A presente dissertação trata da implementação, em um equipamento de eletroforese capilar (CE) com detecção condutométrica sem contato (C4D), de um sistema de controle externo do fluxo eletrosmótico (EOF) via tensão radial externa (Vrad). Através do potencial externo, aplicado diretamente ao capilar, é possível ter o controle do fluxo eletrosmótico de CE, pois, de forma simplificada, esta prática acopla vetorialmente um potencial externo aplicado com o potencial através da solução tampão dentro do capilar. O emprego da técnica possibilitou o aumento de resolução de 2 aminoácidos - Leucina e Isoleucina, cujas mobilidades diferem apenas de 0,12 cm2.V-1.s-1 entre si, em ácido acético 500 mmol.L-1 com pH = 2,55. A estratégia empregada aqui foi a que denominamos de \"coluna capilar infinita\", na qual, com as sucessivas inversões na direção do EOF, conseguimos aprisionar, dentro da coluna capilar, espécies com mobilidade eletroforética menor que a mobilidade do EOF. A literatura descreve que a inversão do EOF se torna mais difícil com o aumento do pH. Foram realizados testes em eletrólitos contendo agentes inversores de fluxo como o CTAB, o CaCl2 e o BaCl2. Ambos os aditivos foram usados em concentrações muito baixas, nas quais foi mantida a direção normal do EOF, sendo que a utilizaçãode tais agentes teve a finalidade apenas de reduzir os grupos silanolatos em soluções de pH acima de 6,0. Tal estratégia proporcionou a reversão do EOF no sistema tampão MES/HIS, cujo pH estava em torno de 6,1. Por fim, a pesquisa gerou uma perspectiva interessante que é a possibilidade de se encontrar combinações de eletrólitos de corrida e surfactantes com o intuito de se estender a faixa de alcance do Vrad para valores altos de pH. / This work presents the implementation, in an equipment for capillary electrophoresis (CE) with contactless conductivity detection (C4D), of a system for external control of the electroosmotic flow (EOF) via external radial voltage (Vrad). Through external potential, directly applied to the capillary, the electroosmotic flow can be controlled, because this practice couples the applied external potential to the zeta potential through the buffer solution within the capillary. The use of the technique allowed the baseline resolution of two amino acids (Leucine and Isoleucine), whose mobilities differ only by 0,12 cm2.V-1.s-1, using acetic acid 500 mmol.L-1 at pH = 2,55 as the running electrolyte. The approach, called \"infinite capillary column\", consists in successive reversals in the direction of the EOF, trapping species within the capillary column with electrophoretic mobility smaller than the EOF mobility. Thus, the two amino acids were retained by a period of approximately 120 minutes in the capillary that was enough to promote the baseline resolution. Previous works describe that the reversion of the EOF becoming more difficult as pH increases. In order to achieve a more effective control of EOF at high pH values (limiting the technique to a narrow performance band), tests were carried out in electrolytes containing flow reversing agents such as CTAB, CaCI2 and BaCI2. These additives were used at very low concentrations, which kept the normal direction of EOF, and the use of such agents had only the purpuse of reducing the density of silanolate groups in solutions of pH above 6,0. This approach allowed the reversion of the EOF using MES/HIS buffer, which pH was 6,1. Finally, this research has generated an interesting perspective about the possibility of finding combinations of electrolytes and surfactants aiming the Vrad range´s extension at high pH values.

Master`s thesis solves technological processes rehabilitation of masonry reconstruction historically protected building. Describes the restoration of masonry using the electroosmotic system and by using helical reinforcement masonry of reinforcement, then it is also in this master`s thesis time and financial plan, site facilities and complementary features.

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In this thesis the possibilities of using capillary electrophoresis as a separation technique for analysis of proteins and microbubbles is presented. A complete analytical process consists of five necessary steps of which one is the actual analysis step. For this step a suitable analytical technique is needed. Capillary electrophoresis (CE) is one of the common analytical separation techniques used for analysis of a diversity of analytes, and can be both used in routine analysis and for research purposes. The reason for using CE, compared to other liquid-based separation techniques, is mainly short analysis time, high resolution, and negligible sample volumes and solvent waste. Depending on the characteristics of the analytes, and the sample matrix, different modes of CE can be used, where capillary zone electrophoresis (CZE) is the most employed one. The basic principle of CZE is separation of the analytes due to differences in total mobility, which is dependent on the charge and size of the analytes, and the electroosmotic flow (EOF). The EOF can be controlled by several parameters e.g. choice of background electrolyte (BGE), and the optimization of the parameters has been discussed throughout the thesis. To improve the properties of the BGE, an ethylammonium nitrate (EAN) water solution was used as BGE for CE analysis in Paper I. The precision of the EOF with this method was determined by adjusting the pH of the BGE, the concentration of EAN in the BGE, and the electric field. Model proteins were thereafter analysed using the optimal parameters yielding a precision sufficient for routine control. One example of the applications of CE is separation of novel contrast agents, which consist of polyvinyl alcohol microbubbles (PVA-MBs). In Paper II, a method for analysis of PVA-MBs in biological samples using CE with UV-detection was developed. It was also established that intact PVA-MBs could be distinguished from ultrasound degraded PVA-MBs in the same set-up. / <p>QC 20171012</p>

Lab-on-a-chip devices, also known as micro total analysis systems (μTAS), are implementations of chemical analysis systems on microchips. These systems can be fabricated using standard thin film processing techniques. Microfluidic and nanofluidic channels are fabricated in this work through sacrificial etching. Microchannels are fabricated utilizing cores made from AZ3330 and SU8 photoresist. Multi-channel electroosmotic (EO) pumps are evaluated and the accompanying channel zeta potentials are calculated. Capillary flow is studied as an effective filling mechanism for nanochannels. Experimental departure from the Washburn model is considered, where capillary flow rates lie within 10% to 70% of theoretical values. Nanochannels are fabricated utilizing cores made from aluminum, germanium, and chromium. Nanochannels are made with 5 μm thick top layers of oxide to prevent dynamic channel deformation. Nanochannel separation schemes are considered, including Ogston sieving, entropic trapping, reptation, electrostatic sieving, and immutable trapping. Immutable trapping is studied through dual-segment nanochannels that capture analytes that are too large to pass from one channel into a second, smaller channel. Polymer nanoparticles, Herpes simplex virus type 1 capsids, and hepatitis B virus capsids are trapped and detected. The signal-to-noise ratio of the fluorescently-detected signal is shown to be greater than 3 for all analyte concentrations considered.

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Em eletroforese capilar, a reprodutibilidade depende essencialmente da manutenção do sinal e no tempo de migração das espécies. A alteração do fluxo eletrosmótico (EOF) entre corridas é um dos principais fatores que afetam esses parâmetros. Nesse trabalho, é proposto um sistema de monitoramento do EOF baseado em marcas térmicas (TMs), que consistem em sinais presentes em um eletroferograma devido a uma perturbação do eletrólito de corrida ocasionada por um breve aquecimento (da ordem de 100 ms) de uma pequena porção do capilar (aproximadamente 1 mm), sob ação do campo elétrico. O dispositivo responsável pelo aquecimento que se mostrou mais eficiente consistiu em um resistor SMD de 15 &#937; sobre o qual 5 V eram aplicados para gerar aquecimento. Estudos sobre a origem das TMs sugerem que o fenômeno está relacionado às mudanças do número de transporte das espécies devido à variação de temperatura. Essas conclusões foram baseadas na comparação do perfil dos sinais de TM com valores de número de transporte, além de estudos envolvendo simulação computacional. Diversas aplicações para as marcas térmicas foram propostas: correção de variação de tempo de migração devido a alterações do EOF, medida direta do EOF e para otimização de parâmetros do detector condutométrico sem contato. As TMs revelaram-se, então, um sistema prático e de fácil implementação, que pode ser utilizado como uma espécie de padrão interno. Adicionalmente, o emprego das TMs em um novo sistema de injeção de amostra, chamado de injeção térmica, foi também proposto. A vantagem desse tipo de injeção consiste na minimização de problemas de contínua introdução de amostra no canal de separação em microchip-CE. Para realizar essa injeção, o capilar é preenchido com a amostra diluída em um eletrólito de corrida e a injeção ocorre quando uma TM é gerada. Estudos com soluções de NaCl apresentaram faixa de resposta linear entre 10 &#181;mol L-1 e 1 mmol L-1 para sódio. Entretanto, problemas de interferência sobre a sensibilidade e a mobilidade dos analitos foram obstáculos enfrentados. Também foi alvo de estudo o emprego da injeção térmica em uma técnica de multiplexação para aumento de relação sinal/ruído, baseado em um novo algoritmo. Embora o modelamento matemático tenha sido eficiente para decodificação de sinais, não foi possível obter o aumento na relação sinal/ruído almejado, pois o tempo de análise seria excessivamente longo. No entanto, a utilização da injeção térmica nesse tipo de estratégia mostrou-se bastante adequada, pois ela requer que diversas injeções sejam realizadas sequencialmente sem a interrupção do potencial de corrida, característica que esse sistema de injeção permite. Posteriormente, a implementação de estratégias que gerassem TMs em tempos mais curtos poderiam viabilizar a técnica. Finalmente, a utilização de TMs como ferramenta para obtenção de constantes físico-químicas, como pKa e mobilidade por exemplo, utilizando a eletroforese capilar mostra-se como uma grande perspectiva para a técnica / In capillary electrophoresis, reproducibility depends essentially on the maintenance of the signal and the migration time when the analysis of the same sample is repeated. Variations in the electroosmotic flow (EOF) between runs are one of the major factors affecting these parameters. In this work, a new approach to monitor the EOF based on thermal marks (TMs) is proposed. TM consists in a signal present in the electropherogram caused by heating (typically 100 ms) a small portion of the capillary (approximately 1 mm), while the electric field is applied. The most effective device to promote the heating was a 15-&#937; SMD resistor, powered at 5 V. Studies about the origin of TMs suggest that the phenomenon is related to variations in the transport number of the species due to alterations in the temperature. This conclusion was based on comparison between the TM profile and the transport numbers values, as well as results from computer simulation. The proposed applications for TM include: correction in variations of migration times with alterations on EOF, EOF measurement and optimization of the parameters of contactless conductivity detection. Additionally, a new sample injection procedure, called thermal injection, was also proposed. The advantage of this injection consists in minimization of leakage problems related to the continuous introduction of the sample in the separation channel in microchip-CE. To perform the thermal injection, the capillary is completely filled with the sample diluted in a BGE and the injection occurs with the generation of a TM. Studies with NaCl solutions presented extensive linear response range from 10 &#181;mol L-1 to 1 mmol L-1. However, interference problems on sensibility and analytes mobilities appeared. The use of low-concentration solutions diminishes these problems. However, the analytical signal is also diminished, needing a strategy to raise the sensitivity. Thus, a multiplexing technique based on a new algorithm was also introduced in order to improve signal-to-noise ratio. Although the efficiency of the mathematic modeling on the signals decoding, the desired improvement of signal/noise ratio was not obtained, because the analysis time would be excessively high. However, the employment of the thermal injection seems to be very suitable for multiplexing, due to the possibility of performing several sequential injections with no interruption of the electric field. Afterwards, the implementation of fast velocity devices to generate TMs would enable the technique. Finally, the great perspective to applications of TM concerns in the use of TMs to obtain physical chemical constants, such as pKa and ionic mobilities. The present work describes values of ionic mobilities calculated to monopropyl carbonate, monoisopropyl carbonate, and hydronium.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:27:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1452427 bytes, checksum: ad89ed1f2acb1864018bdd4b54b3fc9e (MD5) Previous issue date: 2008-02-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This research addressed the application of electrokinetic phenomena in soil remediation, considering the application of electroosmosis in the decontamination of three soils from the Zona da Mata Norte, Minas Gerais state, Brazil, contaminated with the element-trace cadmium. This work followed a line of research previously developed at the Universidade Federal de Viçosa, including the evaluation of the electroosmotic process in the chemical and mineralogical parameters of a larger gamma of soils, as well as evaluating the effect of testing parameters in the efficiency of the decontamination process. The tested soils were residual products from gneiss, as follow: (i) soil 1, a mature residual soil, pedologically classified as Red Yellow Latosol, presenting lateritic geotechnical behavior and silty-sandy-clayey texture; (ii) soil 2, saprolitic, presenting non lateritic geotechnical behavior and clayey-silty-sandy texture; e (iii) soil 3, also a mature residual soil, pedologically classified as Red yellow Podzol (Argisol), presenting non- lateritic geotechnical behavior and sandy-siltyclayey texture. Cadmium was the element- trace used in the experiment because it is a usual polluting source in daily use objects and presents adsorption-desorption intermediate behavior. The study program was directed to the analysis of soil behavior before and after their contamination with cadmium, encompassing the following steps: (i) X-rays analysis; (ii) physical and chemical routine tests; (iii) determination of CEC and ZPC; (iv) evaluation of the influence of the applied compaction effort and, therefore, of structure, in the soils eletrosmotic conductivity coefficient; (v) evaluation of the influence of the applied electrical potential difference (ddp) of 5, 15 and 30 V in the electrokinetic decontamination process; (vi) analysis of the influence of the contaminant incubation time (periods of 1, 10 and 20 days) and of ddp (5, 15 and 30 V) in the decontamination process. The results had shown that: (i) quartz predominated in the soils sand fraction, whereas kaolinite predominated in the soils silt and clay fractions; however, it was observed significant presence of hematite and gibbsite in the clay fraction of soil 1 and of goethite in the clay fraction of soil 3; (ii) electrochemically, soils 1 and 3 revealed more active behavior, presenting higher specific cation adsorption capacity; (iii) the parameter ZPC was a determinant factor in all the analyzed soils chemical properties, as well as in the electrokinetic decontamination process, governing the direction of the eletrosmotic flow and influencing in the results of the decontamination applied technique; (iv) the addition of the contaminant to soils was responsible for significant changes in the routine analysis and in the CEC and ZPC parameters, specially regarding soils 1 and 3, which are the most active ones; (v) except for soil 3, the values of the electroosmotic conductivity coefficient of soil was not significantly influenced by the application of different electric potentials and different compaction efforts; (vi) for all tested soils, cadmium soils removal through electrokinetic phenomena increased significantly with the increase of the incubation time and with the increase of the applied electric potential difference. / O presente trabalho abordou a aplicação de fenômenos eletrocinéticos na remediação de solos, com um direcionamento ao emprego da eletrosmose na descontaminação de três solos da Zona da Mata Norte, estado de Minas Gerais, Brasil, contaminados com o elemento- traço cádmio. Buscou-se ampliar o horizonte de pesquisas já desenvolvidas na Universidade Federal de Viçosa, com a inclusão da avaliação do processo eletrosmótico em parâmetros químicos e mineralógicos de uma gama maior de solos, bem como avaliar o efeito de diferentes vairáveis na eficiência do processo de descontaminação. Trabalhou-se com solos residuais de gnaisse, como se segue: (i) solo 1, um residual maduro, pedologicamente classificado como Latossolo Vermelho-Amarelo, de comportamento geotécnico laterítico e textura argilo-areno-siltosa; (ii) solo 2, saprolítico, de comportamento geotécnico não laterítico e textura areno- silto-argilosa; e (iii) solo 3, também, residual maduro, pedologicamente classificado como Argissolo Vermelho- Amarelo, de comportamento geotécnico não laterítico e textura argilo-areno-siltosa. O elemento-traço empregado foi o cádmio, fonte poluidora presente em objetos de uso diário e que apresenta comportamento adsorção-dessorção intermediário. O programa de estudo foi dirigido aos solos antes e após contaminação com cádmio e abrangeu a realização de: (i) análises de difração de raios-X; (ii) análises de laboratório para determinação de propriedades física e química; (iii) determinações de CTC e PCZ; (iv) avaliação da influência da energia de compactação e, portanto, da estrutura, no coeficiente de condutividade eletrosmótica dos solos; (v) avaliação da influência da diferença de potencial elétrico aplicado (ddp) no processo de descontaminação eletrocinética, trabalhando-se com valores de 5, 15 e 30 V; (vi) análise da influência do tempo de incubação do contaminante (períodos de 1, 10 e 20 dias) e da ddp (5, 15 e 30 V) na descontaminação dos solos. Os resultados mostraram que: (i) na fração areia dos solos estudados, havia predomínio de quartzo, enquanto que nas frações argila e silte, havia dominância de caulinita; no entanto, observou-se presença expressiva de hematita e gibbsita, no solo 1, e de goethita, no solo 3; (ii) os solos 1 e 3, do ponto de vista eletroquímico e ambiental, mostraram-se mais ativos, podendo apresentar alta adsorção específica de cátions; (iii) o PCZ foi um fator determinante em todas as propriedades dos solos estudados, bem como no processo de descontaminação eletrocinética, mostrando-se associado o sentido do fluxo eletrosmótico aos resultados dos ensaios de descontaminação; (iv) a adição do contaminante aos solos produziu variações significativas nos seus parâmetros químicos obtidos via análises de rotina, CTC e PCZ, em especial no caso dos solos 1 e 3, mais ativos; (v) os valores do coeficiente de condutividade eletrosmótica não variaram significativamente com a aplicação de diferentes potenciais elétricos e de diferentes energias de compactação, exceto para o solo 3, provavelmente devido a fatores mineralógicos dos solos; (vi) a remoção de cádmio dos solos, através dos fenômenos eletrocinéticos, aumentou significativamente com o aumento do período de incubação e com o aumento da diferença de potencial elétrico aplicado, para todos os solos estudados.

Em eletroforese capilar, a reprodutibilidade depende essencialmente da manutenção do sinal e no tempo de migração das espécies. A alteração do fluxo eletrosmótico (EOF) entre corridas é um dos principais fatores que afetam esses parâmetros. Nesse trabalho, é proposto um sistema de monitoramento do EOF baseado em marcas térmicas (TMs), que consistem em sinais presentes em um eletroferograma devido a uma perturbação do eletrólito de corrida ocasionada por um breve aquecimento (da ordem de 100 ms) de uma pequena porção do capilar (aproximadamente 1 mm), sob ação do campo elétrico. O dispositivo responsável pelo aquecimento que se mostrou mais eficiente consistiu em um resistor SMD de 15 &#937; sobre o qual 5 V eram aplicados para gerar aquecimento. Estudos sobre a origem das TMs sugerem que o fenômeno está relacionado às mudanças do número de transporte das espécies devido à variação de temperatura. Essas conclusões foram baseadas na comparação do perfil dos sinais de TM com valores de número de transporte, além de estudos envolvendo simulação computacional. Diversas aplicações para as marcas térmicas foram propostas: correção de variação de tempo de migração devido a alterações do EOF, medida direta do EOF e para otimização de parâmetros do detector condutométrico sem contato. As TMs revelaram-se, então, um sistema prático e de fácil implementação, que pode ser utilizado como uma espécie de padrão interno. Adicionalmente, o emprego das TMs em um novo sistema de injeção de amostra, chamado de injeção térmica, foi também proposto. A vantagem desse tipo de injeção consiste na minimização de problemas de contínua introdução de amostra no canal de separação em microchip-CE. Para realizar essa injeção, o capilar é preenchido com a amostra diluída em um eletrólito de corrida e a injeção ocorre quando uma TM é gerada. Estudos com soluções de NaCl apresentaram faixa de resposta linear entre 10 &#181;mol L-1 e 1 mmol L-1 para sódio. Entretanto, problemas de interferência sobre a sensibilidade e a mobilidade dos analitos foram obstáculos enfrentados. Também foi alvo de estudo o emprego da injeção térmica em uma técnica de multiplexação para aumento de relação sinal/ruído, baseado em um novo algoritmo. Embora o modelamento matemático tenha sido eficiente para decodificação de sinais, não foi possível obter o aumento na relação sinal/ruído almejado, pois o tempo de análise seria excessivamente longo. No entanto, a utilização da injeção térmica nesse tipo de estratégia mostrou-se bastante adequada, pois ela requer que diversas injeções sejam realizadas sequencialmente sem a interrupção do potencial de corrida, característica que esse sistema de injeção permite. Posteriormente, a implementação de estratégias que gerassem TMs em tempos mais curtos poderiam viabilizar a técnica. Finalmente, a utilização de TMs como ferramenta para obtenção de constantes físico-químicas, como pKa e mobilidade por exemplo, utilizando a eletroforese capilar mostra-se como uma grande perspectiva para a técnica / In capillary electrophoresis, reproducibility depends essentially on the maintenance of the signal and the migration time when the analysis of the same sample is repeated. Variations in the electroosmotic flow (EOF) between runs are one of the major factors affecting these parameters. In this work, a new approach to monitor the EOF based on thermal marks (TMs) is proposed. TM consists in a signal present in the electropherogram caused by heating (typically 100 ms) a small portion of the capillary (approximately 1 mm), while the electric field is applied. The most effective device to promote the heating was a 15-&#937; SMD resistor, powered at 5 V. Studies about the origin of TMs suggest that the phenomenon is related to variations in the transport number of the species due to alterations in the temperature. This conclusion was based on comparison between the TM profile and the transport numbers values, as well as results from computer simulation. The proposed applications for TM include: correction in variations of migration times with alterations on EOF, EOF measurement and optimization of the parameters of contactless conductivity detection. Additionally, a new sample injection procedure, called thermal injection, was also proposed. The advantage of this injection consists in minimization of leakage problems related to the continuous introduction of the sample in the separation channel in microchip-CE. To perform the thermal injection, the capillary is completely filled with the sample diluted in a BGE and the injection occurs with the generation of a TM. Studies with NaCl solutions presented extensive linear response range from 10 &#181;mol L-1 to 1 mmol L-1. However, interference problems on sensibility and analytes mobilities appeared. The use of low-concentration solutions diminishes these problems. However, the analytical signal is also diminished, needing a strategy to raise the sensitivity. Thus, a multiplexing technique based on a new algorithm was also introduced in order to improve signal-to-noise ratio. Although the efficiency of the mathematic modeling on the signals decoding, the desired improvement of signal/noise ratio was not obtained, because the analysis time would be excessively high. However, the employment of the thermal injection seems to be very suitable for multiplexing, due to the possibility of performing several sequential injections with no interruption of the electric field. Afterwards, the implementation of fast velocity devices to generate TMs would enable the technique. Finally, the great perspective to applications of TM concerns in the use of TMs to obtain physical chemical constants, such as pKa and ionic mobilities. The present work describes values of ionic mobilities calculated to monopropyl carbonate, monoisopropyl carbonate, and hydronium.

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