Eliminação do Cr(VI) na fase de neutralização de um efluente industrial proveniente de processos de galvanoplastia

A presente tese teve por base a identificação e resolução de um problema existente no tratamento de efluentes provenientes dos processos de tratamento de superfícies por galvanoplastia, na OGMA – Indústria Aeronáutica de Portugal S.A.. Observou-se a ocorrência, esporádica, de crómio hexavalente, (Cr (VI)), em valor superior ao valor limite de emissão (VLE). Os resultados foram monitorizados e os dados recolhidos no decorrer da actividade de tratamento de efluentes, durante o período de, aproximadamente, 5 anos (2006 a 2011). A recolha de resultados decorreu no âmbito da actividade profissional da mestranda, que, para além da responsabilidade técnica dos processos de galvanoplastia na empresa, é também responsável pelo suporte técnico ao processo de tratamento de efluentes resultantes da actividade de tratamento de superficies por processos de galvanoplastia. A empresa OGMA – Indústria Aeronáutica de Portugal S.A., é uma empresa de actividade aeronáutica dedicada à Fabricação e Manutenção de aeronaves, nomeadamente a prestação de serviços de Manutenção, Revisão e Modernização de, Aeronaves, Motores e Componentes, bem como Fabricação e Montagem de Aeroestruturas. Integrada na OGMA, S.A. encontra-se a área de tratamentos electroquímicos, onde são realizados processos de tratamento de materiais metálicos por electrodeposição, deposição química e conversão química. Desta actividade resulta uma quantidade considerável de efluentes líquidos que necessitam de tratamento adequado previamente à sua descarga em cursos de água. Devido ao tipo de contaminantes que estes efluentes possuem, o tratamento dos mesmos é realizado em várias etapas, passando pela oxidação de cianetos, a redução de cromatos e a neutralização. Posteriormente segue-se uma sedimentação e a remoção de lamas. De modo a garantir um controlo dos parâmetros de descarga dos efluentes tratados, de acordo com a legislação ambiental em vigor, o efluente obtido é analisado periodicamente em laboratório acreditado. Na perspectiva de solucionar o problema em questão, procedeu-se à realização de ensaios experimentais utilizando os efluentes provenientes dos tanques de reacção da redução de cromatos e da oxidação de cianetos da linha com cádmio, com especial incidência na variação dos intervalos de pH recomendados para cada uma das fases do tratamento de efluentes, e observação do comportamento das misturas em termos de presença de Cr (VI), quando sujeitos a variações de pH. Após análise dos dados disponíveis e realização de todos os ensaios, conclui-se que, o processo de oxidação de cianeto da linha com cádmio e o processo de redução de cromatos na mesma linha estão a funcionar adequadamente. Concluiu-se que o reaparecimento de Cr (VI) ocorre devido à existência de hipoclorito de sódio, em excesso, no tanque de oxidação de cianeto que, quando passa para o tanque de neutralização e entra em contacto com o efluente proveniente do tanque de redução de cromatos, oxida parte do crómio trivalente, (Cr (III)), existente, a Cr (VI). Para impedir a ocorrência deste fenómeno separou-se todo o efluente contendo crómio que passou a ser tratado na linha de tratamento de efluentes isenta de cádmio, não entrando assim em contacto com o efluente que contém hipoclorito não reagido, evitando a oxidação do Cr (III) a Cr (VI).

Bioconversion of D-glucose into D-glucosone by Glucose 2-oxidase from Coriolus versicolor at Moderate Pressures

Glucose 2-oxidase (pyranose oxidase, pyranose: oxygen-2-oxidoreductase, EC 1.1.3.10) from Coriolus versicolor catalyses the oxidation of D-glucose at carbon 2 in the presence of molecular O(2) producing D-glucosone (2-keto-glucose and D-arabino-2-hexosulose) and H(2)O(2). It was used to convert D-glucose into D-glucosone at moderate pressures (i.e. up to 150 bar) with compressed air in a modified commercial batch reactor. Several parameters affecting biocatalysis at moderate pressures were investigated as follows: pressure, [enzyme], [glucose], pH, temperature, nature of fluid and the presence of catalase. Glucose 2-oxidase was purified by immobilized metal affinity chromatography on epoxy-activated Sepharose 6B-IDA-Cu(II) column at pH 6.0. The rate of bioconversion of D-glucose increased with the pressure since an increase in the pressure with compressed air resulted in higher rates of conversion. On the other hand, the presence of catalase increased the rate of reaction which strongly suggests that H(2)O(2) acted as inhibitor for this reaction. The rate of bioconversion of D-glucose by glucose 2-oxidase in the presence of either nitrogen or supercritical CO(2) at 110 bar was very low compared with the use of compressed air at the same pressure. The optimum temperature (55 degrees C) and pH (5.0) of D-glucose bioconversion as well as kinetic parameters for this enzyme were determined under moderate pressure. The activation energy (E(a)) was 32.08 kJmol(-1) and kinetic parameters (V(max), K(m), K(cat) and K(cat)/K(m)) for this bioconversion were 8.8 Umg(-1) protein, 2.95 mM, 30.81 s(-1) and 10,444.06 s(-1)M(-1), respectively. The biomass of C. versicolor as well as the cell-free extract containing glucose 2-oxidase activity were also useful for bioconversion of D-glucose at moderate pressures. The enzyme was apparently stable at moderate pressures since such pressures did not affect significantly the enzyme activity.

Complexes of copper(II) with 3-(ortho-substituted phenylhydrazo)pentane-2,4-diones: syntheses,properties and catalytic activity for cyclohexane oxidation

Reactions of copper(II) with 3-phenylhydrazopentane-2,4-diones X-2-C6H4-NHN = C{C(= O)CH3}(2) bearing a substituent in the ortho-position [X = OH (H2L1) 1, AsO3H2 (H3L2) 2, Cl (HL3) 3, SO3H (H2L4) 4, COOCH3 (HL5) 5, COOH (H2L6) 6, NO2 (HL7) 7 or H (HL8) 8] lead to a variety of complexes including the monomeric [CuL4(H2O)(2)]center dot H2O 10, [CuL4(H2O)(2)] 11 and [Cu(HL4)(2)(H2O)(4)] 12, the dimeric [Cu-2(H2O)(2)(mu-HL2)(2)] 9 and the polymeric [Cu(mu-L-6)](n)] 13 ones, often bearing two fused six-membered metallacycles. Complexes 10-12 can interconvert, depending on pH and temperature, whereas the Cu(II) reactions with 4 in the presence of cyanoguanidine or imidazole (im) afford the monomeric compound [Cu(H2O)(4){NCNC(NH2)(2)}(2)](HL4)(2)center dot 6H(2)O 14 and the heteroligand polymer [Cu(mu-L-4)(im)](n) 15, respectively. The compounds were characterized by single crystal X-ray diffraction (complexes), electrochemical and thermogravimetric studies, as well as elemental analysis, IR, H-1 and C-13 NMR spectroscopies (diones) and ESI-MS. The effects of the substituents in 1-8 on the HOMO-LUMO gap and the relative stability of the model compounds [Cu(OH)(L-8)(H2O)]center dot H2O, [Cu(L-1)(H2O)(2)]center dot H2O and [Cu(L-4)(H2O)(2)]center dot H2O are discussed on the basis of DFT calculations that show the stabilization follows the order: two fused 6-membered > two fused 6-membered/5-membered > one 6-membered metallacycles. Complexes 9, 10, 12 and 13 act as catalyst precursors for the peroxidative oxidation (with H2O2) of cyclohexane to cyclohexanol and cyclohexanone, in MeCN/H2O (total yields of ca. 20% with TONs up to 566), under mild conditions.

Coordination Chemistry of the (eta(6)-p-Cymene)ruthenium(II) Fragment with Bis-, Tris-, andTetrakis(pyrazol-1-yl)borate Ligands: Synthesis, Structural, Electrochemical, and CatalyticDiastereoselective Nitroaldol Reaction Studies

Novel [Ru(eta(6)-p-cymene)(kappa(2)-L)X] and [Ru(eta(6)-p-cymene)(kappa(3)-L)]X center dot nH(2)O complexes (L = bis-, tris-, or tetrakis-pyrazolylborate; X = Cl, N-3, PF6, or CF3SO3) are prepared by treatment of [Ru(eta(6)-p-cymene)Cl-2](2) with poly-(pyrazolyl)borate derivatives [M(L)] (L in general; in detail L = Ph(2)Bp = diphenylbis-(pyrazol-1-yl)borate; L = Tp = hydrotris(pyrazol-1-yl)borate; L = pzTp = tetrakis(pyrazol-1-yl)borate; L = Tp(4Bo) = hydrotris(indazol-1-yl)borate, L = T-p4Bo,T-5Me = (5-methylindazol-1-yl)borate; L = Tp(Bn,4Ph) = hydrotris(3-benzyl-4-phenylpyrazol-1-yl)borate; M = Na, K, or TI) and characterized by analytical and spectral data (IR, ESIMS, H-1 and C-13 NMR). The structures of [Ru(eta(6)-p-cymene)(Ph(2)Bp)Cl] (1) and [Ru(eta(6)-p-cymene)(Tp)Cl] (3) have been established by single-crystal X-ray diffraction analysis. Electrochemical studies allowed comparing the electron-donor characters of Tp and related ligands and estimating the corresponding values of the Lever E-L ligand parameter. The complexes [Ru(eta(6)-p-cymene)-(kappa(2)-L)X] and [Ru(eta(6)-p-cymene)(kappa(3)-L)]X center dot nH(2)O act as catalyst precursors for the diastereoselective nitroaldol reaction of benzaldehyde and nitroethane to the corresponding beta-nitroalkanol (up to 82% yield, at room temperature) with diastereoselectivity toward the formation of the threo isomer.

Analysis of ground reaction force and electromyographic activity of the gastrocnemius muscle during double support

O documento em anexo encontra-se na versão post-print (versão corrigida pelo editor).

Comparative analysis of the ground reaction forces, during the support phase, in a group of pregnant women on their 3rd trimester of pregnancy and in a group of not pregnant women

PURPOSE: To analyze and compare the Ground Reaction Forces (GRF), during the stance phase of walking in pregnant women in the 3rd trimester of pregnancy, and non pregnant women. METHODS: 20 women, 10 pregnant and 10 non pregnant, voluntarily took part in this study. GRF were measured (1000 Hz) using a force platform (BERTEC 4060-15), an amplifier (BERTEC AM 6300) and an analogical-digital converter of 16 Bits (Biopac). RESULTS: The study showed that there were significant differences among the two groups concerning absolute values of time of the stance phase. In what concerns to the normalized values the most significant differences were verified in the maximums values of vertical force (Fz3, Fz1) and in the impulse of the antero-posterior force (Fy2), taxes of growth of the vertical force, and in the period of time for the antero-posterior force (Fy) be null. CONCLUSIONS: It is easier for the pregnant to continue forward movement (push-off phase). O smaller growth rates in what concerns to the maximum of the vertical force (Fz1) for the pregnant, can be associated with a slower speed of gait, as an adaptation strategy to maintain the balance, to compensate the alterations in the position of her center of gravity due to the load increase. The data related to the antero-posterior component of the force (Fy), shows that there is a significant difference between the pregnant woman’s left foot and right foot, which accuses a different functional behavior in each one of the feet, during the propulsion phase (TS).

Ruthenium(II) Arene Complexes Bearing Tris(pyrazolyl)methanesulfonate Capping Ligands.Electrochemistry, Spectroscopic, and X-ray Structural Characterization

Novel [Ru(L)(Tpms)]Cl and [Ru(L)(Tpms(Ph))]Cl complexes (L = p-cymene, benzene, or hexamethylbenzene, Tpms = tris(pyrazolyl)-methanesulfonate, Tpms(Ph) = tris(3-phenylpyrazoly)methanesulfonate) have been prepared by reaction of [Ru(L)(mu-Cl)(2)](2) with Li[Tpms] and Li[Tpms(Ph)], respectively. [Ru(p-cymene)(Tpms)]BF4 has been synthesized through a metathetic reaction of [Ru(p-cymene)(Tpms)]Cl with AgBF4. [RuCl(cod)(Tpms)] (cod = 1,5-cyclooctadiene) and [RuCl(cod)(Tpms(Ph))] are also reported, being obtained by reaction of [RuCl2(cod)(MeCN)(2)] with Li[Tpms] and Li[Tpms(Ph)], respectively. The structures of the complexes and the coordination modes of the ligands have been established by IR, NMR, and single-crystal X-ray diffraction (for [RuL(Tpms)]X (L = p-cymene or HMB, X = Cl; L = p-cymene, X = BF4)) studies. Electrochemical studies showed that each complex undergoes a single-electron R-II -> R-III oxidation at a potential measured by cyclic voltammetry, allowing to compare the electron-donor characters of the tris(pyrazolyl)methanesulfonate and arene ligands, and to estimate, for the first time, the values of the Lever E-L ligand parameter for Tmps(Ph), HMB, and cod.

Study on the glycerolysis reaction of high free fatty acid oils for use as biodiesel feedstock

Biodiesel is the main alternative to fossil diesel and it may be produced from different feedstocks such as semi-refined vegetable oils, waste frying oils or animal fats. However, these feedstocks usually contain significant amounts of free fatty acids (FFA) that make them inadequate for the direct base catalyzed transesterification reaction (where the FFA content should be lower than 4%). The present work describes a possible method for the pre-treatment of oils with a high content of FFA (20 to 50%) by esterification with glycerol. In order to reduce the FFA content, the reaction between these FFA and an esterification agent is carried out before the transesterification reaction. The reaction kinetics was studied in terms of its main factors such astemperature, % of glycerin excess, % of catalyst used, stirring velocity and type of catalyst used. The results showed that glycerolysis is a promising pretreatment to acidic oils or fats (> 20%) as they led to the production of an intermediary material with a low content of FFA that can be used directly in thetransesterification reaction for the production of biodiesel. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Synthesis and structural characterization of iron complexes with 2,2,2-tris(1-pyrazolyl)ethanol ligands: Application in the peroxidative oxidation of cyclohexane under mild conditions

The reactions of FeCl2 center dot 2H(2)O and 2,2,2-tris(1-pyrazolyl) ethanol HOCH2C(pz)(3) (1) (pz = pyrazolyl) afford [Fe{HOCH2C(pz)(3)}(2)][FeCl4]Cl (2), [Fe{HOCH2C(pz)(3)}(2)](2)[Fe2OCl6](Cl)(2)center dot 4H(2)O (3 center dot 4H(2)O), [Fe{HOCH2C(pz)(3)}(2)] [FeCl{HOCH2C(pz)(3)}(H2O)(2)](2)(Cl)(4) (4) or [Fe{HOCH2C(pz)(3)}(2)]Cl-2 (5), depending on the experimental conditions. Compounds 1-5 were isolated as air-stable crystalline solids and fully characterized, including (1-4) by single-crystal X-ray diffraction analyses. The latter technique revealed strong intermolecular H-bonds involving the OH group of the scorpionate 2 and 3 giving rise to 1D chains which, in 3, are further expanded to a 2D network with intercalated infinite and almost plane chains of H-interacting water molecules. In 4, intermolecular pi center dot center dot center dot pi interactions involving the pyrazolyl rings are relevant. Complexes 2-5 display a high solubility in water (S-25 degrees C ca. 10-12 mg mL(-1)), a favourable feature towards their application as catalysts (or catalyst precursors) for the peroxidative oxidation of cyclo-hexane to cyclohexanol and cyclohexanone, with aqueous H2O2/MeCN, at room temperature (TON values up to ca. 385). (C) 2011 Elsevier B. V. All rights reserved.

A Hexanuclear Mixed-Valence Oxovanadium(IV,V) Complex as a Highly Efficient Alkane Oxidation Catalyst

The new hexanuclear mixed-valence vanadium complex [V3O3(OEt)(ashz)(2)(mu-OEt)](2) (1) with an N,O-donor ligand is reported. It acts as a highly efficient catalyst toward alkane oxidations by aqueous H2O2. Remarkably, high turnover numbers up to 25000 with product yields of up to 27% (based on alkane) stand for one of the most active systems for such reactions.

Oxorhenium Complexes Bearing the Water-Soluble Tris(pyrazol-1-yl)methanesulfonate, 1,3,5-Triaza-7-phosphaadamantane, or Related Ligands, as Catalysts for Baeyer-Villiger Oxidation of Ketones

New rhenium(VII or III) complexes [ReO3(PTA)(2)][ReO4] (1) (PTA = 1,3,5-triaza-7-phosphaadamantane), [ReO3(mPTA)][ReO4] (2) (mPTA = N-methyl-1,3,5-triaza-7-phosphaadamantane cation), [ReO3(HMT)(2)] [ReO4] (3) (HMT = hexamethylenetetramine), [ReO3(eta(2)-Tpm)(PTA)][ReO4] (4) [Tpm = hydrotris(pyrazol-1-yl)methane, HC(pz)(3), pz = pyrazolyl), [ReO3(Hpz)(HMT)][ReO4] (5) (Hpz = pyrazole), [ReO(Tpms)(HMT)] (6) [Tpms = tris(pyrazol-1-yl)methanesulfonate, O3SC(pz)(3)(-)] and [ReCl2{N2C(O)Ph} (PTA)(3)] (7) have been prepared from the Re(VII) oxide Re2O2 (1-6) or, in the case of 7, by ligand exchange from the benzoyldiazenido complex [ReCl2(N2C-(O)Ph}(Hpz)(PPh3)(2)], and characterized by IR and NMR spectroscopies, elemental analysis and electrochemical properties. Theoretical calculations at the density functional theory (DFT) level of theory indicated that the coordination of PTA to both Re(III) and Re(VII) centers by the P atom is preferable compared to the coordination by the N atom. This is interpreted in terms of the Re-PTA bond energy and hard-soft acid-base theory. The oxo-rhenium complexes 1-6 act as selective catalysts for the Baeyer-Villiger oxidation of cyclic and linear ketones (e.g., 2-methylcyclohexanone, 2-methylcyclopentanone, cyclohexanone, cyclopentanone, cyclobutanone, and 3,3-dimethyl-2-butanone or pinacolone) to the corresponding lactones or esters, in the presence of aqueous H2O2. The effects of a variety of factors are studied toward the optimization of the process.

Homogeneous and heterogenised new gold C-scorpionate complexes as catalysts for cyclohexane oxidation

Gold(III) complexes of type [AuCl2{eta(2)-RC(R'pz)(3)}]Cl [R = R' = H (1), R = CH2OH, R' = H (2) and R = H, R' = 3,5-Me-2(3), pz = pyrazol-1-yl] were supported on carbon materials (activated carbon, carbon xerogel and carbon nanotubes) and used for the oxidation of cyclohexane to cyclohexanol and cyclohexanone, with aqueous H2O2, under mild conditions.

Estudo do tratamento de águas contaminadas com tricloroetileno, usando ferro zerovalente

A tecnologia de barreiras reactivas é uma alternativa possível de ser implementada para tratamento de águas contaminadas com compostos organoclorados, nomeadamente o tricloroetileno (TCE). O recurso a ferro zerovalente (Fe0) como meio reactivo tem na actualidade inúmeras aplicações, tratando-se de uma reacção de desalogenação por mecanismo de oxidação-redução. Neste trabalho fizeram-se estudos em batch da reacção entre o Fe0 e o TCE de forma a conhecer os parâmetros cinéticos. A natureza e a área da superfície do ferro provaram ser determinantes na velocidade da reacção. Foi possível verificar que para o sistema ferro comercial / TCE a ordem da reacção é inferior a um, e a constante cinética da ordem de 10-2 Lm-2h-1. Para simular uma barreira reactiva, projectaram-se e construíram-se colunas, as quais foram cheias com areia e ferro depois de devidamente misturados, uma vez que se tratou da disposição a que corresponderam melhores eficiências de redução do TCE. Não foi possível estabelecer o mecanismo da reacção, nem conhecer os parâmetros cinéticos, pelas dificuldades experimentais encontradas na análise do TCE e pelo facto de se tratar de uma reacção muito lenta. A cromatografia gasosa com detector de ionização de chama provou ser o método mais apropriado para doseamento do TCE em águas contaminadas, nas condições usadas neste estudo. A elevada volatilização do TCE e a baixa solubilidade em água contribuíram para as dificuldades operacionais encontradas.

PPO Reaction Scale-up

O óxido de polifenileno com a marca comercial PPO® é uma das resinas principais produzidas na SABIC IP e o ingrediente principal do plástico de engenharia com a marca registada, Noryl®. A equipa de tecnologia de processo de PPO® desenvolve uma série de novos produtos em reactores de pequena escala, tanto em Selkirk como em Bergen op Zoom. Para se efectuar uma transição rápida da escala laboratorial para a fábrica, é necessário um conhecimento completo do reactor. O objectivo deste projecto consiste em esboçar linhas gerais para o scale-up de novos produtos de PPO1, do laboratório para a escala industrial, baseado no estudo de um tipo de PPO, PPO 803. Este estudo pode ser dividido em duas fases. Numa primeira fase, as receitas e os perfis da reacção são comparados, de onde se retiram as primeiras conclusões. Posteriormente, com base nestas conclusões, é realizado um planeamento experimental. O estudo inicial sugeriu que a receita, a temperatura inicial do reactor e a velocidade do agitador poderiam influenciar o tempo da reacção bem como a queda da velocidade intrínseca do polímero (IV drop). As reacções experimentais mostraram que a receita é o principal factor que influencia, tanto o tempo de reacção, como a queda de viscosidade intrínseca. O tempo de reacção será tanto maior quanto menor a agitação devido à má dispersão do oxigénio na mistura. O uso de temperaturas iniciais elevadas conduz a uma queda maior da viscosidade intrínseca devido à desactivação do catalisador. O método experimental utilizado no laboratório de Bergen op Zoom é um bom exemplo, simulador, do procedimento utilizado na fábrica.

Preparação de catalisadores heterogéneos para a produção de biodiesel

A produção de biodiesel como combustível para motores diesel, aumentou fortemente nos últimos anos e espera-se que cresça mais e mais num futuro próximo. O aumento do consumo de biodiesel exige processos de produção optimizados que permitam grandes capacidades de produção, operações simplificadas, rendimentos altos, bem como a utilização de matérias-primas mais económicas. Por isso, o desenvolvimento de processos de produção de baixo custo exige a especificação de catalisadores heterogéneos eficientes na promoção da reacção de transesterificação, permitindo a imediata separação da glicerina pura, não necessitando de uma purificação dispendiosa deste subproduto. Os xerogéis de carbono surgem então como materiais promissores para aplicação como catalisadores heterogéneos para a produção de biodiesel, devido às suas excelentes propriedades ao nível da sua textura e superfície química. Neste trabalho o principal objectivo foi a preparação de um xerogel de carbono, com o intuito de posteriormente ser aplicado na produção de biodiesel por catálise heterogénea. Amostras de xerogel de carbono foram preparadas pelo método sol-gel e oxidadas em fase líquida sendo posteriormente caracterizados os seus grupos funcionais e a sua área específica. Os resultados obtidos mostram que é possivel obter um xerogel de carbono com área superficial alta, tendo sido atingido um valor máximo para a amostra número dois (803 m2/g). Os resultados atingidos ao nível da preparação do catalisador permitem concluir que as condições de operação influenciam a estrutura final do xerogel de carbono. Quanto à caracterização da química superficial do xerogel, foi possível verificar que a diferença do número de acidez entre as amostras oxidadas e não oxidadas do mesmo lote é alta, o que permite afirmar que a oxidação do material de carbono incrementa a concentração de grupos oxigénio à superfície do xerogel. O valor máximo para o número de acidez foi obtido com a amostra número três (Amostra oxidada - 916 μmol/g, Amostra não oxidada - 207 μmol/g). Apesar de terem sido realizados ensaios para a produção de biodiesel os resultados obtidos foram nulos. A escolha das condições de reacção para a catálise heterogénea com este tipo de material poderá não ter sido a mais indicada, assim como a quantidade e o tipo de grupos funcionais introduzidos no catalisador não terem acidez suficiente para permitir uma catálise efectiva.