Orientador: Marcos Rivail da Silva. / Dissertação (mestrado) - Universidade Regional de Blumenau, Centro de Ciências Exatas e Naturais, Programa de Pós-Graduação em Química.

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:35:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_3063_.pdf: 847888 bytes, checksum: 057e7b3ccaa878a9782167215d05e0da (MD5) Previous issue date: 2009-03-06 / Os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs), derivados de petróleo, são substâncias cada vez mais preocupantes aos órgãos ambientais devido ao seu caráter tóxico, carcinogênico e mutagênico. Com o aumento da utilização de petróleo e seus derivados como fonte de energia, a contaminação do efluente líquido se expandiu, prejudicando a biota, incluindo seres humanos que de alguma forma fazem uso dessa água. É necessário que sejam desenvolvidos procedimentos eficazes na eliminação parcial ou total destes compostos. Uma técnica muito estudada atualmente no tratamento de efluentes líquidos é o processo Fenton. Ele se baseia na geração do radical hidroxila a partir da reação de íons Fe2+ e peróxido de hidrogênio. Devido ao seu elevado poder oxidante, o radical hidroxila degrada totalmente os compostos orgânicos, formando CO2, H2O e íons inorgânicos provenientes de heteroátomos. O presente trabalho estudou o processo Fenton na decomposição de HPAs (acenafteno, fluoreno, fluoranteno, benzo(a)pireno) em meio aquoso com a utilização de magnetitas puras ou dopadas com cobalto como fonte de íons Fe2+ e peróxido de hidrogênio. A análise da degradação e possível formação de intermediários foram acompanhadas por cromatografia gasosa/espectrometria de massa (CG/EM). Pôde-se observar que o percentual de degradação dos HPAs variou de 39 a 100%. O composto que mais degradou foi o acenafteno, com três anéis, enquanto que o benzo(a)pireno, com cinco anéis, teve a menor oxidação. Não foram encontrados intermediários acima do limite de detecção do equipamento. Além da CG/EM, foi utilizada a fluorescência como método de análise. O objetivo foi comparar a eficiência da magnetita pura e dopada com cobalto na degradação do fluoreno. Observou-se que o processo de degradação com a magnetita pura não foi significante. Já com a magnetita dopada com cobalto a degradação total ocorreu em cinco horas. Assim, o processo Fenton com utilização de magnetitas como fonte de ferro pode ser uma nova alternativa para o tratamento de HPAs em meio aquoso.

Orientador: Marcos Rivail da Silva. / Dissertação (mestrado) - Universidade Regional de Blumenau, Centro de Ciências Tecnológicas, Programa de Pós-Graduação de Engenharia Ambiental.

In this work, hydroxyapatite (HAp) thin films were fabricated using two different sputtering techniques: Radio frequency magnetron sputtering and ion beam sputtering. In the first case, the films were grown on Ti-6Al-4V substrates using a high-purity commercial HAp target, obtaining a thickness ~200 nm. For the second method, the film were grown on pure titanium substrates using a self-produced HAp target. This target was fabricated with powders (Ca/P = 1.628, sintered and crushed). Here, the thickness of the fabricated film was ~300 nm. The sintering tests for the target fabrication were carried out using two different heating regimens at a maximum temperature of 1200 °C (holding time of 2h and 4h) using various additives. As additives, water (H2O), polyvinyl alcohol (PVA) and polyethylene glycol (PEG) were used to improve the mechanical strength of the green discs. The as-deposited films were amorphous in both cases. Therefore, the films were annealed to increase the crystallinity. Annealing was performed in air for 2h at temperatures: 400, 600 and 800 °C for RF-magnetron sputter samples; 600 and 800 °C for ion beam sputter samples. The result of the films shows in both cases that the crystallinity of HAp was improved only for the annealed samples fabricated with ion beam sputtering at 800 °C. In both cases energy dispersive X-ray spectroscopy measurements show a decrease in Ca/P ratio with increasing the temperature. Hardness results revealed an increase in this with the increase in temperature possibly due to the formation of titanium oxide. The roughness for the fabricated films with the RFmagnetron sputtering increases till an annealing temperature of 600 °C and then decreases till 800 °C, while the roughness for the fabricated films with ion beam sputtering is higher in the as-deposited samples and then this is reduced by increasing the annealing temperature. / Tesis

Each year millions of people suffer from bone defects resulting from trauma, tumors or bone-related injuries. Therefore there is a need to continuously develop new materials or improve the properties of the materials currently used, for bone replacement or implant applications. Polymethyl methacrylate (PMMA) has proven to be a promising alternative as a material for implants; however, there are still some limitations inherent to this material, particularly related to its surface properties. This thesis work is focused on the fabrication of hydroxyapatite (HAp) thin films on the surface of 3D printed PMMA substrates. 3D printing, particularly the Fused Deposition Modeling (FDM) technique was used to fabricate PMMA substrates with different surface porosity levels. FDM technique exhibits the potential for fabricating customized freeform structures for several applications including craniofacial reconstruction. HAp thin films were deposited by Radio Frequency Magnetron Sputtering (RFMS) and Ion Beam Sputtering (IBS) techniques, with a commercial target and an “in house” sintered target, respectively. A structural, chemical, mechanical, and morphological characterization was conducted in the generated surfaces by means of X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), and hardness and roughness measurements. The results of the XRD analysis revealed an amorphous structure for the films produced by both RFMS and IBS techniques on the PMMA substrates. The micrographs obtained by SEM showed a columnar morphology and a low density for the films produced by RFMS; the same technique revealed a structure of ridges of standing platelets with curved contours for the IBS deposited films. The amorphous structure and the morphology of the films, as well as the hardness and roughness can be propitious to improve surface properties and promote the osseointegration capabilities of PMMA. This work contributes to the basis for the development of a PMMA implant manufacturing process using 3D printing and HAp film deposition techniques, with improved osseointegration properties. / Cada año, millones de personas sufren defectos óseos como resultado de traumas, tumores o lesiones relacionadas con los huesos. Por lo tanto, existe la necesidad de desarrollar continuamente nuevos materiales o mejorar las propiedades de los materiales utilizados actualmente, para aplicaciones de reemplazo óseo o implantes. El polimetilmetacrilato (PMMA) ha demostrado ser una alternativa prometedora como material para implantes; sin embargo, todavía existen algunas limitaciones inherentes a este material, particularmente relacionadas con sus propiedades superficiales. Este trabajo de tesis se centra en la fabricación de películas delgadas de hidroxiapatita (HAp) en la superficie de sustratos de PMMA impresos en 3D. La impresión 3D, particularmente la técnica de modelado de deposición fundida (FDM), se utilizó para fabricar sustratos de PMMA con diferentes niveles de porosidad superficial. La técnica FDM exhibe el potencial para fabricar estructuras personalizadas de para varias aplicaciones, incluida la reconstrucción craneofacial. Las películas delgadas de HAp se depositaron mediante técnicas de deposición catódica con Magnetrón y radio frecuencia (RFMS) y deposición catódica con haz de iones (IBS), con un target comercial y un target sinterizado "in house", respectivamente. Se realizó una caracterización estructural, química, mecánica y morfológica en las superficies generadas por medio de difracción de rayos X (XRD), microscopía electrónica de barrido (SEM), espectroscopía de energía dispersiva (EDS) y medidas de dureza y rugosidad. Los resultados del análisis de XRD revelaron una estructura amorfa para las películas producidas por ambas técnicas RFMS e IBS en los sustratos de PMMA. Las micrografías obtenidas por SEM mostraron una morfología columnar y una baja densidad para las películas producidas por RFMS; la misma técnica reveló una estructura de crestas de plaquetas con contornos curvados para las películas depositadas IBS. La estructura amorfa y la morfología de las películas, así como la dureza y la rugosidad pueden ser propicias para mejorar las propiedades de la superficie y promover las capacidades de oseointegración del PMMA. Este trabajo contribuye a la base para el desarrollo de un proceso de fabricación de implantes de PMMA usando impresión 3D y técnicas de deposición de película HAp, con propiedades mejoradas de oseointegración. / Tesis

Los compuestos orgánicos persistentes (COPs) como los pesticidas organoclorados, bifenilos policlorados (PCBs) y los hidrocarburos policíclicos aromáticos (PAHs) son sustancias de características hidrofóbicas, es decir, poco solubles en medios acuosos. Además, presentan gran resistencia química y biológica y, cuando son liberados al medio ambiente, tienden a ingresar a la cadena trófica y, en consecuencia, se magnifican y acumulan en diversos ecosistemas. Los materiales de características lipídicas son fuentes de acumulación de estos compuestos orgánicos. Diversos estudios de estas sustancias en alimentos y seres humanos comprueban su acumulación y muy lenta eliminación. Muchas de estas sustancias demostraron ser carcinógenas y neurotóxicas. Con la finalidad de demostrar la dinámica de circulación y acumulación de algunos de estos compuestos, como los hidrocarburos policíclicos aromáticos, se realizaron estudios en este trabajo en muestras de aguas y suelos. De acuerdo a las propiedades que presentan estos compuestos, se acumulan en zonas remotas frías, como la Cordillera Central de los Andes Peruanos, por ejemplo en Ticlio. En este lugar se pudo comprobar que la presencia de algunos PAHs en aguas disminuye conforme aumenta el carácter hidrofóbico, y aumenta en suelos, debido a sus características químicas, esto también relacionado con la altitud, comprobando así la teoría del transporte translatitudinal o efecto de condensación fría. Este trabajo también implementó una metodología para el estudio de los hidrocarburos policíclicos aromáticos en muestras de aguas y suelos, basada en la extracción con solventes por separación cromatográfica (HPLC con arreglo de diodos), utilizando estándares certificados para la evaluación de algunos parámetros de calidad analítica y la calibración. / Tesis

Tese de doutoramento. Engenharia Química e Biológica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto, Technical University of Crete. 2009

Tese de doutoramento. Engenharia do Ambiente. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto, Instituto Superior de Engenharia do Porto. 2010

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciências Ambientais da Universidade do Extremo Sul Catarinense - UNESC, como requisito parcial para a obtenção do título de Mestre em Ciências Ambientais. / In the southern state of Santa Catarina activity coal mining stands out as one of the most responsible for environmental damage in the region. The study of aerosols has received considerable attention in recent decades. Between the adsorbed organic pollutants in inhalable and respirable particles, polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are known to be human carcinogens. In this context the research was conducted on 14 samples of inhalable particles (PM10) collected in the municipality of Urussanga (SC) and in two different samples, a sample of stationary source (chimney) and the other a white point of MP10. The final collections for the consolidation of research were conducted in the months of March, April and May 2014, using a high volume sampler. Concentrations of 16 PAHs were evaluated by consecutive periods of 24 hours during their months mentioned. The filters with samples were extracted by microwave digester in which extraction was consumed in 15 min and 25 mL of hexane / acetone (1: 1 v/v) prior to analysis by gas chromatography with mass detection (GC/MS). The results indicate the presence of higher molecular weight PAHs, which is indicative of pyrolytic origin from organic compounds such as benzo(a)pyrene. Such compounds show that no region studied there projects that have pyrolytic processes contributing to impact the environment. The results also reflect the relevant points regarding the methodologies adopted. One of these important aspects refers to identifying the presence of PAHs in high concentrations in the study area as compared, for example, recommended by the United Kingdom 0.25 ng.m-3 Benzo up to(a)pyrene (BaP). This compound is expected to bring discussions of public health and the help of the need to establish limits of environmental tolerance and implementing legislation regarding the issuance of these types of pollutants. / No Sul do Estado de Santa Catarina a atividade de mineração de carvão destaca-se como uma das maiores responsáveis pelos danos ambientais causados na região. O estudo de aerossóis tem recebido considerável atenção nas últimas décadas. Entre os poluentes orgânicos adsorvidos nas partículas inaláveis e respiráveis, os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs) são conhecidos de serem carcinogênicos para humanos. Neste contexto a pesquisa foi realizada em 14 amostras de partículas inaláveis (MP10) coletadas no município de Urussanga (SC) e em duas amostras distintas, uma amostra de fonte estacionária (Chaminé) e outra de um ponto branco de MP10. As coletas finais para a consolidação da pesquisa foram realizadas nos meses de março, abril e maio de 2014, utilizando um amostrador de grandes volumes. Foram avaliadas as concentrações de 16 HPAs, por períodos consecutivos de 24 horas durantes os meses mencionados. Os filtros com amostras foram extraídos por digestor de microondas no qual a extração ocorreu em 15 min e consumiu 25 mL de n-hexano/acetona (1:1 v/v) antes da análise por cromatografia gasosa com detector de massas (GC/MS). Os resultados obtidos indicam a presença do HPAs de maior massa molecular, que é um indicativo de compostos orgânicos de origem pirolítica como um exemplo o Benzo(a)Pireno. Tais compostos comprovam que não região estudada existe empreendimentos que possuem processos pirolíticos que contribuem para impactar o meio ambiente. Os resultados refletem também os pontos relevantes com relação às metodologias adotadas. Um desses aspectos relevantes referese à identificação da presença de HPAs na área estudada em concentrações elevadas comparando como, por exemplo, com o máximo recomendado pelo Reino Unido de 0,25 ng.m-3 para o Benzo(a)Pireno (BaP). Tal composto que deverá trazer discussões a respeito de saúde pública e no auxilio da necessidade da criação de limites de tolerância ambiental e da implementação de legislações quanto à emissão desses tipos de poluentes.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:09Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-03-27Bitstream added on 2014-06-13T20:38:27Z : No. of bitstreams: 1 cristale_j_me_araiq.pdf: 918753 bytes, checksum: 644a3f3e72817ea19a5a98187ce58792 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs) e seus derivados são associados ao aumento da incidência de diversos tipos de cânceres no homem. Os HPAs são gerados em processos de combustão incompleta, e dentre as inúmeras fontes geradoras dessas substâncias, a queima de biomassa na produção de cana-de-açúcar no Brasil tem merecido atenção deste grupo de pesquisa. A fuligem proveniente da queima de plantações de canade- açúcar permanece em suspensão no ar, e em estudos anteriores foi demonstrado que está correlacionada com o aumento de HPAs na atmosfera, podendo consequentemente influenciar na quantidade dessas substâncias presentes em ambientes internos, cuja avaliação foi o objetivo deste trabalho. Foram realizadas coletas de material particulado e de fase gasosa (a cada 24 horas) no período de entressafra (03 a 28/01/2008) e no período de safra de cana de açúcar (01/08 a 25/08/2007) no interior de uma residência de Araraquara situada a 5 km dos canaviais mais próximos. A metodologia de extração de HPAs de material particulado atmosférico foi otimizada e validada. Foram obtidos baixos coeficientes de variação no sistema cromatográfico (média de 2,5%) e coeficientes de correlação acima de 0,99 para as curvas analíticas ajustadas para 13 HPAs, demonstrando precisão e linearidade adequadas para o sistema HPLC-Fluorescência. Na otimização da metodologia de extração os melhores resultados foram obtidos utilizando-se extração seqüencial com 3 porções de 20 mL de Hexano/Acetona (1:1, v/v) por períodos de 10 minutos em banho de ultra-som, e obteve-se recuperação acima de 70% para os HPAs analisados (exceto Benzo[a]pireno – 40%), indicando boa exatidão na metodologia de extração adotada. Na avaliação do desempenho do método foram utilizadas amostras fortificadas e material de referência certificado (NIST 1649). / Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and their derivatives are associated with an increased incidence of various types of cancers in humans. PAHs are generated in events of incomplete combustion and among the different sources generating these substances, the burning of biomass in the production of sugar cane in Brazil has deserved attention. The soot from the burning of sugar cane plantations remains in suspension in the air and has an influence on the levels of PAHs in the atmosphere outdoors, and consequently may influence the quantity of these substances in indoor environments; and the assessment of these indoor environments was the aim of this work. Sampling of particulate matter and the gas phase was done every 24 hours in the non-harvesting period (03 to 28/01/08) and the harvesting period of the sugar cane (01/08 to 25/08) inside an Araraquara residence located within 5 km of the closest sugarcane plantations. The extraction methodology for the PAHs in the atmospheric particulate matter was optimized and validated. A low variation coefficient was obtained in the chromatographic system (an average of 2.5%) and correlation coefficients above 0.99 for analytical curves adjusted for 13 PAHs, demonstrating accuracy and linearity appropriate for the HPLC/Fluorescence system. The best results for the optimization of the extraction method were obtained using a sequential extraction with 3 portions of 20 mL of hexane / acetone (1:1, v / v) for periods of 10 minutes in an ultrasonic bath, and recoveries of over 70% were obtained for the PAHs analyzed (except for Benzo[a]pyrene - 40%), indicating good accuracy for the methodology adopted for extraction. In assessing the performance of the method, fortified samples and a certified reference material (NIST 1649) were used.