992 resultados para SBA-15. RAT. Pirólise térmica e catalítica. Termogravimetria. Energia de ativação aparente


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Two as-synthesized meso- and macro-porous siliceous materials (MPSMs), i.e., Al-MCM-41 and SBA-15, were mixed with tobacco to study their effect on tobacco smoke chemistry. A reference cigarette, 3R4F, and a commercial cigarette, Fortuna, containing different percentages of MPSM were smoked in a smoking machine, and the mainstream smoke was analyzed. SBA-15 showed the highest reductions of nicotine; close to 90% when it was added at 8 mass %. The superb behavior of these materials may be related to their high particulate matter filtering efficiency in combination with their catalytic activity. The selectivity of these materials with respect to nicotine was also analyzed. Al-MCM-41 presents higher selectivity for condensed compounds than for gases, whereas SBA-15 presents similar ratios for both fractions. The highest selectivity was obtained for the liquid fraction when smoking 3R4F cigarettes mixed with Al-MCM-41.

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This master thesis aims at developing a new methodology for thermochemical degradation of dry coconut fiber (dp = 0.25mm) using laboratory rotating cylinder reactor with the goal of producing bio-oil. The biomass was characterized by infrared spectroscopy with Fourier transform FTIR, thermogravimetric analysis TG, with evaluation of activation energy the in non-isothermal regime with heating rates of 5 and 10 °C/min, differential themogravimetric analysis DTG, sweeping electron microscopy SEM, higher heating value - HHV, immediate analysis such as evaluated all the amounts of its main constituents, i.e., lignin, cellulose and hemicelluloses. In the process, it was evaluated: reaction temperature (450, 500 and 550oC), carrier gas flow rate (50 and 100 cm³/min) and spin speed (20 and 25 Hz) to condensate the bio-oil. The feed rate of biomass (540 g/h), the rotation of the rotating cylinder (33.7 rpm) and reaction time (30 33 min) were constant. The phases obtained from the process of pyrolysis of dry coconut fiber were bio-oil, char and the gas phase non-condensed. A macroscopic mass balance was applied based on the weight of each phase to evaluate their yield. The highest yield of 20% was obtained from the following conditions: temperature of 500oC, inert gas flow of 100 cm³/min and spin speed of 20 Hz. In that condition, the yield in char was 24.3%, non-condensable gas phase was 37.6% and losses of approximately 22.6%. The following physicochemical properties: density, viscosity, pH, higher heating value, char content, FTIR and CHN analysis were evaluated. The sample obtained in the best operational condition was subjected to a qualitative chromatographic analysis aiming to know the constituents of the produced bio-oil, which were: phenol followed by sirigol, acetovanilona and vinyl guaiacol. The solid phase (char) was characterized through an immediate analysis (evaluation of moisture, volatiles, ashes and fixed carbon), higher heating value and FTIR. The non-condensing gas phase presented as main constituents CO2, CO and H2. The results were compared to the ones mentioned by the literature.

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Recently, ammonia borane has increasingly attracted researchers’ attention because of its merging applications, such as organic synthesis, boron nitride compounds synthesis, and hydrogen storage. This dissertation presents the results from several studies related to ammonia borane. ^ The pressure-induced tetragonal to orthorhombic phase transition in ammonia borane was studied in a diamond anvil cell using in situ Raman spectroscopy. We found a positive Clapeyron-slope for this phase transformation in the experiment, which implies that the phase transition from tetragonal to orthorhombic is exothermic. The result of this study indicates that the rehydrogenation of the high pressure orthorhombic phase is expected to be easier than that of the ambient pressure tetragonal phase due to its lower enthalpy. ^ The high pressure behavior of ammonia borane after thermal decomposition was studied by in situ Raman spectroscopy at high pressures up to 10 GPa. The sample of ammonia borane was first decomposed at ∼140 degree Celcius and ∼0.7 GPa and then compessed step wise in an isolated sample chamber of a diamond anvil cell for Raman spectroscopy measurement. We did not observe the characteristic shift of Raman mode under high pressure due to dihydrogen bonding, indicating that the dihydrogen bonding disappears in the decomposed ammonia borane. Although no chemical rehydrogenation was detected in this study, the decomposed ammonia borane could store extra hydrogen by physical absorption. ^ The effect of nanoconfinement on ammonia borane at high pressures and different temperatures was studied. Ammonia borane was mixed with a type of mesoporous silica, SBA-15, and restricted within a small space of nanometer scale. The nano-scale ammonia borane was decomposed at ∼125 degree Celcius in a diamond anvil cell and rehydrogenated after applying high pressures up to ∼13 GPa at room temperature. The successful rehydrogenation of decomposed nano-scale ammonia borane gives guidance to further investigations on hydrogen storage. ^ In addition, the high pressure behavior of lithium amidoborane, one derivative of ammonia borane, was studied at different temperatures. Lithium amidoborane (LAB) was decomposed and recompressed in a diamond anvil cell. After applying high pressures on the decomposed lithium amidoborane, its recovery peaks were discovered by Raman spectroscopy. This result suggests that the decomposition of LAB is reversible at high pressures.^

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Hydrogen has been considered as a potentially efficient and environmentally friendly alternative energy solution. However, one of the most important scientific and technical challenges that the “hydrogen economy” faces is the development of safe and economically viable on-board hydrogen storage for fuel cell applications, especially to the transportation sector. Ammonia borane (BH3NH3), a solid state hydrogen storage material, possesses exceptionally high hydrogen content (19.6 wt%).However, a fairly high temperature is required to release all the hydrogen atoms, along with the emission of toxic borazine. Recently research interests are focusing on the improvement of H2 discharge from ammonia borane (AB) including lowering the dehydrogenation temperature and enhancing hydrogen release rate using different techniques. Till now the detailed information about the bonding characteristics of AB is not sufficient to understand details about its phases and structures. Elemental substitution of ammonia borane produces metal amidoboranes. Introduction of metal atoms to the ammonia borane structure may alter the bonding characteristics. Lithium amidoborane is synthesized by ball milling of ammonia borane and lithium hydride. High pressure study of molecular crystal provides unique insight into the intermolecular bonding forces and phase stability. During this dissertation, Raman spectroscopic study of lithium amidoborane has been carried out at high pressure in a diamond anvil cell. It has been identified that there is no dihydrogen bond in the lithium amidoborane structure, whereas dihydrogen bond is the characteristic bond of the parent compound ammonia borane. It has also been identified that the B-H bond becomes weaker, whereas B-N and N-H bonds become stronger than those in the parent compound ammonia borane. At high pressure up to 15 GPa, Raman spectroscopic study indicates two phase transformations of lithium amidoborane, whereas synchrotron X-ray diffraction data indicates only one phase transformation of this material. Pressure and temperature has a significant effect on the structural stability of ammonia borane. This dissertation explored the phase transformation behavior of ammonia borane at high pressure and low temperature using in situ Raman spectroscopy. The P-T phase boundary between the tetragonal (I4mm) and orthorhombic (Pmn21) phases of ammonia borane has been determined. The transition has a positive Clapeyron slope which indicates the transition is of exothermic in nature. Influence of nanoconfinemment on the I4mm to Pmn21 phase transition of ammonia borane was also investigated. Mesoporus silica scaffolds SBA-15 with pore size of ~8 nm and MCM-41 with pore size of 2.1-2.7 nm, were used to nanoconfine ammonia borane. During cooling down, the I4mm to Pmn21 phase transition was not observed in MCM-41 nanoconfined ammonia borane, whereas the SBA-15 nanocondfined ammonia borane shows the phase transition at ~195 K. Four new phases of ammonia borane were also identified at high pressure up to 15 GPa and low temperature down to 90 K.

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A family of bulk and SBA-15 supported peroxo niobic acid sols were prepared by peptisation of niobic acid precipitates with H2O2 as heterogeneous catalysts for aqueous phase glucose and fructose conversion to 5-hydroxymethylfurfural (5-HMF). Niobic acid nanoparticles possess a high density of Brønsted and Lewis acid sites, conferring good activity towards glucose and fructose conversion, albeit with modest 5-HMF yields under mild reaction conditions (100 °C). Thermally-induced niobia crystallisation suppresses solid acidity and activity. Nanoparticulate niobic acid dispersed over SBA-15 exhibits pure Brønsted acidity and an enhanced Turnover Frequency for fructose dehydration.

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Mesoporous silica supported Ni nanoparticles have been investigated for hydrogen production from ethanol steam reforming. Ethanol reforming is structure-sensitive over Ni, and also dependent on support mesostructure; three-dimensional KIT-6 possessing interconnected mesopores offers superior metal dispersion, steam reforming activity, and on-stream stability against deactivation compared with a two-dimensional SBA-15 support.

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A new titanium catalyst easily synthesized from ethylmaltol bidentate chelator ligand was studied in homogeneous and heterogeneous ethylene polymerization. The dichlorobis(3-hydroxy-2-ethyl-4-pyrone)titanium(IV) complex was characterized by 1H and 13C NMR (nuclear magnetic resonance), UV-Vis and elemental analysis. Theoretical study by density functional theory (DFT) showed that the complex chlorines exhibit cis configuration, which is important for the activity in olefin polymerization. The complex was supported by two methods, direct impregnation or methylaluminoxane (MAO) pre-treatment, in five mesoporous supports: MCM-41 (micro and nano), SBA-15 and also the corresponding modified Al species. All the catalytic systems were active in ethylene polymerization and the catalytic activity was strongly influenced by the method of immobilization of the catalyst and the type of support.

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O objectivo principal deste trabalho de mestrado consistiu em avaliar a potencial utilização de materiais adsorventes, nomeadamente, de carvões activados (AC) preparados por activação química com KOH, a partir de PET reciclado, e de materiais com estrutura mesoporosa ordenada, do tipo MCM-41 e SBA-15, na remoção de ácido 4 - cloro - 2 - metilfenoxiacético (MCPA) e de azul de metileno (MB), presentes nas águas. Nesta tese apresentam-se estudos de preparação e caracterização de materiais micro e mesoporosos e também estudos de avaliação da capacidade adsortiva em fase líquida. Prepararam-se três materiais microporosos, nomeadamente, PET-2-700, PET-2-700ox (AC oxidado) e PET-2-700red (AC reduzido), dois materiais constituídos exclusivamente por mesoporos, Si-MCM-41 e Ti-MCM-41-50 e dois materiais contendo maioritariamente mesoporos, mas que também possuem alguma microporosidade, tais corno, Si-SBA-15 e Ti-SBA-15-50. A caracterização textural dos adsorventes foi inferida por adsorção de azoto a 77K e por de difracção de raios X. Recorreu-se a três métodos de análise das isotérmicas, nomeadamente, Dubinin-Radushkevich, Brunauer-Ernrnett-Teller e alfa-s (as). A caracterização química dos AC foi realizada recorrendo-se a técnicas de análise elementar (AE) e espectroscopia de infravermelho com transformadas de Fourier (FTIR) e à determinação do ponto de carga zero. Os três carvões activados possuem valores de área superficial externa idênticos, o PET-2-700 possui o maior volume microporoso e o PET-2-700ox exibe o maior diâmetro de poros. Por outro lado, o PET-2-700ox possui um carácter fortemente ácido, o PET-2-700 exibe carácter ligeiramente ácido e o PET-2-700red apresenta propriedades ligeiramente alcalinas. Com base na AE, todas as amostras possuem percentagens de carbono elevadas, sendo que o PET-2-700red apresenta o valor mais elevado. Os resultados obtidos para a caracterização estrutural dos revelaram a obtenção de materiais mesoporosos de alta qualidade, definida pela elevada regularidade e uniformidade da estrutura porosa. A análise dos parâmetros de caracterização textura! permitiu inferir que os quatro materiais mesoporosos possuem valores de área superficial elevados, e que os materiais SBA-15 apresentam valores de volume poroso total e de tamanho de poros superiores aos manifestados pelos MCM-41. A incorporação de titânio não conduziu a uma perda significativa de qualidade dos materiais substituídos em relação às correspondentes amostras de sílica. Efectuaram-se estudos de adsorção em fase líquida de forma a avaliar a possível aplicação dos vários adsorventes na remoção de MCPA e de MB de efluentes líquidos. concluiu-se que o tempo de equilíbrio de 72 horas seria adequado e que a capacidade de adsorção dos vários AC era superior em meio ácido. Com base nas isotérmicas de adsorção do MCPA e do MB e na aplicação da representação de Langmuir e de Freundlich, foi possível concluir que o PET-2-700 possui a maior capacidade de adsorção do MCPA, 1.42 mmol/g, enquanto que o PET-2-700ox revelou a maior capacidade de adsorção do MB, 1.43 mmol/g. Na realidade, os materiais microporosos estudados apresentaram percentagens de remoção elevadas, tanto do MCPA como do MB. Relativamente aos materiais mesoporosos ordenados preparados neste trabalho, a percentagem de remoção de para os poluentes em estudo foi relativamente baixa, constatando-se que nesta fase dos estudos não constituem uma alternativa viável à utilização dos AC. No entanto, uma funcionalização criteriosa dos mesmos pode eventualmente proporcionar um aumento da capacidade adsortiva. ABSTRACT: The work presented in this master thesis, consisted of evaluating the potential use of different adsorbents materials, like activated carbon (AC) prepared by chemical activation with KOH, from recycled poly (ethylene terephthalate) (PET) and materials with ordered mesoporous structure such as MCM-41 and SBA-15, for removing acid 4-chlorine-2-metilfenoxiacétic and methylene blue from aqueous phase. We had prepared three microporous materials, PET-200-700, PET-2-700ox (AC oxidized) and PET-2-700red (reduced AC), two materials consisting exclusively of mesopores, Si-MCM-41 and Ti-MCM-41-50 and two materials containing mainly mesopores, but also having some microporosity, such as Si-SBA-15 and Ti-SBA-15-50. The textural characterization of the adsorbents was inferred by nitrogen adsorption at 77K and X-ray diffraction. Three methods were used to analyse the isotherms, namely, Dubinin-Radushkevich, Brunauer-Emmett-Teller and alpha-s (as). The chemical characterization of AC was performed using the elementary analysis, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and determination of the point of zero charge. Concerning the AC, the three present almost the same externa! surface area, PET-2-700 has a high micropore volume and PET-2-700ox shows the largest pore size diameter. On the other hand, PET-2-700ox had a strong acid character, PET-2-700 exhibits just a slightly acid character and PET-2-700red presents alkaline properties. The AE analysis allows confirming the high carbon content of theses AC, with PET-2-700red exhibiting the highest carbon proportion. The results from the structural characterization of the mesoporous materials, had disclosed the attainment of materials with high quality, defined by the raised regularity and uniformity of the porous structure. The analysis of the textural parameters allowed inferring that the four studied mesoporous materials possess high superficial area. The SBA-15 type materials present higher values of total porous volume and pores size diameter as the MCM-41. Also, the titanium incorporation did not lead to a significant loss of quality of the materials substituted in relation to the corresponding silica samples. The adsorption studies in liquid phase allow evaluating the possibility of using the different adsorbents for the MCPA and the MB removal. The kinetic studies had allowed to state the equilibrium time as 72 hours and a higher adsorption capacity was achieved in an acid medium. The influence of the pH of the medium, on the MCPA adsorption was evaluated. The MCPA and MB isotherms were analysed based on the Langmuir and Freundlich equation, the representations presented an excellent linearity, indicating the applicability of these equations to these systems. Also, it allows concluded that PET-2-700 had a higher adsorption capacity for MCPA, 1.42 mmol/g, and PET-2-700ox had a higher adsorption capacity for MB, 1.43 mmol/g. The AC used presented high removal percentages for MCPA and MB. Concerning the mesoporous materials prepared in this work, the percentage removal for the pollutants in study was relatively low, and evidencing that at the moment these mesoporous materials do not constitute a viable alternative to the AC. However, an astute funcionalisation of the same ones can, eventually provide an increase of the adsorption capacity.

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Curvas termogravimétricas com diferentes razões de aquecimento foram utilizadas para a determinação de parâmetros cinéticos seguindo o método de Flynn-Wall. Para isso, foi utilizado um hidrogel preparado a partir da mistura de dois polissacarídeos, quitosana/xantana (QX) e outro, contendo além destes, colágeno (QXC). Os resultados mostraram que o valor de energia de ativação para o hidrogel QX foi de 3,44 kJ.mol-1, enquanto que para o QXC foi de 14,84 kJ.mol-1, sugerindo que a água presente no hidrogel contendo colágeno está mais fortemente ligada aos biopolímeros. Isto pode ter ocorrido devido à presença de grupos carboxílicos na estrutura colagênica.

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The thermal behavior of two polymorphic forms of rifampicin was studied by DSC and TG/DTG. The thermoanalytical results clearly showed the differences between the two crystalline forms. Polymorph I was the most thermally stable form, the DSC curve showed no fusion for this species and the thermal decomposition process occurred around 245 ºC. The DSC curve of polymorph II showed two consecutive events, an endothermic event (Tpeak = 193.9 ºC) and one exothermic event (Tpeak = 209.4 ºC), due to a melting process followed by recrystallization, which was attributed to the conversion of form II to form I. Isothermal and non-isothermal thermogravimetric methods were used to determine the kinetic parameters of the thermal decomposition process. For non-isothermal experiments, the activation energy (Ea) was derived from the plot of Log β vs 1/T, yielding values for polymorph form I and II of 154 and 123 kJ mol-1, respectively. In the isothermal experiments, the Ea was obtained from the plot of lnt vs 1/T at a constant conversion level. The mean values found for form I and form II were 137 and 144 kJ mol-1, respectively.

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A secagem de produtos agrícolas é largamente utilizada no mundo para o controle e a manutenção da qualidade dos produtos agrícolas. O objetivo do presente trabalho foi modelar o processo de secagem e obter os parâmetros termodinâmicos de frutos de café (Coffea Arabica L.), cultivar Catuaí Amarelo, para três diferentes condições de temperatura e umidade relativa (35 ºC e 32,1%; 45 ºC e 15,7%; e 55 ºC e 10,2%). Foram utilizados frutos de café colhidos manualmente com teor inicial de água de 1,25 (b.s.) e submetidos à secagem até atingirem o teor médio de 0,13 (b.s). Seis modelos matemáticos usualmente utilizados para a representação do processo de secagem de produtos agrícolas foram ajustados aos dados experimentais. A segunda lei de Fick foi utilizada para obter os coeficientes de difusão dos frutos de café por meio da cinética da secagem. A energia de ativação para a secagem dos frutos de café, bem como a entropia, entalpia e energia livre de Gibbs, foram obtidas. O modelo de Midili modificado foi o que melhor representou o fenômeno de secagem de frutos de café. Os valores do coeficiente de difusão obtidos foram 2,99 x 10-11, 2,39 x 10-11 e 5,98 x 10-11 m² s-1 para as temperaturas de 35, 45 e 55 ºC, respectivamente. A entalpia diminuiu com o aumento da temperatura do ar de secagem, bem como a entropia. A energia livre de Gibbs aumentou com o aumento da temperatura.

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O armazenamento de energia pode ser efetuado sobre cinco categorias, designadamente, elétrica, eletromecânica, mecânica, térmica e química. Contudo, o assunto aqui debatido é sobre meios de armazenamento de energia elétrica, sendo que o armazenamento de eletricidade é usualmente efetuado recorrendo a outros géneros de energia, tais como, química, mecânica, térmica ou, até, em energia potencial. [1]. Há nos dias de hoje uma crescente preocupação na forma como é gerido o setor elétrico, uma vez que este implica um elevado impacto ambiental. Neste sentido tem havido algumas alterações, nomeadamente, no que diz respeito à produção de energia elétrica. A utilização de energias renováveis estão cada vez mais presentes na produção de eletricidade (Figura 1), pois permitem diminuir de forma indireta a utilização dos combustíveis fósseis, sendo esta a principal vantagem face às centrais de produção convencionais.

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A pimenta longa (Piper hispidinervium C. DC.) é um arbusto originário da região amazônica, cujo óleo essencial é rico em safrol. O óleo essencial da pimenta longa é comercializado in natura, o que faz o processamento para a obtenção do safrol elemento fundamental de investigação científica e tecnológica. Uma importante etapa para a obtenção do safrol é a definição da estratgia da sua separação do óleo essencial a partir, por exemplo, da destilação. Neste caso, torna-se essencial o conhecimento de parâmetros termodinâmicos, tais como energia de ativação e calor latente de vaporização. Neste trabalho é utilizada a técnica termogravimétrica para a obtenção dos valores da energia de ativação e calor latente de vaporização do óleo essencial de P. hispidinervium. O processo de evaporação do óleo essencial obedece à cinética de ordem zero, resultando para a energia de ativação e calor latente de vaporização os valores 42,11 kJ.mol-1 e 43,73 kJ.mol-1, respectivamente.

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O presente trabalho teve o objetivo de ajustar diferentes modelos matemáticos aos dados experimentais da secagem de sementes de pinhão-manso (Jatropha curcas L.), bem como determinar o coeficiente de difusão efetivo e obter a energia de ativação para a faixa de temperatura utilizada. As sementes de pinhão-manso com teor de água de 0,67 (decimal b.s.) passaram por um período de pré-secagem em ambiente natural para reduzir e homogeneizar o teor de água para 0,30 (decimal b.s.). Em seguida, a secagem foi realizada em secador experimental mantendo-se as temperaturas controladas de 30; 40; 50; 60 e 70 ± 1 ºC e umidades relativas de 55,98; 41,44; 35,35; 26,21 e 13,37 ± 3%, respectivamente. Aos dados experimentais foram ajustados onze modelos matemáticos utilizados para a representação do processo de secagem de produtos agrícolas. Conclui-se que, dentre os modelos analisados, Page e Henderson e Pabis Modificado apresentaram os melhores ajustes aos dados experimentais, sendo o modelo de Page selecionado para a descrição das curvas de secagem do pinhão-manso devido a sua simplicidade; o coeficiente de difusão efetiva aumenta com a elevação da temperatura, apresentando magnitudes entre 3,93x10-10 e 9,19x10-10 m² s-1 para o intervalo de temperatura de 30 a 70 ºC, respectivamente; e a energia de ativação para a difusão líquida do pinhão-manso durante a secagem foi de 15,781 kJ mol-1.

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A lectina da alga marinha vermelha Vidalia obtusiloba foi purificada através da combinação de precipitação com sulfato de amônio, cromatografia de troca iônica em DEAE-celulose e cromatografia de afinidade em goma de guar reticulada. A lectina preferencialmente aglutinou eritrócitos do grupo humano O, nativos e tratados com bromelaina. A atividade hemaglutinante revelou que a lectina era dependente de cátions divalentes (Ca++ ou Mn++) e inibida por N-acetil-galactosamina, D-galactosamina, alfa-lactose and D-galactose e pela glicoproteína mucina de estômago de porco. A massa molecular da lectina, estimada por filtração em gel, foi de 78,9 kDa, enquanto por SDS-PAGE, em presença de beta-mercaptoetanol, a lectina exibiu duas subunidades protéicas diferentes com Mr de 59,6 e 15,2 kDa, sugerindo que a lectina é uma proteína dimérica. Focalização isoelétrica revelou a presença de uma proteína ácida simples, com um ponto isoelétrico entre 4 e 5. A lectina purificada exibiu um conteúdo de carboidrato de 43,2% e uma predominância dos aminoácidos Asp/Asn, Glu/Gln e Leu. A energia de ativação (deltaG') para a desnaturação da lectina foi calculada como sendo 25,4 kcalm.mol-1 a 90 ºC. Ensaios imunoquímicos usando um anti-soro de coelho produzido contra a lectina purificada de V. obtusiloba mostraram que foi possível detectar a presença da lectina em diferentes etapas do processo de purificação. Western blotting de géis de SDS-PAGE mostraram imunocoramento apenas da maior das subunidades da lectina.