TREATMENT OF WASTE FROM ATOMIC EMISSION SPECTROMETRIC TECHNIQUES AND REUSE IN UNDERGRADUATE LAB CLASSES FOR QUALITATIVE ANALYSIS

Flame atomic absorption spectrometry (FAAS) and inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP OES) are widely used in academic institutions and laboratories for quality control to analyze inorganic elements in samples. However, these techniques have been observed to underperform in sample nebulization processes. Most of the samples processed through nebulization system are discarded, producing large volumes of waste. This study reports the treatment and reuse of the waste produced from ICP OES technique in a laboratory of analytical research at the Universidade Federal do Ceará, Brazil. The treatment of the waste was performed by the precipitation of elements using (NH4)2CO3. Subsequently, the supernatant solution can be discarded in accordance with CONAMA 430/2011. The precipitate produced from the treatment of residues can be reused as a potential sample in undergraduate qualitative analytical chemistry lab classes, providing students the opportunity to test a real sample.

CONSTITUENTS OF ESSENTIAL OIL AND HYDROLATE OF LEAVES OF Campomanesia viatoris LANDRUM

The chemical composition of the essential oil and hydrolates of Campomanesia viatoris Landrum were investigated by gas chromatography/mass spectrometry (GC/MS) and a GC flame ionization detector (GC-FID). The major constituents were tasmanone (70.50, essential oil; 74.73%, hydrolate), flavesone (12.77, essential oil; 12.24%, hydrolate) and agglomerone (6.79, essential oil; 10.84%, hydrolate). Tasmonone was isolated and its structure was characterized by spectrometric analysis, specifically 1D and 2D nuclear magnetic resonance (NMR) and mass spectrometry (MS). These findings supports the quimiotaxonomic relationship with Campomanesia and Eucalyptus genera.

SEASONAL CHEMICAL COMPOSITIONS OF THE ESSENTIAL OILS OF TWOEugenia SPECIES AND THEIR ACARICIDAL PROPERTIES

The leaf essential oils of Eugenia lutescens Cambess andEugenia langsdorffii O. Berg, collected in the rainy (RS) and dry seasons (DS), were extracted by hydrodistillation and then characterized by a gas chromatography-flame ionization detector and a gas chromatography-mass spectrometer. The potential acaricidal activity and oviposition deterrence of these oils were evaluated against Tetranychus urticae . The oil yields were higher in the RS for E. lutescens, while those forE. langsdorffii were higher in the DS. α-Pinene and β-pinene were determined to be the major constituents of the oils fromE. lutescens, while bicyclogermacrene, spathulenol, and β-caryophyllene predominated in E. langsdorffii . Seasonal variations in the oils were primarily related to chemical diversity, and E. lutescens was more affected than was E. langsdorffii . The E. langsdorffii oil collected in the DS was most toxic to the spider mite, while the oils of E. lutescens and E. langsdorffii collected in the RS drastically reduced its egg quantities. This study successfully determined the periods of greater oil production and acaricidal activity.

FAST GC-FID METHOD FOR MONITORING ACIDIC AND BASIC CATALYTIC TRANSESTERIFICATION REACTIONS IN VEGETABLE OILS TO METHYL ESTER BIODIESEL PREPARATION

A fast gas chromatography with a flame ionisation detector (GC-FID) method for the simultaneous analysis of methyl palmitate (C16:0), stearate (C18:0), oleate (C18:1), linoleate (C18:2) and linolenate (C18:3) in biodiesel samples was proposed. The analysis was conducted in a customised ionic-liquid stationary-phase capillary, SLB-IL 111, with a length of 14 m, an internal diameter of 0.10 mm, a film thickness of 0.08 µm and operated isothermally at 160 °C using hydrogen as the carrier gas at a rate of 50 cm s-1 in run time about 3 min. Once methyl myristate (C14:0) is present lower than 0.5% m/m in real samples it was used as an internal standard. The method was successful applied to monitoring basic and acidic catalysis transesterification reactions of vegetable oils such as soybean, canola, corn, sunflower and those used in frying process.

Suojavaatemateriaalien kemikaaliläpäisevyyden testaaminen metyylisalisylaatilla -mittaus- ja analyysimenetelmien kehittäminen ja validointi

Tässä diplomityössä kehitettiin mittaus- ja analyysimenetelmät suojavaatemateriaalien kemikaaliläpäisevyyden testaamiseksi sekä neste- että kaasumaisella metyylisalisylaatilla. Kehitystyö tehtiin standardin SFS-EN ISO 6529 pohjalta. Tämä standardi kuvaa kuitenkin varsin yleisellä tasolla suojavaatemateriaalien kemikaaliläpäisevyyden testimenetelmät, eikä se ole mikään tarkka työohje. Näytteenotto- ja analyysimenetelmät joudutaan siis valitsemaan sekä validoimaan jokaiselle kemikaalille erikseen, tässä tapauksessa metyylisalisylaatille. Työn tarkoituksena oli kehittää toimivat menetelmät ja laitteistot siten, että olisi mahdollista suorittaa metyylisalisylaatin määritys on-line mittauksena läpäisytestauksessa. Läpäisytestaustoiminnan nopeuttamiseksi työssä myös suunniteltiin ja rakennettiin laitteistot kolmen rinnakkaisen testikennon yhdenaikaista testausta varten sekä kaasumaisen että nestemäisen metyylisalisylaatin ollessa testikemikaalina. Havaittiin, että UV/VIS-spektrofotometri varustettuna läpivirtauskyvetillä ja näyteenottopumpulla on toimiva ja käyttökelpoinen analyysimenetelmä metyylisalisylaatin määrittämiseen nesteistä on-line mittauksena läpäisyn testauksessa. Kaasumaisen metyylisalisylaatin tapauksessa määritysmenetelmänä päädyttiin käyttämään kokonaishiilivetyanalysaattoria, joka on varustettu liekki-ionisaatiodetektorilla. Molemmissa tapauksissa saatiin aikaan toimivat ja on-line mittauksiin kykenevät näytteenotto- ja määritysmenetelmät, joilla loppukäyttäjä voi suorittaa laajempaa läpäisytestausta.

Ympäristö- ja yhdyskuntavesien monitorointi Saimaan vesistöalueella

Diplomityössä tutkittiin kromatografian, elektroforeesin ja spektrometrian käyttöä ympäristövesianalytiikassa. Kokeellisessa osassa analysoitiin Saimaan Vesi- ja Ympäristötutkimus Oy:n keräämistä kaatopaikka-, jätevesi-, pohjavesi-, vesistö-, uimahalli-, yksityiskaivo-, poreallas- ja suovesinäytteistä epäorgaaniset anionit (F-, Cl-, Br-, NO3-, NO2- SO42-ja PO42-) sekä ionikromatografilla että kapillaarielektroforeesilla. Näytteet on kerätty Saimaan alueen ympäristökunnista. Kapillaarielektroforeesilla analysoitiin lisäksi tiosulfaatti. Liekkiatomiabsorptio-spektrometrilla analysoitiin Cu, Fe, Na ja Al. Natriumia löytyi jokaisesta vesinäytteestä. Pohjavesistä ei löytynyt rautaa eikä alumiinia ja kuparipitoisuudet olivat alle määritysrajan. Vesistövesistä kahdessa näytteessä oli alle määritysrajan olevia rautapitoisuuksia. Muissa näytteissä ei rautaa ollut. Suovesistä kuparia löytyi hyvin pieniä määriä ja yhdestä näytteestä alumiinia alle määritysrajan. Kaatopaikkavesissä kuparipitoisuudet sekä kolmessa näytteessä alumiinipitoisuudet olivat alle määritysrajan. Jätevesistä oletettiin löytyvän suuria määriä typpispesieksiä ja fosforia. Niitä kuitenkin esiintyi isoissa pitoisuuksissa vain suovesinäytteissä. Jätevesinäytteet sisälsivät bromidia, nitraattia ja fluoridia jopa yli 140 mg/l. Kapillaarielektroforeesilla ja ionikromatografilla mitatut anionipitoisuudet korreloivat hyvin toisiaan. Kontaminoituja vesiä löytyi pohja-, kaatopaikka-, jäte- ja vesistövesistä sekä uima-altaan terapiaaltaan vedestä.

Determination of Copper, Iron, Nickel and Zinc in fuel kerosene by FAAS after adsorption and pre-concentration on 2-aminothiazole-modified silica gel

Silica gel chemically modified with 2-Aminotiazole groups, abbreviated as SiAT, was used for preconcentration of copper, zinc, nickel and iron from kerosene, normally used as a engine fuel for airplanes. Surface characteristics and surface area of the silica gel were obtained before and after chemical modification using FT-IR, Kjeldhal and surface area analysis (B.E.T.). The retention and recovery of the analyte elements were studied by applying batch and column techniques. The experimental parameters, such as shaking time in batch technique, flow rate and concentration of the eluent (HCl- 0.25-2.00 mol L-1) and the amount of silica, on retention and elution, have been investigated. Detection limits of the method for copper, iron, nickel and zinc are 0.77, 2.92, 1.73 and 0.097 mg L-1, respectively. The sorption-desorption of the studied metal ions made possible the development of a preconcentration method for metal ions at trace level in kerosene using flame AAS for their quantification.

Voimalaitos- ja jätevesitutkimus

Tässä työssä tutkittiin Stora Enso Oyj:n Heinolan Flutingtehtaan voimalaitos- ja jätevesien seuranta-analyysimenetelmien kehittämistä. Käytössä olevia menetelmiä vertailtiin vaihtoehtoisiin uusiin menetelmiin, jotka perustuvat erotustekniikoihin ja automaatioon. Flutingtehtaalla nykyisin käytössä olevat analyysimenetelmät perustuvat suurelta osin standardimäärityksiin, joissa käytetään pääasiassa titrausta. Määritykset vievät paljon aikaa, koska titraukset toteutetaan manuaalisesti. Titrausten päätepisteet tulkitaan esim. indikaattorin värinmuutoksella ja saostamalla, joten määritysten tarkkuus vaihtelee. Kokeellisessa osassa Flutingtehtaan puhtaista voimalaitosvesistä yhdistetty sekoitenäyte analysoitiin kahdella ionikromatografilla, liekkiatomiabsorptiospektrometrillä ja kapillaarielektroforeesilla. Yksittäisiä näytteitä ei tutkittu. Lisäksi vesilaboratoriossa määritettävistä jätevesistä yhdistettiin sekoitenäyte, joka analysoitiin kapillaarielektroforeesilla. Samat sekoitenäytteet analysoitiin myös nykyisillä menetelmillä tehtaan vesilaboratoriossa. Tulokset osoittivat, että kokeellisessa osassa tutkitut menetelmät soveltuvat sekoitenäytteen perusteella hyvin vesilaboratoriossa käytössä oleviin kuukausianalyyseihin. Automaattisella näytteensyötöllä varustettuna kaikki kolme kokeellisessa osassa tutkittua menetelmää ovat yksikertaisia käyttää ja ne nopeuttavat analyysejä. Päivittäisiä titrausanalyysejä voidaan tehostaa ja nopeuttaa automaation avulla. Erotustekniikoilla esimerkiksi typpi voidaan määrittää kokonaistyppenä, mutta myös komponentteinaan eli ammoniakkina, nitraattina ja nitriittinä. Lisäksi samalla erotuksella voidaan määrittää useita alkali- ja maa-alkalimetalleja sekä raskas-metalleja toistomittauksilla. Menetelmän käyttöalue on laajempi erotustekniikoilla kuin perinteisillä liuoskemian mittauksilla. Erotustekniikoilla tunnistetaan helposti määritysten oikeellisuus detektointimahdollisuuksien monipuolisuuden vuoksi.

Direct determination of calcium in milk by atomic absorption spectrometry using flow-injection analysis

A flow-injection system with sample and reagent addition by the synchronous merging zones approach for calcium determination in milk by flame AAS is proposed. Main parameters were optimized using a factorial design with central point. The optimum conditions were 2.5% (m/v) for La concentration, 8 mL min-1 for the carrier flow-rate, 20 cm for coiled reactor and 250 ìL for sample volume. Different sample preparation procedures were evaluated such as dilution in water or acid and microwave-assisted decomposition using concentrated or diluted acids. The optimized flow system was applied to determine Ca in eleven commercial milk samples and two standard reference materials diluted in water. Similar calcium levels were encountered comparing the results obtained by the proposed method (dilution in water) with those obtained using microwave-oven digestion. Results obtained in two standard reference materials were in agreement at 95% confidence level with those certified. Recoveries of spiked samples were in the 93% - 116% range. Relative standard deviation (n = 12) was < 5.4% and the sample throughput was 150 measurements per hour, corresponding to a consumption of 250 µL of sample and 6.25 mg La per determination.

Exploring potentialities of the HR-CS FAAS technique in the determination of Ni and Pb in mineral waters

National Health Surveillance Agency (ANVISA) established in the decree number 54 maximum allowed levels for Ni and Pb in mineral and natural waters at 20 µg L-1 and 10 µg L-1, respectively. For screening analysis purposes, the high-resolution continuum source flame atomic absorption spectrometry technique (HR-CS FAAS) was evaluated for the fast-sequential determination of nickel and lead in mineral waters.Two atomic lines for Ni (232.003 nm - main and 341.477 nm - secondary) and Pb (217.0005 nm - main and 283.306 nm - secondary) at different wavelength integrated absorbance (number of pixels) were evaluated. Sensitivity enhanced with the increase of the number of pixels and with the summation of the atomic lines absorbances. The main figures of merit associated to the HR-CS FAAS technique were compared with that obtained by line-source flame atomic absorption spectrometry (LS FAAS). Water samples were pre-concentrated about 5-fold by evaporation before analysis. Recoveries of Pb significantly varied with increased wavelength integrated absorbance. Better recoveries (92-93%) were observed for higher number of pixels at the main line or summating the atomic lines (90-92%). This influence was irrelevant for Ni, and recoveries in the 92-104% range were obtained in all situations.

Flow-batch analyser for preparation of calibration standard mixtures in simultaneous multicomponent spectrometric analysis

The application of multivariate calibration techniques to multicomponent analysis by UV-VIS molecular absorption spectrometry is a powerful tool for simultaneous determination of several chemical species. However, when this methodology is accomplished manually, it is slow and laborious, consumes high amounts of reagents and samples, is susceptible to contaminations and presents a high operational cost. To overcome these drawbacks, a flow-batch analyser is proposed in this work. This analyser was developed for automatic preparation of standard calibration and test (or validation) mixtures. It was applied to the simultaneous determination of Cu2+, Mn2+ and Zn2+ in polyvitaminic and polymineral pharmaceutical formulations, using 4-(2-piridilazo) resorcinol as reagent and a UV-VIS spectrophotometer with a photodiode array detector. The results obtained with the proposed system are in good agreement with those obtained by flame atomic absorption spectrometry, which was employed as reference method. With the proposed analyser, the preparation of calibration and test mixtures can be accomplished about four hours, while the manual procedure requires at least two days. Moreover, it consumes smaller amounts of reagents and samples than the manual procedure. After the preparation of calibration and test mixtures, 60 samples h-1 can be carried out with the proposed flow-batch analyser.

Kuumailmapolttolaitteiston numeerinen virtausmallinnus

Tämä diplomityö perustuu Lappeenrannan teknillisen yliopiston Uusiutuvien energiajärjestelmien laboratorion koelaitteistoon, jolla tutkitaan voimakkaan savukaasunkierrätyksen ja kuumailmapolton soveltuvuutta pienen kokoluokan energiantuotantoprosesseihin. Työn teoriaosassa esitellään tavanomaisesta palamisesta eroavaa kuumailmapolttoa ja tarkastellaan sen ominaisuuksia. Myös työssä käytetyn tutkimusmenetelmän, numeerisen virtauslaskennan, periaatteita ja ominaisuuksia tarkastellaan. Työssä tutkitaan numeerisella virtausmallinnuksella kuumailmapolttolaitteiston virtauskentän käyttäytymistä, kun takaisin tulipesään kierrätettävän savukaasun määrä sekä tulipesän lämpöhäviöiden suuruus vaihtelevat. Virtauskentän tarkastelu on tärkeää, sillä palamisilman ja kierrätetyn savukaasun täytyy sekoittua kuumailmapolton aikaansaamiseksi. Työn virtausmallinnus suoritettiin Finflo-virtausratkaisijalla kaksiulotteisena palamisreaktioita mallintamatta. Vaikka työssä käytetyt mallit olivat kaksiulotteisia ja niissä käytettiin yksinkertaistuksia, virtausten käyttäytymisestä tulipesässä saatiin olennaista tietoa, jota voidaan mahdollisesti hyödyntää jatkotutkimuksissa.

Den talande bokens poetik : en studie med fokus på olika unga vuxnas reception av tre fiktiva texter inlästa på band

The purpose of the research project The poetics of the talking book is to contribute to the knowledge about patterns of understanding in young adults’ reception of fiction, which they listened to through audio books. The problem explored was: How do different groups of listeners receive fictive text presented as a talking book with variations regarding use of voice, engagement and sound effects? The problem formulation rendered four specific research questions: 1. What patterns can be identified in the listeners’ answers regarding story structure and cognitive content in a comparative perspective comprising different reading styles in the taped versions of the text? 2. What patterns of understanding in interpretative reading can be identified in different listeners? 3. Which thoughts do the listeners have about what the talking book should sound like? 4. What affordances for young adults with the functional disability of mild mental retardation can be made visible through guided literature conversations? The theoretical frame of reference was formed by text–reader-oriented literary theory, psychological schema theory, and research regarding voice quality and communication. The project was carried out in two steps. The first phase was to produce the audio books with two variations of reading practice of three short stories with an existential theme in each text. The second step comprised interviewing of 32 young adults (a special group with a reading handicap in form of mild mental retardation, and a reference group with no handicap). The interviews formed as literary conversation were carried out three times during one year. The phenomenological-hermeneutic approach focused on the life worlds of the participants as meaning seeking beings. The analysis was carried out using method triangulation, mainly using phenomenological meaning concentration. The double hermeneutics in use when interpreting the interpretations of the participants revealed a capacity for aesthetic reading of fiction in the special group as well as in the reference group. The aesthetic qualities were found sufficient in all variations of reading by the professional readers of the audio book they listened to. The young adults also could describe how they wanted the audio book to sound: just as if you were reading yourself. A model describing the analytical steps and concepts in use was a result that can serve as an outline of a poetics for the talking book. Unexpected research results were how important the guided literary conversation turned out to be in order to realise the affordances given by the texts regarding exploration of existential themes in the young adults’ life worlds. Thus the result of the research project can be positioned as a piece of emancipatory research stressing the importance of including this group of young adults in the society’s conversation about culture and meaning.

Temperature effect in potassium and nitrate ions in soil transport

When doing researches on solute dynamics in porous medium, the knowledge of medium characteristics and percolating liquids, as well as of external factors is very important. An important external factor is temperature and, in this sense, our purpose was determining potassium and nitrate transport parameters for different values of temperature, in miscible displacement experiments. Evaluated parameters were retardation factor (R), diffusion/dispersion coefficient (D) and dispersivity, at ambient temperature (25 up to 28 ºC), 40 ºC and 50 ºC. Salts used were potassium nitrate and potassium chlorate, prepared in a solution made up of 5 ppm nitrate and 2.000 ppm potassium, with Red-Yellow Latosol porous medium. Temperature exhibited a positive influence upon porous medium solution and upon dispersion coefficient.

Bartlett-Lewis of rectangular pulse modified model: estimate of parameters for simulation of precipitation in sub-hourly duration

The Bartlett-Lewis Rectangular Pulse Modified (BLPRM) model simulates the precipitous slide in the hourly and sub-hourly and has six parameters for each of the twelve months of the year. This study aimed to evaluate the behavior of precipitation series in the duration of 15 min, obtained by simulation using the model BLPRM in situations: (a) where the parameters are estimated from a combination of statistics, creating five different sets; (b) suitability of the model to generate rain. To adjust the parameters were used rain gauge records of Pelotas/RS/Brazil, which statistics were estimated - mean, variance, covariance, autocorrelation coefficient of lag 1, the proportion of dry days in the period considered. The results showed that the parameters related to the time of onset of precipitation (λ) and intensities (μx) were the most stable and the most unstable were ν parameter, related to rain duration. The BLPRM model adequately represented the mean, variance, and proportion of the dry period of the series of precipitation lasting 15 min and, the time dependence of the heights of rain, represented autocorrelation coefficient of the first retardation was statistically less simulated series suitability for the duration of 15 min.