Desenvolvimento e avaliação de novas abordagens de modelagem de processos de separação em leito móvel simulado

O Leito Móvel Simulado (LMS) é um processo de separação de compostos por adsorção muito eficiente, por trabalhar em um regime contínuo e também possuir fluxo contracorrente da fase sólida. Dentre as diversas aplicações, este processo tem se destacado na resolução de petroquímicos e principalmente na atualidade na separação de misturas racêmicas que são separações de um grau elevado de dificuldade. Neste trabalho foram propostas duas novas abordagens na modelagem do LMS, a abordagem Stepwise e a abordagem Front Velocity. Na modelagem Stepwise as colunas cromatográficas do LMS foram modeladas com uma abordagem discreta, onde cada uma delas teve seu domínio dividido em N células de mistura interligadas em série, e as concentrações dos compostos nas fases líquida e sólida foram simuladas usando duas cinéticas de transferência de massa distintas. Essa abordagem pressupõe que as interações decorrentes da transferência de massa entre as moléculas do composto nas suas fases líquida e sólida ocorram somente na superfície, de forma que com essa suposição pode-se admitir que o volume ocupado por cada molécula nas fases sólida e líquida é o mesmo, o que implica que o fator de residência pode ser considerado igual a constante de equilíbrio. Para descrever a transferência de massa que ocorre no processo cromatográfico a abordagem Front Velocity estabelece que a convecção é a fase dominante no transporte de soluto ao longo da coluna cromatográfica. O Front Velocity é um modelo discreto (etapas) em que a vazão determina o avanço da fase líquida ao longo da coluna. As etapas são: avanço da fase líquida e posterior transporte de massa entre as fases líquida e sólida, este último no mesmo intervalo de tempo. Desta forma, o fluxo volumétrico experimental é utilizado para a discretização dos volumes de controle que se deslocam ao longo da coluna porosa com a mesma velocidade da fase líquida. A transferência de massa foi representada por dois mecanismos cinéticos distintos, sem (tipo linear) e com capacidade máxima de adsorção (tipo Langmuir). Ambas as abordagens propostas foram estudadas e avaliadas mediante a comparação com dados experimentais de separação em LMS do anestésico cetamina e, posteriormente, com o fármaco Verapamil. Também foram comparados com as simulações do modelo de equilíbrio dispersivo para o caso da Cetamina, usado por Santos (2004), e para o caso do Verapamil (Perna 2013). Na etapa de caracterização da coluna cromatográfica as novas abordagens foram associadas à ferramenta inversa R2W de forma a determinar os parâmetros globais de transferência de massa apenas usando os tempos experimentais de residência de cada enantiômero na coluna de cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). Na segunda etapa os modelos cinéticos desenvolvidos nas abordagens foram aplicados nas colunas do LMS com os valores determinados na caracterização da coluna cromatográfica, para a simulação do processo de separação contínua. Os resultados das simulações mostram boa concordância entre as duas abordagens propostas e os experimentos de pulso para a caracterização da coluna na separação enantiomérica da cetamina ao longo do tempo. As simulações da separação em LMS, tanto do Verapamil quando da Cetamina apresentam uma discrepância com os dados experimentais nos primeiros ciclos, entretanto após esses ciclos iniciais a correlação entre os dados experimentais e as simulações. Para o caso da separação da cetamina (Santos, 2004), a qual a concentração da alimentação era relativamente baixa, os modelos foram capazes de predizer o processo de separação com as cinéticas Linear e Langmuir. No caso da separação do Verapamil (Perna, 2013), onde a concentração da alimentação é relativamente alta, somente a cinética de Langmuir representou o processo, devido a cinética Linear não representar a saturação das colunas cromatográficas. De acordo como o estudo conduzido ambas as abordagens propostas mostraram-se ferramentas com potencial na predição do comportamento cromatográfico de uma amostra em um experimento de pulso, assim como na simulação da separação de um composto no LMS, apesar das pequenas discrepâncias apresentadas nos primeiros ciclos de trabalho do LMS. Além disso, podem ser facilmente implementadas e aplicadas na análise do processo, pois requer um baixo número de parâmetros e são constituídas de equações diferenciais ordinárias.

Identificação da formação de titanato de bário a partir de mistura reacional calcinada em diferentes temperaturas via difração de raios X, espectroscopia fotoacústica e análise térmica

Os materiais ferroelétricos têm sido utilizados em muitas áreas da tecnologia e da ciência, pois possuem um grande número de aplicações, como: sensores; transdutores; capacitores; dispositivos ópticos; dentre outras. A busca por novos materiais cerâmicos ferroelétricos tem sido grande. Um dos materiais cerâmicos ferroelétricos mais estudados é o titanato de bário (BT). São vários os métodos de produção e caracterização do titanato de bário. Neste trabalho, pós cerâmicos de titanato de bário foram obtidos por reação do estado sólido a partir de misturas reacionais calcinadas em diferentes temperaturas entre 400C e 900C. Foram três as misturas reacionais: não dopadas; dopadas com 1%; e dopadas com 5% de dióxido de cério (CeO2). A identificação da formação do BT, nos pós cerâmicos produzidos, foi feita a partir de três técnicas de caracterização: difração de raios X (DRX); espectroscopia fotoacústica (PAS); e técnicas de análise térmica. Com a técnica DRX, difratogramas mostraram que a plena formação do titanato de bário ocorreu a partir da temperatura de calcinação de 700C. Para a amostra não dopada com cério e calcinada a 800C, houve deslocamento de todos os picos de difração. Nas amostras dopadas com dióxido de cério houve deslocamento de todos os picos de difração, em relação as amostras não dopadas. Observou-se também que nas amostras dopadas com 5% de CeO2, e calcinadas a 700C e 800C, resíduos de dióxido de cério foram observados nos difratogramas. Com a técnica PAS, espectros de absorção foram obtidos. Foi possível observar uma grande diferença de absorção da amostra calcinada a 600 e 630C, indicando a formação do titanato de bário a partir da temperatura de 630C, nas amostras sem a dopagem dióxido de cério. Houve um alargamento nas bandas de absorção a partir da temperatura de 600C, quando o dióxido de cério entrou na matriz. Foi também possível determinar as energias de band-gap das amostras utilizando o método de Tauc. Com as técnicas de análise térmica, em especial através da técnica termogravimétrica (TG/DTG), foi comprovado que até 400C não havia formação de titanato de bário. Visto que nesta temperatura de calcinação houve a maior perda de massa durante a rampa de aquecimento. O início da formação do titanato de bário foi observado a partir da temperatura de calcinação de 500C, assim como nas técnicas DRX e PAS. Portanto, com os resultados apresentados, foi demonstrada a identificação da formação do titanato de bário nas misturas reacionais calcinadas, com auxílio das potencialidades das três técnicas utilizadas.

Recuperação do íon amônio gerado durante a evaporação de lixiviados de aterros utilizando resinas poliméricas de troca iônica

O lixiviado gerado em aterro sanitário possui substâncias de difícil degradação e amônia, que dificulta o tratamento biológico. O tratamento do lixiviado gerado em aterros sanitários requer uma série de processos de elevado custo e, outras técnicas de tratamento têm sido investigadas no intuito de reduzir custos e aumentar a eficiência do tratamento. A evaporação do lixiviado é uma técnica que aproveita o gás de aterro como fonte de calor, e é utilizada na redução do volume a tratar; porém as emissões atmosféricas geradas durante essa evaporação indicam a presença de amônia, o que pode causar impactos negativos em torno do aterro. Desta forma, é importante a realização de estudos que aprimorem esta técnica, para que a evaporação torne-se ambientalmente e economicamente viável. A amônia presente em amostras com pH em torno de 8,0 e temperatura em torno de 25C, está na forma de íon amônio, o que favorece ao processo de troca iônica. A troca iônica é um processo que tem sido estudado por muitos pesquisadores e consiste na troca de um ou mais constituintes de uma fase fluida para a superfície de uma fase sólida (resinas poliméricas). Este trabalho apresenta a eficiência de quatro tipos diferentes de resinas poliméricas: Amberlyst 15 Wet, Lewatit VPOC 1800, Dowex Mac-3 e Purolite MN250 na remoção e posterior, recuperação do íon amônio presente nos vapores condensados da evaporação de lixiviados. A princípio foi investigado a quantidade e o momento em que o amônio é lançado durante o processo de evaporação. Em seguida, caracterizaram-se as resinas quanto à eficiência de remoção, o tempo de contato e a quantidade ideal da resina. Estão apresentadas neste estudo as isotermas de adsorção de Langmuir, Freundlich e Temkin em diferentes temperaturas (298-318 K) e as condições ideais do processo. Os resultados apontaram duas resinas com eficiência de remoção, em torno de 40%, para concentrações acima de 1000 mg dm-3 de amônio, utilizando 0,5 g de resina e um tempo de contato de 20 minutos. Diferentes modelos cinéticos foram aplicados: Pseudo-Primeira Ordem, Pseudo-Segunda Ordem, difusão intrapartícula, Elovich e o modelo cinético de difusão externa e os resultados discutidos. Foi possível tratar Através da condensação dos vapores emitidos durante a evaporação do lixiviado, foi possível tratar foi possível obter uma recuperação em torno de 70% do íon amônio contido no vapor condensado proveniente da evaporação do lixiviado.

Experimentos numéricos para deposição de parafinas com modelo Multisólido

Este trabalho objetiva a construção de estruturas robustas e computacionalmente eficientes para a solução do problema de deposição de parafinas do ponto de vista do equilíbrio sólido-líquido. São avaliados diversos modelos termodinâmicos para a fase líquida: equação de estado de Peng-Robinson e os modelos de coeficiente de atividade de Solução Ideal, Wilson, UNIQUAC e UNIFAC. A fase sólida é caracterizada pelo modelo Multisólido. A previsão de formação de fase sólida é inicialmente prevista por um teste de estabilidade termodinâmica. Posteriormente, o sistema de equações não lineares que caracteriza o equilíbrio termodinâmico e as equações de balanço material é resolvido por três abordagens numéricas: método de Newton multivariável, método de Broyden e método Newton-Armijo. Diversos experimentos numéricos foram conduzidos de modo a avaliar os tempos de computação e a robustez frente a diversos cenários de estimativas iniciais dos métodos numéricos para os diferentes modelos e diferentes misturas. Os resultados indicam para a possibilidade de construção de arcabouços computacionais eficientes e robustos, que podem ser empregados acoplados a simuladores de escoamento em dutos, por exemplo.

Hydrogenated amorphous silicon and silicon nitride deposited at less than 100° C by ECR-PECVD for thin film transistors

A systematic study has been made of the growth of both hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) and silicon nitride (a-SiN) by electron cyclotron resonance plasma enhanced chemical vapour deposition (ECR-PECVD). In the case of a-SiN, helium and nitrogen gas is injected into the system such that it passes through the resonance zone. These highly ionised gases provide sufficient energy to ionise the silane gas, which is injected further downstream. It is demonstrated that a gas phase reaction occurs between the silane and nitrogen species. It is control of the ratio of silane to nitrogen in the plasma which is critical for the production of stoichiometric a-SiN. Material has been produced at 80°C with a Si:N ratio of 1:1.3 a breakdown strength of ∼6 MV cm-1 and resistivity of > 1014 Ω cm. In the case of a-Si:H, helium and hydrogen gas is injected into the ECR zone and silane is injected downstream. It is shown that control of the gas phase reactions is critical in this process also. a-Si:H has been deposited at 80 °C with a dark conductivity of 10-11 Ω-1 cm-1 and a photosensitivity of justbelowl 4×104. Such materials are suitable for use in thin film transistors on plastic substrates.

Flavour components of some processed. fish and fishery products of Japan

A study was conducted to examine the flavour components of some processed fish and fishery products of Japan by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). In brief the method was to absorb the headspace volatiles at 70°C into the fused silica fibre of needle of the solid phase micro extraction fibre. The absorbed components were injected to the GC-MS. The components were identified by computer matching with library database as well as by authentic standard components. In general the number of flavour components were higher in the processed fish and fishery products (except frozen prawn) than that of the raw fish and prawn. The concentration (quantity) of the f1avour components in processed fish and fishery products was much higher than that of the raw fish and prawn. Smoked salmon and baked salmon possessed double number of flavour components than that of the raw salmon. Smoking resulted the highest number of flavour components followed by baking (grilling) and canning, surimi products (kamaboko and chikuwa), drying and lastly salting. However, freezing and frozen storage resulted loss of flavour components in prawn.

Pharmacokinetics of sifuvirtide, a novel anti-HIV-1 peptide, in monkeys and its inhibitory concentration in vitro

Aim: To study the pharmacokinetics of sifuvirtide, a novel anti-human immunodeficiency virus (HIV) peptide, in monkeys and to compare the inhibitory concentrations of sifuvirtide and enfuvirtide on HIV-1-infected-cell fusion. Methods: Monkeys received 1.2 mg/kg iv or sc of sifuvirtide. An on-line solid-phase extraction procedure combined with liquid chromatography tandem mass spectrometry (SPELC/MS/MS) was established and applied to determine the concentration of sifuvirtide in monkey plasma. A four-I-127 iodinated peptide was used as an internal standard. Fifty percent inhibitory concentration (IC50) of sifuvirtide on cell fusion was determined by co-cultivation assay. Results: The assay was validated with good precision and accuracy. The calibration curve for sifuvirtide in plasma was linear over a range of 4.88-5000 mu g/L, with correlation coefficients above 0.9923. After iv or sc administration, the observed peak concentrations of sifuvirtide were 10626 +/- 2886 mu g/L and 528 +/- 191 mu g/L, and the terminal elimination half-lives (T,12) were 6.3 +/- 0.9 h and 5.5 +/- 1.0 h, respectively. After sc, T-max was 0.25-2 h, and the absolute bioavailability was 49% +/- 13%. Sifuvirtide inhibited the syncytium formation between HIV-1 chronically infected cells and uninfected cells with an IC50 of 0.33 mu g/L. Conclusion: An on-line SPE-LC/MS/MS approach was established for peptide pharmacokinetic studies. Sifuvirtide was rapidly absorbed subcutaneously into the blood circulation. The T-1/2 of sifuvirtide was remarkably longer than that of its analog, enfuvirtide, reported in healthy monkeys and it conferred a long-term plasma concentration level which was higher than its IC50 in vitro.

Determination of bioaccumulation and microscopic survey of LAS pollutant effect on the liver, kidney and gill tissues of Rutilus frisii kutum in Caspian sea

Linear alkylbenzene sulfonate (LAS) are widely used in detergent industry. Due to contaminants entering the water, and the effects of their accumulation in fish, LAS, has a great importance in environmental pollution. In the present study, accumulation of LAS and its histological effects on gill tissue, liver and kidney of Caspian kutum (Rutilus frisii kutum) were studied. Caspian kutum is the most important and most valuable teleosts of the Caspian Sea. Due to releasing Caspian Kutum in rivers and Anzali Lagoon and unlimited entry of wastewater to the aquatic ecosystem, research on the impact of LAS on Caspian kutum is important. In the present study, fish exposed to sublethal concentrations of LAS (0.58, 1.16 and 2.32 mg/l) for 192 hours. Control treatments with three replicates at 0, 24, 48, 72, 96 and 192 hours were done. For assessments of the histological effects of LAS, tissue sections prepared and by using Hematoxylin - Eosin were stained, then the prepared sections, examined by light microscopy. For determination of the bio accumulation of LAS, the soxhlet extraction and solid phase extraction was performed to determine the amount of LAS using HPLC with fluorescence detector. According to results average of bioconcentration factor and LAS concentrations in fish had reached stable levels after approximately 72 h and thus represented steady state BCF values in this species. The value of steady-state bio-concentration factor of total LAS was 33.96 L.Kg- 1 and for each of the homologous C10-n-LAS, C11-n-LAS, C12-n-LAS and C13-n- LAS were 3.84, 6.15, 8.58 and 15.57 L.Kg-1 respectively. According to the results obtained in gills exposed to LAS, histopathological alteration include hypertrophy, lifting of lamella epithelium, edema, clubbing of lamellae hyperplasia, lamellar fusion and aneurysm were seen. In liver tissue exposed to three concentrations of LAS, congestion and dilation of sinusoids, irregular-shaped nuclei and degeneration in the hepatocyte, vacuolar degeneration and necrosis were observed. In kidney exposed to three concentrations of LAS, reduction of the interstitial haematopoietic tissue, degeneration in the epithelial cells of renal tubule, tubular degeneration, necrosis, shrinkage and luminal occlusion were observed. According to the results the most alteration due to exposure to LAS was seen in the gill tissue. None of the control samples showed histological effects of LAS.

SPME-HPLC法测定水中的酚类化合物

采用固相微萃取(SPME)高效液相色谱法(HPLC)同时测定了水中苯酚、4-硝基酚、3-甲基酚、2,4-二氯酚、2,4,6-三氯酚、五氯酚等六种酚类化合物的含量.采用ZORBOX SB-C18柱,以甲醇-1%乙酸水溶液为流动相进行梯度洗脱,流速为1.0 mL/min.紫外检测波长为254、280 nm.六种酚类化合物的检出限为0.31～1.90μg/L,加标回收率为88%～103%.该方法操作简单,能快速、准确地检测水中的酚类化合物.

The role of the surfaces in the photon absorption in Ge nanoclusters embedded in silica.

The usage of semiconductor nanostructures is highly promising for boosting the energy conversion efficiency in photovoltaics technology, but still some of the underlying mechanisms are not well understood at the nanoscale length. Ge quantum dots (QDs) should have a larger absorption and a more efficient quantum confinement effect than Si ones, thus they are good candidate for third-generation solar cells. In this work, Ge QDs embedded in silica matrix have been synthesized through magnetron sputtering deposition and annealing up to 800°C. The thermal evolution of the QD size (2 to 10 nm) has been followed by transmission electron microscopy and X-ray diffraction techniques, evidencing an Ostwald ripening mechanism with a concomitant amorphous-crystalline transition. The optical absorption of Ge nanoclusters has been measured by spectrophotometry analyses, evidencing an optical bandgap of 1.6 eV, unexpectedly independent of the QDs size or of the solid phase (amorphous or crystalline). A simple modeling, based on the Tauc law, shows that the photon absorption has a much larger extent in smaller Ge QDs, being related to the surface extent rather than to the volume. These data are presented and discussed also considering the outcomes for application of Ge nanostructures in photovoltaics.PACS: 81.07.Ta; 78.67.Hc; 68.65.-k.

End-of-range defects in germanium and their role in boron deactivation

We investigated the thermal evolution of end-of-range (EOR) defects in germanium and their impact on junction thermal stability. After solid-phase epitaxial regrowth of a preamorphized germanium layer, EOR defects exhibiting dislocation loop-like contrast behavior are present. These defects disappear during thermal annealing at 400 °C, while boron electrical deactivation occurs. After the whole defect population vanishes, boron reactivation is observed. These results indicate that germanium self-interstitials, released by EOR defects, are the cause of B deactivation. Unlike in Si, the whole deactivation/reactivation cycle in Ge is found to take place while the maximum active B concentration exceeds its solubility limit. © 2010 American Institute of Physics.

Magnetocaloric effect in nano- and polycrystalline manganite $La_{0.7}Ca_{0.3}MnO_3$

$La_{0.7}Ca_{0.3}MnO_3$ samples were prepared in nano- and polycrystalline forms by sol-gel and solid state reaction methods, respectively, and structurally characterized by synchrotron X-ray diffraction. The magnetic properties determined by ac susceptibility and dc magnetization measurements are discussed. The magnetocaloric effect in this nanocrystalline manganite is spread over a broader temperature interval than in the polycrystalline case. The relative cooling power of the poly- and nanocrystalline manganites is used to evaluate a possible application for magnetic cooling below room temperature.

Magnetocaloric effect in nano- and polycrystalline manganite La 0.7Ca0.3MnO3

La0.7Ca0.3MnO3 samples were prepared in nano- and polycrystalline forms by the sol-gel and solid state reaction methods, respectively, and structurally characterized by synchrotron X-ray diffraction. The magnetic properties determined by ac susceptibility and dc magnetization measurements are discussed. The magnetocaloric effect in this nanocrystalline manganite is spread over a broader temperature interval than in the polycrystalline case. The relative cooling power of the poly- and nanocrystalline manganites is used to evaluate a possible application for magnetic cooling below room temperature. © 2007 Springer-Verlag.

LiMn2-xTixO4 spinel-type compounds (x ≤ 1): Structural, electrical and magnetic properties

LiMn2-xTixO4 compounds with 0 ≤ x ≤ 1 were prepared by solid state reaction and Pechini technique. Powder X-ray diffraction showed that all samples crystallize with the spinel crystal structure (S.G. Fd3-m). The cubic unit-cell parameter increases with the Ti content. The influence of the Ti content and cationic distribution on the magnetic properties of the compounds was studied by measuring the temperature and magnetic field dependences of the magnetization: substitution by non-magnetic d0 Ti4+ ions appeared to weaken the magnetic interactions between the manganese ions. The electrical properties of LiMnTiO4 were studied by AC impedance spectroscopy and DC polarisation measurements, which revealed the electronic character of the conduction process. © 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Fishtail effects and improved critical current density in polycrystalline bulk MgB2 containing carbon nanotubes

Bulk, polycrystalline MgB2 samples containing 2.5 wt.% multi-walled carbon nanotubes (CNTs) have been prepared by conventional solid state reaction at 800 °C. The effect of Mg precursor powders composed of two different particle sizes on the critical current density (Jc) of the as-sintered samples has been investigated. An enhancement of Jc at high field has been observed in MgB2 samples containing CNTs prepared with fine Mg powders, whereas the values of Jc in the sample prepared using the coarser Mg powders was slightly decreased. These results contrast significantly with measurements on pure, undoped, MgB2 samples prepared from the same Mg precursor powders. They suggest that carbon substitution into the MgB2 lattice, which accounts for increased flux pinning, and therefore Jc, is more effective in precursor Mg powders with a larger surface area. Rather surprisingly, the so-called fishtail effect, observed typically in MgB2 single crystals and in the (RE)BCO family of high temperature superconductors (HTSs), was observed in both sets of CNT-containing polycrystalline samples as a result of lattice defects associated with C substitution. Significantly, analytical fits to the data for each sample suggest that the same flux pinning mechanism accounts for the fishtail effect in polycrystalline MgB2 and (RE)BCO. © 2013 Elsevier B.V. All rights reserved.