Submitted by Priscila Nascimento (pnascimento@icict.fiocruz.br) on 2012-11-14T17:12:41Z No. of bitstreams: 1 luciana-carreiras-norte.pdf: 1395438 bytes, checksum: 31a432f41d7dee6ad0313c1c37736102 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-11-14T17:12:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 luciana-carreiras-norte.pdf: 1395438 bytes, checksum: 31a432f41d7dee6ad0313c1c37736102 (MD5) Previous issue date: 2007 / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto de Tecnologia em Imunobiológicos. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Rio de Janeiro, RJ, Brasil. / Nesta avaliação, realizaram-se ensaios cromatográficos de purificação de eritropoetina humana recombinante, a partir do sobrenadante de cultura de células de mamíferos da linhagem CHO (células de ovário de hamster chinês), produtoras deste biofármaco. Compararam-se as membranas comerciais de troca iônica Sartobind (MA) Q e D, com o objetivo de avaliar a sua aplicabilidade a processos de purificação de EPO. Ambas as membranas apresentaram-se capazes de adsorver EPO nas condições avaliadas. EPO foi detectada nas amostrasde eluído de ambas as membranas, tendo-se verificado que o imunoensaio dotipo dot-blotfoi aquele que forneceu as informações mais conclusivas. Já nas análises de eletroforese, verificou-se um perfil difuso das bandas do eluído das membranas, o que foi creditado à heterogeneidade glicídica da EPO, como anteriormente demonstrado na literatura. / In the present work, the purification of recombinant human erythropoietin (rhEPO) from CHO (Chinese hamster ovary) cell culture supernatant was investigated using anion-exchange chromatography. Commercial membrane adsorbers (Sartobind D and Q) were compared, with the aim of evaluating their aplicability to EPO purification processes. Both membranes were able to adsorb EPO under the conditions evaluated in this work. EPO was detected in the eluate of both membranes. The immunoassay dot-blot was the most interesting analytical tool, giving the most conclusive results. Electrophoretic analyses showeda diffuse band, probably due to glycan heterogeneity in the EPO molecules, as previously reported in the literature.

Nesse estudo foram desenvolvidas metodologias para remoção e recuperação do cobre presente em resíduos sólidos industriais provenientes de processos de galvanostegia/galvanoplastia. O desempenho de quatro resinas comerciais trocadoras de íons (Amberlyst 15 wet, Lewatit VP OC 1955, Lewatit VP OC 1960 e Lewatit VP OC 1800) foi investigado de acordo com o percentual de recuperação e a seletividade ao cobre. Os resíduos sólidos foram primeiramente caracterizados e, após a determinação de metodologia para solubilização dos mesmos, verificou-se que ambos apresentam, além do Cu outros metais como Sn, Al, Fe, Ni e Cr em sua composição. Foram realizados estudos variando-se o pH, tempo de contato e quantidade de resina, visando a confecção das isotermas de adsorção e a determinação das condições ideais do processo. A maior remoção percentual de cobre foi observada para as resinas catiônicas: superior a 95% em massa. Entretanto, maior seletividade em relação ao cobre foi observada para as aniônicas. O cobre retido nas resinas foi recuperado na forma de solução de Cu (II) em percentuais que variaram de acordo com a resina e com o agente de regeneração utilizado. / Methodologies for copper removal and recovery from industrial solid residues proceeding from galvanostegy/galvanoplasty processes had been developed in this study. The performance of four commercial ion exchange resins (Amberlyst 15 wet, Lewatit VP OC 1955, Lewatit VP OC 1960 e Lewatit VP OC 1800) was investigated in accordance with the percentage of recovery and the selectivity to copper. The solid residues first had been characterized and, after the determination of the best methodology for solubilization of the same ones, were verified that beyond the Cu other metals as Sn, Al, Fe, Ni and Cr were in the composition of the residues. The influence of pH, time of contact and amount of resin had been investigated, aiming at the confection of the adsortion isotherms and the determination of the ideal conditions of the process. The biggest percentile copper removal was observed for cationic resins: above 95% in mass. However, greater selectivity to copper was observed for the anionic ones. The restrained copper in resins was recovered as solution of Cu (II) in percentages that had varied with the resin and with the regeneration agent.

Orientador: Cláudio Cabello / Banca: Manoel Lima de Menezes / Banca: Waldemar Gastoni Venturini Filho / Banca: Ana Paula Cerino Coutinho / Banca: Jorge Horii / Resumo: Este trabalho teve como objetivo purificar bioetanol originário de amido de mandioca utilizando processos de adsorção e troca iônica, avaliar a influência da temperatura, tempo de contato, concentração de adsorvente, vazão, tempo de residência nos processos de adsorção e troca iônica, analisar como os diferentes parâmetros desses processos afetam importantes características físico-químicas do bioetanol, tais como: condutividade, acidez e teste de Barbet, visando propor inovações nos sistemas de purificação, substituindo os processos clássicos de redestilação que são consumidores de energia. O estudo ainda propõe novas metodologias para aplicação na melhoria da qualidade de etanol produzido em pequenas unidades utilizando a mandioca como matéria-prima. Para a realização deste trabalho foram utilizados: a) etanol adquirido e comercializado no mercado, tais como, etanol neutro, etanol de primeira, etanol de segunda; b) etanol produzido em escala piloto no CERAT/UNESP; e c) etanol preparado em laboratório denominado neste trabalho de solução e etanol fortificado. Para a preparação da solução e do etanol fortificado foram adicionadas ao etanol padrão algumas das substâncias orgânicas provenientes da fermentação do amido de mandioca, todas com alto grau de pureza para observar o desempenho das metodologias propostas. Para a purificação das diferentes amostras e das soluções etanólicas foram empregados: a) processo de adsorção; b) processo de troca iônica; e c) processo combinando adsorção e troca iônica. No processo de purificação por adsorção foram testados, como adsorventes... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The objective of present work was to purify bioethanol from cassava starch using adsorption and ion exchange processes, to evaluate the influence of the temperature, contact time, adsorbent concentration, flow rate, residence time in these adsorption and ion exchange processes, to analyze as the parameters different of those processes affect important physico-chemical properties of the bioethanol such as conductivity, acidity and Barbet, to propose innovations in the purification systems, replacing the classic processes of redistillation that are consumers of energy. The study still propose new methodologies for application in the improvement of the quality of ethanol produced in small units using cassava as raw material. For the accomplishment of this work were used: a) purchased and sold ethanol in the market, such as, neutral ethanol, first ethanol, second ethanol; b) ethanol produced in scale pilot in the CERAT/UNESP; and c) ethanol prepared in the laboratory named as solution and contaminated ethanol. For the preparation of the solutions and of the contaminated ethanol, were added to the standard ethanol some organic substances from the fermentation of the cassava starch, all with a high degree of purity to observe the performance of the proposed methodologies. For the purification of samples different and of ethanolics solutions were employed: a) adsorption process; b) ion exchange process; and c) process combining adsorption and ion exchange. In the purification process by adsorption were tested, as adsorbents, different types of activated charcoal and diatomaceous earth. In the ion exchange... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Nesse estudo foram desenvolvidas metodologias para remoção e recuperação do cobre presente em resíduos sólidos industriais provenientes de processos de galvanostegia/galvanoplastia. O desempenho de quatro resinas comerciais trocadoras de íons (Amberlyst 15 wet, Lewatit VP OC 1955, Lewatit VP OC 1960 e Lewatit VP OC 1800) foi investigado de acordo com o percentual de recuperação e a seletividade ao cobre. Os resíduos sólidos foram primeiramente caracterizados e, após a determinação de metodologia para solubilização dos mesmos, verificou-se que ambos apresentam, além do Cu outros metais como Sn, Al, Fe, Ni e Cr em sua composição. Foram realizados estudos variando-se o pH, tempo de contato e quantidade de resina, visando a confecção das isotermas de adsorção e a determinação das condições ideais do processo. A maior remoção percentual de cobre foi observada para as resinas catiônicas: superior a 95% em massa. Entretanto, maior seletividade em relação ao cobre foi observada para as aniônicas. O cobre retido nas resinas foi recuperado na forma de solução de Cu (II) em percentuais que variaram de acordo com a resina e com o agente de regeneração utilizado. / Methodologies for copper removal and recovery from industrial solid residues proceeding from galvanostegy/galvanoplasty processes had been developed in this study. The performance of four commercial ion exchange resins (Amberlyst 15 wet, Lewatit VP OC 1955, Lewatit VP OC 1960 e Lewatit VP OC 1800) was investigated in accordance with the percentage of recovery and the selectivity to copper. The solid residues first had been characterized and, after the determination of the best methodology for solubilization of the same ones, were verified that beyond the Cu other metals as Sn, Al, Fe, Ni and Cr were in the composition of the residues. The influence of pH, time of contact and amount of resin had been investigated, aiming at the confection of the adsortion isotherms and the determination of the ideal conditions of the process. The biggest percentile copper removal was observed for cationic resins: above 95% in mass. However, greater selectivity to copper was observed for the anionic ones. The restrained copper in resins was recovered as solution of Cu (II) in percentages that had varied with the resin and with the regeneration agent.

As membranas de troca aniônica são uma alternativa promissora para o desenvolvimento de eletrólitos mais eficientes para células a combustível alcalinas. Em geral, as membranas de troca aniônica são ionômeros capazes de conduzir íons hidroxila devido aos grupos quaternário de amônio e têm como característica elevado pH equivalente. Com o objetivo de desenvolver membranas aniônicas química e termicamente estáveis, com satisfatória condutividade iônica para aplicação em células a combustível alcalinas, as membranas aniônicas foram sintetizadas a partir de polímeros base de polietileno de baixa densidade (LDPE), polietileno de ultra alto peso molecular (PEUHMW), poli(etileno-co-tetrafluoroetileno) (PETFE) e poli(tetrafluoroetilleno-co-hexafluoroetileno) (PFEP) previamente irradiados nas fontes de radiação gama de 60Co ou com feixe de elétrons, para enxertia do monômero de estireno e funcionalizados com trimetilamina para incorporação dos grupos quaternário de amônio. As membranas resultantes foram caracterizadas por espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica (EPR), espectroscopia Raman, termogravimetria (TG), espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS), além da determinação do grau de enxertia, capacidade de absorção de água por gravimetria e capacidade de troca iônica, por titulação. As membranas sintetizadas com os polímeros LDPE e UHMWPE pré-irradiados a 70 kGy com feixe de elétrons e armazenadas a baixa temperatura (-70 °C) por até 10 meses, mostraram resultados de condutividade iônica, quando na forma (OH-), de 29 mS.cm-1 e 14 mS.cm-1 a 65 °C, respectivamente. Os filmes de PFEP irradiados no processo simultâneo mostram níveis de enxertia insuficientes para a síntese de membranas aniônicas, necessitando maiores estudos para aperfeiçoar os processos de irradiação e enxertia. As membranas baseadas em PETFE, pré-irradiadas a 70 kGy com feixe de elétrons e armazenadas a baixa temperatura (-70 °C) por até 10 meses, mostraram maior condutividade iônica, quando na forma hidroxila (OH-), com valores de condutividade iônica entre 90 mS.cm-1 e 165 mS.cm-1 na faixa de temperatura entre 30 e 60 °C. Estes resultados mostraram que membranas de LDPE, UHMWPE e PETFE são eletrólitos promissores para a aplicação em células a combustível alcalinas. / Anion Exchange Membranes (AEMs) are a promising alternative to the development of more efficient electrolytes for alkaline fuel cells. In general, the AEMs are ionomeric membranes able to conduct hydroxide ions (OH-) due to the quatermary ammonium groups, which confer high pH equivalent to the AEM. In order to develop alkaline membranes with high chemical and thermal stability, besides satisfactory ionic conductivity for alkaline fuel cells, membranes based on low density polyethylene (LDPE), ultrahigh weight molecular weight polyethylene (UHWHPE), poly(ethylene-co-tetrafluoroethylene) (PETFE) and poly(hexafluoropropylene-co-tetrafluoroethylene) (PFEP) previously irradiated by using 60Co gamma and electron beam sources, have been synthesized by styrene-grafting, and functionalized with trimethylamine to introduced quaternary ammonium groups. The resulting membranes were characterized by electron paramagnetic resonance (EPR), Raman spectroscopy, thermogravimetry (TG) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The determination of the grafting degree and water uptake were conducted by gravimetry and ion exchange capacity, by titration. The membranes synthesized with PELD and PEUHMW polymers pre-irradiated at 70 kGy and stored at low temperature (-70 °C), up to 10 months, showed ionic conductivity results, in hydroxide form (OH-), of 29 mS.cm-1 and 14 mS.cm-1 at 65 °C, respectively. The PFEP polymers irradiated by the simultaneous process showed insufficient grating levels for the membrane synthesis, requiring more studies to improve the irradiation and grafting process. The styrene-grafted PETFE membranes, pre-irradiated at 70 kGy and stored at low temperature (-70 °C), up to 10 months, showed ionic conductivity results, in hydroxide form (OH-), of 90 mS.cm-1 to 165 mS.cm-1, in the temperature range 30 to 60 °C. Such results have demonstrated that LDPE, UHMWPE and PETFE based AEMs are promising electrolytes for alkaline fuel cell application.

As membranas de troca aniônica são uma alternativa promissora para o desenvolvimento de eletrólitos mais eficientes para células a combustível alcalinas. Em geral, as membranas de troca aniônica são ionômeros capazes de conduzir íons hidroxila devido aos grupos quaternário de amônio e têm como característica elevado pH equivalente. Com o objetivo de desenvolver membranas aniônicas química e termicamente estáveis, com satisfatória condutividade iônica para aplicação em células a combustível alcalinas, as membranas aniônicas foram sintetizadas a partir de polímeros base de polietileno de baixa densidade (LDPE), polietileno de ultra alto peso molecular (PEUHMW), poli(etileno-co-tetrafluoroetileno) (PETFE) e poli(tetrafluoroetilleno-co-hexafluoroetileno) (PFEP) previamente irradiados nas fontes de radiação gama de 60Co ou com feixe de elétrons, para enxertia do monômero de estireno e funcionalizados com trimetilamina para incorporação dos grupos quaternário de amônio. As membranas resultantes foram caracterizadas por espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica (EPR), espectroscopia Raman, termogravimetria (TG), espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS), além da determinação do grau de enxertia, capacidade de absorção de água por gravimetria e capacidade de troca iônica, por titulação. As membranas sintetizadas com os polímeros LDPE e UHMWPE pré-irradiados a 70 kGy com feixe de elétrons e armazenadas a baixa temperatura (-70 °C) por até 10 meses, mostraram resultados de condutividade iônica, quando na forma (OH-), de 29 mS.cm-1 e 14 mS.cm-1 a 65 °C, respectivamente. Os filmes de PFEP irradiados no processo simultâneo mostram níveis de enxertia insuficientes para a síntese de membranas aniônicas, necessitando maiores estudos para aperfeiçoar os processos de irradiação e enxertia. As membranas baseadas em PETFE, pré-irradiadas a 70 kGy com feixe de elétrons e armazenadas a baixa temperatura (-70 °C) por até 10 meses, mostraram maior condutividade iônica, quando na forma hidroxila (OH-), com valores de condutividade iônica entre 90 mS.cm-1 e 165 mS.cm-1 na faixa de temperatura entre 30 e 60 °C. Estes resultados mostraram que membranas de LDPE, UHMWPE e PETFE são eletrólitos promissores para a aplicação em células a combustível alcalinas. / Anion Exchange Membranes (AEMs) are a promising alternative to the development of more efficient electrolytes for alkaline fuel cells. In general, the AEMs are ionomeric membranes able to conduct hydroxide ions (OH-) due to the quatermary ammonium groups, which confer high pH equivalent to the AEM. In order to develop alkaline membranes with high chemical and thermal stability, besides satisfactory ionic conductivity for alkaline fuel cells, membranes based on low density polyethylene (LDPE), ultrahigh weight molecular weight polyethylene (UHWHPE), poly(ethylene-co-tetrafluoroethylene) (PETFE) and poly(hexafluoropropylene-co-tetrafluoroethylene) (PFEP) previously irradiated by using 60Co gamma and electron beam sources, have been synthesized by styrene-grafting, and functionalized with trimethylamine to introduced quaternary ammonium groups. The resulting membranes were characterized by electron paramagnetic resonance (EPR), Raman spectroscopy, thermogravimetry (TG) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The determination of the grafting degree and water uptake were conducted by gravimetry and ion exchange capacity, by titration. The membranes synthesized with PELD and PEUHMW polymers pre-irradiated at 70 kGy and stored at low temperature (-70 °C), up to 10 months, showed ionic conductivity results, in hydroxide form (OH-), of 29 mS.cm-1 and 14 mS.cm-1 at 65 °C, respectively. The PFEP polymers irradiated by the simultaneous process showed insufficient grating levels for the membrane synthesis, requiring more studies to improve the irradiation and grafting process. The styrene-grafted PETFE membranes, pre-irradiated at 70 kGy and stored at low temperature (-70 °C), up to 10 months, showed ionic conductivity results, in hydroxide form (OH-), of 90 mS.cm-1 to 165 mS.cm-1, in the temperature range 30 to 60 °C. Such results have demonstrated that LDPE, UHMWPE and PETFE based AEMs are promising electrolytes for alkaline fuel cell application.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6022.pdf: 1662458 bytes, checksum: 4e6f5f48dc72f84e96a68be96f5ddf02 (MD5) Previous issue date: 2014-03-28 / Financiadora de Estudos e Projetos / Penicillin G acylase (PGA) is the key enzyme for the industrial production of β-lactam antibiotics. Major current PGA demand is attended for producer organisms as Escherichia coli and Bacillus megaterium genetically modified. The enzyme produced by Escherichia coli accumulates in the periplasmic space of the bacteria and it requires cell disruption for recovery, whereas the enzyme from Bacillus megaterium is secreted into the production medium. This study aimed to evaluate the adsorption of PGA expressed by these two recombinant microorganisms in cationic and anionic resins for recovery and purification of the enzyme. For E. coli PGA was evaluated ionic adsorption of the enzyme in Streamline SP XL® cation exchanger resin after cell disruption by sonication. In this step, we assessed the influence of pH and buffer, to reduce the loss of enzyme inactivation and adjust the pH to a value suitable for a subsequent selective adsorption of the enzyme. The buffers evaluated were acetate, citrate, phosphate and carbonate, and the values of pH were adjusted between 4,5 and 11,0. No denaturation of the enzyme was observed in buffers and pHs evaluated. However, it was observed enzyme adsorption in cellular debris at pH values equal or smaller than 5,4, this debris adsorption was more apparent in the presence of acetate buffer. Thus, cell disruption was defined at pH 6.0 to prevent loss PGA in the adsorption of debris and adjustment of pH and salt molarity by dilution in the appropriate buffer to prevent denaturation of the enzyme by local reduction of the pH when uses concentrated acid. The STREAMLINE SP XL® resin showed higher adsorption capacity of PGA at pH 5,0 and the temperature range (4 and 25°C) did not influence it. The Langmuir isotherm represented adequately the experimental data of the enzyme adsorption resin at 4 and 25°C (pH 5,0) with similar values of qm and KL 25,4 U/g 185,2 U/g, respectively. Purification of PGA in a fixed-bed column showed overall recovery of activity around 50% and purification factor of about 9 times. The adsorption capacity of cationic resin in this mode of operation was 10,9 UNIPAB/mlresin. The PGA purification secreted by Bacillus megaterium recombinant, produced in a synthetic medium, was studied by ion adsorption resins and the following pH values: Streamline SP XL ® and IMMOBEAD IB-C435 (cation-exchanger resins, pH 5,0, 5,5 and 6,0); manae-agarose activated with 40 and 80mmoles/g amino groups (cation exchanger resin, pH 6,0, 7,0 and 7,5); STREAMLINE DEAE XL® and STREAMLINE Q XL® (anionic exchange resins, pH 7,5 and 8,5). Equilibrium experiments in cationic resins Streamline SP XL ® (4°C, pH 5,0) and IB-C435 IMMOBEAD (4°C, pH 5,5) allowed estimation of the parameters of the Langmuir model qm = 76,6 and 91,5 U/g KL = 294,7 and 412,3 U/g, respectively. Despite the high adsorptive capacity of these resins, they were not suited to purification of PGA, because their adsorbes PGA and the contaminants. Manae-agarose resins (40 and 80 μmoles/g) were not effective in PGA adsorption. The STREAMLINE anionic exchangers resins not adsorbed significant amount of PGA in pH evaluated, however, this resin performed a adsorption of almost of 50% proteins present in the medium, demonstrating selective for removal contaminating proteins. Adsorption assays in fixed-bed column Streamline Q XL ® (22°C, pH 8,0) showed that the resin is effective in adsorption of contaminating proteins, it is possible to recover approximately 70 % PGA with a purification factor of 4 times and high specific activity of about 25 U/mg. Already on STREAMLINE SP XL® (22ºC, pH 5,0) resin, the total enzyme recovery was 70 %, but with a purification factor of only 1,61 times and specific activity of around 11 U/mg. It was concluded that adsorption in anionic mode is more advantageous, because presents a better performance and avoid the enzyme dilution. The cultivation of recombinant B. megaterium in a high cell density bioreactor using complex medium, allowed to reach PGA volumetric activity of 50 U/mL. After concentration of the enzyme extract by ultrafiltration to 100 U/mL, was evaluated purification of the enzyme on gel filtration resin column using Superdex 200 Prep Grad (22 °C, pH 7,5). This technique allowed high enzyme recovery (>93%), however with a purification factor of 3 times and specific activity of 13 U/mg. / Penicilina G acilase (PGA) é a enzima chave para a produção industrial de antibióticos β-lactâmicos. Grande parte da demanda atual pela enzima é atendida pela sua produção por Escherichia coli e Bacillus megaterium geneticamente modificados. A enzima produzida por Escherichia coli acumula-se no espaço periplasmático da bactéria, requerendo rompimento celular para sua recuperação, enquanto que a enzima produzida por Bacillus megaterium é secretada para o meio de produção. Este trabalho teve como objetivo avaliar a adsorção de PGA produzida por esses dois microrganismos recombinantes em resinas catiônicas e aniônicas para recuperação e purificação da enzima. Para PGA de E. coli avaliou-se a adsorção iônica da enzima na resina de troca catiônica STREAMLINE SP XL® após rompimento celular por sonicação. Nesta etapa, avaliou-se a influência do tampão e do pH, visando reduzir a perda de enzima por inativação e ajustar o pH a um valor apropriado para uma posterior adsorção seletiva da enzima. Os tampões avaliados foram acetato, citrato, fosfato e carbonato, ajustados para valores de pH entre 4,5 e 11,0. Não se observou desnaturação da enzima nos tampões e pHs avaliados. Contudo, observou-se adsorção da enzima nos debris celulares a valores de pH iguais ou menores que 5,4, sendo mais acentuada essa adsorção na presença de tampão acetato. Definiu-se, assim, rompimento celular em pH 6,0 para evitar perda de PGA por adsorção nos debris e ajuste do pH e da molaridade do sal por diluição no próprio tampão da adsorção, para evitar desnaturação da enzima por redução local do pH quando se utiliza ácido concentrado. A resina STREAMLINE SP XL® mostrou maior capacidade de adsorção de PGA em pH 5,0, não sendo influenciada nas temperaturas avaliadas (4 e 25ºC). A isoterma de Langmuir representou adequadamente os dados experimentais de adsorção da enzima nessa resina a 4 e 25ºC (pH 5,0), com valores similares de qm e KL, 25,4 U/g e 185,2 U/g, respectivamente. A purificação de PGA em coluna de leito fixo apresentou recuperação global de atividade em torno de 50% e fator de purificação de aproximadamente 9 vezes. A capacidade de adsorção da resina de troca catiônica nesse modo de operação foi de 10,9 UNIPAB/mLresina. A purificação de PGA secretada por Bacillus megaterium recombinante, produzida em meio sintético, foi estudada por adsorção iônica da enzima nas seguintes resinas e valores de pH: STREAMLINE SP XL® e IMMOBEAD IB-C435 (resinas de troca catiônica, pHs 5,0, 5,5 e 6,0); MANAE-agarose ativada com 40 e 80 μmoles de grupos amino/g (resina de troca catiônica, pHs 6,0, 7,0 e 7,5); STREAMLINE DEAE XL® e STREAMLINE Q XL® (resinas de troca aniônica, pHs 7,5 e 8,5). Ensaios de equilíbrio para as resinas de troca catiônica STREAMLINE SP XL® (4ºC, pH 5,0) e IMMOBEAD IB-C435 (4ºC, pH 5,5) permitiram a estimativa dos parâmetros do modelo de Langmuir: qm = 76,6 e 91,5 U/g e KL= 294,7 e 412,3 U/g, respectivamente. Apesar da alta capacidade adsortiva dessas resinas, as mesmas não foram adequadas à purificação de PGA, pois adsorveram tanto PGA quanto proteínas contaminantes. As resinas MANAE-AGAROSE (40 e 80 μmoles/g) não foram eficazes na adsorção de PGA. As resinas STREAMLINE de troca aniônica não adsorveram quantidade significativa de PGA nos valores de pH avaliados, entretanto, adsorveram quase 50% de proteínas presentes no meio, mostrando-se assim seletiva para retirada das proteínas contaminantes. Ensaios de adsorção em coluna de leito fixo com STREAMLINE Q XL® (22ºC, pH 8,0) mostraram que a resina é eficaz na adsorção de proteínas contaminantes, sendo possível a recuperação de aproximadamente 70% de PGA com um fator de purificação de 4 vezes e alta atividade específica, em torno de 25 U/mg. Já na resina STREAMLINE SP XL® (22ºC, pH 5,0) a recuperação total da enzima foi de 70%, mas com um fator de purificação de apenas 1,61 vezes e atividade específica em torno de 11 U/mg. Assim, conclui-se que a adsorção no modo aniônico é mais vantajosa, pois além de maior purificação, não dilui a enzima. O cultivo de B. megaterium recombinante em biorreator com alta densidade celular, utilizando meio complexo, permitiu atingir atividade volumétrica de PGA de 50 U/mL. Após concentração do extrato enzimático por ultrafiltração até 100 U/mL, avaliou-se a purificação da enzima em coluna de gel de filtração utilizando a resina Superdex 200 prep grad (22ºC, pH 7,5). Essa técnica permitiu alta recuperação da enzima (>93%), entretanto com um fator de purificação de 3 vezes e atividade específica de 13 U/mg.

Diante da redução dos teores de níquel em minérios sulfetados, novos estudos têm sido realizados para extração e processamento de minérios lateríticos. O processamento destes minérios gera soluções contendo cobalto, que poderia ser recuperado por extração por solventes. No entanto, esta tecnologia possui riscos com relação à saúde ocupacional e incêndios. Como possível alternativa, a eletrodiálise é uma tecnologia utilizada para recuperação de metais de fontes líquidas, permitindo a separação de cátions e ânions pela aplicação de uma corrente elétrica em dois eletrodos. Quando comparada à extração por solventes, possui menor consumo de produtos químicos, pouca geração de resíduos e operação com menor dispêndio energético. O objetivo deste trabalho foi avaliar uma rota hidrometalúrgica para recuperação de uma solução sintética de sulfatos de cobalto (II), magnésio (II), manganês (II) e cromo (III), simulando concentrações obtidas numa etapa do processamento industrial de minérios lateríticos. Para tanto, foi construída uma unidade de eletrodiálise em acrílico transparente, onde foram posicionadas as membranas de troca catiônicas e aniônicas. Nas extremidades da unidade foram posicionados eletrodos de titânio revestidos com óxido de titânio e óxido de rutênio (70TiO2/30RuO2), para o cátodo e ânodo. Tanto as membranas quanto os eletrodos possuíram área de 16 cm². Duas configurações de eletrodiálise foram estudadas, uma visando à recuperação de íons e de ácido sulfúrico, e outra visando à concentração de íons. Posteriormente, a partir da solução concentrada, foi avaliada a recuperação do cobalto por três sistemas, eletrorrecuperação, precipitação e troca iônica. A eletrorrecuperação utilizou cátodos de cobalto, alumínio e aço inoxidável, e ânodos de titânio revestido (70TiO2/30RuO2). A precipitação utilizou hidróxido de sódio e ditionito de sódio. A troca iônica foi realizada em batelada, utilizando cinco tipos de resinas. No caso do sistema com cinco compartimentos, após 64 h aplicando-se densidade de corrente de 6,25 mA.cm-², os resultados indicaram extração aproximada de 76 % para Co2+, 69 % para Mn2+, 79 % para Mg2+ e 32 % para Cr3+. A recuperação de ácido sulfúrico foi comprovada pelo aumento da concentração de H2SO4 de 0,01 para 0,1 mol.L-1 no compartimento anódico. No caso do sistema com seis compartimentos, após 136 h aplicando-se densidade de corrente de 6,64 mA.cm-², os resultados indicaram extração aproximada de 95 % para Co2+, Mn2+, Mg2+ e SO42-, e de 85 % para Cr3+. O aumento da concentração no compartimento concentrado foi de 178 % para Co2+, 145 % para Mn2+, 165 % para Mg2+ e 79 % para Cr3+. A eletrorrecuperação de cobalto foi alcançada somente com cátodo de aço inoxidável, permitindo extração de 80 % do cobalto da solução, com densidade de corrente de 14,3 a 28,6 mA.cm-2. Não foi detectada deposição de cromo. A precipitação por hidróxido não permitiu a separação do cobalto do cromo, e a precipitação do cobalto por ditionito de sódio não foi detectada. A resina M4195 teve o melhor rendimento de adsorção para o cobalto em relação ao cromo, alcançando quase 40 % de extração. Os resultados confirmaram a viabilidade da eletrodiálise para produzir soluções tratadas e soluções concentradas de íons. A troca iônica e a eletrorrecuperação tiveram os resultados mais promissores para recuperação de cobalto. Dessa forma, a rota proposta pode ser uma solução complementar para recuperação de cobalto advindo do processamento de minérios lateríticos, em relação à técnica de extração por solventes. / Due to the depletion of nickel contents in sulfide ores, new studies have been carried out to extract and process lateritic ores. The processing of these ores generates solutions containing cobalt, which could be recovered by solvent extraction. However, this technology has occupational health and fire hazards. As a possible alternative, electrodialysis is a technology used for the recovery of metals from liquid sources, allowing the separation of cations and anions by the application of an electric current in two electrodes. When compared to solvent extraction, it has lower consumption of chemicals, less generation of waste and energy operation. The objective of this work was to evaluate a hydrometallurgical route to recover a synthetic sulfate solution containing cobalt (II), magnesium (II), manganese (II) and chromium (III), simulating concentrations obtained in one step of the industrial processing of lateritic ores. For this, a transparent acrylic electrodialysis unit was constructed, with cationic and anionic ion exchange membranes. At the extremities of the unit, titanium electrodes coated with titanium oxide and ruthenium oxide (70TiO2/30RuO2), were positioned as the cathode and anode. Both the membranes and electrodes had 16 cm² of area. Two electrodialysis configurations were studied, one aiming at the recovery of ions and sulfuric acid, and the other aiming at the concentration of ions. Thereafter, from the concentrated solution, the cobalt recover was evaluated by three systems, electrowinning, precipitation and ion exchange. The electrowinning tests were performed with cobalt, aluminum and stainless steel cathodes. Titanium coated electrodes (70TiO2/30RuO2) were used as anode. In the precipitation tests, sodium hydroxide and sodium dithionite were used. The ion exchange tests were performed in batch mode, using five types of resins. For the system with five compartments, after 64 h applying a current density of 6.25 mA.cm-², the results indicated an approximate extraction of 76 % for Co2+, 69 % for Mn2+, 79 % for Mg2+ and 32 % for Cr3+. The recovery of sulfuric acid in the anode compartment was confirmed by the increase of the H2SO4 concentration from 0.01 to 0.1 mol.L-1. For the system with six compartments, after 136 h applying a current density of 6.64 mA.cm-², the results indicated an approximate extraction of 95 % for Co2+, Mn2+, Mg2+ and SO42-, and 85 % for Cr3+. The concentration increase in the concentrate compartment was 178 % for Co2+, 145 % for Mn2+, 165 % for Mg2+ and 79 % for Cr3+. The cobalt electrowinning was reached only with the stainless steel cathode, allowing an extraction of 80 % of the cobalt from the solution, with current density from 14.3 to 28.6 mA.cm-². No chromium deposition was detected. Precipitation by hydroxide did not allow the separation of cobalt from chromium, and precipitation of cobalt by sodium dithionite was not detected. The M4195 resin had the best adsorption yield for cobalt over chromium, achieving almost 40 % extraction. The results confirmed the feasibility of the electrodialysis to produce treated solutions and concentrated solutions of ions. Ionic exchange and electrowinning had the most promising results for cobalt recovery. Thus, the application of the proposed route may be a complementary solution for the recovery of cobalt from lateritic ores processing, compared to solvent extraction.

Orientadora: Marian Rosaly Davolos / Banca: Édson Pecoraro / Banca: Fernando Aparecido Sigoli / Banca: Vera Regina Leopoldo Constantino / Banca: Sérgio Antonio Marques de Lima / Resumo: O desafio da Química no século XXI é a obtenção de materiais promissores em aplicações e perspectivas inovadoras. Um ótimo candidato para estudos específicos é a síntese de materiais luminescentes bidimensionais. Entre as matrizes bidimensionais disponíveis, pode-se destacar os Hidróxidos Duplos Lamelares (HDLs) sintetizados no laboratório por rotas simples e de baixo custo, que têm como fórmula geral [M2+(1-x)M'3+x(OH)2](An-)x/n.zH2O (M, M' = íons metálicos que constituem as lamelas, e An- = ânion interlamelar). Preparou-se as amostras pelo método de coprecipitação e troca iônica. Na primeira etapa do trabalho otimizou-se os parâmetros de síntese. Após, obteve-se as amostras [Zn2Aℓ1-xEux(OH)6]A·zH2O-HDL (A = NO3- ou Cℓ- e x = 0,1 ou 1 ou 5 ou 10% em mol) e a fase formada é de HDL, conforme dados de XRD. O perfil de luminescência indica sítios de baixa simetria, emissão com alta pureza de cor e, que alta concentração de grupos -OH intensifica os processos não-radiativos diminuindo a eficiência quântica. Na segunda etapa do trabalho, as amostras [Zn2Aℓ1-xEux(OH)6]A·zH2O-HDL (A = bca (4-ácido-bifenilcarboxílico) ou acac (acetilacetona) ou tta (2-tenoiltrifluoroacetona) obtidas pelo método de coprecipitação não formam a estrutura lamelar. Assim, optou-se pelo método de troca iônica para as amostras [Zn2Aℓ1-xEux(OH)6]A·zH2O-HDL (A = bca, bpdc (4,4-ácido-bifenildicarboxílico), tta e acac e x = 0,1% em mol). A intercalação das espécies aniônicas na matriz HDL nas condições utiliza... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The challenge of chemistry in the 21st century has being the study of promising materials for applications and innovative perspectives. A great example is the synthesis of two-dimensional luminescent materials. Among the available structures, it can be highlighted Layered Double Hydroxides (LDH) synthetized in the laboratory by simple route and low cost. LDH have the general formula [M2+(1-x)M'3+x(OH)2](An-)x/n.zH2O (M, M' = layer metal ions, and An- = interlayer anion). The samples have been prepared by co-precipitation or ion exchange method. In the first stage, several experimental steps have performed to acquire the better synthesis parameters. Then, [Zn2Aℓ1-xEux(OH)6]A·zH2O-LDH (A = NO3- or Cℓ- and x = 0.1 or 1 or 5 or 10 at.%) samples were achieved according to XRD data. Luminescent properties indicate low-symmetry sites, emission with high color purity, and low quantum yield due to the high -OH groups concentration that enhances the non-radiative processes. In the second step, attempts to prepare [Zn2Aℓ1-xEux(OH)6]A·zH2O-LDH (A = bca (biphenyl-4-carboxylic acid) or acac (acetylacetone) or tta (2-thenoyltrifluoroacetone) by co-precipitation method did not lead to a LDH structure. Thus, it has been chosen the ion exchange method to prepare [Zn2Aℓ1-xEux(OH)6]A·zH2O-LDH (A = bca, bpdc (biphenyl-4,4′-dicarboxylic acid), tta e acac e x = 0.1 at.%) samples. Anionic species intercalation into LDH under the used conditions is efficient to the bca and is limited to th... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

A crescente industrialização acompanhada do uso de metais pesados nos processos industriais nas últimas décadas resultou num aumento da contaminação do meio ambiente, principalmente em ambientes aquáticos. Assim, sendo a água um recurso natural de suma importância para a vida, métodos de tratamento de efluentes tornam-se indispensáveis para empresas geradoras de efluentes. O objetivo desse trabalho é a utilização de um sistema de troca iônica constituído por micro-colunas de resinas catiônicas e aniônicas para adsorção de metais pesados de soluções industriais, visando à recirculação de água de lavagem de processos de galvanoplastias. As resinas utilizadas são: Amberlyst 15 WET e Amberlyst A-21; Dowex Marathon C e Dowex Marathon A; Purolite C-150 e Purolite A-850. Também se avalia a eluição dos íons metálicos nas resinas em questão. O efeito que a temperatura possui na eluição é avaliado para as resinas catiônicas, Purolite C-150 e Dowex Marathon C. A cinética e a termodinâmica de adsorção do cromo trivalente e do zinco são avaliados. A metodologia consiste em realizar experimentos de adsorção e eluição em colunas de troca-iônica e experimentos de adsorção em batelada para análise da cinética e termodinâmica dos íons presentes em solução. Os resultados mostram que a qualidade da água após a adsorção nos três sistemas propostos está de acordo com os valores permitidos pela Resolução CONAMA 357/05. Analisando os resultados da eluição nas resinas se verifica que o aumento da temperatura favorece a remoção de íons presentes nos sítios de troca da resina, com exceção do cromo trivalente. As reações de troca-iônica dos íons Cr3+ e Zn2+ seguem os modelos de reação pseudo-segunda ordem. A natureza das reações de troca-iônica do cromo trivalente nas resinas estudadas é exotérmica e a do zinco é endotérmica. / The increasing industrialization carried out with the use of heavy metal in industrial processes over the last decades resulted in increasing environmental contamination, mainly in aquatic environments. Thus, as water is an extremely important natural resource for life, effluent treatment methods become essential for effluent generating companies. This work aims at using an ionic exchange system made of micro-columns of both cathionic and anionic resins for heavy metals adsorption of industrial solutions, for the recirculation of wastewater from electroplating processes. The resins used are: Amberlyst 15 WET and Amberlyst A- 21; Dowex Marathon C and Dowex Marathon A; Purolite C-150 and Purolite A-850. An evaluation of the metallic ions elution is also carried out for such resins. The effect of temperature on the elution is assessed for cathionic resins, Purolite C-150 and Dowex Marathon C. The adsorption kinetics and thermodynamics for trivalent chrome and zinc are assessed. The methodology consists of carrying out experiments of adsorption and elution in ion exchange columns and experiments of adsorption by batch for both kinetic and thermodynamic analyses of ions present in the solution. The results show that the water quality after the adsorption in all three systems proposed is in accordance with the values allowed by the CONAMA 357/05 Resolution. By analyzing the results of the elution in the resins, one can observe that the temperature increase favors the removal of ions present in resin-exchange sites, except for the trivalent chrome. The reactions of ionic exchange of Cr3+ and Zn2+ ions follow the models of pseudo-second order reaction. For the resins analyzed, the nature of ionic exchange reactions of the trivalent chrome is exothermic and of the zinc is endothermic.