Cellular Compartmentation of Zinc in Leaves of the Hyperaccumulator Thlaspi caerulescens1

Cellular compartmentation of Zn in the leaves of the hyperaccumulator Thlaspi caerulescens was investigated using energy-dispersive x-ray microanalysis and single-cell sap extraction. Energy-dispersive x-ray microanalysis of frozen, hydrated leaf tissues showed greatly enhanced Zn accumulation in the epidermis compared with the mesophyll cells. The relative Zn concentration in the epidermal cells correlated linearly with cell length in both young and mature leaves, suggesting that vacuolation of epidermal cells may promote the preferential Zn accumulation. The results from single-cell sap sampling showed that the Zn concentrations in the epidermal vacuolar sap were 5 to 6.5 times higher than those in the mesophyll sap and reached an average of 385 mm in plants with 20,000 μg Zn g−1 dry weight of shoots. Even when the growth medium contained no elevated Zn, preferential Zn accumulation in the epidermal vacuoles was still evident. The concentrations of K, Cl, P, and Ca in the epidermal sap generally decreased with increasing Zn. There was no evidence of association of Zn with either P or S. The present study demonstrates that Zn is sequestered in a soluble form predominantly in the epidermal vacuoles in T. caerulescens leaves and that mesophyll cells are able to tolerate up to at least 60 mm Zn in their sap.

Interisland and interarchipelago transfer of stone tools in prehistoric Polynesia.

Tracing interisland and interarchipelago movements of people and artifacts in prehistoric Polynesia has posed a challenge to archaeologists due to the lack of pottery and obsidian, two materials most readily used in studies of prehistoric trade or exchange. Here we report the application of nondestructive energy-dispersive x-ray fluorescence (EDXRF) analysis to the sourcing of Polynesian artifacts made from basalt, one of the most ubiquitous materials in Polynesian archaeological sites. We have compared excavated and surface-collected basalt adzes and adze flakes from two sites in Samoa (site AS-13-1) and the Cook Islands (site MAN-44), with source basalts from known prehistoric quarries in these archipelagoes. In both cases, we are able to demonstrate the importing of basalt adzes from Tutuila Island, a distance of 100 km to Ofu Island, and of 1600 km to Mangaia Island. These findings are of considerable significance for Polynesian prehistory, as they demonstrate the movement of objects not only between islands in the same group (where communities were culturally and linguistically related) but also between distant island groups. Further applications of EDXRF analysis should greatly aid archaeologists in their efforts to reconstruct ancient trade and exchange networks, not only in Polynesia but also in other regions where basalt was a major material for artifact production.

Desenvolvimento de hidroxiapatita contendo prata via precipitação e imersão: avaliação do efeito antimicrobiano

A utilização de substitutos ósseos para recuperação da função perdida é uma constante busca dentro da área médica. Por isso os biomateriais têm recebido uma atenção muito grande por parte da comunidade científica, dentre eles os materiais a base de fosfato de cálcio. A hidroxiapatita, Ca10 (PO4)6 (OH) 2, tem sido muito estudada, pois além de representar a constituição da massa dos ossos naturais e dentes em 30 a 70%, possui propriedades de bioatividade e osteocondutividade, favorecendo e auxiliando o crescimento do tecido ósseo. Em contrapartida, infecções bacterianas podem surgir após o implante ocasionando a perda da funcionalidade a curto e médio prazo. Várias alternativas estão sendo testadas, geralmente associadas ao uso de antibióticos convencionais incorporados aos biomateriais. Uma alternativa a tais antibióticos seria a utilização de metais que possuem propriedades antibacterianas. A prata (Ag) é conhecida como um metal bactericida e por isso ganhou lugar de destaque dentre os estudos como um aliado importante no controle das infecções pós-cirúrgicas. Este trabalho teve como objetivo sintetizar, caracterizar e avaliar o efeito antimicrobiano da adição de íons de prata em hidroxiapatita. Foram obtidos pós de hidroxiapatita contendo prata (HAAg), nas concentrações de 0,1M; 0,01M e 0,001M pelo método de precipitação em temperatura ambiente e por imersão do pó de hidroxiapatita em soluções aquosas. As fases cristalinas e os grupamentos iônicos foram analisados para cada condição por técnicas de difração de raios X (DRX) e espectroscopia no infravermelho (IV) respectivamente. As informações sobre a morfologia e identificação de elementos químicos foi realizado pela técnica de microscopia eletrônica de varredura com espectroscopia de energia dispersiva (MEV EDS). As avaliações antimicrobianas foram realizadas por ensaios qualitativos e quantitativos, o ensaio qualitativo utilizou o teste de halo de difusão em disco para Staphylococcus aureus e Escherichia coli e o ensaio quantitativo utilizou contagem de bactérias para as cepas de Staphylococcus aureus. Os resultados de DRX e IV indicaram que independentemente do método de obtenção da HAAg foi possível observar a presença de prata metálica caracterizada pelos picos em 2θ=38,1º e 44,3º nas amostras HAAg0,1Im, HAAg0,1Pr e HAAg0,01Pr. Observou-se também a presença de AgO, correspondente ao pico em 2θ=37,5º nas amostras de HAAg0,01Pr e HAAg0,001Pr. Nos espectros de IV estão presentes as bandas que caracterizam a fase HA, referentes aos grupamentos PO43-, OH- e CO32-. Analisados em conjunto os ensaios qualitativos e quantitativos, as amostras HAAg0,01Im e HAAg0,001Im sintetizadas por imersão indicaram os melhores resultados para o ensaio de disco difusão, por apresentarem formação de halo inibição do crescimento bacteriano para a bactéria S. aureus. Para os ensaios quantitativos as amostras obtidas por precipitação com concentrações 0,1M e 0,01M de prata apresentaram melhor resultado por inibirem o crescimento bacteriano para as cepas S. aureus.

Estudo da hidrogenação para pulverização de ligas à base de terras raras com Nb para eletrodos de hidreto metálico

Neste trabalho foram estudadas as series de ligas La0,7Mg0,3Al0,3Mn0,4Co(0,5-x)NbxNi3,8 (x =0 a 0,5) e La0,7Mg0,3Al0,3Mn0,4Nb(0,5-x)Ni(3,8-x) (x =0,3; 0,5 e 1,3), como eletrodo negativo de baterias de Níquel Hidreto Metálico. A pulverização das ligas foi realizada com duas pressões de H2 (2 bar e 9 bar). A capacidade de descarga das baterias de níquel hidreto metálico foi analisada pelo equipamento de testes elétricos Arbin BT-4. As ligas, no estado bruto de fusão, foram analisadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva (EDS) e difração de raios-X. Com o aumento da concentração de nióbio nas ligas nota-se a diminuição da estabilidade cíclica das baterias e da capacidade máxima de descarga. A capacidade de descarga máxima obtida foi para a liga La0,7Mg0,3Al0,3Mn0,4Co0,5Ni3,8 (45,36 mAh) e a bateria que apresentou a melhor performance foi a liga La0,7Mg0,3Al0,3Mn0,4Co0,4Nb0,1Ni3,8 (44,94 mAh).

Catalisadores Ni/MgO-SiO2 aplicados na reação de reforma a vapor de glicerol

Catalisadores de Ni (10% em massa) suportado em matrizes mistas MgO-SiO2 foram aplicados na reação de reforma a vapor de glicerol. Os efeitos do teor de MgO como aditivo e do método de preparação foram avaliados frente às propriedades físico-químicas e texturais dos materiais; assim como à atividade, seletividade, estabilidade e formação de carbono na reforma a vapor do glicerol. Os catalisadores foram preparados com diferentes teores mássicos de MgO (10%, 30% e 50%) sobre SiO2 comercial, utilizando processo via seca (mistura física) e via úmida (impregnação sequencial com diferentes solventes: água, etanol e acetona). Foram utilizadas as técnicas de caracterização de espectroscopia de energia dispersiva de raios X, fisissorção de nitrogênio, difratometria de raios X, termogravimetria, difratometria de raios X in situ com O2, redução a temperatura programada com H2, difratometria de raios X in situ com H2, dessorção a temperatura programada com H2 e microscopia eletrônica de varredura. Foi observado que o Ni(II) interage de forma variada com os suportes com diferentes teores de MgO, e que a polaridade do solvente de impregnação utilizado no processo de preparação influencia as propriedades dos catalisadores. A fim de verificar a atividade, seletividade e deposição de carbono; os catalisadores foram testados na reação de reforma a vapor de glicerol a 600oC, por um período de 5h e razão molar água:glicerol de 12:1. Após as reações, os catalisadores foram novamente submetidos às análises de termogravimetria, difratometria de raios X e microscopia eletrônica de varredura, visando a caracterização dos depósitos de carbono obtidos durante o processo catalítico. Os catalisadores de matrizes mistas se mostraram ativos e apresentaram seletividades similares para os produtos gasosos CH4, CO e CO2, além de um alto rendimento em H2. Observou-se que a adição de MgO no suporte, aumentou a dispersão do Ni(II) no material, que por sua vez, influenciou na quantidade de carbono depositado ao longo da reação. A polaridade do solvente de impregnação também teve influência na dispersão metálica, sendo que, quanto menor a polaridade do solvente, maior foi a dispersão obtida no catalisador, e menor a deposição de carbono na reação. O material que apresentou o melhor desempenho catalítico frente ao rendimento de H2 e à deposição de carbono, foi o catalisador preparado com 30% de MgO com etanol como solvente de impregnação.

Estudo da substituição da fluorita por alumina ou sodalita e de cal por resíduo de mármore em escórias sintéticas dessulfurantes.

A siderurgia vem sofrendo transformações que buscam inovação e matérias-primas alternativas. Dentro deste contexto, o uso de resíduos industriais para a formação de escórias sintéticas é tido como alternativa na busca de novos materiais e rotas de reaproveitamento de resíduos. Portanto, este trabalho teve como objetivo estudar o uso de escórias sintéticas na etapa de dessulfuração do ferro-gusa, aço e ferro fundido. Assim como, propor a utilização da sodalita e da alumina em substituição à fluorita e o resíduo de mármore em substituição à cal convencional. Inicialmente, o resíduo foi caracterizado utilizando as seguintes técnicas: análise química, análise granulométrica, área de superfície específica, difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e análise de espectroscopia por energia dispersiva (EDS). Os resultados da caracterização mostraram que aproximadamente 90% das partículas do resíduo de mármore estão abaixo de 100m e sua área superficial foi de 0,24m²/g. Através da difração de raios-X foi observado que o resíduo é composto por CaCO3, MgCO3 e SiO2. Na sequência, foram feitas simulações com o software Thermo-Calc para obter dados termodinâmicos das fases presentes nas misturas e compará-los com os resultados experimentais. Além disso, também foram calculados dados de capacidade de sulfeto (Cs), partição de enxofre (Ls) e basicidade ótica () das misturas iniciais. Posteriormente, foram realizados os ensaios experimentais em escala laboratorial para ferro-gusa, ferro fundido e aço, respectivamente nas temperaturas de 1400°C, 1550°C e 1600°C. Nos ensaios de dessulfuração do aço e do ferro-gusa, utilizou-se um rotor de alumina com o objetivo de favorecer a agitação no metal e aumentar a remoção de enxofre. Na etapa de dessulfuração do ferro-gusa, constatou-se que a fase sólida de CaO é a responsável pela remoção de enxofre e que a presença das fases silicato tricálcio e aluminato tricálcio (3CaO.SiO2 e 3CaO.Al2O3) limitam a reação, sendo maiores suas concentrações nas escórias que utilizaram o resíduo de mármore e sodalita, devido a presença de SiO2 e Al2O3 nestas matérias-primas. Já para o aço e o ferro fundido, que foram estudados com escórias à base de CaO e Al2O3, observou-se que o aumento da fase líquida favoreceu a dessulfuração. Verificou-se que a dessulfuração no ferro fundido foi por escória de topo e no aço por um processo misto, onde a fase líquida e fase sólida participaram da dessulfuração.

Estudo cinético da lixiviação de metais de placas de circuito impresso obsoletas.

O processo tradicional de recuperação de metais de resíduos de equipamentos eletroeletrônicos (REEE) geralmente envolve processamento pirometalúrgico. Entretanto, o uso desta tecnologia para processar placas de circuito impresso (PCI) obsoletas pode levar à liberação de dioxinas e furanos, devido à decomposição térmica de retardantes de chama e resinas poliméricas presentes no substrato das placas. Portanto, este trabalho propõe uma rota hidrometalúrgica para recuperação de metais. O comportamento dos metais, com destaque para cobre, zinco e níquel, durante a lixiviação ácida, foi estudado em três temperaturas diferentes (35ºC, 65ºC e 75ºC), com e sem adição de um agente oxidante (peróxido de hidrogênio H2O2). A cinética de dissolução ácida desses metais foi estudada baseada na análise química por ICP-OES (Espectrometria de emissão ótica por plasma acoplado indutivamente) e EDX (Espectroscopia de fluorescência de raios-X por energia dispersiva). O balanço de massa e a análise química indicaram que a etapa de lixiviação sem adição de oxidante é pouco eficaz na extração dos metais, sendo responsável pela dissolução de menos do que 6% do total extraído. A 65ºC e H2SO4 1 mol/L, com adição de 5 mL de H2O2 (30%) a cada quinze minutos e densidade de polpa de 1 g / 10 mL, 98,1% do cobre, 99,9% do zinco e 99,0% do níquel foram extraídos após 4 horas. A cinética de dissolução desses metais é controlada pela etapa da reação química, seguindo, dependendo da temperatura, a equação 1 (1 XB)1/3 = k1.t ou a equação ln (1 XB) = k4.t.

Utilização de resíduo de mármore e de óxido de boro em escórias sintéticas dessulfurantes para aços.

O mercado atual exige das indústrias siderúrgicas aços de melhor qualidade produzidos por meio de processos que causem menor impacto ao meio ambiente. Dessa forma, este trabalho teve como objetivo reciclar o resíduo de mármore gerado na indústria de rochas ornamentais, que possui em sua composição óxido de cálcio (CaO) e óxido de magnésio (MgO). O CaO é suficiente para substituir a cal nas escórias e o MgO contribui para a diminuição do desgaste dos refratários, através do emprego do resíduo no processo produtivo do aço. Além disso, foi realizada a substituição da fluorita por óxido de boro como fluxante na composição de misturas dessulfurantes. O resíduo de mármore foi caracterizado utilizando as seguintes técnicas: análise química via EDXFR, análise granulométrica via espalhamento de luz, área de superfície específica pelo método BET, difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e análise de micro-regiões por EDS. Visando verificar a eficiência na dessulfuração, foram formuladas misturas sintéticas utilizando a cal convencional ou resíduo de mármore, e a fluorita ou o óxido de boro. As misturas foram formuladas com o auxílio dos programas de termodinâmica computacional, Thermo-Calc e FactSage. Estas misturas foram adicionadas no aço fundido a temperatura de 1600°C sob atmosfera de argônio e agitadas por meio de um rotor de alumina. Amostras de metal foram retiradas para verificar a variação do teor de enxofre durante o experimento. O resíduo de mármore caracterizado, apresentou em sua composição 40% de CaO e 14% de MgO, na forma dos carbonatos CaCO3 e MgCO3. Obteve uma perda de massa de 42,1%, na forma de CO2 a temperatura de 780°C. Os experimentos mostraram que, as misturas testadas apresentaram, na maioria dos casos, eficiência de dessulfuração acima de 60%.

Washcoated Pd/Al2O3 monoliths for the liquid phase hydrodechlorination of dioxins

The catalytic activity and durability of 2 wt.% Pd/Al2O3 in powder and washcoated on cordierite monoliths were examined for the liquid phase hydrodechlorination (LPHDC) of polychlorinated dibenzo-p-dioxins/polychlorinated dibenzofurans (PCDD/Fs), also known as dioxins. NaOH was employed as a neutralizing agent, and 2-propanol was used as a hydrogen donor and a solvent. Fresh and spent powder and monolith samples were characterized by elemental analysis, surface area, hydrogen chemisorption, scanning electron microscopy/energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM/EDX), and transmission electron microscopy/energy dispersive X-ray spectroscopy (TEM/EDX). Three reactor configurations were compared including the slurry and monolith batch reactors as well as the bubble loop column resulting in 100, 70, and 72% sample toxicity reduction, respectively, after 5 h of reaction. However, the slurry and monolith batch reactors lead to catalyst sample loss via a filtration process (slurry) and washcoat erosion (monolith batch), as well as rapid deactivation of the powder catalyst samples. The monolith employed in the bubble loop column remained stable and active after four reaction runs. Three preemptive regeneration methods were evaluated on spent monolith catalyst including 2-propanol washing, oxidation/reduction, and reduction. All three procedures reactivated the spent catalyst samples, but the combustion methods proved to be more efficient at eliminating the more stable poisons.

Characterization and electrochemical properties of conducting nanocomposites synthesized from p-anisidine and aniline with titanium carbide by chemical oxidative method

A novel polymer/TiC nanocomposites “PPA/TiC, poly(PA-co-ANI)/TiC and PANI/TiC” was successfully synthesized by chemical oxidation polymerization at room temperature using p-anisidine and/or aniline monomers and titanium carbide (TiC) in the presence of hydrochloric acid as a dopant with ammonium persulfate as oxidant. These nanocomposites obtained were characterized by Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), and thermogravimetric analysis (TGA). XRD indicated the presence of interactions between polymers and TiC nanoparticle and the TGA revealed that the TiC nanoparticles improve the thermal stability of the polymers. The electrical conductivity of nanocomposites is in the range of 0.079–0.91 S cm−1. The electrochemical behavior of the polymers extracted from the nanocomposites has been analyzed by cyclic voltammetry. Good electrochemical response has been observed for polymer films; the observed redox processes indicate that the polymerisation on TiC nanoparticles produces electroactive polymers. These nanocomposite microspheres can potentially used in commercial applications as fillers for antistatic and anticorrosion coatings.

Pt- and Ru-Doped SnO2–Sb Anodes with High Stability in Alkaline Medium

Different Pt- and Ru-doped Ti/SnO2–Sb electrodes were synthesized by thermal decomposition. The effect of the gradual substitution of Sb by Ru in the nominal composition on the physicochemical and electrochemical properties were evaluated. The electrochemical stability of the electrodes was estimated from accelerated tests at 0.5 A cm–2 in 1 M NaOH. Both as-synthesized and deactivated electrodes were thoroughly characterized by scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive X-ray microanalysis (EDX), transmission electron microscopy (TEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and X-ray diffraction analysis (XRD). The incorporation of a small amount (about 3 at. %) of both Pt and Ru into the SnO2–Sb electrodes produced a 400-times increase in their service life in alkaline medium, with no remarkable change in the electrocatalysis of the oxygen evolution reaction (OER). It is concluded that the deactivation of the electrodes is promoted by alkaline dissolution of metal species and coating detachment at high potentials. The introduction of Pt has a coating compacting effect, and Ru(IV), at low amounts until 9.75 at. %, replaces the Sn(IV) cations in the rutile-like SnO2 structure to form a solid solution that strongly increases the stability of the electrodes. The observed Ru segregation and decreased stability for larger Ru contents (x > 9.75 at. %), together with the selective dissolution of Ru after deactivation, suggest that the formation of a homogeneous (RuδSn1−δ)O2 single-phase is crucial for the stabilization of these electrodes.

Ultrasound-assisted selective hydrogenation of C-5 acetylene alcohols with Lindlar catalysts

The selective hydrogenation of 2-methyl-3-butyn-2-ol (MBY) was performed in the presence of Lindlar catalyst, comparing conventional stirring with sonication at different frequencies of 40, 380 and 850 kHz. Under conventional stirring, the reaction rates were limited by intrinsic kinetics, while in the case of sonication, the reaction rates were 50–90% slower. However, the apparent reaction rates were found to be significantly frequency dependent with the highest rate observed at 40 kHz. The original and the recovered catalysts after the hydrogenation reaction were compared using bulk elemental analysis, powder X-ray diffraction and scanning and transmission electron microscopy coupled with energy-dispersive X-ray analysis. The studies showed that sonication led to the frequency-dependent fracturing of polycrystalline support particles with the highest impact caused by 40 kHz sonication, while monocrystals were undamaged. In contrast, the leaching of Pd/Pb particles did not depend on the frequency, which suggests that sonication removed only loosely-bound catalyst particles.

Chemical composition of zeolites in sandstones at DSDP Sites 445 and 446

Andesitic volcaniclastic sandstones of Middle Eocene age recovered from DSDP Sites 445 and 446, a back-arc basin, contain clinoptilolite, heulandite and analcite as a pore-filling cement. Clinoptilolite and heulandite at Sites 445 and 446 contain different chemical composition from other deep-sea clinoptilolites and heulandites. The dominant cation of both clinoptilolite and heulandite is Na+ ion activity in pore water was greater at the time of their formation. Volcanic glass has acted as a precursor for both clinoptilolite and heulandite at Sites 445 and 446. Biogenic silica is also suggested as a precursor. High Na+ ion activity in pore water also helped to transform clinoptilolite and heulandite to analcite downhole. The necessary Na+ ions for this clinoptilolite, heulandite and analcite at Sites 445 and 446 might have been provided by hydrothermal circulation of seawater through more permeable sandstones deposited during early stages of back-arc basin rifting.

Structure and chemistry of TECHNO encrustations

Using as a starting point the results giving 'traditional' growth rates as determined by the decrease of radioelements (part I) and the hypothesis of rapid formation, the different mineralogical, structure and chemical characteristics of the sample have been studied to try to understand the possible mode of formation of this encrustation. A rapid formation would account for (1) the very peculiar structure of the sample composed of oriented botryoids and the bundle-like structure of the outermost oxide layer; (2) the fact that this sample represents a substitution of a preexisting hyaloclastite; (3) the different chemical gradients, mainly iron, thorium and uranium; (4) the fact that this sample which cannot have been maintained at the sediment-water interface by bioturbation is not covered by a great thickness of sediments. On the other hand, an unsolved problem remains: Why different radionuclides used for dating give growth rates of the same order of magnitude and different 'exposition ages'.

Electrodeposition of composite copper/liquid-containing microcapsule coatings

This paper presents results on the preparation of microcapsules containing liquid organosilica, and their co-deposition with copper in an acidic copper electrolyte onto a carbon steel cathode to form a copper/microcapsule composite coating. Microscopic analyses of the surface and the cross-section of the coating confirm the incorporation of the liquid-containing microcapsules in the coating layer. The influence of microcapsules in the electrolyte on the cathode polarization, as well as that of process conditions on the microcapsule inclusion, is also discussed. (C) 2004 Kluwer Academic Publishers.