Inorganic colloidal synthesis, without a doubt, lies at the foundation of many contemporary areas of nanoscience and nanotechnology. At the advent of the 21st century, much progress has been made in the size, shape / morphological control and surface engineering of metal oxides resulting in a diverse library of macroscopic crystal architectures with well-defined surface properties. In this thesis, we start by introducing the self-assembly of the iron(oxy-, hydro-)xide while briefly reviewing some fundamental concepts of solid-state chemistry. Specific information on the family of iron oxide and iron(oxy-, hydro-)xide, as relevant to crystalline phase control, has been highlighted to direct our discussion of the synthesis of diverse crystal morphologies. Furthermore, we briefly underline and discuss the kinetic and thermodynamic control of colloidal crystal morphologies through reasonably established knowledge of anisotropic growth rates in the perspective of iron oxides' facets or crystalline planes. Lastly, we review the state-of-the-art wet chemical synthetic approaches, while using different iron(oxy-, hydro-)xide crystals as examples, for the purpose of explaining our synthetic work of choice. The main work of this thesis is entirely focused on the "facile synthesis and fine morphological tuning of branched hematite (??-Fe2O3) crystals for photodegradation of azo-type dyes".. We would discuss the crucial parameters for fine morphological tuning in the context of controlling the anisotropic growth rates of branched ??-Fe2O3 crystals instead of phase transformation. In our work, we have significantly improved the synthesis of dendritic "feather-like" and "starfish-like" for their size reduced variants for use in photocatalysis.

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(エネルギー科学) / 甲第18698号 / エネ博第310号 / 新制||エネ||63(附属図書館) / 31631 / 京都大学大学院エネルギー科学研究科エネルギー社会・環境科学専攻 / (主査)教授 石原 慶一, 教授 佐川 尚, 准教授 奥村 英之 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Energy Science / Kyoto University / DFAM

No description available.

No description available.

Os azo corantes representam o maior grupo de corantes utilizados na indústria, principalmente no ramo têxtil. Sabe-se que grande parte desses produtos resiste aos sistemas de tratamento de efluente e assim, cerca de 10-15% dos corantes perdidos durante o processo de tingimento são lançados no efluente e atingem o meio ambiente. Alguns corantes desse grupo têm mostrado ser cancerígenos e mutagênicos para animais e humanos. Essa toxicidade se deve, em parte, à clivagem da ligação azo formando aminas aromáticas potencialmente cancerígenas. Ainda, a ação de sistema de metabolização nos grupamentos substituintes pode alterar a toxicidade destes compostos. Neste trabalho foram testados os azo corantes Disperse Orange 1 (4-(4--nitrofenilazo)difenilamina); pureza 96%; CAS no 2581-69-3), Disperse Red 1(N-etil-N(2-hidroxietil)-4-(4-nitrofenilazo)anilina; pureza 95%; CAS no. 2872-52-8) e Disperse Red 13 (2-[4-(2-cloro-4-nitrofenilazo)-N-etilfenilamino] etanol; pureza de 95%; CAS no 3180-81-2) usando o ensaio de mutagenicidade com Samonella. Foram utilizadas as linhagens tradicionais, TA98 e TA100 e suas respectivas derivadas com superprodução de nitroredutase e O-acetiltransferase, YG1041 e YG1042. Todos os corantes testados mostraram respostas mais altas com a linhagem TA98 em relação a TA100, o que sugere que esses compostos exercem seu efeito mutagênico principalmente por deslocamento do quadro de leitura do DNA. Para os três corantes, a resposta da linhagem YG1041 em relação a sua parental TA98 foi significativamente aumentada, mostrando a importância da nitroredutase e O-acetiltransferase na mutagenicidade desses corantes. Tal fato foi confirmado com as respostas da TA100 em relação a YG1042. O sistema de metabolização exógeno (S9) diminuiu a mutagenicidade de todos os corantes testados. Considerando os resultados obtidos com a linhagem YG1041, o corante Disperse Red 1 é o mais potente, seguido do Disperse Orange 1 e do Disperse Red 13. / Azo dyes constitute the largest group of colorants used in industry, mainly the textile one, and they pass through industrial wastewater treatment plants nearly unchanged due to their resistance to aerobic treatment. Therefore, it is estimated that 10-15% of the dyes are lost in the effluent during the dyeing process, reaching the environment. Some of these dyes have been shown to be carcinogenic and mutagenic to animals and humans. This toxic effect is, in part due to azo bond cleavage that forms potentially carcinogenic aromatic amines. The toxicity of the dyes can also be altered by the biotransformation of the substitutens. We tested the azo dyes Disperse Orange 1 (4-(4-Nitrophenylazo)diphenylamine); 96% purity; CAS number 2581-69-3), Disperse Red 1(N-Ethyl-N-(2-hydroxyethyl)-4-(4-nitrophenylazo)aniline; 95% purity; CAS number 2872-52-8) and Disperse Red 13 (2-[4-(2-Chloro-4-nitrophenylazo)-N-ethylphenylamino]ethanoll; 95% purity; CAS number 3180-81-2) using Salmonella/microssome mutagenicity assay. We used the traditional strains TA98 and TA100 and the strains with overproducing nitroreductase and O-acetyltransferase, YG1041 and YG1042, derivative of the TA 98 and TA100, respectively. All the dyes tested showed higher responses with the strain TA98 when compared with TA100, suggesting that these compounds induce mainly frameshift mutations. Moreover, we observed an increase in the mutagenicity with the overproducing nitroreductase and O-acetyltransferase strains, showing the importance of these enzymes in the mutagenicity of these dyes. In addition, for all the dyes the mutagenicity decreased after the S9 addition. According to mutagenic response with YG1041, Disperse Red 1 was the most potent, followed by Disperse Orange 1 and Disperse Red 13.

Os azo corantes atualmente são considerados um assunto preocupante no que se refere à saúde pública e ambiental, pois quando lançados nos efluentes industriais contaminam o meio ambiente. Infelizmente, o método convencional de tratamento de efluentes têxteis, bem como de águas brutas que os recebem não são capazes de remover de maneira eficaz os corantes bem como sua toxicidade. Dentro deste contexto, este trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência do tratamento de amostras aquosas por fotoeletrocatálise em comparação com a cloração convencional como método alternativo de degradação de azo corantes, usando os corantes Disperse Orange 1, Disperse Red 1 e Disperse Red 13 como modelo. Adicionalmente, foi avaliada a citotoxicidade dos corantes originais em condrócitos bovinos e células HepG2 em cultura em monocamadas e 3D. Para tanto, soluções desses corantes originais, clorados e fotoeletrocatalisados foram avaliadas utilizando ensaios de genotoxicidade/mutagenicidade, citotoxicidade e ecotoxicidade. Todos os corantes originais e clorados foram genotóxicos para as células HepG2 no ensaio cometa. Para o ensaio com Salmonella, a cloração reduziu a mutagenicidade dos corantes para a linhagem YG1041 e aumentou o efeito para a linhagem TA98, exceto o Disperse Red 13 que teve a mutagenicidade reduzida para as duas linhagens após cloração. A fotoeletrocatálise removeu tanto a genotoxicidade quanto a mutagenicidade. Somente o Disperse Orange 1 induziu apoptose pelo ensaio com anexina V, mas essa citotoxicidade foi removida após os tratamentos. Os corantes Disperse Red 1 e Disperse Red 13 foram tóxicos para D. similis enquanto somente o Disperse Red 1 foi tóxico para V. fischeri, sendo que os tratamentos por cloração e fotoeletrocatálise diminuíram a toxicidade apresentada. Os corantes Disperse Orange 1 e Disperse Red 13 passaram a ser tóxicos para V. fischeri após cloração, sendo que a fotoeletrocatálise do Disperse Red 13 também gerou produtos tóxicos para esse organismo. Assim, embora seja um método de tratamento promissor, atenção deve ser dada na avaliação e aplicação da fotoeletrocatálise como um método alternativo à cloração. Os corantes originais Disperse Orange 1 e Disperse Red 13 diminuíram a atividade mitocondrial dos condrócitos, sendo que o Disperse Red 13 também diminuiu a produção de lactato. Todos os corantes reduziram a atividade mitocondrial das células HepG2 em monocamadas, ao passo que o Disperse Orange 1 deixou de exercer esse efeito no cultivo em 3D. Somente o Disperse Red 13 diminuiu a atividade de desidrogenases das células HepG2 e tal efeito foi observado tanto no cultivo em monocamadas quanto em 3D. / The azo dyes are currently considered as a concern regarding the environmental and public health, since when released in industrial effluents they pollute the environment. Unfortunately, the conventional method of treatment of textile effluents is not able to effectively remove both dyes and their toxicity. Within this context, this study aimed to evaluate the effectiveness of the treatment of aqueous samples by photoelectrocatalysis compared to conventional chlorination as an alternative method of degradation of azo dyes, using the dyes Disperse Orange 1, Disperse Red 1 and Disperse Red 13 as a model. Additionally, we evaluated the cytotoxicity of the original dyes using HepG2 cells and chondrocytes cultured in monolayer and in 3D. To this end, solutions of these original dyes, chlorinated and photoelectrocatalysed were evaluated using tests of genotoxicity / mutagenicity, cytotoxicity and ecotoxicity. All the dyes, original and chlorinated, were genotoxic to HepG2 cells in the comet assay. For the test with Salmonella, chlorination reduced the mutagenicity of the dyes for the YG1041 strain and increased the effect for the TA98 strain, except Disperse Red 13, which had the mutagenic effect reduced for both strains after chlorination. The photoelectrocatalysis removed both genotoxicity and mutagenicity. Only Disperse Orange 1 induced apoptosis by annexin V assay, but this cytotoxicity was removed after treatment. The dye Disperse Red 1 and Disperse Red 13 were toxic to D. similis while only the Disperse Red 1 was toxic to V. fischeri, and the treatment by chlorination and photoelectrocatalysis decreased the toxicity showed. The dyes Disperse Orange 1 and Disperse Red 13 began toxic to V. fischeri after chlorination, and the photoelectrocatalysis of the Disperse Red 13 generated toxic products for this organism. So, while it is a promising treatment method, attention should be given in the evaluation and application of photoelectrocatalysis as an alternative to chlorination. The dyes Disperse Orange 1 and Disperse Red 13 decreased the mitochondrial activity of chondrocytes, and the dye Disperse Red 13 also decreased the production of lactate. All the dyes reduced the mitochondrial activity of the HepG2 cells cultured in monolayer, while the Disperse Orange 1 did no show this effect in 3D. Only Disperse Red 13 decreased the activity of dehydrogenases of HepG2 cells and this effect was observed both in monolayer and in 3D.

VASCONCELOS, Fábio Roger. Bactérias com Potencial Biotecnológico na Descoloração de Corantes Têxteis. 2010. 64 f. : Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Ceará, Centro de Ciências Agrárias, Departamento de Engenharia de Pesca, Fortaleza-CE, 2010 / Submitted by Nádja Goes (nmoraissoares@gmail.com) on 2016-07-14T12:39:39Z No. of bitstreams: 1 2010_dis_frvasconcelos.pdf: 490074 bytes, checksum: c033f812460c47d5fd980f329dc81fa3 (MD5) / Approved for entry into archive by Nádja Goes (nmoraissoares@gmail.com) on 2016-07-14T12:40:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_dis_frvasconcelos.pdf: 490074 bytes, checksum: c033f812460c47d5fd980f329dc81fa3 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-14T12:40:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_dis_frvasconcelos.pdf: 490074 bytes, checksum: c033f812460c47d5fd980f329dc81fa3 (MD5) Previous issue date: 2010 / The discharge of effluents from textile industries for water bodies is currently a major concern for environmentalists as a function of synthetic dyes used to color fabrics thus polluting the environment. Biological treatments, especially with the use of bacteria, present themselves as the most economically viable and widely used to decolorize colored effluents. Thus, studies were conducted to test the color removal of dyes Remazol Brilliant Blue R, Orange G and Orange II using isolated and in mixed culture strains of Escherichia coli and Aeromonas hydrophila. Firstly, the isolation of bacterial strains from three different environments was made. Then, tests were performed to verify that the dye concentration would limit the growth of each microorganism. In addition to tests of decolorization, other parameters such as pH, biomass, COD removal, total protein and toxicity of metabolites were also monitored. The Escherichia coli strain isolated from the marine environment was able to decolorize concentrations of 2, 5 and 2 mg L-1, respectively, for the RBBR dye, Orange G and Orange II dyes, while the strain E. coli isolated from textile effluent, decolorized in concentrations of 5, 0.5 and 5 mg L-1, respectively. The bacteria Aeromonas hydrophila decolorized, respectively, at 10, 5 and 5 mg L-1, while the consortium of three bacteria decolorized at concentration of 5 mg L-1 for the three dyes tested individually. In these culture conditions the decrease in the rate of COD ranged from 45% to 69% with the lowest rate observed in the assay containing A. hydrophila and dye Orange II (45%) and the highest removal rate in the test containing the dye RBBR and the consortium (69%). Bioassays using Artemia salina showed that during the process of decolorization metabolites were produced with recalcitrant characteristics. The results show that the bacteria Escherichia coli and Aeromonas hydrophila have biotechnological potential in textile dyes, provided that they use low dye concentrations decolorizing / A descarga de efluentes das indústrias têxteis para corpos aquosos é, correntemente, uma das maiores preocupações dos ambientalistas em função dos corantes sintéticos usados para colorir os tecidos poluindo assim o ambiente. A aplicação de tratamentos biológicos, sobretudo com a utilização de bactérias, apresenta-se como um dos mais viáveis economicamente, sendo um dos sistemas mais utilizados para descolorir efluentes coloridos. Neste sentido, estudos foram realizados testes para a remoção de cor dos corantes Remazol Brilliant Blue R, Orange G e Orange II utilizando cepas de Escherichia coli e de Aeromonas hydrophila, isoladas e em cultura mista. Primeiramente foi feito o isolamento das cepas bacterianas de três ambientes diferentes. Em seguida, foram feitos testes para verificar qual concentração do corante seria limite para o crescimento de cada microrganismo. Além dos testes de descoloração também foram monitorados outros parâmetros como o pH, biomassa, remoção de DQO, proteínas totais e toxicidade dos metabólitos formados. A cepa Escherichia coli, isolada do ambiente marinho, foi capaz de descolorir concentrações de 2, 5 e 2 mg L-1, respectivamente, para os corante RBBR, Orange G e Orange II, enquanto que a cepa E. coli, isolada do efluente têxtil, descoloriu nas concentrações de 5, 0,5 e 5 mg L-1, respectivamente. A bactéria Aeromonas hydrophila descoloriu respectivamente nas concentrações de 10, 5 e 5 mg L-1, enquanto que o consórcio das três bactérias descoloriu na concentração de 5 mg L-1 para os três corantes testados individualmente. Nessas condições de cultivo a diminuição na taxa de DQO variou entre 45 e 69%, com a menor taxa observada no ensaio contendo A. hydrophila e o corante Orange II (45%) e a maior taxa de remoção no ensaio contendo o consórcio e o corante RBBR (69%). Bioensaios utilizando o microcrustáceo Artemia salina mostraram que durante o processo de descoloração foram produzidos metabólitos com características recalcitrantes. Os resultados demonstram que as bactérias Escherichia coli e Aeromonas hydrophila apresentam potencial biotecnológico na descoloração de corantes têxteis, desde que sejam utilizadas baixas concentrações dos corantes

Os azo corantes representam o maior grupo de corantes utilizados na indústria, principalmente no ramo têxtil. Sabe-se que grande parte desses produtos resiste aos sistemas de tratamento de efluente e assim, cerca de 10-15% dos corantes perdidos durante o processo de tingimento são lançados no efluente e atingem o meio ambiente. Alguns corantes desse grupo têm mostrado ser cancerígenos e mutagênicos para animais e humanos. Essa toxicidade se deve, em parte, à clivagem da ligação azo formando aminas aromáticas potencialmente cancerígenas. Ainda, a ação de sistema de metabolização nos grupamentos substituintes pode alterar a toxicidade destes compostos. Neste trabalho foram testados os azo corantes Disperse Orange 1 (4-(4--nitrofenilazo)difenilamina); pureza 96%; CAS no 2581-69-3), Disperse Red 1(N-etil-N(2-hidroxietil)-4-(4-nitrofenilazo)anilina; pureza 95%; CAS no. 2872-52-8) e Disperse Red 13 (2-[4-(2-cloro-4-nitrofenilazo)-N-etilfenilamino] etanol; pureza de 95%; CAS no 3180-81-2) usando o ensaio de mutagenicidade com Samonella. Foram utilizadas as linhagens tradicionais, TA98 e TA100 e suas respectivas derivadas com superprodução de nitroredutase e O-acetiltransferase, YG1041 e YG1042. Todos os corantes testados mostraram respostas mais altas com a linhagem TA98 em relação a TA100, o que sugere que esses compostos exercem seu efeito mutagênico principalmente por deslocamento do quadro de leitura do DNA. Para os três corantes, a resposta da linhagem YG1041 em relação a sua parental TA98 foi significativamente aumentada, mostrando a importância da nitroredutase e O-acetiltransferase na mutagenicidade desses corantes. Tal fato foi confirmado com as respostas da TA100 em relação a YG1042. O sistema de metabolização exógeno (S9) diminuiu a mutagenicidade de todos os corantes testados. Considerando os resultados obtidos com a linhagem YG1041, o corante Disperse Red 1 é o mais potente, seguido do Disperse Orange 1 e do Disperse Red 13. / Azo dyes constitute the largest group of colorants used in industry, mainly the textile one, and they pass through industrial wastewater treatment plants nearly unchanged due to their resistance to aerobic treatment. Therefore, it is estimated that 10-15% of the dyes are lost in the effluent during the dyeing process, reaching the environment. Some of these dyes have been shown to be carcinogenic and mutagenic to animals and humans. This toxic effect is, in part due to azo bond cleavage that forms potentially carcinogenic aromatic amines. The toxicity of the dyes can also be altered by the biotransformation of the substitutens. We tested the azo dyes Disperse Orange 1 (4-(4-Nitrophenylazo)diphenylamine); 96% purity; CAS number 2581-69-3), Disperse Red 1(N-Ethyl-N-(2-hydroxyethyl)-4-(4-nitrophenylazo)aniline; 95% purity; CAS number 2872-52-8) and Disperse Red 13 (2-[4-(2-Chloro-4-nitrophenylazo)-N-ethylphenylamino]ethanoll; 95% purity; CAS number 3180-81-2) using Salmonella/microssome mutagenicity assay. We used the traditional strains TA98 and TA100 and the strains with overproducing nitroreductase and O-acetyltransferase, YG1041 and YG1042, derivative of the TA 98 and TA100, respectively. All the dyes tested showed higher responses with the strain TA98 when compared with TA100, suggesting that these compounds induce mainly frameshift mutations. Moreover, we observed an increase in the mutagenicity with the overproducing nitroreductase and O-acetyltransferase strains, showing the importance of these enzymes in the mutagenicity of these dyes. In addition, for all the dyes the mutagenicity decreased after the S9 addition. According to mutagenic response with YG1041, Disperse Red 1 was the most potent, followed by Disperse Orange 1 and Disperse Red 13.

Os azo corantes atualmente são considerados um assunto preocupante no que se refere à saúde pública e ambiental, pois quando lançados nos efluentes industriais contaminam o meio ambiente. Infelizmente, o método convencional de tratamento de efluentes têxteis, bem como de águas brutas que os recebem não são capazes de remover de maneira eficaz os corantes bem como sua toxicidade. Dentro deste contexto, este trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência do tratamento de amostras aquosas por fotoeletrocatálise em comparação com a cloração convencional como método alternativo de degradação de azo corantes, usando os corantes Disperse Orange 1, Disperse Red 1 e Disperse Red 13 como modelo. Adicionalmente, foi avaliada a citotoxicidade dos corantes originais em condrócitos bovinos e células HepG2 em cultura em monocamadas e 3D. Para tanto, soluções desses corantes originais, clorados e fotoeletrocatalisados foram avaliadas utilizando ensaios de genotoxicidade/mutagenicidade, citotoxicidade e ecotoxicidade. Todos os corantes originais e clorados foram genotóxicos para as células HepG2 no ensaio cometa. Para o ensaio com Salmonella, a cloração reduziu a mutagenicidade dos corantes para a linhagem YG1041 e aumentou o efeito para a linhagem TA98, exceto o Disperse Red 13 que teve a mutagenicidade reduzida para as duas linhagens após cloração. A fotoeletrocatálise removeu tanto a genotoxicidade quanto a mutagenicidade. Somente o Disperse Orange 1 induziu apoptose pelo ensaio com anexina V, mas essa citotoxicidade foi removida após os tratamentos. Os corantes Disperse Red 1 e Disperse Red 13 foram tóxicos para D. similis enquanto somente o Disperse Red 1 foi tóxico para V. fischeri, sendo que os tratamentos por cloração e fotoeletrocatálise diminuíram a toxicidade apresentada. Os corantes Disperse Orange 1 e Disperse Red 13 passaram a ser tóxicos para V. fischeri após cloração, sendo que a fotoeletrocatálise do Disperse Red 13 também gerou produtos tóxicos para esse organismo. Assim, embora seja um método de tratamento promissor, atenção deve ser dada na avaliação e aplicação da fotoeletrocatálise como um método alternativo à cloração. Os corantes originais Disperse Orange 1 e Disperse Red 13 diminuíram a atividade mitocondrial dos condrócitos, sendo que o Disperse Red 13 também diminuiu a produção de lactato. Todos os corantes reduziram a atividade mitocondrial das células HepG2 em monocamadas, ao passo que o Disperse Orange 1 deixou de exercer esse efeito no cultivo em 3D. Somente o Disperse Red 13 diminuiu a atividade de desidrogenases das células HepG2 e tal efeito foi observado tanto no cultivo em monocamadas quanto em 3D. / The azo dyes are currently considered as a concern regarding the environmental and public health, since when released in industrial effluents they pollute the environment. Unfortunately, the conventional method of treatment of textile effluents is not able to effectively remove both dyes and their toxicity. Within this context, this study aimed to evaluate the effectiveness of the treatment of aqueous samples by photoelectrocatalysis compared to conventional chlorination as an alternative method of degradation of azo dyes, using the dyes Disperse Orange 1, Disperse Red 1 and Disperse Red 13 as a model. Additionally, we evaluated the cytotoxicity of the original dyes using HepG2 cells and chondrocytes cultured in monolayer and in 3D. To this end, solutions of these original dyes, chlorinated and photoelectrocatalysed were evaluated using tests of genotoxicity / mutagenicity, cytotoxicity and ecotoxicity. All the dyes, original and chlorinated, were genotoxic to HepG2 cells in the comet assay. For the test with Salmonella, chlorination reduced the mutagenicity of the dyes for the YG1041 strain and increased the effect for the TA98 strain, except Disperse Red 13, which had the mutagenic effect reduced for both strains after chlorination. The photoelectrocatalysis removed both genotoxicity and mutagenicity. Only Disperse Orange 1 induced apoptosis by annexin V assay, but this cytotoxicity was removed after treatment. The dye Disperse Red 1 and Disperse Red 13 were toxic to D. similis while only the Disperse Red 1 was toxic to V. fischeri, and the treatment by chlorination and photoelectrocatalysis decreased the toxicity showed. The dyes Disperse Orange 1 and Disperse Red 13 began toxic to V. fischeri after chlorination, and the photoelectrocatalysis of the Disperse Red 13 generated toxic products for this organism. So, while it is a promising treatment method, attention should be given in the evaluation and application of photoelectrocatalysis as an alternative to chlorination. The dyes Disperse Orange 1 and Disperse Red 13 decreased the mitochondrial activity of chondrocytes, and the dye Disperse Red 13 also decreased the production of lactate. All the dyes reduced the mitochondrial activity of the HepG2 cells cultured in monolayer, while the Disperse Orange 1 did no show this effect in 3D. Only Disperse Red 13 decreased the activity of dehydrogenases of HepG2 cells and this effect was observed both in monolayer and in 3D.

No description available.