Chitosan-polyvinyl alcohol-sulfonated polyethersulfone mixed-matrix membranes as methanol-barrier electrolytes for DMFCs

Chitosan (CS)-polyvinyl alcohol (PVA) cross-linked with sulfosuccinic acid (SSA) and modified with sulfonated polyethersulfone (SPES) mixed-matrix membranes are reported for their application in direct methanol fuel cells (DMFCs). Polyethersulfone (PES) is sulfonated by chlorosulfonic acid and factors affecting the sulfonation reaction, such as time and temperature, are studied. The ion-exchange capacity, degree of sulfonation, sorption, and proton conductivity for the mixed-matrix membranes are investigated. The mixed-matrix membranes are also characterised for their mechanical and thermal properties. The methanol-crossover flux across the mixed-matrix membranes is studied by measuring the mass balance of methanol using the density meter. The methanol cross-over for these membranes is found to be about 33% lower in relation to Nafion-117 membrane. The DMFC employing CS-PVA-SPES mixed-matrix membrane with an optimum content of 25 wt % SPES delivers a peak power-density of 5.5 mW cm-2 at a load current-density of 25 mA cm-2 while operating at 70 degrees C. (C) 2011 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2012

Mesostructured-aluminosilicate-Nafion hybrid membranes for direct methanol fuel cells

Organic-inorganic hybrid membranes are prepared from Nafion and acid functionalized aluminosilicate with varying structures and surface areas. Acid-functionalized mesostructured aluminosilicate with cellular foam framework (Al-MSU-F type) of surface area 463 m(2) g(-1), acid-functionalized aluminosilicate molecular sieves (Al-HMS type) of surface area 651 m(2) g(-1) and acid-functionalized mesostructured aluminosilicate with hexagonal network (Al-MCM-41 type) of surface area 799 m(2) g(-1) have been employed as potential filler materials to form hybrid membranes with Nafion. The structural behavior, water uptake, ion-exchange capacity, proton conductivity and methanol permeability of the hybrid membranes are extensively investigated. Direct methanol fuel cells (DMFCs) with Al-HMS-Nafion and Al-MCM-41-Nafion hybrid membranes deliver respective peak power-densities of 170 mW cm(-2) and 246 mW cm(-2), while a peak power-density of only 48 mW cm(-2) is obtained for the DMFC employing pristine recast-Nafion membrane under identical operating conditions. The unique properties associated with hybrid membranes could be exclusively attributed to the presence of pendant sulfonic-acid groups in the filler materials, which provide proton-conducting pathways between the filler and matrix in the hybrid membranes, and facilitate proton transport with adequate balance between proton conductivity and methanol permeability. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Hydro-mechanical characterization of Barmer 1 bentonite from Rajasthan, India

The conceptual model for deep geological disposal of high level nuclear waste (HLW) is based on multiple barrier system consisting of natural and engineered barriers. Buffer/backfill material is regarded as the most important engineered barrier in HLW repositories. Due to large swelling ability, cation adsorption capacity, and low permeability bentonite is considered as suitable buffer material in HLW repositories. Japan has identified Kunigel VI bentonite, South Korea - Kyungju bentonite, China - GMZ bentonite, Belgium - FoCa clay, Sweden - MX-80 bentonite, Spain - FEBEX bentonite and Canada - Avonseal bentonite as candidate bentonite buffer for deep geological repository program. An earlier study on Indian bentonites by one of the authors suggested that bentonite from Barmer district of Rajasthan (termed Barmer 1 bentonite), India is suited for use as buffer material in deep geological repositories. However, the hydro-mechanical properties of the Barmer 1 bentonite are unavailable. This paper characterizes Barmer 1 bentonite for hydro-mechanical properties, such as, swell pressure, saturated permeability, soil water characteristic curve (SWCC) and unconfined compression strength at different dry densities. The properties of Barmer 1 bentonite were compared with bentonite buffers reported in literature and equations for designing swell pressure and saturated permeability coefficient of bentonite buffers were arrived at. (C) 2013 Elsevier B.V. All rights reserved.

A CONVENIENT MODIFICATION OF THE FISCHER INDOLE SYNTHESIS WITH A SOLID ACID

A new one-pot version of the titled reaction involves heating a mixture of a carbonyl compound, a phenylhydrazine, and the cation exchange resin Amberlite IR 120 in refluxing ethanol. A variety of enolizable aldehydes, and ketones and several substituted phenylhydrazines could thus be converted to the corresponding indoles in excellent yields (70-88%). Reaction times were typically 6-10 h, with the resin being then filtered off and the product isolated after minimal workup.

Susceptibility Of strength development by lime in gypsiferous soil-A micro mechanistic study

The role of gypsum on the strength of lime treated soils after a long period of interaction is not well understood yet. The present study is performed to scrutinize the physical and strength behavior of lime treated soil with varying gypsum content. Lime and gypsum contents varying from 0 to 6% are considered in the present study for curing periods up to 28 days. To understand the long-term effects, the work has been extended up to 365 days, particularly with the use of 6% lime content and varying gypsum contents. Atterberg's limits turned out to be marginally affected by cation exchange. Unconfined compressive strength behavior of lime treated soil varies considerably with gypsum content and curing period. However, trivial alteration in strength is observed in the soil treated with lower lime content (up to 4%) and gypsum content up to 6%. On the contrary, strength of soil-6% lime mixture with addition of varying gypsum content shows acceleration in early strength at 14 days curing period. However, the strength at 28 days of curing declines but regains afterwards for 90 days. The trend at longer curing period for 180 and 365 days is, however, not unique but varies with gypsum contents. An attempt has been made to explain these changes on the basis of the form of gypsum, formation and conversion of reacted compounds (CASHH, CASH, MI and Ettringite). The proposed explanations were supported by detailed characterization through thermal analysis, XRD, SEM and EDAX studies of soil-lime-gypsum mixtures. (C) 2015 Elsevier B.V. All rights reserved.

Mass spectrometry based characterization of Hb Beckman variant in a falsely elevated HbA(1c) sample

Glycated hemoglobin (HbA(1c)) is a `gold standard' biomarker for assessing the glycemic index of an individual. HbA(1c) is formed due to nonenzymatic glycosylation at N-terminal valine residue of the P-globin chain. Cation exchange based high performance liquid chromatography (CE HPLC) is mostly used to quantify HbA(1c), in blood sample. A few genetic variants of hemoglobin and post-translationally modified variants of hemoglobin interfere with CE HPLC-based quantification,. resulting in its false positive estimation. Using mass spectrometry, we analyzed a blood sample with abnormally high HbA(1c) (52.1%) in the CE HPLC method. The observed HbA(1c) did not corroborate the blood glucose level of the patient. A mass spectrometry based bottom up proteomics approach, intact globin chain mass analysis, and chemical modification of the proteolytic peptides identified the presence of Hb Beckman, a genetic variant of hemoglobin, in the experimental sample. A similar surface area to charge ratio between HbA(1c) and Hb Beckman might have resulted in the coelution of the variant with HbA(1c) in CE HPLC. Therefore, in the screening of diabetes mellitus through the estimation of HbA(1c), it is important to look for genetic variants of hemoglobin in samples that show abnormally high glycemic index, and HbA(1c) must be estimated using an alternative method. (C) 2015 Elsevier Inc. All rights reserved.

Mechanism of improvement in the strength and volume change behavior of lime stabilized soil

An attempt has been made to bring out the influence on strength and volume change behavior of fabric changes and new cementitious compound formation in a soil upon addition of various lime contents and with curing periods. The effects of changes in fabric of treatment with various lime contents (0, 2,4 and 6%) and with curing periods (0, 7, 14 and 28 days) have been evaluated by one-dimensional consolidation tests, in terms of void ratio changes and compressibility. The strength of soil treated with different lime contents with curing periods up to 28 days, and with the optimum lime content of 6% up to one year has been determined by unconfined compression tests. Comparison of effects of lime on the strength and volume change behavior of the soil brings out that the formation of flocculated fabric and cation exchange significantly reduces the compressibility of soil but marginally increases the strength. Cementation of soil particles and filling with cementitious compounds of the voids of flocculated fabric in the soil marginally reduces the compressibility but significantly increases the strength. Thus, the mechanism of volume change behavior of soil treated with lower lime content at short curing periods is distinctly different from that of the soil treated with optimum lime content at longer curing periods. This is consistent with the increase in the permeability caused by the addition from 2 to 4% lime and the decrease following the addition of 6% lime. Changes consistent with mechanical behavior have been determined by scanning electron microscope, X-ray diffraction and thermal analyses, energy dispersive X-ray spectrometer and pH value in microstructure, mineralogy, chemical composition and alkalinity, respectively. (C) 2015 Published by Elsevier B.V.

Preparação e avaliação biocida de compósitos à base de resinas reticuladas contendo nanopartículas de prata

Neste trabalho, foram utilizadas três resinas reticuladas comerciais de troca iônica e caráter ácido à base de estireno e divinilbenzeno: AmberliteGT73 da Rohm and Haas Co. com grupo tiol, Lewatit VPOC1800 da Bayer Co. com grupo sulfônico e Amberlyst 15WET da Rohm and Haas Co. também com grupo sulfônico. As citadas resinas comerciais foram escolhidas por apresentarem grande capacidade de troca iônica, estabilidade e grupos funcionais de interesse para a introdução de íons Ag+. As resinas foram tratadas com ácido clorídrico para garantir as formas ácidas de seus grupos funcionais e em seguida a redução dos íons Ag+, provenientes de solução de nitrato de prata, foi realizada in situ pela hidroxilamina em presença de solução protetora de colóide composta por 2-hidróxi-etil-celulose e gelatina 1:1. Alguns parâmetros foram modificados durante a redução dos íons Ag+ a Ag0, como por exemplo, o tempo de adição da solução redutora de hidroxilamina, a solução utilizada para controle do pH, e condições do repouso após o controle do pH. Após a incorporação das nanopartículas de prata, tanto as resinas comerciais quanto o produto final foram caracterizados por titulometria, fluorescência de raios-x, análise termogravimétrica, análise elementar, grau de inchamento, difração de raios-x, microscopias ótica e eletrônica. A avaliação da atividade biocida foi realizada através do método da contagem em placas utilizando-se uma cepa de Escherichia Coli ATCC25922TM em concentrações de 103 a 107 células/mL. Todos os compósitos obtidos mostraram atividade bactericida significante, sendo que foi possível perceber que a ação bactericida dos compósitos está relacionada com a presença de prata na forma metálica e a características como tamanho, formato e dispersão das partículas na matriz polimérica. Para efeito de comparação, foram realizados ensaios bactericidas com os copolímeros de partida e assim foi comprovado que a ação bactericida pôde ser atribuída somente às nanopartículas de prata

Desenvolvimento de membranas de poli(éter imida) sultonada para a permeacão de gases

A busca por membranas com propriedades adequadas a separação de gases em escala industrial tem levado a modificação e sIntese de polImeros de engenharia, com objetivo de obter membranas com propriedades adequadas. Uma das modificaçoes que tem se apresentado promissora é a inserção de grupos sulfônicos em polImeros comerciais. Espera-se que o polImero sulfonado apresente um aumento na permeação de gases polares, em relação a gases apolares, devido a sua estrutura mais polar e flexIvel. Neste contexto, o objetivo do presente trabalho é a sIntese e caracterização de membranas de poli(éter imida) sulfonada para a permeação de gases. Um planejamento experimental foi desenvolvido, em diferentes condiçoes reacionais de temperatura, tempo e excesso de um dos reagentes (ácido acético), para a sIntese de poli(éter imida) sulfonada (SPEI). Através deste planejamento, constatou-se que as variáveis que mais influenciam o grau de sulfonação são a temperatura e o tempo. O polImero com o maior grau de sulfonação, determinado por capacidade de troca iônica (IEC= 92 mEq H+/g), foi utilizado para o preparo da membrana de SPEI, obtida pela técnica de inversão de fase por evaporação do solvente, utilizando-se clorofórmio como solvente. Este filme foi caracterizado a partir das seguintes análises: espectroscopia de infravermelho (FTIR), calorimetria diferencial de varredura (DSC), análise termogravimétrica (TGA) e microscopia eletrônica de varredura (MEV), a fim de avaliar a influência da inserção do grupo sulfônico na matriz polimérica. O espectro de infravermelho de SPEI apresentou bandas relacionadas as vibraçoes assimétricas em 1240 cm-1 (ligação O=S=O), ligação simétrica em 1171 cm-1 (O=S=O) e ligação S-O entre 1010-1024 cm-1. Isto indica a presença de grupos sulfônicos. A análise de DSC foi realizada entre 150-250C. Nesta faixa, não foram observadas alteraçoes na temperatura de transição vItrea (Tg) do polImero modificado (217C). Acredita-se que a decomposição do grupo sulfona aconteça antes da temperatura atingir o Tg do polImero. Esta suposição é confirmada na análise de TGA. As imagens de MEV mostraram que foram obtidos filmes livres de poros e defeitos. A membrana da SPEI foi utilizada no ensaio de permeaçao dos gases 02, N2 e C02, a fim de determinar a permeabilidade e seletividade da membrana. As permeabilidades encontradas para o gas oxigênio foram de 0,76 barrer para a PEI e 0,46 barrer para a SPEI. A seletividade do dióxido de carbono em relaçao ao oxigênio aumentou de 3,5, na membrana de PEI, para 4,83, na membrana de SPEI. Em relaçao ao nitrogênio, as permeabilidades medidas foram 0,064 barrer e 0,043 barrer, para a PEI e para a SPEI, respectivamente, enquanto a seletividade em relaçao ao C02 aumentou de 41,1 para 55,5. Estes resultados indicam que o efeito de sorçao predominou devido ao aumento das interaçöes moleculares, reduzindo assim o volume livre, o que tornou a membrana sulfonada mais compacta, com permeabilidade menor e maior seletividade. Estes resultados corroboram com a premissa de que a sulfonaçao é um processo promissor para o desenvolvimento de membranas mais eficientes.

Processo de separação por membranas para remoção de sulfato de níquel e zinco de efluente sintético de indústrias metal-mecânicas

O objetivo do presente trabalho foi investigar o desempenho de membranas comerciais e funcionalizadas na remoção de metais pesados de efluentes sintéticos, simulando os efluentes gerados pelas indústrias metal-mecânicas. As membranas funcionalizadas foram preparadas em laboratório a partir de diferentes poli (éter imidas) sulfonadas, SPEI, que apresentavam alta hidrofilicidade e capacidade de troca iônica. As permeabilidades hidráulicas das membranas de SPEI aumentaram com o grau de sulfonação. Porém, as rejeições foram ainda muito baixas comparadas as membranas comerciais. Por esta razão, algumas membranas comerciais (NF-90, SW30, HRP98PP e BW30LE) foram investigadas e avaliadas quanto ao comportamento da permeabilidade de água e o grau de rejeição a metais pesados. Os resultados mostraram que a membrana de osmose inversa de baixa energia (BW30LE) tinha o melhor fluxo de água (48,44 L/h.m2) e grau de rejeição a cádmio (98%). Logo, ela foi selecionada para o tratamento dos efluentes sintéticos de indústrias metal-mecânicas contendo níquel e zinco. As indústrias da região de Valencia, na Espanha, forneceram amostras de seus efluentes para análise quantitativa, possibilitando o prepararo de soluções sintéticas modelos. Os resultados foram obtidos variando algumas condições de permeação, tais como a força motriz, o pH e a concentração dos metais na solução de alimentação. Os resultados indicaram que o processo de osmose inversa com a membrana BW30LE é altamente adequado para o tratamento de efluentes contendo metais pesados

Preparação e avaliação de resinas biocidas impregnadas com iodo a partir de resinas comerciais de estireno e divinilbenzeno

Neste trabalho, foram empregadas duas resinas comerciais de caráter fortemente básico. Ambas tendo como base copolímeros de estireno e divinilbenzeno (DVB), sendo que a VPOC 1950 contém em sua composição grupos quaternários de amônio do tipo 1, que apresentam três grupos metila e a VPOC 1960 grupos quaternários de amônio do tipo 2, que apresentam um grupo etanoíla e dois grupos metila. As resinas comerciais citadas foram escolhidas por apresentarem grande capacidade de troca iônica, estabilidade e grupos funcionais de interesse para a impregnação com iodo. As resinas foram impregnadas com iodo por meio de três metodologias distintas, uma solução metanólica de iodo 0,08 mol/L com e sem iodeto de potássio 0,14 mol/L, e iodo 0,08 mol/L em heptano. As resinas foram caracterizadas por área específica, volume do poro, grau de inchamento, microscopia ótica, espectrometria de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), análise elementar, termogravimetria, microscopia eletrônica de varredura e determinação do iodo fixado por iodometria. A avaliação da atividade biocida foi realizada através do método da contagem em placas, utilizando-se uma cepa de Escherichia coli ATCC11775 em concentrações de 103 a 107 células/mL. Todas as resinas impregnadas mostraram atividade bactericida significante devido à presença de iodo correlacionada às características da resina, tais como: grupos funcionais, tamanho e formato dos poros. Para efeito de comparação, foram realizados ensaios bactericidas com as resinas de partida para comprovação ou não da ação bactericida ser atribuída somente ao iodo

A novel serine protease inhibitor from Bungarus fasciatus venom

By Sephadex G-50 gel filtration, cation-exchange CM-Sephadex C-25 chromatography and reversed phase high-performance liquid chromatography (HPLC), a novel serine protease inhibitor named bungaruskunin was purified and characterized from venom of Bungarus fasciatus. Its cDNA was also cloned from the cDNA library of B. fasciatus venomous glands. The predicted precursor is composed of 83 amino acid (aa) residues including a 24-aa signal peptide and a 59-aa mature bungaruskunin. Bungaruskunin showed maximal similarity (64%) with the predicted serine protease inhibitor blackelin deduced from the cDNA sequence of the red-bellied black snake Pseudechis porphyriacus. Bungaruskunin is a Kunitz protease inhibitor with a conserved Kunitz domain and could exert inhibitory activity against trypsin, chymotrypsin, and elastase. By screening the cDNA library, two new B chains of beta-bungarotoxin are also identified. The overall structures of bungaruskunin and beta -bungarotoxin B chains are similar; especially they have highly conserved signal peptide sequences. These findings strongly suggest that snake Kunitz/BPTI protease inhibitors and neurotoxic homologs may have originated from a common ancestor. (c) 2007 Elsevier Inc. All rights reserved.

黄土高原小流域土壤pH、阳离子交换量和有机质分布特征

通过野外调查采样和室内分析,研究了黄土高原小流域土壤pH、阳离子交换量(cat-ion exchange capacity,CEC)和有机质的分布特征及其与土地利用方式、地形条件和土壤类型的关系.结果表明:黄土高原小流域土壤pH、CEC和有机质分别介于7.7~8.6、11.9~28.7cmol.kg-1和3.0~27.9 g.kg-1,分别服从正态分布、对数正态分布和负二项分布.3种土壤性质随地形、土地利用方式和土壤类型的不同差异很大.不同土地利用方式下,土壤有机质和CEC以林地、草地和农田较高,果园较低;pH则以林地较低,其他利用方式较高;不同地形条件下,3种土壤性质均呈塬面和坡地大于沟道和梯田的趋势;不同类型土壤中,有机质和CEC以黑垆土和红土较高,pH则以黄绵土较高.整体上,土壤有机质和CEC呈现出相似的变化趋势,而pH的分布特征则与之相反

Production cross-section of Ra-230 in the reaction of 60 MeV/u O-18 ions with U-238

A thick natural uranium target was bombarded with a 60 MeV/u O-18 beam. The neutron-rich isotope Ra-230 as the target residue was produced through the multinucleon transfer reaction (U-238-4p-4n). The barium and radium fraction as BaCl2 precipitate were radiochemically separated first from the mixture of uranium and reaction products. Then, the radium fraction was separated from BaCl2 precipitate by using cation exchange technique. The gamma-ray spectra of the Ra fraction were measured using an HPGe detector. The production cross sections of Ra-230 were obtained by a combination of the radiochemical separation technique and off-line gamma-ray spectroscopy. The cross section of Ra-230 has been determined to be 66 +/- 20 mu b.

Study of a high power density sodium polysulfide/bromine energy storage cell

Nickel catalyst supported on carbon was made by reduction of nickelous nitrate with hydrogen at high temperature. Ni/ C catalyst characterization was carried out by XRD. It was found that the crystal phase of NiS and NiS2 appeared in the impregnated catalyst. Ni/ C and Pt/ C catalysts gave high performance as the positive and negative electrodes of a sodium polysulfide/ bromine energy storage cell, respectively. The overpotentials of the positive and negative electrodes were investigated. The effect of the electrocatalyst loading and operating temperature on the charge and discharge performance of the cell was investigated. A power density of up to 0.64 W cm(-2) ( V = 1.07 V) was obtained in this energy storage cell. A cell potential efficiency of up to 88.2% was obtained when both charge and discharge current densities were 0.1 A cm(-2).