CO2-driven ocean acidification alters and weakens integrity of the calcareous tubes produced by the serpulid tubeworm, Hydroides elegans

As a consequence of anthropogenic CO2-driven ocean acidification (OA), coastal waters are becoming increasingly challenging for calcifiers due to reductions in saturation states of calcium carbonate (CaCO3) minerals. The response of calcification rate is one of the most frequently investigated symptoms of OA. However, OA may also result in poor quality calcareous products through impaired calcification processes despite there being no observed change in calcification rate. The mineralogy and ultrastructure of the calcareous products under OA conditions may be altered, resulting in changes to the mechanical properties of calcified structures. Here, the warm water biofouling tubeworm, Hydroides elegans, was reared from larva to early juvenile stage at the aragonite saturation state (Omega A) for the current pCO2 level (ambient) and those predicted for the years 2050, 2100 and 2300. Composition, ultrastructure and mechanical strength of the calcareous tubes produced by those early juvenile tubeworms were examined using X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), scanning electron microscopy (SEM) and nanoindentation. Juvenile tubes were composed primarily of the highly soluble CaCO3 mineral form, aragonite. Tubes produced in seawater with aragonite saturation states near or below one had significantly higher proportions of the crystalline precursor, amorphous calcium carbonate (ACC) and the calcite/aragonite ratio dramatically increased. These alterations in tube mineralogy resulted in a holistic deterioration of the tube hardness and elasticity. Thus, in conditions where Omega A is near or below one, the aragonite-producing juvenile tubeworms may no longer be able to maintain the integrity of their calcification products, and may result in reduced survivorship due to the weakened tube protection.

Aplicación del análisis multi-espectral para el reconocimiento automatizado de menas metálicas

Traditional identification of ore minerals with reflected light microscopy relies heavily on the experience of the observer. Qualified observers have become a rarity, as ore microscopy is often neglected in today’s university training, but since it furnishes necessary and inexpensive information, innovative alternatives are needed, especially for quantification. Many of the diagnostic optical properties of ores defy quantification, but recent developments in electronics and optics allow new insights into the reflectance and colour properties of ores. Preliminary results for the development of an expert system aimed at the automatic identification of ores based on their reflectance properties are presented. The discriminatory capacity of the system is enhanced by near IR reflectance measures, while UV filters tested to date are unreliable. Interaction with image analysis software through a wholly automated microscope, to furnish quantitative and morphological information for geometallurgy, relies on automated identification of the ores based on the measured spectra. This methodology increases enormously the performance of the microscopist; nevertheless supervision by an expert is always needed.

Aplicaciones basadas en las propiedades eléctricas y térmicas de recubrimientos de sílice-cb obtenidos por el método sol-gel

En los últimos años el interés en los recubrimientos obtenidos por sol-gel ha aumentado mucho en aplicaciones de protección y refuerzo de superficies contra la corrosión. Asimismo, el uso de polimorfos de carbono (nanofibras de carbono, grafeno, grafito...) para mejorar las propiedades mecánicas y conferirle propiedades conductoras a algunos materiales, también se ha desarrollado mucho en los últimos años. En trabajos previos se prepararon y estudiaron recubrimientos híbridos de sílice-CB obtenidos por el método sol-gel. Mediante el estudio de la microestructura y composición de estos recubrimientos (SEM, Raman, ATD-TG, y FT-IR) y de las propiedades eléctricas se obtuvo que en función la temperatura de sinterización de los recubrimientos, se podía controlar la respuesta eléctrica de los composites. Esto permite abrir enormemente el campo de aplicaciones, ya que para temperaturas de sinterización por debajo de 400ºC se consiguen resistividades del orden de 10-4Ωm, apropiadas para aplicaciones en dispositivos electrónicos, electrodos, apantallamiento de interferencias electromagnéticas y radiofreciencia, etc; mientras que para temperaturas de sinterización por encima de 400ºC, obtenemos recubrimientos más resistivos que pueden aplicarse como dispositivos calefactores, anticongelantes. Por tanto, el objetivo de este trabajo es desarrollar más profundamente estas aplicaciones, así como diseñar experimentos que demuestren las múltiples posibilidades que estos recubrimientos conductores obtenidos por sol-gel pueden aportar.

Chemical complementation identifies a proton acceptor for redox-active tyrosine D in photosystem II

Through the use of site-directed mutagenesis and chemical rescue, we have identified the proton acceptor for redox-active tyrosine D in photosystem II (PSII). Effects of chemical rescue on the tyrosyl radical were monitored by EPR spectroscopy. We also have acquired the Fourier–transform infrared (FT-IR) spectrum associated with the oxidation of tyrosine D and concomitant protonation of the acceptor. Mutant and isotopically labeled PSII samples are used to assign vibrational lines in the 3,600–3,100 cm−1 region to N-H modes of His-189 in the D2 polypeptide. When His-189 in D2 is changed to a leucine (HL189D2) in PSII, dramatic alterations of both EPR and FT-IR spectra are observed. When imidazole is introduced into HL189D2 samples, results from both EPR and FT-IR spectroscopy argue that imidazole is functionally reconstituted into an accessible pocket and that imidazole acts as a chemical mimic for His-189. Small perturbations of EPR and FT-IR spectra are consistent with access to this pocket in wild-type PSII, as well. Structures of the analogous site in bacterial reaction centers suggest that an accessible pocket, large enough to contain imidazole, is bordered by tyrosine D and His-189 in the D2 polypeptide. These data provide evidence that His-189 in the D2 polypeptide of PSII acts as a proton acceptor for redox-active tyrosine D and that proton transfer to the imidazole ring facilitates the efficient oxidation/reduction of tyrosine D.

Complexos de vanádio como miméticos de peroxidases e catalisadores de oxidação: síntese e caracterização espectroscópica

Quatro novos complexos mononucleares e um dinuclear de vanádio(IV) contendo ligantes do tipo imínico e carboxilato foram sintetizados e caracterizados através de diferentes técnicas espectroscópicas, UVNis, FT/IR e EPR, além de análise elementar, medidas de condutividade molar e, para alguns deles, análise termogravimétrica. Alguns deles foram obtidos como espécies neutras e outros, contendo grupos carboxilatos, foram isolados como espécies aniônicas, com contra-íons Na+ ou NH4+. Os complexos clássicos da literatura, largamente estudados e caracterizados, [VIVO(acac)2] e [VIvO(salen)], também foram sintetizados e caracterizados, a fim de comparar suas propriedades com aquelas dos novos complexos de vanádio(IV) sintetizados. Através das técnicas espectroscópicas, as principais bandas de transição e os principais grupos funcionais existentes nos complexos puderam ser verificados, bem como a simetria da estrutura geométrica e a confirmação do estado de oxidação do metal nos complexos. Além disso, através de medidas de condutividade molar e análise térmica foram confirmadas as razões estequiométricas ligante: metal em cada complexo, verificando-se, por exemplo, a natureza dimérica proposta para o complexo [VIVO(dbhab)] 2.

Desenvolvimento de matrizes poliméricas como veículo de ácido ascórbico: caracterização e avaliação da estabilidade

A administração de princípios ativos pela mucosa oral é uma forma eficiente para a distribuição de fármacos e nutrientes, oferecendo diversas vantagens como uma fácil aplicação, evitando o metabolismo de primeira passagem hepática e potencialmente melhorando a biodisponibilidade dessas substâncias. A acerola e o camu-camu apresentam uma alta concentração de vitamina C e são consideradas fontes de diferentes compostos ativos, porém a vitamina C presente nas frutas é facilmente oxidada pelos fatores ambientais, e essas frutas são pouco acessíveis ao consumo populacional. Filmes de desintegração oral (FDO) podem apresentar rápido tempo de desintegração e fácil administração, o que os torna um material interessante para a veiculação de compostos com atividades farmacêuticas ou nutricionais. Assim, este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento e caracterização de filmes de desintegração oral à base de amido e gelatina com adição de extrato seco de acerola e camu-camu produzidos por \"spray dryer\" como uma alternativa para a administração de vitamina C. Os FDOs foram produzidos pela técnica de casting, variando-se a proporção de amido e gelatina. Como plastificante foi utilizado o sorbitol (20 g / 100 g de polímero), mantendo-se constante a concentração de polímeros (2 g /100 g de solução filmogênica) e de extrato seco de acerola (4 g /100 g de solução filmogênica) e camu-camu (4 g / 100 g de solução filmogênica). Os extratos secos de acerola e camu-camu foram caracterizados com relação à concentração da vitamina C e da estabilidade desses extratos nessas condições (30 °C, UR 75 % e 40 °C, UR 75%). Os FDOs foram caracterizados em relação a espessura, propriedades mecânicas, ângulo de contato, FT-IR, microscopia electrônica de varredura, concentração de vitamina C, atividade antioxidante, atividade antimicrobiana, estabilidade da vitamina C, tempo de desintegração, estabilidade da atividade de eliminação de radicais de DPPH•, avaliação sensorial. Os extratos secos apresentaram uma boa estabilidade em relação à vitamina C e aos compostos antioxidantes (sequestro do radical DPPH•). Os FDOs sem adição de extrato, independente da formulação, mostraram-se homogêneos, com ausência de partículas insolúveis e alta capacidade de formação de filme. Para os FDOs com maior concentração de amido foi observado reduzido tempo de desintegração e pH próximo ao bucal. Após a adição dos extratos, os FDOs apresentaram redução do tempo de desintegração, boa aceitação sensorial, propriedades antioxidantes e estabilidade pelo sequestro do radical DPPH•. O pH de superfície dos filmes com adição de extrato seco de acerola foi mais próximo ao bucal quando comparado com os filmes com camu-camu. No entanto, os FDOs com acerola apresentaram reduzida estabilidade da vitamina C em relação ao tempo de armazenamento, enquanto que os filmes com camu-camu apresentaram melhor estabilidade. De modo geral, na formulação produzida apenas com amido (100 g de amido / 100 g de polímeros) observou-se uma maior concentração da vitamina C no final da estabilidade realizada à 30 °C e umidade relativa de 75 %, elevada estabilidade dos compostos ativos (DPPH) e alta taxa de uniformidade na distribuição da vitamina C no filme de desintegração oral. Dessa forma, os FDOs podem ser considerados uma boa alternativa para a suplementação de vitamina C.

Estudo da extração de índio a partir de telas de cristal líquido (LCD).

Ao longo dos últimos anos, o crescimento ao acesso a esse tipo de tecnologia pelos consumidores brasileiros tem intensificado o aumento no interesse ambiental e econômico dos LCDs. Os displays de cristal líquido são utilizados em televisores, calculadoras, telefones celulares, computadores (portáteis e tablets), vídeo games entre outros equipamentos eletrônicos. O avanço tecnológico neste campo tem tornado estes aparelhos obsoletos cada vez mais rápido, aumentando o volume de resíduos de LCDs a ser dispostos em aterros o que contribui para a redução da sua vida útil. Neste contexto, os LCDs provenientes de televisores de LED LCD tem se tornado uma fonte importante de resíduos de equipamentos eletroeletrônicos (REEE). Assim, torna-se essencial o desenvolvimento de métodos e processos para tratamento e reciclagem de LCDs. Deste modo, o objetivo do presente trabalho é a caracterização física e química de telas de cristal líquido provenientes de displays de televisores de LED LCDs e o estudo de uma rota hidrometalúrgica para recuperação de índio. Para tanto se utilizou técnicas de tratamento de minérios e análises físicas e químicas (separação granulométrica, perda ao fogo, visualização em lupa binocular, TGA, FRX, FT-IR) para caracterização do material e quantificação do índio antes e, após, a rota hidrometalúrgica que, por sua vez, foi realizada em reatores de bancada utilizando três agentes lixiviantes (ácido nítrico, sulfúrico e clorídrico), três temperaturas (25ºC, 40ºC e 60ºC) e quatro tempos (0,5h; 1h; 2h e 4h). Encontrou-se que a tela de cristal líquido representa cerca de 20% da massa total do display de televisores de LCD e que é composta por aproximadamente 11% em massa de polímeros e 90% de vidro + cristal líquido. Verificou-se também que há seis camadas poliméricas nas telas de cristal líquido, onde: um conjunto com 3 polímeros compõe o analisador e o polarizador, sendo que o polímero da primeira e da terceira camada de cada conjunto é triacetato de celulose e corresponde a 64% da massa de polímeros das telas. Já o polímero da segunda camada é polivinilalcool e representa 36% da massa de polímeros. Os melhores resultados obtidos nos processos de lixiviação foram com o ácido sulfúrico, nas condições de 60°C por 4h, relação sólido-líquido 1/5. Nessas condições, foi extraído em torno de 61% do índio contido tela de LCD.

Removal of 8-quinolinecarboxylic acid pesticide from aqueous solution by adsorption on activated montmorillonites

Sodium montmorillonite (Na-M), acidic montmorillonite (H-M), and organo-acidic montmorillonite (Org-H-M) were applied to remove the herbicide 8-quinolinecarboxylic acid (8-QCA). The montmorillonites containing adsorbed 8-QCA were investigated by transmission electron microscopy, FT-IR spectroscopy, X-ray diffraction analysis, X-ray fluorescence thermogravimetric analysis, and physical adsorption of gases. Experiments showed that the amount of adsorbed 8-QCA increased at lower pH, reaching a maximum at pH 2. The adsorption kinetics was found to follow the pseudo-second-order kinetic model. The Langmuir model provided the best correlation of experimental data for adsorption equilibria. The adsorption of 8-QCA decreased in the order Org-H-M > H-M > Na-M. Isotherms were also used to obtain the thermodynamic parameters. The negative values of ΔG indicated the spontaneous nature of the adsorption process.

Potential of Cu–saponite catalysts for soot combustion

H– and Na–saponite supports have been prepared by several synthesis approaches. 5% Cu/saponite catalysts have been prepared and tested for soot combustion in a NOx + O2 + N2 gas flow and with soot and catalyst mixed in loose contact mode. XRD, FT-IR, N2 adsorption and TEM characterization results revealed that the use of either surfactant or microwaves during the synthesis led to delamination of the saponite support, yielding high surface area and small crystallite size materials. The degree of delamination affected further copper oxide dispersion and soot combustion capacity of the Cu/saponite catalysts. All Cu/saponite catalysts were active for soot combustion, and the NO2-assisted mechanism seemed to prevail. The best activity was achieved with copper oxide supported on a Na–saponite prepared at pH 13 and with surfactant. This best activity was attributed to the efficient copper oxide dispersion on the high surface area delaminated saponite (603 m2 g−1) and to the presence of Na. Copper oxide reduction in H2-TPR experiments occurred at lower temperature for the Na-containing catalysts than for the H-containing counterparts, and all Cu/Na–saponite catalysts were more active for soot combustion than the corresponding Cu/H–saponite catalysts.

Water-triggered spontaneous surface patterning in thin films of mexylaminotriazine molecular glasses

Surface patterning that occurs spontaneously during the formation of a thin film is a powerful tool for controlling film morphology at the nanoscale level because it avoids the need for further processing. However, one must first learn under which conditions these patterning phenomena occur or not, and how to achieve control over the surface morphologies that are generated. Mexylaminotriazine-based molecular glasses are small molecules that can readily form amorphous thin films. It was discovered that this class of materials can either form smooth films, or films exhibiting either dome or pore patterns. Depending on the conditions, these patterns can be selectively obtained during film deposition by spin-coating. It was determined that this behavior is controlled by the presence of water or, more generally, of a solvent in which the compounds are insoluble, and that the relative amount and volatility of this poor solvent determines which type of surface relief is obtained. Moreover, AFM and FT-IR spectroscopy have revealed that the thin films are amorphous independently of surface morphology, and no difference was observed at the molecular or supramolecular level. These findings make this class of materials and this patterning approach in general extremely appealing for the control of surface morphology with organic nanostructures.

Thermosetting Blends of Polybenzoxazine and Poly(ε-caprolactone): Phase Behavior and Intermolecular Specific Interactions

Polybenzoxazine (PBA-a)/poly(epsilon-caprolactone) (PCL) blends were prepared by an in situ curing reaction of benzoxazine (BA-a) in the presence of PCL. Before curing, the benzoxazine (BA-a)/PCL blends are miscible, which was evidenced by the behaviors of single and composition-dependant glass transition temperature and equilibrium melting point depression. However, the phase separation induced by polymerization was observed after curing at elevated temperature. It was expected that after curing, the PBA-a/PCL blends would be miscible since the phenolic hydroxyls in the PBA-a molecular backbone have the potential to form inter- molecular hydrogen-bonding interactions with the carbonyls of PCL and thus would fulfil the miscibility of the blends. The resulting morphology of the blends prompted an investigation of the status of association between PBA-a and PCL under the curing conditions. Although Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR) showed that there were intermolecular hydrogen-bonding interactions between PBA-a and PCL at room temperature, especially for the PCL-rich blends, the results of variable temperature FT-IR spectroscopy by the model compound indicate that the phenolic hydroxyl groups could not form efficient intermolecular hydrogen-bonding interactions at elevated temperatures, i.e., the phenolic hydroxyl groups existed mainly in the non-associated form in the system during curing. The results are valuable to understand the effect of curing temperature on the resulting morphology of the thermosetting blends. SEM micrograph of the dichloromethane-etched fracture surface of a 90:10 PBA-a PCL blend showing a heterogeneous morphology.

Dimeric allylpalladium(II) complexes with pyrazolate bridges: Synthesis, characterization, structure and thermal behaviour

The synthesis, characterization and thermal behaviour of some new dimeric allylpalladium (II) complexes bridged by pyrazolate ligands are reported. The complexes [Pd(mu-3, 5-R'(2)pz)(eta(3)-CH2C(R)CH2)](2) [R = H; R'= CH(CH3)(2) (1a); R = H, R' = C(CH3)(3) (1b), R = H; R' = CF3 (1c); R = CH3, R' = CH(CH3)(2) (2a); R = CH3, R' = C(CH3)(3) (2b); and R = CH3, R' = CF3 (2c)] have been prepared by the room temperature reaction of [Pd(eta(3)-CH2C(R)CH2)(acac)](acac = acetylacetonate) with 3,5-disubstituted pyrazoles in acetonitrile solution. The complexes have been characterized by NMR (H-1, C-13{H-1}), FT-IR, and elemental analyses. The structure of a representative complex, viz. 2c, has been established by single-crystal X-ray diffraction. The dinuclear molecule features two formally square planar palladium centres which are bridged by two pyrazole ligands and the coordination of each metal centre is completed by allyl substituents. The molecule has non-crystallographic mirror symmetry. Thermogravimetric studies have been carried out to evaluate the thermal stability of these complexes. Most of the complexes thermally decompose in argon atmosphere to give nanocrystals of palladium, which have been characterized by XRD, SEM and TEM. However, complex 2c can be sublimed in vacuo at 2 mbar without decomposition. The equilibrium vapour pressure of 2c has been measured by the Knudsen effusion technique. The vapour pressure of the complex 2c could be expressed by the relation: In (p/Pa)(+/- 0.06) = -18047.3/T + 46.85. The enthalpy and entropy of vapourization are found to be 150.0 +/- 3 kJ mol(-1) and 389.5 +/- 8 J K-1 mol(-1), respectively. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Screening, characterization and flocculating property of carbohydrate polymer from newly isolated Enterobacter cloacae WD7

A total of 188 carbohydrate polymer-producing bacterial strains were isolated from recycled sludge of five seafood processing plants. Among three selected isolates, identified as Enterobacter cloacae WD7, Enterobacter agglomerans WD50 and Pseudomonas alcaligenes WD22. E. cloacae WD7 generated a viscous culture broth exhibiting the highest flocculating activity and a crude polymer yield of 2.27 g/L after 3 days cultivation. Partial purification of this polymer was performed by precipitation with 95% ethanol, dialysis and freeze-drying. It was characterized as an acidic heteropolysaccharide, composed of neutral sugars (29.4%), uronic acids (14.2%) and amino sugars (0.93%). The functional group analysis by FT-IR spectroscopy showed the presence of hydroxyl, carboxyl, carbonyl and methoxyl groups. Thermal analysis by DSC showed the crystalline transition and the crystalline melting point (T-m) at 300 degrees C. This polysaccharide was soluble in water and insoluble in any organic solvents tested; gelation occurred under alkaline conditions in the presence of divalent cations in which copper as CuSO4 gave the best result. Studies on the flocculation property revealed that this polysaccharide was stable at 4-60 degrees C and pH 5-7. The optimal concentrations for the flocculating activity were 2 mg/L polysaccharide and 40 mM CaCl2 which played the synergistic effect on kaolin flocculation. Moreover, this polysaccharide could flocculate the kaolin suspension over a wide range of pH (pH 2-8) and temperature (4-50 degrees C) tested in the presence of CaCl2. (c) 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Caratterizzazione delle Prestazioni di Protezione al Fuoco di Vernici Intumescenti

Le pitture intumescenti sono utilizzate come protettivi passivi antincendio nel settore delle costruzioni. In particolare sono utilizzate per aumentare la resistenza al fuoco di elementi in acciaio. Le proprietà termiche di questi rivestimenti sono spesso sconosciute o difficili da stimare per via del fatto che variano notevolmente durante il processo di espansione che subisce l’intumescente quando esposto al calore di un incendio. Per questa ragione la validazione della resistenza al fuoco di un rivestimento presente in commercio si basa su metodi costosi economicamente e come tempi di esecuzione nel quale ciascuna trave e colonna rivestita di protettivo deve essere testata una alla volta attraverso il test di resistenza al fuoco della curva cellulosica. In questo lavoro di tesi adottando invece un approccio basato sulla modellazione termica del rivestimento intumescente si ottiene un aiuto nella semplificazione della procedura di test ed un supporto nella progettazione della resistenza al fuoco delle strutture. Il tratto di unione nei vari passaggi della presente tesi è stata la metodologia di stima del comportamento termico sconosciuto, tale metodologia di stima è la “Inverse Parameter Estimation”. Nella prima fase vi è stata la caratterizzazione chimico fisica della vernice per mezzo di differenti apparecchiature come la DSC, la TGA e l’FT-IR che ci hanno permesso di ottenere la composizione qualitativa e le temperature a cui avvengono i principali processi chimici e fisici che subisce la pittura come anche le entalpie legate a questi eventi. Nella seconda fase si è proceduto alla caratterizzazione termica delle pitture al fine di ottenerne il valore di conduttività termica equivalente. A tale scopo si sono prima utilizzate le temperature dell’acciaio di prove termiche alla fornace con riscaldamento secondo lo standard ISO-834 e successivamente per meglio definire le condizioni al contorno si è presa come fonte di calore un cono calorimetrico in cui la misura della temperatura avveniva direttamente nello spessore del’intumescente. I valori di conduttività ottenuti sono risultati congruenti con la letteratura scientifica e hanno mostrato la dipendenza della stessa dalla temperatura, mentre si è mostrata poco variante rispetto allo spessore di vernice deposto ed alla geometria di campione utilizzato.

Effect of sample preparation on the thermal degradation of metal-added biomass

The present study investigates the effect of different sample preparation methods on the pyrolysis behaviour of metal-added biomass; Willow samples were compared in the presence of two salts of zinc and lead containing sulphate and nitrate anions which were added to the wood samples with three different techniques as dry-mixing, impregnation and ion-exchange. The effect of acid and water wash as common demineralisation pre-treatments were also analysed to evaluate their roles in the thermal degradation of the biomass. Results from thermogravimetric analysis (TGA), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) and pyrolysis-mass spectrometry (Py-MS) measurements indicated that these pre-treatments change the matrix and the physical-chemical properties of wood. Results suggested that these structural changes increase the thermal stability of cellulose during pyrolysis. Sample preparation was also found to be a crucial factor during pyrolysis; different anions of metal salts changed the weight loss rate curves of wood material, which indicates changes in the primary degradation process of the biomass. Results also showed that dry-mixing, impregnation or ion-exchange influence the thermal behaviour of wood in different ways when a chosen metal salt was and added to the wood material. © 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.