Degradação de corante por partículas de ferro zero suportadas em sílica

A água é um bem essencial a todos os seres vivos. Porém, o homem não tem dado o valor e atenção necessários para a preservação dessa riqueza. Por mais que o ser humano não faça a água desaparecer do planeta, ele tem contribuído e muito para o decréscimo de sua qualidade. Dentre as várias atividades antropogênicas, que tem contribuído para a poluição das águas, destaca-se a atividade industrial. A indústria têxtil, por exemplo, libera enormes volumes de dejetos, destacando-se os corantes, além deles prejudicarem a ocorrência de fotossíntese, apresentam elevada toxicidade ao meio marinho. Com isso, este trabalho visa estudar a degradação do corante Alaranjado de Metila via catálise heterogênea. Neste estudo, foram realizadas a preparação e a caracterização de partículas metálicas estabilizadas em sílica, sendo essas partículas com diferentes teores de ferro (50 %wt, 25 %wt e 5 %wt) aderido ao suporte. Após o preparo dos catalisadores realizou-se o estudo de sua eficiência frente a diferentes parâmetros como: quantidade de catalisador, temperatura e pH. Por meio dos testes realizados foi possível observar que a quantidade do catalisador influência a reação de redução do corante Alaranjado de Metila. Porém, quando se atinge o ponto de saturação, mesmo que se adicione mais catalisador não é possível aumentar a degradação. Através da variação da temperatura, observou-se que quanto maior a temperatura maior a degradação do corante. Isso pode ser explicado devido o aumento do número de colisões entre os sítios ativos do catalisador e as moléculas do corante. E por meio da variação de pH, concluiu-se que pHs ácidos permitem que a reação de redução do corante ocorra mais rápido e pHs elevados tornam a reação de degradação do corante mais lenta, porém ainda assim ocorrem de forma satisfatória. O catalisador pôde ser reutilizado por até 3 vezes, sem nenhum tratamento prévio. Os catalisadores a 50 %wt, assim como, a 25 %wt foram capazes de degradar o corante de forma eficiente, porém o catalisador a 5 %wt não se mostrou ser eficaz. Foram realizados testes sob radiação microondas e a reação de redução ocorreu de forma muito eficaz, apresentando 100% de degradação em apenas 2 minutos. Além disso, realizou-se o estudo cinético, onde segundo dados experimentais, as reações foram classificadas como sendo de primeira ordem

Degradação de corantes têxteis ácidos e reativos por fotocatálise heterogênea, usando TiO2 como fotocatalisador

A indústria têxtil tem como característica a geração de grandes volumes de resíduos, principalmente corantes oriundos do tingimento de fios e tecidos. Os tratamentos convencionais de efluentes têxteis são ineficazes na degradação da maioria dos corantes. A fotocatálise heterogênea vem surgindo como alternativa promissora no tratamento desses poluentes. Neste trabalho, estudou-se a degradação fotocatalítica de duas soluções, simuladas em laboratório, compostas pelos corantes ácidos Blue 74, Red 51 e Yellow 3 (efluente I) e pelos reativos Black 5, Red 239 e Yellow 17 (efluente II), além de outros produtos químicos. Testes preliminares foram realizados para otimizar o pH e a massa de catalisador (TiO2) utilizados. Além da fotocatálise, experimentos de fotólise e adsorção também foram realizados. Através de espectrofotometria UV-VIS, verificou-se um descoramento por fotocatálise de 96% em 240 min e 97% em 30 min dos efluentes I e II, respectivamente. A mineralização do efluente I foi baixa (37%) e a do efluente II desprezível, nos tempos utilizados. No banho com corantes ácidos, foram realizadas ainda análises de toxicidade com sementes de alface (Lactuca sativa). A CE50 inicial estimada foi igual a 19,28 %, sendo a toxicidade totalmente removida após 63 min de processo fotocatalítico. A fotólise não obteve a mesma eficiência da fotocatálise, mostrando a importância do catalisador na degradação. A adsorção não foi significativa para os efluentes estudados. As cinéticas de degradação fotocatalítica de todos os corantes seguiram um modelo de pseudo-primeira ordem

Sínteses e caracterizações de TiO2 puro, dopado e co-dopado pelo método sol-gel e suas atividades fotocatalíticas

Nanopartículas de dióxido de titânio vêm sendo extensamente empregadas como fotocatalisa-dores, já que são eficientes na degradação de diversos poluentes. Visando a obtenção de titâ-nias com diferentes propriedades, realizaram-se sínteses através do método sol-gel, a partir da hidrólise do tetraisopropóxido de titânio (IV) TIPP e seguindo-se os princípios da Química Verde, dispensando-se temperaturas e pressões elevadas. Foi estudada a influência de dife-rentes parâmetros, como: pH, solvente, razão molar álcool/TIPP e ordem de adição dos rea-gentes. Foram obtidas titânias na forma cristalina anatásio, nanométricas, com elevadas áreas superficiais específicas e predominantemente mesoporosas. Visando-se obter titânias com melhores propriedades óticas, isto é, capazes de sofrer a fotoativação pela luz visível, foram sintetizadas titânias dopadas e co-dopadas com os metais ferro e rutênio (Fe3+ e Ru3+) e o a-metal N (N3). A síntese desses materiais também foi realizada através do método sol-gel, sendo a dopagem realizada durante o processo de hidrólise. As amostras foram caracterizadas na forma de pó por difração de raios-X, adsorção-dessorção de nitrogênio, microscopia ele-trônica de varredura e espectroscopia de refletância difusa no UV-Visível. A titânia pura a-presentou como única fase cristalina o anatásio, quando calcinada até 400 C, com a presença de traços de brookita. A partir de 600 C, observou-se o aparecimento da fase rutilo, que em 900C foi a única fase encontrada na titânia. A dopagem com Ru3+dificultou a transformação de fase anatásio para rutilo, ao contrário da dopagem com Fe3+. O processo de co-dopagem acelerou a formação de rutilo, que se apresentou como única fase nas amostras calcinadas a 600 C. As titânias dopadas apresentaram uma leve diminuição na energia de bandgap, sendo os dopantes capazes de deslocar a absorção para o vermelho. Foram realizados testes fotoca-talíticos visando à degradação do azocorante Reactive Yellow 145 com lâmpada de vapor de mercúrio de 125 W a fim de se comparar as atividades fotocatalíticas das titânias puras, dopa-das e co-dopadas, calcinadas a 300C. De todas as titânias sintetizadas, a titânia pura foi a que melhor degradou o corante, tendo um desempenho semelhante ao do TiO2 P25, da Evo-nik

Avaliação de Metodologia para Controle e Medição de Cor em Efluentes Têxteis.

Os processos de beneficiamento têxtil, como o alvejamento, a purga, o tingimento e as lavagens são reconhecidamente impactantes ao meio ambiente, tanto do ponto de vista de consumo de água, quanto da geração de efluentes. Os efluentes têxteis oriundos dos processos de beneficiamento se caracterizam por apresentarem elevadas concentrações de substâncias emulsificantes, íons cloreto, sólidos e matéria orgânica, além de alta toxicidade. Mas sem dúvida, o maior problema desses efluentes deve-se a presença de corantes e pigmentos. Alguns parâmetros físico-químicos importantes no controle da poluição hídrica são de difícil medição e consequente monitoramento, principalmente pela ausência de legislação que expresse de maneira clara e objetiva os limites destes parâmetros. Este fato permite avaliações dúbias e contestações aos órgãos ambientais. Especificamente no caso do parâmetro cor, esta subjetividade obriga muitas indústrias a empregarem valores de controle de cor oriundos de outros estados, ou até mesmo de outros países. No Rio de Janeiro, de acordo com a NT-202-R-10 do INEA, o critério para cor é estar virtualmente ausente no efluente. Neste contexto, este estudo avaliou algumas metodologias empregadas na determinação da cor em um efluente têxtil. Para a medição de cor, foram empregadas três metodologias descritas na literatura. A primeira metodologia desenvolvida para análise de água, também utilizada para efluentes líquidos, se baseia em medições espectrofotométricas em um único comprimento de onda padrão (450nm ou 465nm), tendo como referência soluções de Pt-Co. Essa metodologia não abrange todas as tonalidades do espectro de cores possíveis para os efluentes têxteis. O segundo método se baseia na medição em três comprimentos de onda (436, 525 e 620nm), denominado índice DFZ. O último método investiga os valores máximos de absorbância, na faixa entre 350 e 700nm, na amostra. Os resultados obtidos mostraram que as correções dos valores de medição de cor utilizando os valores máximos de absorbância expressaram melhor a realidade dos dados experimentais, visto que eliminam um possível erro causado pela restrita faixa de detecção do método tradicional, numa região do espectro típica para tonalidades encontradas na água.

Low-cost PCB-integrated polymer waveguide sensor for gas detection

An optical waveguide sensor formed directly on low-cost PCB substrates is presented for the first time. The device integrates polymer waveguides functionalized with chemical dyes, photonic and electronic components and allows multiple-gas detection. © 2011 OSA.

Photoisomerising effects in nitroazo flexoelectric dimeric nematic systems

The photoisomerisation of a flexoelectric chiral nematic bimesogen system dyed with an azo dye has been investigated. The host material has a pitch and field dependent tilt angle that are temperature independent. Upon illumination by ultra violet, the azo dye molecules undergo a shape change from their trans to cis isomer. The effect of the shape change of the dye on the mixture is to decrease the I-N* transition temperatures, to increase the response times and to decrease the transmitted optical intensity. For the same reduced temperatures, the tilt angles, pitch and threshold voltages for the transition from focal conic to homeotropic textures are unchanged. The macroscopic parameters observed suggest that the orientational order parameter of the system is reduced by UV illumination. The cis isomers do not appear to separate from the host material or significantly change the flexoelectric coefficient. © 2001 OPA (Overseas Publishers Association) N.V. Published by license under the Gordon and Breach Science Publishers imprint, a member of the Taylor & Francis Group.

Major histocompatibility complex class I involvement in the rejection of allogeneic erythrocytes in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss)

Major histocompatibility complex genes are thought to be involved in allogeneic graft rejection but not many reports are available on their functional analysis in fish. Analysis of available sequences of MHC genes suggests functions in antigen presentation similar to those found in higher vertebrates. In mammals, the MHC class I and class II molecules are major determinants of allogeneic graft rejection due to their polymorphism in conjunction with their antigen presenting function. In fish, MHC class H molecules are found to be involved in rejection of allogeneic scale grafts. The present study was designed to investigate the involvement of MHC class I molecules in allograft rejection. Erythrocytes were collected from donors of rainbow trout expressed different class MHC class I alleles, stained with two dyes, mixed and grafted to the recipients that were of the same sibling group as the donors. The grafts were rejected by allogeneic recipients and the MHC class I linkage group was the major determinant for the rejection.

Perylene-based fluorescent liquid crystal dye guest-host mixtures

We present a study on a series of dye guest-host mixtures using fluorescent perylene-based molecules as the guest dye in an organosiloxane host. These hosts have temperature-independent switching, at room temperature, through 90° for fields of the order of 10 Vrms/μm. Perylene molecules have been grafted onto the organosiloxane moiety via an alkyl spacer producing novel and rugged fluorescent dyes that are readily miscible in the host. Micro-separation of the low molar mass siloxane groups in the mesophases tend to form smectic phases. These planes produce an effective two-dimensional polymer backbonethat engenders the rugged mechanical properties of polymeric liquid crystals onto these low molar mass ferroelectric liquid crystals. In this study we show how the introduction of the dye molecules affects the electro-optic properties of the organosiloxane host. © 2001 OPA (Overseas Publishers Association) N.V. Published by license under the Gordon and Breach Science Publishers imprint, a member of the Taylor & Francis Group,.

Wavelength-tuneable liquid crystal lasers from the visible to the near-infrared

The study of band-edge lasing from dye-doped chiral nematic liquid crystals has thus far been largely restricted to visible wavelengths. In this paper, a wide range of commercially available laser dyes are examined for their suitability as infrared emitters within a chiral nematic host. Problems such as poor solubility and reduced quantum efficiencies are overcome, and successful band-edge lasing is demonstrated within the range of 735-850 nm, using the dyes LD800, HITC-P and DOTC-P. This paper also reports on progress towards widely tuneable liquid crystal lasers, capable of emission in the region 460- 850 nm. Key to this is the use of common pump source, capable of simultaneously exciting all of the dyes (both infrared and visible) that are present within the system. Towards this aim, we successfully demonstrate near-infrared lasing (800 nm) facilitated by Förster energy transfer between the visible dye DCM, and the infra-red dye LD800, enabling pump wavelengths anywhere between 420 and 532 nm to be used. These results demonstrate that small and low-cost tuneable visible to near-infrared laser sources are achievable, using a single common pump source. Such devices are envisaged to have wide-ranging applications including medical imaging (including optical coherence tomography), point-of-care optical medical diagnostics (such as flow cytometry), telecommunications, and optical signatures for security coatings. © 2011 Copyright Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE).

Wavelength-tuneable liquid crystal lasers from the visible to the near-infrared

The study of band-edge lasing from dye-doped chiral nematic liquid crystals has thus far been largely restricted to visible wavelengths. In this paper, a wide range of commercially available laser dyes are examined for their suitability as infrared emitters within a chiral nematic host. Problems such as poor solubility and reduced quantum efficiencies are overcome, and successful band-edge lasing is demonstrated within the range of 735-850 nm, using the dyes LD800, HITC-P and DOTC-P. This paper also reports on progress towards widely tuneable liquid crystal lasers, capable of emission in the region 460- 850 nm. Key to this is the use of common pump source, capable of simultaneously exciting all of the dyes (both infrared and visible) that are present within the system. Towards this aim, we successfully demonstrate near-infrared lasing (800 nm) facilitated by Förster energy transfer between the visible dye DCM, and the infra-red dye LD800, enabling pump wavelengths anywhere between 420 and 532 nm to be used. These results demonstrate that small and low-cost tuneable visible to near-infrared laser sources are achievable, using a single common pump source. Such devices are envisaged to have wide-ranging applications including medical imaging (including optical coherence tomography), point-of-care optical medical diagnostics (such as flow cytometry), telecommunications, and optical signatures for security coatings. © 2011 Copyright Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE).

Photomechanically Induced Phase Transitions in Ferroelectric Liquid Crystals

We report optically induced phase transtions occurring in two different host ferroelectric liquid crystals; SCE13 a multicomponentmixture optimised for room temperature performance, and CE8 a single component liquid crystal. These act as host liquid crystals for a novel guest azo dye, which can be made to photoisomerise using low power density U.V. illumination, resulting in dramatic changes in sample properties. We have shown that the magnitude of spontaneous polarisation of systems can be isothermally and reversibly induced or reduced, with the consequent appearance or disappearance of optical switching hysteresis. We discuss the parameters controlling the behaviour of the systems under U.V. illumination and suggest mechansims by which the transitions may occur. © 1993, Taylor & Francis Group, LLC. All rights reserved.

UV durable colour pigment doped SmA liquid crystal composites for outdoor trans-reflective bi-stable displays

High brightness trans-reflective bi-stable displays based on smectic A (SmA) liquid crystals (LCs) can have nearly perfect transparency in the clear state and very high reflection in the scattered state. Because the LC material in use is stable under UV radiation, this kind of displays can stand for strong day-light and therefore be ideal for outdoor applications from e-books to public signage and advertisement. However, the colour application has been limited because the traditional colourants in use are conventional dyes which are lack of UV stability and that their colours are easily photo bleached. Here we present a colour SmA display demonstrator using pigments as colourant. Mixing pigments with SmA LCs and maintain the desirable optical switching performance is not straightforward. We show here how it can be done, including how to obtain fine sized pigment nano-particles, the effects of particle size and size distribution on the display performance. Our optimized pigments/SmA compositions can be driven by a low frequency waveform (∼101Hz) to a scattered state to exhibit colour while by a high frequency waveform (∼103Hz) to a cleared state showing no colour. Finally, we will present its excellent UV life-time (at least >7.2 years) in comparison with that of dye composition (∼2.4 years). The complex interaction of pigment nano-particles with LC molecules and the resulting effects on the LC electro-optical performances are still to be fully understood. We hope this work will not only demonstrate a new and practical approach for outdoor reflective colour displays but also provide a new material system for fundamental liquid crystal colloid research work. © 2012 SPIE.

Liquid crystalline chromophores for photonic band-edge laser devices

We present results on laser action from liquid crystal compounds whereby one sub-unit of the molecular structure consists of the cyano-substituted chromophore, {phenylene-bis (2-cyanopropene)}, similar to the basic unit of the semiconducting polymer structure poly(cyanoterephthalylidene). These compounds were found to exhibit nematic liquid crystal phases. In addition, by virtue of the liquid crystalline properties, the compounds were found to be highly miscible in wide temperature range commercial nematogen mixtures. When optically excited at λ = 355 nm, laser emission was observed in the blue/green region of the visible spectrum (480-530 nm) and at larger concentrations by weight than is achievable using conventional laser dyes. Upon increasing the concentration of dye from 2 to 5 wt.% the threshold was found to increase from Eth = 0.42 ± 0.02 μJ/pulse (≈20 mJ/cm2) to Eth = 0.66 ± 0.03 μJ/pulse (≈34 mJ/cm2). Laser emission was also observed at concentrations of 10 wt.% but was less stable than that observed for lower concentrations of the chromophore. © 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

PCB-integrated optical waveguide sensors: An ammonia gas sensor

This paper presents a novel platform for the formation of cost-effective PCB-integrated optical waveguide sensors. The sensor design relies on the use of multimode polymer waveguides that can be formed directly on standard PCBs and commercially-available chemical dyes, enabling the integration of all essential sensor components (electronic, photonic, chemical) on low-cost substrates. Moreover, it enables the detection of multiple analytes from a single device by employing waveguide arrays functionalised with different chemical dyes. The devices can be manufactured with conventional methods of the PCB industry, such as solder-reflow processes and pick-and-place assembly techniques. As a proof of principle, a PCB-integrated ammonia gas sensor is fabricated on a FR4 substrate. The sensor operation relies on the change of the optical transmission characteristics of chemically functionalised optical waveguides in the presence of ammonia molecules. The fabrication and assembly of the sensor unit, as well as fundamental simulation and characterisation studies, are presented. The device achieves a sensitivity of approximately 30 ppm and a linear response up to 600 ppm at room temperature. Finally, the potential to detect multiple analytes from a single device is demonstrated using principal-component analysis. © 1983-2012 IEEE.

Low-cost PCB-integrated polymer waveguide sensor for gas detection

An optical waveguide sensor formed directly on low-cost PCB substrates is presented for the first time. The device integrates polymer waveguides functionalized with chemical dyes, photonic and electronic components and allows multiple-gas detection. © OSA/CLEO 2011.