Caracterização e utilização do resíduo de palha de milho para obtenção de nanocelulose

Esta Dissertação discorre sobre a pesquisa de caracterização de palha de milho e a sua utilização como matéria prima para a obtenção de nanocelulose. Segundo o IBGE, este resíduo agrícola foi produzido no Brasil, no ano de 2013, em cerca de seis milhões de toneladas. As amostras deste resíduo lignocelulósico utilizadas neste trabalho foram coletadas na forma cotidiana de descarte mais frequentemente encontrada em supermercados e feiras livres. Procedeu-se, então, ao beneficiamento mecânico, beneficiamento químico (mercerização e branqueamento) e hidrólise ácida dessas amostras, o que produziu os seguintes materiais: palha de milho beneficiada mecanicamente, palha de milho beneficiada quimicamente e nanocelulose. Cada um destes materiais foi caracterizado, conforme o tipo, por menos ou mais dos seguintes ensaios: determinação de densidade, determinação de umidade, determinação do teor de cinzas, resistência à tração, determinação do teor de extraíveis, determinação do teor de holocelulose, determinação do teor de hemicelulose, determinação do teor de alfacelulose, determinação do teor de lignina, análise termogravimétrica (TGA), espectroscopia por infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), índice de cristalinidade por difração de raios-x (CrI), medição do tamanho de partícula por espalhamento de luz dinâmico (DLS), morfologia por microscopia eletrônica de varredura (SEM) e determinação do rendimento dos produtos de hidrólise. Nesta pesquisa também se estudou, empregando a técnica de planejamento de experimento fatorial com ponto central, a influência dos fatores razão fibra/ácido e tempo da reação na obtenção da nanocelulose, conseguida com êxito em todos os experimentos executados com a palha de milho que foi branqueada de forma efetiva neste trabalho

Copolímeros à base de estireno e anidrido maleico: caracterização e estudo viscosimétrico

Copolímeros à base de estireno e anidrido maleico (SMA) são materiais sintéticos comercialmente disponíveis, obtidos pela reação dos dois monômeros citados em diferentes proporções, resultando em materiais versáteis, e disponíveis em diferentes graus de massas e porcentagens molares de anidrido maleico. São considerados polímeros funcionais devido à reatividade do grupamento anidrido maleico presente na cadeia polimérica. Por este motivo, esses materiais possuem vasta gama de aplicações, e elevada importância em diversas áreas, principalmente por terem baixa toxicidade, boa resistência térmica e boa estabilidade dimensional. Dessa forma, para melhor aplicação desses copolímeros, é muito importante o conhecimento dos parâmetros relativos ao seu comportamento em solução. A viscosimetria, em especial, é um método simples, útil e apropriado para fornecer essas informações. Os parâmetros viscosimétricos podem ser matematicamente calculados por extrapolação gráfica, entretanto a geração dos dados experimentais é mais demorada. Em contrapartida, é possível que a determinação experimental seja feita de forma mais rápida, por um único ponto, procedimento esse que desperta tanto o interesse acadêmico quanto o industrial. Neste trabalho, foram empregados os dois métodos de cálculo, utilizando solventes puros, misturas de solventes e três amostras de copolímeros à base de SMA. As determinações foram conduzidas a 40C. Os copolímeros utilizados possuiam teores de anidrido maleico de 50%, 45% e 40%, sendo os dois últimos esterificados com butil-metil-éster e sec-butil-metil-éster, respectivamente. Os solventes utilizados foram: N-metil-pirrolidona (NMP), tetrahidrofurano (THF) e suas respectivas misturas 1:1 com metil-etil-cetona (MEK), ou seja, (NMP:MEK) e THF:MEK, sendo a MEK um não solvente para o copolímero não esterificado. As equações utilizadas para extrapolação gráfica foram as de Huggins, Kraemer e Schulz-Blaschke. As equações empregadas em um único ponto foram as de Solomon-Ciuta, Deb-Chanterjee e novamente Schulz-Blaschke. Os resultados obtidos foram comparados e avaliou-se a possibilidade da utilização do método mais rápido, por um único ponto, para os sistemas estudados através dos desvios percentuais tendo como padrão os resultados da equação de Huggins. A equação de Deb-Chanterjee foi a mais adequada aos sistemas em NMP, que foi também o melhor solvente para as amostras. Os resultados obtidos na mistura NMP:MEK sugeriram que a viscosimetria pode ter sido um método sensível às pequenas diferenças estruturais entre os grupos pendentes nas amostras esterificadas. Paralelamente, realizou-se análises de espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), análise termogravimétrica (TGA) e ensaios dinâmico-mecânicos (DMA) para a caracterização estrutural e térmica das amostras. Somente os resultados obtidos a partir de DMA indicaram diferenças entre as amostras esterificadas

Difração de raios X por policristais: uma ferramenta para caracterização e determinação estrutural do protótipo a fármaco LASSBio-1755

Novos protótipos de fármacos estão constantemente a ser sintetizados e muitas estruturas cristalinas de outros ainda são desconhecidas. Tão importante quanto o planejamento e síntese de novos fármacos é a sua caracterização estrutural, uma vez que a sua estrutura (conformação) pode estar diretamente relacionada com a ação terapêutica. O uso da difração de raios X tem sido muito importante na determinação estrutural dos novos compostos sintetizados. Neste trabalho foi feita a determinação da estrutura de LASSBio-1755 com os dados de difração de raios X por policristais. Este composto foi sintetizado no Laboratório de Avaliação e Síntese de Substâncias Bioativas (LASSBio) da Universidade Federal do Rio de Janeiro. O composto LASSBio-1755 pertence a uma nova série de compostos cicloalquil-N-acilidrazônicos planejados para o desenvolvimento de protótipos com atividades antinociceptiva e anti-inflamatórios. Este composto cristalizou-se num sistema triclínico com grupo espacial (P ), com parâmetros de cela unitária a = 4,86647(9) Å, b = 9,3108(2) Å, c = 11,3402(2) Å, α = 106,649(1), β = 101,958(1), γ = 82,629(2) e V = 480,30(2) Å3. A estrutura cristalina de LASSBio-1755 consiste em duas fórmulas unitárias por cela unitária (Z = 2), acomodando uma molécula na unidade assimétrica (Z' = 1). O Método de Rietveld foi utilizado para refinar a estrutura cristalina e o indicador de qualidade do ajuste, bem como os fatores R foram, respectivamente: χ2 = 1,131, RBragg = 0,856%, Rwp =4,174% e o Rexp= 3,692%. As técnicas de calorimetria exploratória diferencial, termogravimetria e espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier também foram utilizadas para análise do composto LASSBio-1755 e os seus resultados corroboraram com os obtidos através da técnica de difração de raios X por policristais.

Síntese, caracterização e estudo da ação antituberculose e citotóxica de hidrazonas derivadas de isoniazida e de seus complexos de cobre(II) e gálio(III)

No presente trabalho é descrita a obtenção de hidrazonas derivadas de isoniazida e de seus complexos de cobre(II) e gálio(III) candidatos a protótipos de fármacos antituberculose e antitumoral. Para investigar o efeito da modificação química sobre as bioatividades do fármaco isoniazida, foram preparados cinco derivados hidrazônicos: 2-piridinocarboxaldeído isonicotinoil hidrazona (HPCIH, 1), 2-acetilpiridina isonicotinoil hidrazona (HAPIH, 2), 2-benzoilpiridina isonicotinoil hidrazona (HBPIH, 3), 2-piridinoformamida isonicotinoil hidrazona (HPAmIH, 4) e 2-pirazinoformamida isonicotinoil hidrazona (HPzAmIH, 5), sendo o composto HPAmIH (4) inédito. Análises de ponto de fusão, espectroscopia de infravermelho (IV), espectrometria de massas, ressonância magnética nuclear (RMN), análise elementar e termogravimetria confirmaram a obtenção e pureza das hidrazonas. Foi determinada ainda a estrutura de HPCIH (1) por difração de raios X de monocristal. Essas moléculas foram efetivas em inibir o crescimento de cepas de micobactérias Mycobacterium tuberculosis H37Rv (ATCC 27294) nas concentrações testadas, com exceção de HPzAmIH (5). As hidrazonas HAPIH (2) e HBPIH (3) foram os compostos orgânicos mais ativos (concentração inibitória mínima, CIM = 0,625 g/mL), apresentando atividade antimicobacteriana apenas duas vezes inferior à do fármaco isoniazida.Quanto à ação contra células tumorais, as hidrazonas HAPIH (2) e HBPIH (3) foram as mais potentes contra as linhagens OVCAR-8 (tumor de ovário - humano), HCT-116 (tumor de cólon - humano) e SF-295 (glioblastoma humano), com inibições de 34,98 a 98,63% do crescimento celular, na concentração de 5 g/mL, enquanto que a isoniazida não foi efetiva contra as linhagens estudadas. Para avaliar o efeito da coordenação a metais sobre a atividade farmacológica das hidrazonas, foram sintetizados os complexos de cobre(II) e gálio(III), sendo todos inéditos: [Cu(HPCIH)Cl2]∙H2O (6), [Cu(HAPIH)Cl2]∙H2O (7), [Cu2(HBPIH)2Cl2]Cl2∙4H2O(8), [Cu(HPAmIH)Cl2]∙H2O (9), [Cu(HPzAmIH)Cl2]∙H2O (10), [Ga(HPCIH)2](NO3)32H2O (11), [Ga(HAPIH)(APIH)](NO3)22H2O (12), [Ga(HPAmIH)(PAmIH)](NO3)22H2O(13) e [Ga(HPzAmIH)(PzAmIH)](NO3)2H2O (14). Os complexos foram caracterizados por espectroscopia de IV, análise elementar, condutivimetria, RMN e espectroscopia eletrônica. Em geral, os complexos também demonstraram ação contra M. tuberculosis, sendo que apenas para 6, 9, 10 e 14 foi verificada melhor atividade em relação às hidrazonas livres. Os complexos metálicos foram tanto quanto ou mais ativos contra as células tumorais OVCAR-8, HCT-116 e SF-295 do que as hidrazonas livres. Merecem destaque os complexos 79 e 12, que apresentaram inibição de crescimento celular de 72,2100%, na concentração de 5 g/mL. Os resultados demonstram portanto que em geral os compostos 114 são menos ativos do que a isoniazida contra M. tuberculosis, enquanto que a modificação química do fármaco, formando-se hidrazonas com posterior complexação cobre(II) e gálio(III) constituíram uma estratégia interessante na obtenção de compostos mais potentes contra células tumorais

Preparação e Avaliação da Atividade Catalítica de Polímeros de Condensação de Metilpiridinas e Tereftalaldeído em Reações de Nitroaldol e Cicloadição Heterodipolar [3+2]

Nesse estudo, foram preparadas bases poliméricas derivadas de 2,6-dimetilpiridinas e tereftaladeído utilizando a 2,4,6-trimetilpiridina como agente de reticulação. As resinas foram sintetizadas sob aquecimento convencional e purificadas por precipitação em metanol, apresentando rendimentos variando de 59 a 95%. Os copolímeros produzidos foram caracterizados por análise termogravimétrica (TGA), ressonância nuclear magnética de núcleo de hidrogênio (RMN-1H) e espectroscopia na região do infravermelho com técnica de ATR (FTIR - ATR), além de sua atividade básica. A capacidade catalítica do material produzido foi avaliada em reações nitroaldólicas, do tipo Henry, tanto em aquecimento convencional quanto com o uso de reator de micro-ondas. Não sendo observada atividade catalítica significativa para as resinas testadas, nestas reações. O material polimérico produzido também foi testado como suporte para cobre na catálise de reações de cicloadição heterodipolar do tipo [3+2] com benzilazida e propiolato de etila, para a formação de triazóis, processadas em reator de micro-ondas e sob aquecimento convencional. A reação mostrou-se regiosseletiva e processos de reciclo do catalisador se mostrou eficiente em reações consecutivas

Self-assembled multilayer graphene oxide membrane and carbon nanotubes synthesized using a rare form of natural graphite

The fabrication of flexible multilayer graphene oxide (GO) membrane and carbon nanotubes (CNTs) using a rare form of high-purity natural graphite, vein graphite, is reported for the first time. Graphite oxide is synthesized using vein graphite following Hummer's method. By facilitating functionalized graphene sheets in graphite oxide to self-assemble, a multilayer GO membrane is fabricated. Electric arc discharge is used to synthesis CNTs from vein graphite. Both multilayer GO membrane and CNTs are investigated using microscopy and spectroscopy experiments, i.e., scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM), high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), thermogravimetric analysis (TGA), core level photoelectron spectroscopy, and C K-edge X-ray absorption spectroscopy (NEXAFS), to characterize their structural and topographical properties. Characterization of vein graphite using different techniques reveals that it has a large number of crystallites, hence the large number of graphene sheets per crystallite, preferentially oriented along the (002) plane. NEXAFS and core level spectra confirm that vein graphite is highly crystalline and pure. Fourier transform infrared (FT-IR) and C 1s core level spectra show that oxygen functionalities (-C-OH, -CO,-C-O-C-) are introduced into the basal plane of graphite following chemical oxidation. Carbon nanotubes are produced from vein graphite through arc discharge without the use of any catalyst. HRTEM confirm that multiwalled carbon nanotube (MWNTs) are produced with the presence of some structure in the central pipe. A small percentage of single-walled nanotubes (SWNTs) are also produced simultaneously with MWNTs. Spectroscopic and microscopic data are further discussed here with a view to using vein graphite as the source material for the synthesis of carbon nanomaterials. © 2013 American Chemical Society.

Strength and drying shrinkage of reactive MgO modified alkali-activated slag paste

Conventional alkali-activated slag (AAS) cements suffer from significant drying shrinkage which hinders their widespread application. This paper investigates the potential of using commercial reactive MgO to reduce the drying shrinkage of AAS. Two different reactive MgOs were added at a content of 2.5-7.5 wt% of the slag, which was activated by sodium hydroxide and water-glass. The strength and the drying shrinkage of those reactive MgO modified AAS (MAAS) pastes were measured up to 90 days. It is found that MgO with high reactivity accelerated the early hydration of AAS, while MgO with medium reactivity had little effect. The drying shrinkage was significantly reduced by highly reactive MgO but it also generated severe cracking under the dry condition. On the other hand, medium-reactive MgO only showed observable shrinkage-reducing effect after one month, but the cement soundness was improved. The hydration products, analysed by X-ray diffraction, thermogravimetric analysis and scanning electron microscopy techniques, showed that Mg was mainly incorporated in the hydrotalcite-like phases. It is concluded that the curing conditions and the time of hydrotalcite-like phases formation and their quantity are crucial to the developed strength and shrinkage reduction properties of MAAS, which are highly dependent on the reactivity and content of reactive MgO. Crown Copyright © 2013 Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

The effect of cationic, non-ionic and amphiphilic surfactants on the intercalation of bentonite

Surfactant-clay interactions are key for the development of new clay applications and inorganic-organic nanocomposites. Bentonite, with montmorillonite as the principal clay mineral constituent, was modified with varying concentrations of hexadecethyltrimethylammonium chloride (HDTMA), as a reference cationic surfactant, polypropylene glycol (PPG) 1200 and 2000, as non-ionic surfactants, and lecithin and Topcithin®, as amphiphilic phospholipid surfactants, according to the cation exchange capacity (CEC). The modified bentonites were characterised by X-ray diffraction, thermogravimetric analysis (TGA), Fourier transform infrared (FTIR) spectrometry, specific surface area and pore volume. Three intercalation regions have been identified depending on the surfactant. The non-ionic surfactant caused only a crystalline expansion of bentonite interlayers, while the cationic surfactant induced an osmotic intercalation. The amphiphilic lecithin derivatives intercalated more extensively with the bentonite matrix. The TGA and the FTIR spectra showed that, at lower concentrations, the PPGs and HDTMA adopted a disordered conformation that required more energy to degrade, while at higher concentrations, the surfactants were ordered in the interlayer space of the bentonite. The lecithin derivative surfactant had a greater thermal and conformation stability. The specific surface area reduced with increasing surfactant concentrations. This study highlights the effect of surfactant type on the interlayer space of montmorillonite in the perspective of developing novel clay functions. © 2013.

Physical properties of a hybrid and a nanohybrid dental light-cured resin composite.

This work was aimed at the study of some physical properties of two current light-cured dental resin composites, Rok (hybrid) and Ice (nanohydrid). As filler they both contain strontium aluminosilicate particles, however, with different size distribution, 40 nm-2.5 mum for Rok and 10 nm-1 mum for Ice. The resin matrix of Rok consists of UDMA, that of Ice of UDMA, Bis-EMA and TEGDMA. Degree of conversion was determined by FT-IR analysis. The flexural strength and modulus were measured using a three-point bending set-up according to the ISO-4049 specification. Sorption, solubility and volumetric change were measured after storage of composites in water or ethanol/water (75 vol%) for 1 day, 7 or 30 days. Thermogravimetric analysis was performed in air and nitrogen atmosphere from 30 to 700 degrees C. Surface roughness and morphology of the composites was studied by atomic force microscopy (AFM). The degree of conversion was found to be 56.9% for Rok and 61.0% for Ice. The flexural strength of Rok does not significantly differ from that of Ice, while the flexural modulus of Rok is higher than that of Ice. The flexural strengths of Rok and Ice did not show any significant change after immersion in water or ethanol solution for 30 days. The flexural modulus of Rok and Ice did not show any significant change either after immersion in water for 30 days, while it decreased significantly, even after 1 day immersion, in ethanol solution. Ice sorbed a higher amount of water and ethanol solution than Rok and showed a higher volume increase. Thermogravimetric analysis showed that Rok contains about 80 wt% inorganic filler and Ice about 75 wt%.

Properties and microstructure of GGBS-magnesia pastes

Reactive magnesia (MgO) was used as an alkali activator for ground granulated blast-furnace slag (GGBS) and its activating efficiency was investigated compared with hydrated lime. GGBS-MgO and GGBS-hydrated lime paste samples with different compositions and different water to solid ratios were prepared and cured for different periods. A range of tests was conducted to investigate the properties and microstructure of the pastes, including compressive strength, X-ray diffraction, scanning electron microscopy, Fourier transform infrared spectroscopy, energy dispersive X-ray and thermogravimetric analysis. The results showed that the reactive MgO acts as an effective alkali activator of GGBS, achieving higher 28-day compressive strength than that of the corresponding GGBS-hydrated lime system. The extensive microstructural investigation indicated that the main hydration product of reactive MgO-activated GGBS and hydrated lime-activated GGBS systems was hydrated calcium silicate, but there was much more hydrotalcite present in the former, which contributed to its superior 28-day compressive strength.

Strength and hydration products of reactive MgO-silica pastes

The reaction between MgO and microsilica has been studied by many researchers, who confirmed the formation of magnesium silicate hydrate. The blend was reported to have the potential as a novel material for construction and environment purposes. However, the characteristics of MgO vary significantly, e.g., reactivity and purity, which would have an effect on the hydration process of MgO-silica blend. This paper investigated the strength and hydration products of reactive MgO and silica blend at room temperature up to 90 days. The existence of magnesium silicate hydrate after 7 days' curing was confirmed with the help of infrared spectroscopy, thermogravimetric analysis and X-ray diffraction. The microstructural and elemental analysis of the resulting magnesium silicate hydrate was conducted using scanning electron microscopy and energy dispersive spectroscopy. In addition, the effect of characteristics of MgO on the hydration process was discussed. It was found that the synthesis of magnesium silicate hydrate was highly dependent on the reactivity of the precursors. MgO and silica with higher reactivity resulted in higher formation rate of magnesium silicate hydrate. In addition, the impurity in the MgO affects the pH value of the blends, which in turn determines the solubility of silica and the formation of magnesium silicate hydrate. © 2014 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Low-temperature heat capacity and thermodynamic properties of crystalline 2-chloro-5-trichloromethylpyridine

The low-temperature heat capacities of 2-chloro-5-trichloromethylpyridine were measured with a high-precision automated adiabatic calorimeter in the temperature range from 80 K to 345 K. A solid-liquid phase transition was observed from 318.57 K to 327.44 K with peak temperature 324.67 K; the molar enthalpy and entropy of phase transition, DeltaH(m) and DeltaS(m), were determined to be 14.50 +/-0.02 kJ mol(-1) and 44.66 +/- 0.07 kJ K-1 mol(-1), respectively. The thermal stability was investigated through thermogravimetric analysis (TG). The TG and DTG results reveal that 2-chloro-5-trichloromethylpyridine starts to lose mass at 332 K due to evaporation and completely changes into vapour at 483 K under the present experimental conditions.

Post-steam-treatment of Mo/HZSM-5 catalysts: An alternative and effective approach for enhancing their catalytic performances of methane dehydroaromatization

Post-steam-treatment is a facile and effective method for improving the catalytic performances of Mo/HZSM-5 catalysts in methane dehydroaromatization under nonoxidative conditions. The treatment can enhance the stability of the catalyst and also give a higher methane conversion and a higher yield of light aromatics, as well as a decrease in the formation rate of carbonaceous deposits. (27)Al, (29)Si, and (1)H multinuclear magic angle spinning nuclear magnetic resonance, X-ray photoelectron spectroscopy, X-ray diffraction, X-ray fluorescence spectroscopy, and thermogravimetric analysis measurements as well as catalytic reaction evaluations were employed to conduct comparative studies on the properties of the catalysts before and after the post-steam-treatment. The results revealed that the number of free Bronsted acid sites per unit cell decreased, while more Mo species migrated into the HZSM-5 channels for the 6Mo/HZSM-5 catalysts after the post-steam-treatment. In addition, the average pore diameter was also larger for the post-steam-treated catalysts, and this was advantageous for mass transport of the reaction products. However, a severe post-steam-treatment, i.e., with longer treating time, of the 6Mo/HZSM-5 catalyst will lead to the formation of the Al(2)(MoO(4))(3) phases, which is detrimental to the reaction.