Extraction and purification of the zwitterions cylindrospermopsin and deoxycylindrospermopsin from Cylindrospermopsis raciborskii

The hepatotoxin cylindrospermopsin (CYN) has been isolated from the cyanobacterium Cylindrospermopsis raciborskii (C. raci.). Efforts to study this toxin have been hampered by the time-consuming requirement to extract it from cultures of the organism. It is usually extracted from lyophilized cells collected from a laboratory culture. Our preliminary work suggested far more of the toxin is available in solution in the culture media than in the cells collected. We have therefore investigated the use of commercially available solid phase extraction sorbents to extract CYN from culture media in which C. raci. has been grown. A range of reverse phase and ion-exchange sorbents were tested across a range of pHs for their ability to retain CYN without success. Subsequently, graphitized carbon cartridges were found to retain CYN strongly. Elution with 5% formic acid in methanol allowed the CYN to be regained for final purification by HPLC. Deoxy-CYN, an analog of CYN can also be extracted using this procedure. (C) 2001 John Wiley & Sons, Inc.

Inhibition of tubulin assembly and covalent binding to microtubular protein by valproic acid glucuronide in vitro

Acyl glucuronides are reactive metabolites of carboxylate drugs, able to undergo a number of reactions in vitro and in vivo, including isomerization via intramolecular rearrangement and covalent adduct formation with proteins. The intrinsic reactivity of a particular acyl glucuronide depends upon the chemical makeup of the drug moiety. The least reactive acyl glucuronide yet reported is valproic acid acyl glucuronide (VPA-G), which is the major metabolite of the antiepileptic agent valproic acid (VPA). In this study, we showed that both VPA-G and its rearrangement isomers (iso-VPA-G) interacted with bovine brain microtubular protein (MTP, comprised of 85% tubulin and 15% microtubule associated proteins {MAPs}). MTP was incubated with VPA, VPA-G and iso-VPA-G for 2 h at room temperature and pH 7.5 at various concentrations up to 4 mM. VPA-G and iso-VPA-G caused dose-dependent inhibition of assembly of MTP into microtubules, with 50% inhibition (IC50) values of 1.0 and 0.2 mM respectively, suggesting that iso-VPA-G has five times more inhibitory potential than VPA-G. VPA itself did not inhibit microtubule formation except at very high concentrations (greater than or equal to2 mM). Dialysis to remove unbound VPA-G and iso-VPA-G (prior to the assembly assay) diminished inhibition while not removing it. Comparison of covalent binding of VPA-G and iso-VPA-G (using [C-14]-labelled species) showed that adduct formation was much greater for iso-vTA-G. When [C-14]-iso-VPA-G was reacted with MTP in the presence of sodium cyanide (to stabilize glycation adducts), subsequent separation into tubulin and MAPs fractions by ion exchange chromatography revealed that 78 and 22% of the covalent binding occurred with the MAPs and tubulin fractions respectively. These experiments support the notion of both covalent and reversible binding playing parts in the inhibition of microtubule formation from MTP (though the acyl glucuronide of VPA is less important than its rearrangement isomers in this regard), and that both tubulin and (perhaps more importantly) MAPs form adducts with acyl glucuronides. (C) 2002 Elsevier Science Inc. All rights reserved.

Physicochemical and structural characterization of mesoporous aluminosilicates synthesized from leached saponite with additional aluminum incorporation

A thorough investigation was performed on the physical (mechanical, thermal, and hydrothermal stability) and chemical (ion exchange capacity and silanol number) characteristics of aluminosilicate FSMs, synthesized via a new successful short-time synthesis route using leached saponite and a low concentration of CTAB. Moreover, the influence of an additional Al incorporation, utilizing different aluminum sources, on the structure of the FSM derived from saponite is studied. A mesoporous aluminosilicate with a low Si/Al ratio of 12.8 is synthesized, and still has a very large surface area of 1130 m(2)/g and pore volume of 0.92 cm(3)/g. The aluminum-containing samples all have a high cation exchange capacity of around 1 mmol/9 while they still have a silanol number of about 0.9 OH/nm(2); both characteristics being interesting for high-yield postsynthesis modification reactions. Finally, a study is performed on the transformation of the aluminosilicates into their Bronsted acid form via the exchange with ammonium ions and a consecutive heat treatment.

High energy radiation grafting of fluoropolymers

Fluoropolymers are known as chemically inert materials with good high temperature resistance, so they are often the materials of choice for harsh chemical environments. These properties arise because the carbon-fluorine bond is the strongest of all bonds between other elements and carbon, and, because of their large size, fluorine atoms can protect the carbon backbone of polymers such as poly(tetrafluoroethylene), PTFE, from chemical attack. However, while the carbon-fluorine bond is much stronger than the carbon hydrogen bond, the G values for radical formation on high energy radiolysis of fluoropolymers are roughly comparable to those of their protonated counterparts. Thus, efficient high energy radiation grafting of fluoropolymers is practical, and this process can be used to modify either the surface or bulk properties of a fluoropolymer. Indeed, radiation grafted fluoropolymers are currently being used as separation membranes for fuel cells, hydrophilic filtration membranes and matrix substrate materials for use in combinatorial chemistry. Herein we present a review of recent studies of the high energy radiation grafting of fluoropolymers and of the analytical methods available to characterize the grafts. (C) 2003 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Burn wood influence on outdoor air quality in a small village: Foros de Arrão, Portugal

One Plus Sequential Air Sampler—Partisol was placed in a small village (Foros de Arrão) in central Portugal to collect PM10 (particles with an aerodynamic diameter below 10 μm), during the winter period for 3 months (December 2009–March 2010). Particles masses were gravimetrically determined and the filters were analyzed by instrumental neutron activation analysis to assess their chemical composition. The water-soluble ion compositions of the collected particles were determined by Ion-exchange Chromatography. Principal component analysis was applied to the data set of chemical elements and soluble ions to assess the main sources of the air pollutants. The use of both analytical techniques provided information about elemental solubility, such as for potassium, which was important to differentiate sources.

Catalytic combustion of toluene on Pt zeolite coated cordierite foams

The catalytic properties of Pt based cordierite foam catalysts have been evaluated in catalytic combustion of toluene (800 ppm in air). The catalysts contain identical Pt content (0.1%) which was introduced by three different ways: Pt ion exchange on MFI zeolite and then coating on the foam; Pt ion exchange after zeolite coating and finally Pt directly wet impregnated on the cordierite foam. The catalytic behaviour of Pt foam based catalysts was compared with that of PtMFI zeolite under powder form. Pt exchanged MFI supported on the cordierite foams present an improvement of activity for toluene combustion of about 50 degrees C on the light off temperature (T-50%). The enhanced performance of the structured catalysts is due not only to the open structure of foams and homogeneous thin layers catalyst deposited on their cell walls, but also to the fact that the size and location of Pt particles present in MFI zeolite are changed during the dipping step. Indeed, as prepared Pt samples and those used in the preparation of the slurry were observed by transmission electron microscopy revealing that the chemical interaction of PtMFI zeolite with the binder and detergent, both present in the slurry, leads to an increase of Pt particles size which were found to migrate from internal pores to the external surface of zeolite crystallites thereby increasing catalytic activity. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Study of Pt/MCM-22 based catalysts in the transformation of n-hexane: effect of rare earth elements and mode of platinum introduction

The bifunctional transformation of n-hexane was carried out over Pt/MCM-22 based catalysts. MCM-22 was synthesized and submitted to ion exchange with rare earth nitrate solutions of La, Nd and Yb, followed by Pt introduction. Three different methods were used to introduce about 1 wt% of Pt in the zeolite: ion exchange, incipient wetness impregnation and mechanical mixture with Pt/Al(2)O(3). The bifunctional catalysts were characterized by transmission electron microscopy and by the model reaction of toluene hydrogenation. These experiments showed that, in the ion exchanged sample, Pt is located both within the inner micropores and on the outer surface, whereas in the impregnated one, the metal is essentially located on the outer surface under the form of large particles. The presence of RE elements increases the hydrogenating activity of Pt/MCM-22 since the location of these species at the vicinity of metal particles causes modification on its electronic properties. Whatever the mode of Pt introduction, a fast initial decrease in conversion is observed for n-hexane transformation, followed by a plateau related to the occurrence of the catalytic transformations at the hemicages located at the outer surface of the crystals. The effect of rare earth elements on the hydrogenating function leads to a lower selectivity in dibranched isomers and increased amounts of light products.

Natural organic matter fractionation along the treatment of water for human consumption

The main objective of this study was to characterize the organic matter present in raw water and along the treatment process, as well as its seasonal variation. A natural organic matter fractionation approach has been applied to Lever water treatment plant located in Douro River, in Oporto (Portugal). The process used was based on the sorption of dissolved organic matter in different types of ion exchange resins, DAX-8, DAX-4 and IRA-958, allowing its separation into four fractions: very hydrophobic acids (VHA), slightly hydrophobic acids (SHA), charged hydrophilic (CHA) and hydrophilic neutral (NEU). The dissolved organic carbon (DOC) determination was used to quantify dissolved organic matter. Samples were collected monthly, during approximately one year, from raw water captured at the surface and under the bed of the river, and after each step of the treatment: pre-filtration in sand/anthracite filters, ozonation, coagulation/flocculation, counter current dissolved air flotation and filtration (CoCoDAFF) and chlorination. The NEU fraction showed a seasonal variation, with maximum values in autumn for the sampling points corresponding to raw water captured at the surface and under the bed of the river. It was usually the predominating fraction and did not show a significant decrease throughout the treatment. Nevertheless their low concentration, the same occurred for the CHA and VHA fractions. There was an overall decrease in the SHA fraction throughout the water treatment (especially after CoCoDAFF and ozonation) as well as in the DOC. The TSUVA254 values obtained for raw water generally varied between 2.0 and 4.0 L mgC-1 m-1 and between 0.75 and 1.78 L mgC-1 m-1 for treated water. It was observed a decrease of TSUVA values along the treatment, especially after ozonation. These results may contribute to a further optimization in the process of treating water for human consumption.

Produção de biodiesel via catálise heterogénea básica

Mestrado em Engenharia Química. Ramo Tecnologias de Protecção Ambiental.

Estudo da obtenção de gelatina a partir de raspa Wet-Blue da indústria de curtumes

Mestrado em Engenharia Química. Ramo Tecnologias de Protecção Ambiental.

Caracterização de águas do processo e optimização dos consumos de água nos vários circuitos da Petibol, S.A. – Embalagens de Plástico

A empresa Petibol, S.A. – Embalagens de plástico centra-se na produção de embalagens de plástico a partir da matéria-prima Poliestireno Expandido (EPS) e Polipropileno Expandido (EPP). A empresa possui uma preocupação ao nível da qualidade da água e do aproveitamento energético, tendo desta forma surgido a realização do estudo na unidade industrial, com o objectivo de anular e/ou diminuir as possíveis lacunas existentes na unidade industrial. Numa primeira etapa foi realizada uma caracterização global à qualidade da água e à empresa, actualizando-se os esquemas já existentes, contabilizando-se os custos actuais relativamente aos processos no circuito da água (arrefecimento, aquecimento e pressurização), e por fim, efectuou-se um levantamento in loco do circuito de água, relativamente à pressão, temperatura e caudal. Numa fase posterior, foram propostos equipamentos e processos, tendo em vista a colmatação dos problemas identificados, realizando-se um subsequente estudo relativamente aos custos inerentes a esses novos processos. A caracterização à água foi avaliada em diferentes pontos do circuito industrial, tendo-se determinado na Sala de Bombagem que o filtro de areia não possuía as dimensões mais apropriadas, existindo também um problema a nível mecânico associado ao processo de contra-lavagem. Tais factos podem ser a causa da ocorrência de um aumento do teor de sólidos após a passagem na camada filtrante. Relativamente ao amaciador, este deveria amaciar de forma completa a água para alimentação à caldeira, embora se tenha registado à saída do amaciador uma dureza de 21,3 mg/L, denunciando problemas na troca iónica. No que toca à água de alimentação à caldeira, verifica-se a existência de parâmetros que não se encontram de acordo com os critérios enunciados para uma óptima qualidade, sendo eles o pH (10,14), condutividade (363 μS/cm), teor de ferro (1,21 mg/L) e a dureza (16 mg/L). De salientar que somente o teor de cobre, que se encontra em quantidades vestigiais, apresenta-se de acordo com os valores impostos. No que respeita à água da caldeira, esta apresenta parâmetros incompatíveis com os recomendados, sendo eles a condutividade (7350 μS/cm), teor de sólidos dissolvidos (5248 mg/L) e alcalinidade total (780 mg/L). De referir que o valor de pH (11,8) não se encontra de acordo com a aplicação do tratamento “fosfato-pH coordenado”. Em relação aos parâmetros com valores que se encontram dentro dos limites, estes correspondem à dureza (0 mg/L), ao teor de fosfatos (45 mg/L) e teor de sílica (0 mg/L). A água do circuito de arrefecimento foi sujeita a uma análise microbiológica, que corroborou a presença de um biofilme. Um dos problemas enunciados pela empresa, prendia-se com a impossibilidade de descarga, no colector municipal, dos condensados dos compressores, visto apresentarem uma quantidade de óleo de cerca de 43,3 mg/L, equivalente a quatro vezes o valor limite de emissão, de acordo com a legislação municipal. Por fim, o efluente de descarga industrial apresenta um valor de pH (10,3) acima do intervalo permitido por lei (6,0 – 9,0), sendo que a corrente que mais contribui para este acréscimo de pH corresponde à corrente proveniente da água de purga, visto esta apresentar um valor de pH de 12,22. De maneira a contornar os parâmetros enunciados, é proposto a substituição do filtro de areia da Sala de Bombagem, assim como a inserção de um conjunto de medidas de remoção de ferro e desinfecção, sendo a conjugação de arejamento, coagulação, filtração e desinfecção, por parte do hipoclorito, a proposta apresentada. Aos condensados dos compressores é apresentado um sistema de separação, que possibilita a remoção do óleo da água, e uma consequente descarga da mesma. Actualmente, não existe qualquer filtro de areia no circuito de arrefecimento da água, sendo proposto assim esse equipamento, de forma a minorar o desenvolvimento da população microbiana, bem como a permitir uma maior eficiência na transferência de calor na torre de arrefecimento. Relativamente à descarga industrial, é recomendável a colocação de um sistema de regularização automática de pH. A inserção de uma válvula de três vias permite um aproveitamento energético e de água, a partir da confluência da água oriunda dos furos com a água do tanque de água fria, sendo posteriormente alimentada à central de vácuo. No estudo da recuperação energética, um outro equipamento avaliado correspondeu à serpentina, no entanto, verificou-se que a poupança no consumo de gás natural era de apenas 0,005%, o que não se mostrou uma proposta viável. O orçamento de todos os equipamentos é de 11.720,76 €, possibilitando não só um melhor funcionamento industrial, como um menor impacto a nível ambiental. Os custos futuros de funcionamento aumentam em 3,36%, tendo a pressurização um aumento do seu custo em 3,4% em relação ao custo actual, verificando-se um custo anual de 10.781,21€, em relação aos processos de arejamento, coagulação e desinfecção.

Caracterização da matéria orgânica natural em águas para consumo humano

O tratamento de água para consumo humano tem por objectivos não só a sua qualidade em termos de parâmetros químicos e físicos, como também microbiológicos. Considerando que a MON pode afectar os sistemas de tratamento, a sua redução minimiza a formação de subprodutos de desinfecção, como por exemplo os trihalometanos e diminui o crescimento de microrganismos ao longo do sistema de distribuição. Nesse sentido tem havido recentemente uma grande evolução na investigação relativamente à remoção de matéria orgânica natural. O principal objectivo deste trabalho foi o de caracterizar a matéria orgânica presente na água bruta e ao longo do processo de tratamento, assim como a sua evolução sazonal. Os dados obtidos a partir desta caracterização poderão contribuir para uma futura optimização no processo de tratamento de águas de consumo. O processo utilizado baseou-se na sorção da matéria orgânica dissolvida em diferentes tipos de resinas de permuta iónica, DAX-8, DAX-4 e IRA-958, permitindo a sua separação em várias fracções: ácidos muito hidrofóbicos (VHA), ácidos ligeiramente hidrofóbicos (SHA), compostos hidrofílicos carregados (CHA) e hidrofílicos neutros (NEU). De acordo com os resultados obtidos apenas a fracção NEU demonstrou ter uma tendência sazonal, apresentando valores máximos no Verão, nos pontos de amostragem referentes à água bruta superficial (PA802) e água bruta superficial após pré-tratamento por filtração (PA800). Os valores de COD não mostraram uma variação sazonal para as amostras de água bruta superficial que rondaram os 2 mg C/L ao longo do período de amostragem (Julho a Outubro), durante o qual se verificou uma baixa pluviosidade e temperaturas médias muito semelhantes. Os compostos NEU predominam em todos os pontos de amostragem não apresentando uma tendência definida ao longo do tratamento. Observou-se uma diminuição das fracções SHA e CHA ao longo do tratamento. Não se pode indicar uma tendência definida relativamente à fracção VHA. Verifica-se globalmente uma diminuição do teor de MON ao longo do tratamento. Este trabalho demonstrou que na água bruta superficial existe uma predominância dos compostos NEU, seguidos dos SHA, dos VHA e finalmente dos compostos CHA. Na água bruta captada no sub-leito do rio, verifica-se apenas a existência dos compostos NEU, sendo as restantes fracções praticamente nulas. Os valores mais elevados de TSUVA254nm foram obtidos para as amostras que não sofreram qualquer tratamento, água bruta do sub-leito (PA903) e superficial (PA802), e água bruta após pré-filtração (PA800). Nos restantes pontos de amostragem, apesar de se verificarem valores inferiores, não se observa uma diminuição deste parâmetro ao longo do tratamento, nem uma variação sazonal. Os valores de TSUVA254nm obtidos são geralmente inferiores a 3 L.mgC-1.m-1, correspondendo a materiais não húmicos, que são considerados biodegradáveis. Para as amostras de água tratada os valores oscilam entre os 1,23 e 1,58 L.mgC-1.m-1, valores inferiores a 2 L.mgC-1.m-1, o que é considerado um valor de referência ao nível do tratamento, segundo a USEPA.

Zinc-substituted desulfovibrio gigas desulforedoxins

Protein Science (2002), 11:2464–2470

Isolation and characterisation of metallothionein from the clam Ruditapes decussatus

Aquatic Toxicology 63 (2003) 307-318