Basic dyestuffs removal from textile effluents using feathers: equilibrium, kinetic and column studies

This research work has been focused in the study of gallinaceous feathers, a waste that may be valorised as sorbent, to remove the Dark Blue Astrazon 2RN (DBA) from Dystar. This study was focused on the following aspects: optimization of experimental conditions through factorial design methodology, kinetic studies into a continuous stirred tank adsorber (at pH 7 and 20ºC), equilibrium isotherms (at pH 5, 7 and 9 at 20 and 45ºC) and column studies (at 20ºC, at pH 5, 7 and 9). In order to evaluate the influence of the presence of other components in the sorption of the dyestuff, all experiments were performed both for the dyestuff in aqueous solution and in real textile effluent. The pseudo-first and pseudo-second order kinetic models were fitted to the experimental data, being the latter the best fit for the aqueous solution of dyestuff. For the real effluent both models fit the experimental results and there is no statistical difference between them. The Central Composite Design (CCD) was used to evaluate the effects of temperature (15 - 45ºC) and pH (5 - 9) over the sorption in aqueous solution. The influence of pH was more significant than temperature. The optimal conditions selected were 45ºC and pH 9. Both Langmuir and Freundlich models could fit the equilibrium data. In the concentration range studied, the highest sorbent capacity was obtained for the optimal conditions in aqueous solution, which corresponds to a maximum capacity of 47± 4 mg g-1. The Yoon-Nelson, Thomas and Yan’s models fitted well the column experimental data. The highest breakthrough time for 50% removal, 170 min, was obtained at pH 9 in aqueous solution. The presence of the dyeing agents in the real wastewater decreased the sorption of the dyestuff mostly for pH 9, which is the optimal pH. The effect of pH is less pronounced in the real effluent than in aqueous solution. This work shows that feathers can be used as sorbent in the treatment of textile wastewaters containing DBA.

Copper and lead removal by peanut hulls: equilibrium and kinetic studies

This research work aims to study the use of peanut hulls, an agricultural and food industry waste, for copper and lead removal through equilibrium and kinetic parameters evaluation. Equilibrium batch studies were performed in a batch adsorber. The influence of initial pH was evaluated (3–5) and it was selected between 4.0 and 4.5. The maximum sorption capacities obtained for the Langmuir model were 0.21 ± 0.03 and 0.18 ± 0.02 mmol/g, respectively for copper and lead. In bi-component systems, competitive sorption of copper and lead was verified, the total amount adsorbed being around 0.21 mmol of metal per gram of material in both mono and bi-component systems. In the kinetic studies equilibrium was reached after 200 min contact time using a 400 rpm stirring rate, achieving 78% and 58% removal, in mono-component system, for copper and lead respectively. Their removal follows a pseudo-second-order kinetics. These studies show that most of the metals removal occurred in the first 20 min of contact, which shows a good uptake rate in all systems.

A physical packing sequence algorithm for the container loading problem with static mechanical equilibrium conditions

The container loading problem (CLP) is a combinatorial optimization problem for the spatial arrangement of cargo inside containers so as to maximize the usage of space. The algorithms for this problem are of limited practical applicability if real-world constraints are not considered, one of the most important of which is deemed to be stability. This paper addresses static stability, as opposed to dynamic stability, looking at the stability of the cargo during container loading. This paper proposes two algorithms. The first is a static stability algorithm based on static mechanical equilibrium conditions that can be used as a stability evaluation function embedded in CLP algorithms (e.g. constructive heuristics, metaheuristics). The second proposed algorithm is a physical packing sequence algorithm that, given a container loading arrangement, generates the actual sequence by which each box is placed inside the container, considering static stability and loading operation efficiency constraints.

Separating sequential equilibrium in a Bayesian international duopoly

We consider two Cournot firms, one located in the home country and the other in the foreign country, producing substitute goods for consumption in a third country. We suppose that neither the home government nor the foreign firm know the costs of the home firm, while the foreign firm cost is common knowledge. We determine the separating sequential equilibrium outputs.

Iniciação da marcha em indivíduos com AVE. Sequência de ativação muscular do tibial anterior e solear

Introdução: A iniciação da marcha, enquanto tarefa motora complexa que consiste na transição de uma postura mantida pelo apoio simultâneo dos dois membros inferiores para um equilíbrio dinâmico, permitindo a progressão anterior do corpo, constitui um exemplo que implica uma correta sequência de ativação muscular. Objetivos: Verificar a modificação da fase de iniciação da marcha face à aplicação de um programa de recuperação funcional, analisando a sequência de ativação dos músculos tibial anterior e solear. Registar as repercussões funcionais na participação nas diferentes atividades da vida diária, em contexto padronizado e social. Metodologia: Nos dois participantes em estudo foi realizada uma avaliação antes e após um programa de intervenção, segundo a abordagem do Conceito de Bobath, através da Classificação Internacional de Funcionalidade, Incapacidade e Saúde, da Fugl Meyer Assessment of Sensorymotor Recovery After Stroke, electromiografia e plataforma de forças. Resultados: Após a aplicação do programa de recuperação funcional, verificaram-se alterações na sequência de ativação do tibial anterior e solear. O músculo tibial anterior passou a ser o primeiro a ser recrutado nesta sequência. Conclusão: Foi possível verificar modificações durante a fase de iniciação da marcha, face a um programa de recuperação funcional, em que a sequência de ativação do tibial anterior e solear, tendencialmente, se assemelharam ao comportamento em indivíduos saudáveis, repercutindo-se numa melhoria funcional na participação nas atividades da vida diária.

Associação entre polimorfismo inserção/delecção da enzima conversora da angiotensina na diabetes mellitus tipo 2: estudo da população portuguesa

A Diabetes mellitus tipo 2 (DM2) é uma patologia de etiologia múltipla à qual estão associados vários factores genéticos. A Enzima Conversora da Angiotensina (ECA) tem sido alvo de vários estudos pela sua relação com factores pró-inflamatórios, pró-oxidantes e pró-fibrose, sendo o polimorfismo de Inserção/Delecção o mais estudado. Neste contexto, o objectivo deste estudo é assim verificar a distribuição deste polimorfismo numa amostra de indivíduos de nacionalidade portuguesa e verificar a sua possível associação com a DM2. Para tal, foram analisadas 87 amostras (controlos n =24 e diabéticos n =63) de indivíduos de nacionalidade portuguesa. As amostras foram submetidas a um processo de extracção de ADN, sendo posteriormente amplificadas por Polymerase Chain Reaction e analisadas por eletroforese em gel de agarose a 1%. Observou-se uma prevalência de 8% (n=7) com genótipo I/I, 38% (n=33) com genótipo I/D e 54% (n=47) com genótipo D/D. A amostra em estudo demonstrou assim estar sob o equilíbrio Hardy-Weinberg. Observou-se também uma associação entre níveis mais elevados de glicemia e o genótipo I/I (p=0,019). Na análise da utilização de insulina no controlo dos níveis de glicemia na DM2, observou-se uma maior proporção de indivíduos com genótipo D/D. Este estudo demonstra a importância do investimento da caracterização genética em patologias metabólicas multifactoriais como a DM2.

Efeito do calçado MBT, na variação do centro de pressão, durante o equilíbrio estático

Objectivo: Analisar a variação do centro de pressão (CP) com a utilização do calçado MBT, no equilíbrio estático a curto e longo prazo. Metodologia: A amostra é constituída por dois grupos, experimental e controlo. O estudo consistiu em dois momentos de avaliação, na recolha os indivíduos estão sobre a plataforma, estáticos. Os dados recolhidos foram a área, distância e velocidade das oscilações do CP. Resultados: As variáveis estudadas estão aumentadas com o uso das MBT. A longo prazo não se verificou diferenças significativas entre os grupos. Conclusão: As sapatilhas MBT proporcionam o aumento das oscilações do CP a curto prazo.

Análise da actividade electromiográfica durante o equilíbrio estático, com calçado MBT e descalço

O objectivo deste estudo foi analisar a influência das sapatilhas MBT na actividade electromiográfica dos músculos tibial anterior (TA) e gastrocnémio medial (GM), no equilíbrio estático, a curto e longo prazo. Foi recolhido o sinal electromiográfico de 30 indivíduos em dois momentos distintos, com 8 semanas de intervalo entre eles. Cada momento consistiu em três ensaios de equilíbrio estático descalço e três com sapatilhas MBT. As variáveis em estudo aumentaram a curto prazo com o calçado MBT. A longo prazo não se verificaram diferenças significativas. Os resultados confirmam que as sapatilhas MBT aumentam a actividade muscular do GM, no equilíbrio estático.

Solving a signalized traffic intersection problem with an hyperbolic penalty function

Mathematical Program with Complementarity Constraints (MPCC) finds many applications in fields such as engineering design, economic equilibrium and mathematical programming theory itself. A queueing system model resulting from a single signalized intersection regulated by pre-timed control in traffic network is considered. The model is formulated as an MPCC problem. A MATLAB implementation based on an hyperbolic penalty function is used to solve this practical problem, computing the total average waiting time of the vehicles in all queues and the green split allocation. The problem was codified in AMPL.

Negative modulation of human osteoclastogenesis by antiepileptic drugs

Bone is constantly being molded and shaped by the action of osteoclasts and osteoblasts. A proper equilibrium between both cell types metabolic activities is required to ensure an adequate skeletal tissue structure, and it involves resorption of old bone and formation of new bone tissue. It is reported that treatment with antiepileptic drugs (AEDs) can elicit alterations in skeletal structure, in particular in bone mineral density. Nevertheless, the knowledge regarding the effects of AEDs on bone cells are still scarce, particularly on osteoclastic behaviour. In this context, the aim of this study was to investigate the effects of five different AEDs on human osteoclastic cells. Osteoclastic cell cultures were established from precursor cells isolated from human peripheral blood, and were maintained in the absence (control) or in the presence of 10-8-10-4 M of different AEDs (valproate, carbamazepine, gabapentin, lamotrigine and topiramate). Cell cultures were characterized throughout a 21-day period for tartrate-resistant acid phosphatase (TRAP) activity, number of TRAP+ multinucleated cells, presence of cells with actin rings and expressing vitronectin and calcitonin receptors, and apoptosis rate. Also, the involvement of several signaling pathways on the cellular response was addressed. All the tested drugs were able to affect osteoclastic cell development, although with different profiles on their osteoclastogenic modulation properties. Globally, the tendency was to inhibit the process. Furthermore, the signaling pathways involved in the process also seemed to be differentially affected by the AEDs, suggesting that the different drugs may affect osteoclastogenesis through different mechanisms. In conclusion, the present study showed that the different AEDs had the ability to negatively modulate the osteoclastogenesis process, shedding new light towards a better understanding of how these drugs can affect bone tissue.

Remoção de metais usando casca de amendoim

Mestrado em Engenharia Química

Reorganização dos ajustes posturais antecipatórios em indivíduos após AVE: influência de um programa de intervenção em fisioterapia no registo electromiográfico do tibial anterior e solear

Introdução: As dificuldades encontradas em individuos após Acidente Vascular Encefálico, ao nível da marcha, influenciam significativamente o retorno ao trabalho, a participação na comunidade ou o desempenho nas actividades da vida diária. Objectivo: Neste trabalho, procurou-se verificar qual o efeito de um programa de intervenção em fisioterapia nos ajustes posturais antecipatórios que ocorrem previamente ao movimento voluntário e assim pré-determinar a sua contribuição para a estabilidade postural e o equilíbrio. Material e Métodos: Para testar os pressupostos inerentes, relatam-se dois casos clínicos de sujeitos do sexo masculino com diagnóstico de Acidente Vascular Encefálico. Estes foram submetidos a um programa de intervenção em fisioterapia, durante 10 semanas consecutivas, baseado no Conceito de Bobath e que teve em conta o principal problema de cada indivíduo. Foi monitorizada a actividade electromiográfica do ventre medial do Tibial Anterior e Solear na fase de pré-activação da marcha, em dois momentos distintos, no início e no fim da intervenção. Resultados: Dos resultados obtidos evidenciam-se as diferenças entre os tempos médios de pré-activação, bem como as diferenças entre a percentagem da contracção isométrica voluntária máxima atingida pelos músculos Tibial Anterior e Solear, direito e esquerdo, entre os dois momentos de avaliação, em ambos os sujeitos. Verificou-se, no entanto, que a actividade electromiográfica dos referidos músculos possui grande variabilidade. Conclusão: Os resultados sugerem que o programa de intervenção em fisioterapia parece ter tido influência no recrutamento da actividade muscular do TA e do SO, uma vez que, em termos médios absolutos, ocorreram diferenças após a implementação das estratégias e procedimentos da intervenção.

Mixed extractant systems for metal recovery

Hoje em dia, a prevenção dos resíduos de metais é uma questão muito importante para um grande número de empresas, pois necessitam optimizar o seu sistema de tratamento de águas residuais a fim de alcançarem os limites legais dos teores em iões metálicos e poderem efectuar a descarga das águas residuais no domínio hídrico público. Devido a esta problemática foram efectuados estudos inovadores relacionados com a remoção de iões metálicos de águas residuais, verificando-se que as tecnologias de membrana oferecem uma série de vantagens para o efeito. Uma dessas tecnologias, referida como Membrana Líquida de Suporte (SLM), é baseada num mecanismo de extracção. A membrana hidrofóbica, impregnada com uma solução extractora, funciona como barreira entre a água residual e uma solução, geralmente ácida. A diferença de pH entre a água residual e a solução actua como força motriz para o transporte de iões metálicos da água residual para a referida solução. Poderá ocorrer um problema de falta de estabilidade, resultante da possível fuga da solução extractora para fora dos poros das membranas. Estudos anteriores mostraram que os ácidos alquilfosfóricos ou ácidos fosfónicos, como os reagentes D2EHPA e CYANEX e hidroxioximas como o LIX 860-I podem ser muito úteis para a extração de iões metálicos como ferro, cobre, níquel, zinco e outros. A clássica extracção líquido-líquido também tem mostrado que a mistura de diferentes extractores pode ter um efeito sinergético. No entanto, não é claro que haja um efeito óptimo da razão de extractor ou que tipo de complexo é formado durante o processo de extracção. O objectivo deste projecto é investigar este comportamento sinergético e as complexas formações por meio de um método espectrofotométrico, o “Job’s method” e “Mole-ratio method”. Estes métodos são utilizados para estimar a estequiometria dos vários complexos entre dois solutos, a partir da variação de absorvância dos complexos quando comparado com a absorvância do soluto. Com este projecto, o Job’s method e mole-ratio method serão aplicados a um sistema de três componentes, para conseguir mais informações sobre a complexação de níquel (II) e a fim de determinar a razão extractor: metal dos complexos formados durante a aplicação de mistura de extractores D2EHPA e LIX 860-I. Segundo Job’s method a elavada absorvância situa-se na região de 0,015-0,040 M de LIX 860-I e uma baixa concentração de D2EHPA. Quando as diferentes experiências são encontradas num conjunto experimental foram avaliadas de acordo com o método de trabalho, o valor máximo do gráfico foi encontrado para uma baixa fração molar do ião metálico e uma maior concentração de D2EHPA. Esta mudança foi encontrado de 0,50 até 0,30, que poderia apontar para a direção da formação de diferentes complexos. Para o Mole-Ratio method, a estequiometria dos complexos metal pode ser determinada a partir do ponto de intersecção das linhas tangente do gráfico da absorbância versus a concentração do ligante. Em todos os casos, o máximo foi obtido em torno de uma concentração total de 0,010 M. Quando D2EHPA foi aplicado sozinho, absorvâncias muito baixos foram obtidas.

Redução da concentração de cloro combinado em águas de piscinas com aplicação de um zeólito

Tendo em conta a contaminação normal de compostos azotados existente na água de uma piscina, derivados na sua maioria do próprio banhista, é inevitável a formação de subprodutos, quando estes reagem com o cloro como desinfectante. De todos os subprodutos de desinfecção que se formam, as cloraminas, incluídas no controlo químico da água de piscina no parâmetro cloro combinado, são as mais conhecidas. Estes compostos são responsáveis por irritações oculares, das mucosas e do trato respiratório. São estes os compostos responsáveis pelo comummente designado ‘cheiro a cloro’ característico de muitas piscinas. Para além destes efeitos nefastos da sua presença na água, estes compostos possuem um poder desinfectante muito menor ao do ácido hipocloroso, a forma activa do cloro com maior capacidade desinfectante. Por todas estas razões, uma piscina com uma concentração de cloro combinado elevada não é adequada para uso. Com a premissa comprovada em diversos estudos do uso de zeólitos para diminuição de compostos amoniacais por adsorção, é objectivo deste estudo comprovar a sua viabilidade no uso da redução destes compostos nas águas de piscinas. Para tal, foram realizados estudos em contínuo, numa piscina piloto onde foram aplicados hipoclorito de sódio e amoníaco, e ensaios em descontínuo, para que fosse determinada a capacidade e o tempo necessário ao equilíbrio de adsorção para este par adsorvente/adsorvato. Nos ensaios em contínuo, a clinoptilolite adsorveu 1,652 g Cl2/kg de clinoptilolite, em aproximadamente 300 horas de funcionamento, a 23,5 ºC. Nos ensaios em descontínuo, foram estudadas diferentes concentrações iniciais de cloro combinado. Os ensaios foram realizados a 20 ºC. Para uma concentração inicial de 4,06 mg/L Cl2, obteve-se uma capacidade de adsorção de 0,28 g Cl2/kg de clinoptilolite, ao fim de 360 horas. Para uma concentração inicial de 2 mg / L Cl2, o ensaio teve uma duração de 360 horas, e não se verificou estabilização. No entanto, findo este tempo, ocorreu a adsorção de 0,28 g Cl2/kg de clinoptilolite. Para uma concentração inicial de 0,56 mg/L Cl2, obteve-se um valor inferior, de 0,027 g Cl2/kg de clinoptilolite ao fim de 168 horas.

Global material analysis on phosphorus flows, supply horizon and impact assessment on phosphorus depletion

Different problems are daily discuss on environmental aspects such acid rain, eutrophication, global warming and an others problems. Rarely do we find some discussions about phosphorus problematic. Through the years the phosphorus as been a real problem and must be more discussed. On this thesis was done a global material flow analysis of phosphorus, based on data from the year 2004, the production of phosphate rock in that year was 18.9 million tones, almost this amount it was used as fertilizer on the soil and the plants only can uptake, on average, 20% of the input of fertilizer to grow up, the remainder is lost for the phosphorus soil. In the phosphorus soil there is equilibrium between the phosphorus available to uptake from the plants and the phosphorus associate with other compounds, this equilibrium depends of the kind of soil and is related with the soil pH. A reserve inventory was done and we have 15,000 million tones as reserve, the amount that is economical available. The reserve base is estimated in 47,000 million tones. The major reserves can be found in Morocco and Western Sahara, United Sates, China and South Africa. The reserve estimated in 2009 was 15,000 million tone of phosphate rock or 1,963 million tone of P. If every year the mined phosphate rock is around 22 Mt/yr (phosphorus production on 2008 USGS 2009), and each year the consumption of phosphorus increases because of the food demand, the reserves of phosphate rock will be finished in about 90 years, or maybe even less. About the value/impact assessment was done a qualitative analysis, if on the future we don’t have more phosphate rock to produce fertilizers, it is expected a drop on the crops yields, each depends of the kind of the soil and the impact on the humans feed and animal production will not be a relevant problem. We can recovery phosphorus from different waste streams such as ploughing crop residues back into the soil, Food processing plants and food retailers, Human and animal excreta, Meat and bone meal, Manure fibre, Sewage sludge and wastewater. Some of these examples are developed in the paper.