Feasibility Study of a Solar Reactor for Phenol Treatment by the Photo-Fenton process in Aqueous Solution

Solar reactors can be attractive in photodegradation processes due to lower electrical energy demand. The performance of a solar reactor for two flow configurations, i.e., plug flow and mixed flow, is compared based on experimental results with a pilot-scale solar reactor. Aqueous solutions of phenol were used as a model for industrial wastewater containing organic contaminants. Batch experiments were carried out under clear sky, resulting in removal rates in the range of 96100?%. The dissolved organic carbon removal rate was simulated by an empirical model based on neural networks, which was adjusted to the experimental data, resulting in a correlation coefficient of 0.9856. This approach enabled to estimate effects of process variables which could not be evaluated from the experiments. Simulations with different reactor configurations indicated relevant aspects for the design of solar reactors.

Microbial characterization and removal of anionic surfactant in an expanded granular sludge bed reactor

This study evaluated linear alkylbenzene sulfonate removal in an expanded granular sludge bed reactor with hydraulic retention times of 26 h and 32 h. Sludge bed and separator phase biomass were phylogenetically characterized (sequencing 16S rRNA) and quantified (most probable number) to determine the total anaerobic bacteria and methanogenic Archaea. The reactor was fed with a mineral medium supplemented with 14 mg l(-1) LAS, ethanol and methanol. The stage I-32 h consisted of biomass adaptation (without LAS influent) until reactor stability was achieved (COD removal >97%). In stage II-32 h, LAS removal was 74% due to factors such as dilution, degradation and adsorption. Higher HRT values increased the LAS removal (stage III: 26 h - 48% and stage IV: 32 h - 64%), probably due to increased contact time between the biomass and LAS. The clone libraries were different between samples from the sludge bed (Synergitetes and Proteobacteria) and the separator phase (Firmicutes and Proteobacteria) biomass. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Study of La2-xCaxCuO4 perovskites for the low temperature water gas shift reaction

The effects of small fractions of calcium (x = 0, 0.05, 0.1, 0.15, and 0.20) on the structure and the catalytic properties of La2-xCaxCuO4 peroviskites have been investigated. The samples have been synthesized using the co-precipitation method. Perovskite-type oxides were characterized by XRD, TPR, XPS, XANES, SEM, and TEM. Catalytic tests for the water gas shift reaction (WGSR) were carried out in a tubular reactor at 290 degrees C. All samples showed a well-defined perovskite structure with surface areas between 6 and 18 m(2) g(-1). The partial substitution of La by Ca enhanced the stability of the perovskites and increased their reduction temperature. All catalysts were actives for WGSR, and the best catalytic performance was obtained for the La1.85Ca0.15CuO4 catalyst, but the samples with 5 and 10% of Ca had the best TOF values for reaction. These results can be associated to promoter effect of calcium, the high surface area, and the reducible species Cu-0 and Cu1+. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Temporal evolution of tubular initial conditions and their influence on two-particle correlations in relativistic nuclear collisions

Relativistic nuclear collisions data on two-particle correlations exhibit structures as function of relative azimuthal angle and rapidity. A unified description of these near-side and away-side structures is proposed for low to moderate transverse momentum. It is based on the combined effect of tubular initial conditions and hydrodynamical expansion. Contrary to expectations, the hydrodynamics solution shows that the high-energy density tubes (leftover from the initial particle interactions) give rise to particle emission in two directions and this is what leads to the various structures. This description is sensitive to some of the initial tube parameters and may provide a probe of the strong interaction. This explanation is compared with an alternative one where some triangularity in the initial conditions is assumed. A possible experimental test is suggested. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Laminated Tubular-channel Ferroelectret Systems from Low-density Polyethylene Films and from Fluoroethylene-propylene Copolymer Films - A Comparison

A template-based lamination technique for the manufacture of ferroelectrets from uniform electret films was recently reported. In the present work, this technique is used to prepare similar ferroelectret structures from low-density polyethylene (LDPE) films and from fluoro-ethylene-propylene (FEP) copolymer films. A comparative analysis of the pressure-, temperature-, and frequency-dependent piezoelectric properties has been performed on the two ferroelectret systems. It is observed that the FEP ferroelectrets exhibit better piezoelectric responses and are thermally more stable. The difference between the piezoelectric d(33) coefficients of the two ferroelectret systems is partially explained here by their different elastic moduli. The anti-resonance peaks of both structures have been investigated by means of dielectric resonance spectroscopy and electroacoustic sound-pressure measurements. A difference of more than 10 kHz is observed between the anti-resonance frequencies of the two ferroelectret systems.

Fluoropolymer piezoelectrets with tubular channels: resonance behavior controlled by channel geometry

Ferro- or piezoelectrets are dielectric materials with two elastically very different macroscopic phases and electrically charged interfaces between them. One of the newer piezoelectret variants is a system of two fluoroethylenepropylene (FEP) films that are first laminated around a polytetrafluoroethylene (PTFE) template. Then, by removing the PTFE template, a two-layer FEP structure with open tubular channels is obtained. After electrical charging, the channels form easily deformable macroscopic electric dipoles whose changes under mechanical or electrical stress lead to significant direct or inverse piezoelectricity, respectively. Here, different PTFE templates are employed to generate channel geometries that vary in height or width. It is shown that the control of the channel geometry allows a direct adjustment of the resonance frequencies in the tubular-channel piezoelectrets. By combining several different channel widths in a single ferroelectret, it is possible to obtain multiple resonance peaks that may lead to a rather flat frequency-response region of the transducer material. A phenomenological relation between the resonance frequency and the geometrical parameters of a tubular channel is also presented. This relation may help to design piezoelectrets with a specific frequency response.

Lactobacillus acidophilus CRL 1014 improved “gut health” in the SHIME® reactor

Abstract Background How to maintain “gut health” is a goal for scientists throughout the world. Therefore, microbiota management models for testing probiotics, prebiotics, and synbiotics have been developed. Methods The SHIME® model was used to study the effect of Lactobacillus acidophilus 1014 on the fermentation pattern of the colon microbiota. Initially, an inoculum prepared from human feces was introduced into the reactor vessels and stabilized over 2-wk using a culture medium. This stabilization period was followed by a 2-wk control period during which the microbiota was monitored. The microbiota was then subjected to a 4-wk treatment period by adding 5 mL of sterile peptone water with L. acidophilus CRL1014 at the concentration of 108 CFU/mL to vessel one (the stomach compartment). Plate counts, Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (DGGE), short-chain fatty acid (SCFA) and ammonium analyses were carried out for monitoring of the microbial community from the colon compartments. Results A significant increase (p < 0.01) in the Lactobacillus spp. and Bifidobacterium spp. populations was observed during the treatment period. The DGGE obtained showed changes in the lactobacilli community from the colon compartments of the SHIME® reactor. The (SCFA) concentration increased (p < 0.01) during the treatment period, due mainly to significant increased levels of acetic, butyric, and propionic acids. However, ammonium concentrations decreased during the same period (p < 0.01). Conclusions This study showed the beneficial influence of L. acidophilus CRL 1014 on microbial metabolism and lactobacilli community composition for improving human health.

The imaging and pathological features of a mucinous tubular and spindle cell carcinoma of the kidney: a case report

A mucinous tubular and spindle cell carcinoma (MTSCC) is a rare and recently described kidney neoplasm with distal nephron differentiation. It can affect patients of all ages and is more prevalent among women. In this case report, we present a 50-year-old woman who had a renal mass, which was accidently discovered during an investigation for chronic anemia. The final diagnosis of MTSCC was made after the lesion was removed and a pathology work-up was performed. The clinical, pathological and imaging findings of this rare neoplasm are described in this report.

Characterization of immobilized biomass by amplified rDNA restriction analysis (ARDRA) in an anaerobic sequencing-batch biofilm reactor (ASBBR) for the treatment of industrial wastewater

The performance of an anaerobic sequencing-batch biofilm reactor (ASBBR- laboratory scale- 14L )containing biomass immobilized on coal was evaluated for the removal of elevated concentrations of sulfate (between 200 and 3,000 mg SO4-2·L-1) from industrial wastewater effluents. The ASBBR was shown to be efficient for removal of organic material (between 90% and 45%) and sulfate (between 95% and 85%). The microbiota adhering to the support medium was analyzed by amplified ribosomal DNA restriction analysis (ARDRA). The ARDRA profiles for the Bacteria and Archaea domains proved to be sensitive for the determination of microbial diversity and were consistent with the physical-chemical monitoring analysis of the reactor. At 3,000 mg SO4-2·L-1, there was a reduction in the microbial diversity of both domains and also in the removal efficiencies of organic material and sulfate.

Reactive sputter magnetron reactor for preparation of thin films and simultaneous in-situ structural study by X-ray diffraction.

Reactive Sputter Magnetron (RSM) is a widely used technique to thin films growing of compounds both, in research laboratories and in industrial processes. The nature of the deposited compound will depend then on the nature of the magnetron target and the nature of the ions generated in the plasma. One important aspect of the problem is the knowledge of the evolution of the film during the process of growing itself. In this work, we present the design, construction of a chamber to be installed in the Huber goniometer in the XRD2 line of LNLS in Campinas, which allows in situ growing kinetic studies of thin films.

Kinetische Untersuchungen zur Synthese von Blockcopolymeren mit Methacrylatsegmenten durch neue anionische Polymerisationssysteme

Ein metallfreies Reaktionssystem mit Bis(triphenylphosphoranyliden)ammonium-Kationen als Gegenionen sowie das Additiv Lithium-2-methoxyethoxid wurden auf ihre Eignung zur anionischen Synthese von Blockcopolymeren mit (Meth)acrylatsegmenten bei moderaten Temperaturen im Strömungsrohr-Reaktor untersucht. Das metallfreie System ist zur lebenden Polymerisation von Methacrylaten in THF mit engen Molekulargewichtsverteilungen bei Reaktionszeiten < 1 s bis zu Temperaturen von 0 °C geeignet. In Gegenwart von Metallionen (Li+) findet eine Verlangsamung der Polymerisation unter Verlust der Reaktionskontrolle statt, Lithiumenolate verursachen nun breite, multimodale Molekulargewichtsverteilungen. Eine lebende Polymerisation von Acrylaten ist nicht möglich, massenspektroskopische Untersuchungen der Produkte weisen auf einen komplexen Reaktionsmechanismus mit Abbruch- und Übertragungsreaktionen hin. Die Synthese von Poly(styrol)-block-Poly(1,4-butadien)-block-Poly(methylmethacrylat)-Copolymeren in Toluol ist mit Lithium-2-methoxyethoxid als Additiv für die MMA-Polymerisation bei moderaten Mischtemperaturen (T < 0 °C) im Strömungsrohr-Reaktor möglich, die Effektivität des Wechselschritts von Polybutadien zu PMMA beträgt im Durchschnitt ca. 50 %. Untersuchungen verschiedener Reaktionsparameter, wie z.B. der Endfunktionalisierung des Polybutadiens mit 1,1-Diphenylethylen und der Temperatur während der Verkappung und der MMA-Polymerisation, geben keine eindeutigen Hinweise auf die Ursache dieses Phänomens. MALDI-TOF-Massenspektren des unreagierten Polybutadien Precursors zeigen die Anlagerung von 1-3 Molekülen Methylmethacrylat und keinen Abbruch durch Backbiting, was auf die Ausbildung stabiler Aggregate hindeutet.

Self assembled monolayers for engineering of structured inorganic materials in the micrometer and submicrometer range

Deutsch:In der vorliegenden Arbeit konnten neue Methoden zur Synthese anorganischer Materialien mit neuartiger Architektur im Mikrometer und Nanometer Maßstab beschrieben werden. Die zentrale Rolle der Formgebung basiert dabei auf der templatinduzierten Abscheidung der anorganischen Materialien auf selbstorganisierten Monoschichten. Als Substrate eignen sich goldbedampfte Glasträger und Goldkolloide, die eine Mittelstellung in der Welt der Atome bzw. Moleküle und der makroskopischen Welt der ausgedehnten Festkörper einnehmen. Auf diesen Substraten lassen sich Thiole zu einer monomolekularen Schicht adsorbieren und damit die Oberflächeneigenschaften des Substrates ändern. Ein besonderer Schwerpunkt bei dieser Arbeit stellt die Synthese speziell auf die Bedürfnisse der jeweiligen Anwendung ausgerichteten Thiole dar.Im ersten Teil der Arbeit wurden goldbedampfte Glasoberflächen als Template verwendet. Die Abscheidung von Calciumcarbonat wurde in Abhängigkeit der Schichtdicke der adsorbierten Monolage untersucht. Aragonit, eine der drei Hauptphasen des Calciumcarbonat Systems, wurde auf polyaromatischen Amid - Oberflächen mit Schichtdicken von 5 - 400 nm Dicke unter milden Bedingung abgeschieden. Die einstellbaren Parameter waren dabei die Kettenlänge des Polymers, der w-Substituent, die Bindung an die Goldoberfläche über Verwendung verschiedener Aminothiole und die Kristallisationstemperatur. Die Schichtdickeneinstellung der Polymerfilme erfolgte hierbei über einen automatisierten Synthesezyklus.Titanoxid Filme konnten auf Oberflächen strukturiert werden. Dabei kam ein speziell synthetisiertes Thiol zum Einsatz, das die Funktionalität einer Styroleinheit an der Oberflächen Grenze als auch eine Möglichkeit zur späteren Entfernung von der Oberfläche in sich vereinte. Die PDMS Stempeltechnik erzeugte dabei Mikrostrukturen auf der Goldoberfläche im Bereich von 5 bis 10 µm, die ihrerseits über die Polymerisation und Abscheidung des Polymers in den Titanoxid Film überführt werden konnten. Drei dimensionale Strukturen wurden über Goldkolloid Template erhalten. Tetraethylenglykol konnte mit einer Thiolgruppe im Austausch zu einer Hydroxylgruppe monofunktionalisiert werden. Das erhaltene Molekül wurde auf kolloidalem Gold selbstorganisiert; es entstand dabei ein wasserlösliches Goldkolloid. Die Darstellung erfolgte dabei in einer Einphasenreaktion. Die so erhaltenen Goldkolloide wurden als Krstallisationstemplate für die drei dimensionale Abscheidung von Calciumcarbonat verwendet. Es zeigte sich, dass Glykol die Kristallisation bzw. den Habitus des krsitalls bei niedrigem pH Wert modifiziert. Bei erhöhtem pH Wert (pH = 12) jedoch agieren die Glykol belegten Goldkolloide als Template und führen zu sphärisch Aggregaten. Werden Goldkolloide langkettigen Dithiolen ausgesetzt, so führt dies zu einer Aggregation und Ausfällung der Kolloide aufgrund der Vernetzung mehrer Goldkolloide mit den Thiolgruppen der Alkyldithiole. Zur Vermeidung konnte in dieser Arbeit ein halbseitig geschütztes Dithiol synthetisiert werden, mit dessen Hilfe die Aggregation unterbunden werden konnte. Das nachfolgende Entschützten der Thiolfunktion führte zu Goldkolloiden, deren Oberfläche Thiol funktionalisiert werden konnte. Die thiolaktiven Goldkolloide fungierten als template für die Abscheidung von Bleisulfid aus organisch/wässriger Lösung. Die Funktionsweise der Schutzgruppe und die Entschützung konnte mittels Plasmonenresonanz Spektroskopie verdeutlicht werden. Titanoxid / Gold / Polystyrol Komposite in Röhrenform konnten synthetisiert werden. Dazu wurde ein menschliches Haar als biologisches Templat für die Formgebung gewählt.. Durch Bedampfung des Haares mit Gold, Assemblierung eines Stryrolmonomers, welches zusätzlich eine Thiolfunktionalität trug, Polymerisation auf der Oberfläche, Abscheidung des Titanoxid Films und anschließendem Auflösen des biologischen Templates konnte eine Röhrenstruktur im Mikrometer Bereich dargestellt werden. Goldkolloide fungierten in dieser Arbeit nicht nur als Kristallisationstemplate und Formgeber, auch sie selbst wurden dahingehend modifiziert, dass sie drahtförmige Agglormerate im Nanometerbereich ausbilden. Dazu wurden Template aus Siliziumdioxid benutzt. Zum einen konnten Nanoröhren aus amorphen SiO2 in einer Sol Gel Methode dargestellt werden, zum anderen bediente sich diese Arbeit biologischer Siliziumoxid Hohlnadeln aus marinen Schwämmen isoliert. Goldkolloide wurden in die Hohlstrukturen eingebettet und die Struktur durch Ausbildung von Kolloid - Thiol Netzwerken mittels Dithiol Zugabe gefestigt. Die Gold-Nanodrähte im Bereich von 100 bis 500 nm wurden durch Auflösen des SiO2 - Templates freigelegt.