Estudo da agregação de surfactantes aniônicos em presença de (hidroxipropil)celulose

As técnicas de espectrofluorimetria, viscosimetria e espalhamento de luz têm sido utilizadas no estudo da agregação de diferentes surfactantes aniônicos em presença de 0,5% (m/v) de (hidroxipropil)celulose, no regime diluído (HPC Mw = 173000 g/mol), e em moderada força iônica (NaCl 0,1 M). Admitindo-se uma faixa geral de concentração, entre 10-5 e 10-2 mol.L-1, foram empregados neste estudo os surfactantes colato de sódio (CS), deoxicolato de sódio (DC), derivados dos sais bilares, e o alquilsintético dodecil sulfato de sódio (SDS). O polímero HPC contribui diferentemente no processo de agregação de cada surfactante, evidenciado pela mudança dos valores da concentração de agregação crítica, C1, em relação à concentração micelar crítica (cmc), obtidos pela técnica de espectrofluorimetria. Ambos os valores de C1 diminuem com respeito à cmc para SDS, bem como para DC, enquanto um ligeiro aumento é observado para CS. Os dados de viscosidade relativa, ηrel, indicam um aumento substancial da viscosidade dos sistemas HPC/sais biliares a altas concentrações de surfactante. Diferentemente, para o sistema HPC/SDS, os valores de ηrel passam por um máximo a 3 mmol.L-1 em agregados e decresce a valores abaixo da viscosidade da solução polimérica livre de surfactante. As medidas da temperatura de turbidez (Tturb), por espalhamento de luz, para os sistemas HPC/sais biliares, mostraram um crescimento gradual de Tturb em função do aumento da concentração de surfactante, de 37 oC (0,5% HPC/NaCl 0,1 M) até estabilizar-se em torno de 50o C, para concentrações mais elevadas. Por outro lado, para HPC/SDS, a Tturb cresce acentuadamente, superando a temperatura de 100 oC a contrações maiores do que 20 mmol.L-1. Através do espalhamento de luz dinâmico, verificou-se a existência de dois modos difusivos (rápido e lento) para todos os sistemas estudados. A principal contribuição é proveniente do modo rápido, exceto na faixa de concentração entre C1 e a concentração de saturação, C2, na qual ambos os modos contribuem igualmente. Esses modos estão relacionados inicialmente a agregados HPC/surfactante e a “clusters” do polímero e, posteriormente, a agregados HPC/surfactante e micelas livres. Os resultados indicam uma interação HPC/SDS mais efetiva do que HPC/DC ou HPC/CS, fato este relacionado à estrutura dos agregados formados. Comparativamente, os agregados HPC/sais biliares são menores, possuem menor densidade de carga e são mais rígidos do que os agregados de HPC/SDS.

Estrutura e dinâmica da interação de éteres de celulose com surfactantes

As técnicas de fluorimetria, condutometria, viscosimetria, turbidimetria, espalhamento de luz e espalhamento de raios-X a baixo ângulo (SAXS) foram empregadas no estudo da agregação de diferentes surfactantes aniônicos em presença de soluções aquosas diluídas de (hidroxipropil)celulose (HPC) 0,25% m/m, (hidroxipropilmetil)celulose (HPMC) 0,20% m/m e HPMC 0,10% m/m / NaCl 0,10 mol L-1. Também foram investigadas através de SAXS soluções concentradas de HPC (30, 40 e 50% m/m). Admitindo-se uma faixa geral de concentração, entre 10-4 e 10-1 mol L-1, foram utilizados neste estudo os surfactantes colato de sódio (CS), deoxicolato de sódio (DC), derivados dos sais biliares, e o alquilsintético dodecilsulafato de sódio (SDS). Observou-se que os polímeros contribuem diferentemente no processo de agregação de cada surfactante, evidenciado pela mudança dos valores da concentração de agregação crítica (CAC) em relação à concentração micelar crítica (CMC). Os resultados condutométricos confirmaram a interação éteres de celulose/sais biliares, embora a mesma tenha se mostrado mais fraca em relação a éteres de celulose/SDS. Os dados termodinâmicos demonstraram que a formação de agregados polímero/surfactante apresenta maior estabilidade do que as próprias micelas livres. Os resultados de viscosimetria e turbidimetria evidenciaram as diferenças estruturais entre HPC e HPMC, assim como entre os surfactantes. Através do espalhamento de luz dinâmico, verificou-se a existência de dois modos de correlação, rápido e lento. O primeiro é atribuído à cadeia polimérica isolada, agregados polímero/surfactante intramoleculares ou mesmo a micelas livres. Por sua vez, o modo lento relaciona-se a clusters poliméricos ou agregados polímero/surfactante intermoleculares. Adicionalmente, as curvas de distribuição dos tempos de relaxação demonstraram a influência de cada surfactante sobre a dinâmica dos polímeros. Tal influência é percebida antes mesmo da CAC, contrariando o modelo da interação polímero/surfactante proposto por Cabane. Os resultados de SAXS acusaram a formação de domínios líquido-cristalinos em xx soluções concentradas de HPC, assim como confirmaram a presença de micelas livres a altas concentrações de surfactantes nos sistemas diluídos. Em linhas gerais, os resultados indicaram a interação dos polímeros com SDS mais efetiva do que os mesmos polímeros e os sais biliares. No que tange à natureza do polímero, a HPC mostrou uma maior estabilidade na sua interação com os surfactantes do que a HPMC.

Desenvolvimento de metodologias para análise direta de óleos vegetais empregando microemulsões de água em óleo e meios não aquosos

Amostras de óleo vegetal foram preparadas na forma de microemulsão de água em óleo (w/o) utilizando dodecil sulfato de sódio (SDS) como surfactante e um álcool como co-surfactante. As microemulsões foram caracterizadas através de medidas de viscosidade, índice de refração, condutividade elétrica, espalhamento de luz dinâmico e voltametria. Ensaios preliminares para a quantificação de analitos por análise direta foram realizados por voltametria linear e eletroforese capilar. As microemulsões de água em óleo de soja apresentaram gotículas de dimensões nanométricas e estabilidade termodinâmica dependente da temperatura, da concentração dos eletrólitos dissolvidos e da natureza do co-surfactante empregado. Por outro lado, o raio hidrodinâmico das gotículas (Rh) diminui com o aumento da temperatura. Quanto aos valores de condutividade, maiores do que os obtidos para o óleo de soja e para a água deionizada, aumentam com a temperatura, na faixa de 20 a 65 oC, e com o teor de água na microemulsão, entre 5 e 7,5 % de água. A maior estabilidade termodinâmica foi alcançada para uma microemulsão contendo 40,0 % de óleo, 43,2 % de pentanol, 10,8 % de SDS e 6,0 % de água, em massa, na razão 1:4 [SDS]:[álcool] Medidas voltamétricas com um ultramicroeletrodo de Pt em microemulsões contendo ferroceno ou ácido oléico dissolvidos evidenciaram a dependência linear das correntes limite anódica e catódica com a concentração da espécie eletroativa. Já a oxidação do ferroceno por voltametria cíclica, usando o mesmo ultramicroeletrodo, mostrou que a diminuição dos coeficientes de difusão nestes meios permite realizar medidas em estado transiente, empregando velocidades convencionais de varredura em potencial. Experimentos por cromatografia eletrocinética em microemulsão reversa (RMEEKC) com n-pentanol como fase contínua permitiram a separação de solutos neutros e aniônicos em amostras de óleo vegetal e gordura animal. Finalmente, foi desenvolvido um procedimento rápido para a separação e identificação dos biofenóis presentes em óleos, utilizando como eletrólito de corrida uma mistura de metanol e 1-propanol contendo KOH. Os resultados evidenciam a possibilidade de análise direta de óleos vegetais empregando métodos eletroanalíticos em microemulsões w/o, e métodos por eletroforese capilar, quer em microemulsões, quer em meio não aquoso.

Tratamento e reciclagem do efluente de uma lavanderia industrial

O ramo de lavagem de roupas é um importante setor de serviços na sociedade moderna e responsável por uma parcela significativa no consumo de água no meio urbano. No entanto, são poucas as empresas que se preocupam em lançar seus efluentes dentro de um padrão de qualidade estabelecido pelos órgãos ambientais ou, ainda, reciclar a água no processo de lavagem. Portanto, o objetivo do presente trabalho foi estudar o tratamento e a reciclagem do efluente gerado por uma lavanderia industrial. Assim, realizou-se inicialmente um estudo de caracterização do efluente e uma investigação, em laboratório, das diferentes alternativas de tratamento, entre as quais a coagulação/floculação, adsorção/coagulação/ floculação e a Reação de Fenton, os quais foram avaliados em relação a padrões físicoquímicos e ecotoxicológicos de qualidade. Nas condições otimizadas em laboratório, realizou-se o tratamento de efluentes em escala industrial. Após, avaliou-se a possibilidade de reciclagem do efluente no próprio processo de lavagem de roupas e fez-se uma avaliação de custos considerando as diferentes alternativas de processos. Por fim, realizou-se um estudo de caracterização do lodo gerado. Os resultados obtidos demonstram que o efluente bruto da lavanderia não atinge os padrões físico-químicos exigidos pela legislação e apresenta um alto grau de toxicidade no meio aquático, devendo ser tratado para lançamento no corpo hídrico receptor. O efluente tratado por coagulação/floculação melhorou significativamente a qualidade da água, porém ainda apresentou resultados insatisfatórios quanto ao parâmetro surfactantes. Os índices toxicológicos melhoraram, porém ainda mostraram um nível de toxidade elevado. O efluente tratado por adsorção/coagulação/floculação apresentou bons resultados tanto nos parâmetros físicoquímicos quanto nos ensaios de toxicidade, mostrando ser a melhor opção de processo. A aplicação deste processo em escala industrial demonstrou que o processo apresenta uma grande confiabilidade em relação a todos os parâmetros de qualidade exigidos pelo órgão ambiental e a reciclagem do efluente pode ser realizada para fins de lavagem de roupas. O tratamento através da Reação de Fenton apresentou bons resultados em relação aos parâmetros físico-químicos, porém a presença de agentes oxidantes de forma residual foi tóxica sobre os organismos avaliados. A Reação de Fenton, apesar de gerar um efluente com boas características para reciclagem, apresenta um custo de insumos no processo bastante elevado. O lodo é um fator importante o processo de tratamento. Apresenta-se rico nos elementos alumínio e cálcio e é classificado, de acordo com a NBR 10.004, como um resíduo não perigoso (Classe II - Não Inerte). Esse lodo deve ser devidamente secado e envido para um aterro de resíduos industriais. Porém, apresenta potencial para reúso como matéria-prima na construção civil.

Avaliação de um efluente industrial através de ensaios ecotoxicilógicos e análises físicas e químicas

Análises ecotoxicológicas vêm sendo empregadas no monitoramento de efluentes industriais com o intuito de minimizar o impacto ambiental, avaliar a eficiência de estações de tratamento, bem como requisito para a obtenção e manutenção de licenças junto aos órgãos ambientais. Com o objetivo de avaliar a toxicidade de um efluente industrial de origem petroquímica, foram realizados ensaios de toxicidade crônica com espécies de três diferentes níveis tróficos (Selenastrum capricornutum, Ceriodaphnia dubia e Pimephales promelas). As amostras do efluente foram também analisadas quanto aos valores de cianeto, DBO5, DQO, fenol, fósforo solúvel, fósforo total, nitrogênio amoniacal, nitrogênio total, óleos e graxas minerais, óleos e graxas totais, óleos e graxas vegetal/animal, oxigênio dissolvido, pH, sólidos suspensos totais, sulfeto, surfactantes e metais (mercúrio, cádmio, cobre, cromo, manganês, chumbo, zinco e níquel). As coletas ocorreram mensalmente, de agosto de 2002 a julho de 2003, na saída da estação de tratamento. Os resultados das análises físicas e químicas foram comparados com os limites de emissão disponíveis na Resolução nº 20/86 do CONAMA e Portaria Estadual nº 05/89 da Secretaria da Saúde e do Meio Ambiente (RS) A maioria dos parâmetros (85,7%) estava de acordo com a legislação vigente, exceto o fósforo total, o nitrogênio total e o nitrogênio amoniacal. No entanto, todas as amostras apresentaram toxicidade para pelo menos um dos organismos utilizados nos ensaios. Apesar de um maior número de amostras ter apresentado toxicidade para S. capricornutum, o efluente foi tóxico para P. promelas em concentrações mais baixas, se comparado com os outros dois organismos. Foi possível identificar correlação estatisticamente significativa (p≤0,05) entre a toxicidade para S. capricornutum e os valores de manganês (r=0,44), toxicidade para C. dubia e os valores de nitrogênio total e DQO (r=0,40) e toxicidade para P.promelas e os valores de sólidos suspensos totais, sulfeto, nitrogênio total e cianeto (r=0,71).

Alternativas para a aplicação de coagulante vegetal à base de tanino no tratamento do efluente de uma lavanderia industrial

A lavagem de roupas é um importante serviço para a sociedade moderna. Os efluentes de lavanderias industriais, de maneira geral, contêm sujeiras removidas das roupas e substâncias adicionadas na lavagem que normalmente são tratados por processo físicoquímico de coagulação/floculação/sedimentação. Os sais de alumínio e os produtos convencionalmente empregados para a correção do pH são agentes inorgânicos não biodegradáveis que acrescentam elementos químicos à água ou ao lodo. Como principal dificuldade do processo destaca-se o lodo inorgânico gerado, de difícil manuseio por parte das empresas em função do volume gerado e do elevado teor de umidade. O objetivo geral da presente da pesquisa foi avaliar a aplicabilidade e a eficiência do uso de um coagulante vegetal, basicamente tanino modificado pela reação de Mannich, no tratamento do efluente de uma lavanderia industrial. Realizaram-se estudos de coagulação/floculação com reagentes tradicionais (sulfato de alumínio e poliacrilamida catiônica), coagulação/floculação com um coagulante alternativo (tanino catiônico e poliacrilamida aniônica) e adsorção/coagulação/floculação (carvão ativado em pó, tanino catiônico e poliacrilamida aniônica). A dosagem de reagentes foi otimizada através de “Teste de Jarros” e a eficiência de cada uma das alternativas foi avaliada em termos de remoção de sólidos sedimentáveis, sólidos suspensos, turbidez, DQO e surfactantes. Analisou-se a contribuição de cada um destes processos em termos de ânions cloretos e sulfatos residual bem como a toxicidade aguda para populações do microcrustáceo Daphnia similis e do peixe Pimephales promelas. A massa e o volume de lodo gerado em cada processo foi quantificado e o lodo caracterizado em termos de sua periculosidade conforme a NBR 10.004 e comportamento termogravimétrico Os resultados demonstram que, em termos da legislação vigente, o efluente bruto não atende aos padrões de carga orgânica (DQO) e surfactantes. Os ensaios ecotoxicológicos indicam que o efluente pode ser considerado extremamente tóxico para o microcrustáceo Daphnia similis, como para o peixe Pimephales promelas. O tratamento do efluente realizado por coagulação/floculação usando o tanino catiônico como agente coagulante remove os sólidos suspensos e uma fração considerável da carga orgânica e de surfactantes. Em termos da legislação vigente, o efluente somente não atende ao padrão referente ao lançamento de surfactantes. Os ensaios ecotoxicológicos indicam que efluente passa a ser considerado pouco tóxico para a Daphnia similis e ainda tóxico para o peixe Pimephales promelas. O tratamento do efluente por heteroagregação entre carvão ativado, tanino catiônico e polímero floculante permite remover os sólidos suspensos, e níveis mais significativos de carga orgânica e de surfactantes, atendendo a todos padrões de lançamento exigidos para este tipo de efluente. Os ensaios ecotoxicológicos indicam que efluente passa a ser considerado não tóxico para a Daphnia similis e para a Pimephales promelas. O lodo gerado com o uso do tanino catiônico como agente coagulante é classificado como um resíduo Não Inerte - Classe II conforme a NBR 10.004, unicamente devido ao fato de exceder a concentração de surfactantes no ensaio de solubilização conforme a NBR 10.006. O lodo apresenta ainda um alto teor de matéria orgânica, o que facilita a sua eliminação por tratamento térmico ou biológico Comparado ao agente coagulante tradicionalmente empregado para tal fim, o sulfato de alumínio, o tanino catiônico apresentou resultados em relação a qualidade do efluente tratado muito parecidos. Entretanto, pode-se citar algumas evidentes vantagens: menor custo, uso de uma matéria prima renovável, menor contribuição de ânions sulfatos ao efluente final, menor geração de massa de lodo, e obtenção de um lodo orgânico com maior facilidade de eliminação. Esses fatores todos permitem concluir que a substituição do sulfato de alumínio pelo tanino catiônico contribui para um processo de tratamento de efluentes mais limpo.

Desenvolvimento de um novo método de pré-concentração em linha em eletroforese capilar através de gradientes térmicos

Nos últimos dez anos, milhares de trabalhos foram publicados somente no desenvolvimento da técnica de eletroforese capilar (CE) e suas aplicações em ciências biológicas, química e em outras áreas. Apesar disto, muitos tópicos de pesquisa básica da CE ainda continuam sendo desenvolvidos. Algumas vantagens da CE sobre as demais técnicas de separação são marcantes, tais como: possibilidade de automação, rapidez na obtenção dos resultados e alto poder de resolução. A pequena quantidade de amostra que é necessária para uma análise é uma característica muito interessante no estudo de sistemas biológicos, sendo que normalmente são injetados no capilar, volumes de 5 a 50 nl de amostra. Por outro lado, esta reduzida quantidade de amostra utilizada, a pequena janela de detecção e as baixas concentrações dos analitos nas amostras biológicas, são fatores que desafiam os pesquisadores nesta área. Para contornar este problema diversos métodos de pré-concentração de amostra foram desenvolvidos. Neste trabalho, foi desenvolvido um método inédito de pré-concentração de amostras através de gradientes térmicos em CE. O princípio do método é concentrar o analito quando ele passa de uma zona de alta temperatura para uma zona de baixa temperatura. Um modelo teórico foi desenvolvido para auxiliar o planejamento experimental no que diz respeito à determinação das condições em que a corrida deve ser realizada (pH, tipo de tampão, temperatura) para aplicar a compressão térmica em um analito. Foi utilizado L-Lisina derivatizada com naftaleno 2,3-dicarboxialdeído (Lys/NDA) como analito modelo. Uma diferença de temperatura de 58 °C entre as duas zonas térmicas foi suficiente para comprimir em 2,5 vezes a banda da Lys/NDA em um tampão de baixo coeficiente térmico com o pH ajustado para 8,7. O método de compressão de banda por gradientes térmicos proposto neste trabalho é uma nova opção para aumentar a sensibilidade e a resolução em CE. Ao contrário dos métodos clássicos de pré-concentração, esse novo método pode ser aplicado em amostras tanto com alta ou baixa condutividade iônica, comprimir bandas de analitos aniônicos ou catiônicos e ser aplicado em corridas em solução livre ou não. Além disso, considerando que o controle de temperatura seja realizado de maneira automatizada, pode apresentar altas taxas de reprodutibilidade, além de ser de simples e de fácil aplicação, podendo ser empregado em análises de rotina. Diferentes LEDs (Light Emitting Diode) foram testado em detector por fluorescência induzida por LED. Além disso, um novo sistema de aquisição de dados e tratamento de sinal utilizando a placa de som de um PC (Personal Computer) e um amplificador Lock-in emulado por software foi montado e comparado com um sistema de aquisição de dados convencional. O equipamento de CE utilizado neste trabalho com esses componentes, apresentou uma elevada sensibilidade, na faixa de 0,5 à 1 fmol para os peptídeos e aminoácidos testados e foi superior ao sistema convencional em vários aspectos como: sensibilidade de detecção, faixa linear de detecção em concentração do analito, facilidade de operação e custo do sistema.