4000), pH (6, 7 e 8), tamanho de tieline (TLL 37 e 43) e razão de volume das fases (rTLL 0,75, 1,00 e 1,25), de modo a possibilitar a determinação do melhor sistema para a extração da cefamicina C. As melhores condições obtidas para este processo foram pH 8, PEG 400, TLL 43 e rTLL 1,00, onde se obteve o maior coeficiente de partição, kp de 5,57. Para as separações entre a cef C e os aminoácidos presentes no caldo foi possível verificar as seguintes eficiências de separação: 3,4 (ornitina), 6,9 (lisina) e 2,8 (asparagina). Na etapa final do trabalho foi possível recuperar a cef C da fase PEG, promovendo ainda uma maior purificação com os aminoácidos residuais. Para tal proposta, utilizou-se a técnica cromatográfica de troca iônica, com utilização da resina aniônica Amberlite IRA 400. Estes experimentos foram realizados sob temperaturas de 20, 25 e 30 °C e pH 2,8 e 6,8. A resina Amberlite IRA 400 mostrou afinidade em relação à cef C, e nos experimentos em coluna de leito fixo, foi possível separar a cef C do PEG, do sal de fosfato e dos aminoácidos presentes na fase de topo. Os resultados obtidos permitiram concluir, que o processo proposto mostrou-se viável para a extração e separação da cefamicina C.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissLMB.pdf: 688899 bytes, checksum: 1da3502ed4adcb1c200a2f4d30584493 (MD5) Previous issue date: 2005-10-19 / Universidade Federal de Sao Carlos / A study was made of the extraction of clavulanic acid (CA) from a fermented medium and its concentration and purification, based on a comparison of two liquid-liquid extraction methods, followed by adsorption in a fixed bed column containing resins (hydrophobic polymeric resin and ion exchange resin). The extraction and adsorption steps proposed here were evaluated from the standpoint of Yield (Y), purification factor (PF) and concentration factor (CF). The extractions were carried out with the organic solvents ethyl acetate, butyl acetate, 2-butanol, n-butanol and methyl isobutyl ketone. These extractions were carried out at ambient temperature, pH values of 2.0, 3.0, 4.0 and 5.0 and with different volume ratios of aqueous phase and organic phase (VAF/VOP). After extraction with the organic solvent, the solution was reextracted with a phosphate buffer solution. Extractions were also done with two-phase aqueous systems (TPAS) composed of polyethylene glycol (PEG) and phosphate. The experimental conditions were: ambient temperature, pH of 6.0 and 7.0, and different molecular weights of PEG (400, 600, 4000). For the extractions involving organic solvents, an evaluation was made of the purification of clavulanic acid by ion exchange adsorption with Amberlite IRA-400 resin in a fixed bed column at a temperature of 10°C and pH 6.2. After adsorption by ion exchange, the column was washed with Milli-Q water and the elution was studied with different compositions of a solution composed of NaCl 5% (p/v) and Tris-HCl. The elution was carried out at pH 6.2 and a feed flow of approximately 6 mL.min-1. The solution eluted from the ion exchange was fed into a column filled with Amberlite XAD-4 resin at a temperature of 10°C and pH of 6.2. For the TPAS extractions, the application of ion exchange and nonspecific adsorption with Amberlite XAD-4 resin for the separation of CA from PEG was evaluated separately. / Propôs-se e estudou-se a extração do ácido clavulânico do meio fermentado, sua concentração e purificação, através da comparação de dois métodos de extração líquidolíquido, seguida de adsorção em coluna de leito fixo com as resinas (polimérica hidrofóbica e de troca iônica). As etapas de extração e adsorção, propostas neste trabalho, foram avaliadas em termos do Rendimento (R), o fator de purificação (FP) e o fator de concentração (FC). Para isso foram realizadas extrações com vários solventes orgânicos, sendo estes o acetato de etila, acetato de butila, 2-butanol, n-butanol e metil-isobutilcetona. Estas extrações foram feitas na temperatura ambiente, diferentes valores de pH (2,0; 3,0; 4,0 e 5,0) e em diferentes razões de volume entre as fases aquosa e orgânica (VFA/VFO). Após a extração com o solvente orgânico, a solução foi re-extraída com uma solução tampão fosfato. Também foram realizadas extrações com sistemas de duas fases aquosas (SDFA) formadas por polietileno glicol (PEG) e fosfato. As condições experimentais foram: temperatura ambiente; pH de 6,0 e 7,0; e diferentes pesos moleculares de PEG (400, 600, 4000). Para as extrações realizadas com solventes orgânicos, foi avaliada a purificação do ácido clavulânico através de adsorção por troca iônica com a resina Amberlite IRA-400 em coluna de leito fixo, na temperatura de 10ºC e pH 6,2. Após a adsorção por troca iônica a coluna foi lavada com água milli Q, sendo que a eluição foi estudada com diferentes composições da solução constando de NaCl 5% (p/v) e tris - HCl. A eluição foi realizada a pH 6,2 e vazão de alimentação em torno de 6 mL.min-1. A solução eluída da troca iônica foi alimentada em uma coluna recheada com a resina Amberlite XAD-4, na temperatura de 10°C e pH de 6,2. Para as extrações com SDFA avaliou-se separadamente a aplicação da troca iônica e da adsorção não específica com a resina Amberlite XAD-4, para a separação do AC do PEG.

Nesta dissertação, duas resinas reticuladas comerciais (denominadas, AmberliteGT73 e AmberliteIRC748) foram empregadas para suportar partículas de prata. Os grupos tiol da GT73 e ácido iminodiacético da IRC748 presentes nessas resinas foram empregados para a fixação de íons Ag+ a partir de solução aquosa. Posteriormente, os íons Ag+ foram reduzidos pelo emprego de três redutores diferentes em pH alcalino, denominados hidrazina, hidroxilamina e formaldeído (pH  12). A morfologia e a impregnação de prata dos materiais binários assim obtidos foram avaliadas por meio de microscópio eletrônico de varredura equipado com detector de elétrons retro-espalhados (SEM-BSE). O detector de espectrometria de energia dispersiva de raios-X (EDAX) acoplado ao SEM permitiu a observação de partículas de prata. Os espectros de raios-X revelaram a presença do metal nas superfícies interna e externa das microesferas dos compósitos. A quantidade de prata incorporada foi determinada pelo método titulométrico, empregando solução padrão de tiocianato de potássio. As características antibactericidas dos compósitos foram avaliadas em colunas contendo pérolas de resina por onde foram percoladas suspensões da bactéria Escherichia coli auxotrópica AB1157 (tipo selvagem) nas concentrações de 103 a 107 células/mL. A avaliação biocida mostrou que estes materiais foram completamente bactericidas, sendo efetivos na eliminação da bactéria em poucos minutos. Esta ação biocida foi atribuída à combinação da atuação da prata e dos grupos funcionais das resinas / In this work, two different commercial cross-linked resins (namely, Amberlite GT73 and AmberliteIRC748) were employed for anchoring silver. The SH and the N(CH2COOH)2 groups, respectively present on these resins, were used for the Ag+ chelation from aqueous solution. The Ag+ ions were reduced by employing three different reductants, namely hydrazine, hydroxylamine and formaldehyde (under alkaline pH). The produced composites were characterized by thermogravimetry (TG-DTG) and scanning electron microscopy equipped with backscattered scanning electron detector (SEM-BSE). Energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) coupled to SEM allowed the observation of submicron particles of silver and chemical microanalysis of emitted X-rays revealed the presence of metal on the internal and external surfaces of the composite microspheres. The amount of incorporated silver was determined by titration. The antibacterial activity of the silver/resin composites were determined towards 103 to 107 cells/mL dilutions of the auxotrophic AB1157 Escherichia coli strain, showing that the networks containing anchored submicron silver particles were completely bactericidal within a few minutes due to the combined action of silver and functional groups of the resins

Dissertação(mestrado) - Universidade Federal do Rio Grande, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência de Alimentos, Escola de Química e Alimentos, 2008. / Submitted by Caroline Silva (krol_bilhar@hotmail.com) on 2012-09-24T18:55:13Z No. of bitstreams: 1 dissertacao fabiana oliveira de medeiros.pdf: 1020636 bytes, checksum: 53a365d525d6cffb152a57bfa7d3872c (MD5) / Approved for entry into archive by Bruna Vieira(bruninha_vieira@ibest.com.br) on 2013-01-06T17:42:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 dissertacao fabiana oliveira de medeiros.pdf: 1020636 bytes, checksum: 53a365d525d6cffb152a57bfa7d3872c (MD5) / Made available in DSpace on 2013-01-06T17:42:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao fabiana oliveira de medeiros.pdf: 1020636 bytes, checksum: 53a365d525d6cffb152a57bfa7d3872c (MD5) Previous issue date: 2008 / A beta-galactosidase é uma enzima utilizada industrialmente na hidrólise da lactose do leite gerando derivados lácteos destinados a pessoas intolerantes a este açúcar. Sua importância é salientada por sua atividade de galactosiltransferase, responsável pela síntese de galactooligosacarídeos, compostos com propriedades prebióticas. Quando produzida por leveduras do gênero Kluyveromyces, esta enzima é intracelular. Tendo em vista que as etapas de purificação, principalmente quando aplicadas a produtos intracelulares, são responsáveis por grande parte dos custos de produção, é importante estudar técnicas que possam ser aplicadas diretamente ao extrato bruto. A presente dissertação teve como principal objetivo estudar a adsorção e purificação da enzima beta-galactosidase de Kluyveromyces marxianus CCT 7082 através de cromatografia de troca iônica. A enzima foi produzida por fermentação submersa em frascos agitados a 30 °C, 180 rpm por 96 horas. Primeiramente foi avaliado o uso de diferentes relações biomassa:solvente na extração da enzima utilizando ondas ultrassônicas. Foram testadas relações de 2,62 a 50 mg.mL-1, avaliando a resposta em termos de atividade enzimática e rendimento de extração. Em seguida foi determinada a estabilidade da enzima quanto à temperatura e pH. No estudo da estabilidade à temperatura, a enzima foi incubada a -18°C, 4°C, 10°C e 25°C. A estabilidade ao pH foi avaliada para valores entre 4,6 e 8,6, nas temperaturas de 37°C, 25°C, 10°C e 4°C. A atividade residual foi acompanhada ao longo do tempo. A adsorção da enzima pela resina aniônica Q Sepharose Fast FlowTM foi estudada a 4°C e 10°C e em pH de 6,5 a 7,5, através de ensaios cinéticos em reatores agitados contendo a enzima e a resina, a 200 rpm por 360 minutos, onde foram determinados os coeficientes de partição da enzima no equilíbrio para cada condição. A capacidade de adsorção da resina, nas velocidades de alimentação da enzima de 20 cm.h-1 e 40 cm.h-1, foi determinada através da construção de curvas de ruptura em coluna de leito fixo do tipo C10/20. Na purificação da enzima foi avaliado o efeito das variáveis pH de eluição e volume necessário para o gradiente linear salino. Para isso, foi utilizado um planejamento experimental onde o pH variou de 5,5 a 7,5 enquanto que o volume para o gradiente salino variou de 10 a 30 vezes o volume de leito. Na etapa de concentração da enzima beta-galactosidase, a melhor condição foi o uso de uma suspensão celular contendo 40 mg.mL-1, a qual proporcionou uma atividade de 42 U.mL-1. A enzima foi mais estável nas temperaturas de 10°C e 4°C, para a faixa de pH de 6,6 a 8,6. A maior adsorção da enzima pela resina de troca iônica ocorreu em pH 7,5 e temperatura de 10°C, obtendo-se um coeficiente de partição de 61,2, assim como utilizando velocidade superficial de alimentação de 20 cm.h-1 expressa pelo valor de q igual a 104,4 U.mL-1. Foi possível obter e validar um modelo empírico linear para descrever o processo de purificação da enzima por cromatografia de troca iônica em termos de rendimento e fator de purificação. A melhor condição para purificação da beta galactosidase foi pH de eluição de 5,5 e volume para o gradiente linear salino igual a vinte vezes o volume de leito, obtendo-se rendimento de 85,5% e fator de purificação de 12 vezes. / The beta-galactosidase is an enzyme industrially used in the hydrolysis of milk lactose, generating dairy products destined to people intolerant to this sugar. Its importance is pointed out by its galactosiltransferase activity, responsible for galactooligosaccharide synthesis, compounds with prebiotic properties. When produced by yeasts of the Kluyveromyces gender, this enzyme is intracellular. Considering that the purification steps, mainly when applied to intracellular products, are responsible for great part of the production costs, it is important to study techniques that can be directly applied to the crude extract. The present dissertation had as the main objective to study the adsorption and purification of the beta-galactosidase enzyme of Kluyveromyces marxianus CCT 7082 through ion exchange chromatography. The enzyme was produced by fermentation submerged in agitated flasks at 30 °C, 180 rpm for 96 hours. Firstly the use of different biomass:solvent ratios (from 2.62 to 50 mg.mL-1) in the extraction of the enzyme using ultrasonic waves was evaluated. The response in terms of enzymatic activity and extraction yield was assessed. The stability of the enzyme in relation to the temperature and pH was them determined. In the study of the stability to the temperature, the enzyme was incubated at -18°C, 4°C, 10°C and 25°C. The pH stability was evaluated between 4.6 and 8.6, at temperatures of 37°C, 25°C, 10°C and 4°C. The residual activity was followed along the time. The adsorption of the enzyme for the anionic resin Q Sepharose Fast Flow TM was studied at 4°C and 10°C and in pH from 6.5 to 7.5, through kinetic assays in agitated reactors containing the enzyme and the resin, at 200 rpm for 360 minutes, where the coefficients of partition of the enzyme at equilibrium for each condition was determined. The adsorption capacity q of the resin, at flow rate of enzyme extract of 20 cm.h-1 and 40 cm.h-1 , was determined through the construction of rupture curves in fixed-bed column of type C10/20. In the purification of the enzyme the effect of the elution variables pH and the necessary volume for the linear saline gradient was evaluated. Therefore, an experimental design was use, where the pH varied from 5.5 to 7.5, while the volume for the saline gradient varied from 10 to 30 times the bed volume. In the step of concentration of the enzyme beta-galactosidase, the best condition was the use of a cellular suspension containing 40 mg.mL-1, which provided an activity of 42 U.mL-1. the enzyme was more stable in the temperatures of 10°C and 4°C, for the pH range from 6.6 to 8.6. The largest adsorption of the enzyme for the ion exchange resin happened in pH 7.5 at 10°C, yielding a partition coefficient of 61.2, similar to that obtaining using flow rate of 20 cm.h-1, expressed by value of q similar to 104.4 U.mL-1. It was possible to obtain and to validate a linear model to describe the process of purification of the enzyme by chromatography of ionic change in terms of yield and purification factor. The best condition for purification of the beta-galactosidase was elution pH of 5.5 and volume for the linear saline gradient equal to twenty times the bed volume, obtaining a yield of 85,5% and purification factor of 12 times.

Orientadores: João Alexandre Ferreira da Rocha Pereira, Cesar Augusto Moraes de Abreu / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-06T05:19:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Barauna_OsmarSouto_D.pdf: 2829115 bytes, checksum: bf2e35aadb3829156a0b6febbd04582f (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: A utilização de argilas do tipo esmectita como agente descorante de óleo de soja, satisfazendo as exigências comerciais e se equivalendo à capacidade adsortiva da argila-padrão importada (Tonsil Supreme 180 FF), foi praticada através do desenvolvimento do processo adsortivo de pigmentos clorofila e carotenóides. A argila esmectítica adsorvente de origem da bacia sedimentar do Araripe/PE é constituída por argilomine rais (predominantes) e uma fração detrítica grosseira composta essencialmente por quartzo, calcita e gipsita. Procedeu-se à ativação ácida (HCl), previamente à aplicação no descoramento, favorecendo-se o desenvolvimento de atividades adsortivas da argila. Os parâmetros com base no desenvolvimento do processo de adsorção de pigmentos com a argila esmectítica ácido-ativada comprovaram a sua aptidão para produzir a despigmentação do óleo vegetal em teor da clorofila-a, repre sentando uma capacidade adsortiva de qAm = 144,93 mg.g-1, significan do ordem de grandeza próxima àquela determinada para a argila Tonsil de qAm = 166,67 mg.g-1. Equilíbrios de isotermas favoráveis nos dois ca sos foram quantificados segundo os parâmetros de adsorção de KAargila = 23,00 cm3.g-1 e KAtonsil = 20,00 cm3.g-1. Resultantes de avalia ções cinéticas experimentais, fundamentados em um modelo do tipo Langmuir-Freundlich, foram estimadas as constantes cinéticas de adsorção da argila (kaAargila = 0,2488 ± 0,0913) e do adsorvente Tonsil (kaAtonsil = 0,0839 ± 0,0219). Caracterizadas as atividades adsortivas das argilas em razão de suas acidez superficiais, traduzidas em números de sítios ácidos, foram identificadas características de sítios fortes (183,90 x 1020 sítios/g de argila), responsáveis pela adsorção dos pigmentos. A argila esmectítica acidificada demonstrou possuir propriedades adsortivas similares a do adsorvente importado, tendo servido à aplicação no processo de descoramento de óleo de soja / Abstract: Smectite clays from the Araripe sedimentary basin were employed as bleaching agents of soy bean oil and compared with adsorption capacity of the imported reference-clay (Tonsil Supreme 180 FF). The system was tested with chlorophyllous pigments and carotenoids. The smectite was mainly composed by a coarse detrital fraction of quartz, calcite and gypsum. To develop its adsorption capacity it was previously activated with acid (HCl). The parameters of the process indicated that the bleaching property of the activated clay in terms of chlorophyll-a representing an adsorption capacity of qm = 144.93 mg.g-1, which had an order magnitude near to that of Tonsil, qm = 166.67 mg.g-1. The adsorption parameters of the equilibrium isotherms for the two cases were KAclay = 23.00 cm3.g-1 KAtonsil = 20.00 cm3.g-1. From the experimental kinetic evaluations, based on a Langmuir-Freundlich model, the estimated kinetic adsorption constants for the clay and the Tonsil were kaAclay = 0.2488 ± 0.0913 kaAtonsil = 0.0839 ± 0.0219 respectively. The number of sites responsible for the pigments adsorption identified on the clay surface, were of the order of 183.90 x 1020 sites/g of clay. The acidified clay presented similar adsorptive properties to the imported product, showing that it may be employed to bleaching soy bean oil / Doutorado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Oswaldo Luiz Alves / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-07T03:13:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DeSantis_MarcoAurelioCulhari_M.pdf: 3832539 bytes, checksum: 536117264acf4225d0c02eb3b2150a00 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: O presente Trabalho trata da obtenção do óxido HTaWO6.H2O nas formas: bidimensional (trirrutilo lamelar) e tridimensional (pirocloro com canais). Os compostos foram preparados a partir de reações de troca iônica do metal alcalino pelo próton nas respectivas fases (Li ou K)TaWO6. A síntese das fases precursoras envolveu típicas reações de estado sólido. Neste processo, foi estudada a evolução das estruturas em função da variação da temperatura e do tempo de síntese, no intervalo entre 350 e 850°C. As fases cristalinas com as estruturas trirrutilo e pirocloro apresentam propriedades estruturais e eletrônicas que as habilitam a aplicações tecnológicas. Por exemplo, na forma de matrizes hospedeiras para a obtenção de nanocompósitos orgânico/inorgânicos, assim como na forma de eletrólitos sólidos. Ambos os sólidos, obtidos na forma de pó, foram funcionalizados por reações de troca iônica do próton por íons Ag, conduzindo à formação dos compostos do tipo H1-xAgxTaWO6.H2O com estrutura bi- e tridimensional. Adicionalmente, o composto apresentando a estrutura trirrutilo (lamelar) foi utilizado como matriz hospedeira para a reação de intercalação de duas aminas lineares (n-butilamina e n-dodecilamina). As reações conduziram à formação dos compostos de intercalação: HTaWO6.H2O@C4H11N e HTaWO6.H2O@C12H27N. Os materiais preparados foram caracterizados por diferentes técnicas, dentre elas: difratometria de raios X (XRD), fluorescência de raios X (XRF), espectroscopias Raman e infravermelho (FTIR) e termogravimetria (TG). Os resultados dos ensaios revelaram os comportamentos distintos das estruturas frente às reações de troca iônica e intercalação/inserção. No estudo da evolução das estruturas precursoras, os resultados revelaram a possibilidade de obtenção dos compostos (Li ou K)TaWO6, via reação no estado sólido, com reduções substanciais do tempo e da temperatura de síntese em relação aos procedimentos descritos na literatura / Abstract: The present work is about the preparation of the HTaWO6.H2O oxide with bidimensional (trirutile) and tridimensional (pyrochlore) structures. These compounds were prepared by ion-exchange reactions of the alkaline metal by the proton, starting from precursor (Li or K)TaWO6. The synthesis of the precursors compounds involved typical solid state reactions. In the process, the structural evolution of the materials was evaluated related to the temperature (350 ¿ 850 ºC) and time of synthesis. Trirutile and pyrochlore crystalline phases present structural and electronic properties that make technological applications become possible, such as host matrices for the preparation of organic/inorganic nanocomposites and as solid electrolytes. Both solids, obtained as powders, were functionalized by ion exchange reactions of the proton by Ag ions, leading to the formation of compounds H1-xAgxTaWO6.H2O, with bi- and tridimensional structure. In addition, the solid presenting trirutile (lamellar) structure was used as a host matrix for intercalation of two linear amines (n-butylamine and n-dodecylamine). Reactions yielded the following intercalation products: HTaWO6.H2O@C4H11N and HTaWO6.H2O@C12H27N. The ¿as prepared¿ materials were characterized by different techniques, such as X-ray difratometry (XRD), X-ray fluorescence (XRF), Raman spectroscopy, infrared spectroscopy (FTIR) and thermogravimetry (TG). The results revealed different behavior of the structures towards ion exchange and intercalation/insertion reactions. In the study of structural evolution of the precursors materials, results revealed the possibility of preparation of the compounds (Li or K)TaWO6 via solid state reactions, with substantial reduction of time and temperature of synthesis related to the procedures described in the literature / Mestrado / Quimica Inorganica / Mestre em Química

Orientadores: Meuris Gurgel Carlos da Silva, Edson Antonio da Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-13T05:52:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Welter_RosileneAndrea_M.pdf: 2156279 bytes, checksum: 6cee14e80d11df1707c2f90723d31b09 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Neste trabalho, estudou-se o processo de troca iônica envolvendo os íons Cobre, Cádmio e Cálcio, sendo que os metais pesados, Cobre e Cádmio, foram avaliados devido a alta toxicidade, à sua presença em efluente industriais e a dificuldade na sua remoção quando em baixas concentrações, entretanto, acima do permitido pela legislação vigente. O trocador iônico utilizado foi o Alginato, que na presença de íons divalentes possui a capacidade de gelificar-se formando partículas aptas à utilização em operações de troca iônica. As partículas foram obtidas por diferentes formas: gotejamento, atomização ou ainda, emulsificação, contudo, cada método apresentou partículas com propriedades físicas distintas. O método de emulsificação resultou em partículas com diâmetro e granulometria satisfatórios para o processo de troca iônica em leito poroso, além de, dentre os métodos analisados, apresentar maior capacidade de troca iônica para o ensaio realizado em banho finito sob as mesmas condições operacionais. Portanto, os ensaios de equilíbrio de troca iônica para os sistemas binários envolvendo os íons Cu-Ca, Cd-Ca e Cu-Cd e para o ensaio ternário Cu-Cd-Ca, foram realizados em leito poroso, utilizando partículas obtidas por emulsificação, a vazão de 3 mL/min e pH de 4,5, sendo estes parâmetros operacionais definidos por estudos prévios. Os dados experimentais para os sistemas binários foram avaliados utilizando Isotermas de Adsorção Monocomponente que apresentaram comportamento satisfatório, entretanto os modelos de Isotermas de Adsorção Binária apresentaram melhor ajuste. O tratamento dos sistemas binários utilizando LAM Ideal e LAM, foram satisfatórios para o comportamento dos dados experimentais, entretanto, houve uma variação considerável do valor de Keq. Os coeficientes de atividade envolvendo os íons ligados a fase sólida apresentaram-se próximos a 1, ou seja, o sistema Metal-Alginato, está próximo à idealidade. O sistema ternário apresentou resultado insatisfatório para seu tratamento utilizando Isotermas de Adsorção Binária e o modelo Preditivo de LAM, sendo que apenas os modelos de Isotermas de Adsorção Ternária, Langmuir 4 parâmetros, Langmuir 6 parâmetros e Langmuir-Freundlich apresentaram resultados satisfatórios. / Abstract: In this work, it was studied the ion exchange process involving copper, cadmium and calcium ions. The heavy metals, copper and cadmium, were evaluated due to its high toxicity, its presence in industrial effluent and difficulty in its removal when in low concentrations, however, above permitted levels by law. Alginate was used as ionic exchanger. In the presence of high affinity ions, such as calcium, it has the ability to gelate and form rigid particles which are suitable for ion exchange operations. These particles were obtained from different methods, such as dripping, atomization and emulsification, however, each method resulted in particles with different physical properties. Emulsification method resulted in particles of suitable diameter and size for the ion exchange process in porous bed. Among the considered methods, it showed to be the one with higher ion exchange capacity, under the same operating conditions, for batch system experiments. Therefore, ion exchange equilibrium experiments for binary systems, involving Cu-Ca, Cd-Ca and Cu-Cd ions, and ternary system Cu-Cd-Ca, were conducted in porous bed, using particles obtained by emulsification, at a flow rate of 3 mL/min and pH 4.5. These operational parameters were defined by previous studies. Binary systems experimental data were evaluated using monocomponent adsorption isotherms, which showed good behavior, however, binary adsorption isotherms models showed higher accuracy. Binary systems treatment using Ideal LAM and LAM, were satisfactory for the experimental data behavior, however, there was a considerable variation in Keq values. Activity coefficients involving ions attached to the solid phase were close to 1, which means that the alginate-metal system is close to ideality. The ternary system showed unsatisfactory results for its treatment using binary adsorption isotherms and LAM predictive model, where just ternary adsorption isotherms, Langmuir 4 parameters, Langmuir 6 parameters and Langmuir-Freundlich models showed satisfactory results. / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química