A review of ionic liquid lubricants

Due to ever increasing demands on lubricants, such as increased service intervals, reduced volumes and reduced emissions, there is a need to develop new lubricants and improved wear additives. Ionic liquids (ILs) are room temperature molten salts that have recently been shown to offer many advantages in this area. The application of ILs as lubricants in a diverse range of systems has found that these materials can show remarkable protection against wear and significantly reduce friction in the neat state. Recently, some researchers have shown that a small family of ILs can also be incorporated into non-polar base oils, replacing traditional anti-wear additives, with excellent performance of the neat IL being maintained. ILs consist of large asymmetrical ions that may readily adsorb onto a metal surface and produce a thin, protective film under boundary lubrication conditions. Under extreme pressure conditions, certain IL compounds can also react to form a protective tribofilm, in particular when fluorine, phosphorus or boron atoms are present in the constituent ions.

Problems in seawater industrial desalination processes and potential sustainable solutions: a review

Seawater desalination has significantly developed towards membrane technology than phase change process during last decade. Seawater reverse osmosis (SWRO) in general is the most familiar process due to higher water recovery and lower energy consumption compared to other available desalination processes. Despite major advancements in SWRO technology, desalination industry is still facing significant amount of practical issues. Therefore, the potentials and problems faced by current SWRO industries and essential study areas are discussed in this review for the benefit of desalination industry. It is important to consider all the following five components in SWRO process i.e. (1) intake (2) pre-treatment (3) high pressure pumping (4) membrane separation (performance of membranes and brine disposal) and (5) product quality. Development of higher corrosion resistant piping materials or coating materials, valves, and pumps is believed to be in higher research demand. Furthermore, brine management, that includes brine disposal and resource recovery need further attention. Pre-treatment sludge management and reduced cleaning in place flush volume will reduce the capital costs associated with evaporation ponds and the maintenance costs associated with disposal and transportation reducing the unit cost of water. © 2013 Springer Science+Business Media Dordrecht.

Graphene quantum dots induce apoptosis, autophagy, and inflammatory response via p38 mitogen-activated protein kinase and nuclear factor-κB mediated signaling pathways in activated THP-1 macrophages.

The biomedical application of graphene quantum dots (GQDs) is a new emerging area. However, their safety data are still in scarcity to date. Particularly, the effect of GQDs on the immune system remains unknown. This study aimed to elucidate the interaction of GQDs with macrophages and the underlying mechanisms. Our results showed that GQDs slightly affected the cell viability and membrane integrity of macrophages, whereas GQDs significantly increased reactive oxygen species (ROS) generation and apoptotic and autophagic cell death with an increase in the expression level of Bax, Bad, caspase 3, caspase 9, beclin 1, and LC3-I/II and a decrease in that of Bcl-2. Furthermore, low concentrations of GQDs significantly increased the expression of tumor necrosis factor-α (TNF-α), interleukin-1β (IL-1β), IL-8, whereas high concentrations of GQDs elicited opposite effects on the cytokines production. SB202190, a selective inhibitor of p38 mitogen-activated protein kinase (MAPK), abolished the cytokine-inducing effect of GQDs in macrophages. Moreover, GQDs significantly increased the phosphorylation of p38 MAPK and p65, and promoted the nuclear translocation of nuclear factor-κB (NF-κB). Taken together, these results show that GQDs induce ROS generation, apoptosis, autophagy, and inflammatory response via p38MAPK and NF-κB mediated signaling pathways in THP-1 activated macrophages.

Template-free synthesis of functional 3D BN architecture for removal of dyes from water.

Three-dimensional (3D) architectures are of interest in applications in electronics, catalysis devices, sensors and adsorption materials. However, it is still a challenge to fabricate 3D BN architectures by a simple method. Here, we report the direct synthesis of 3D BN architectures by a simple thermal treatment process. A 3D BN architecture consists of an interconnected flexible network of nanosheets. The typical nitrogen adsorption/desorption results demonstrate that the specific surface area for the as-prepared samples is up to 1156 m(2) g(-1), and the total pore volume is about 1.17 cm(3) g(-1). The 3D BN architecture displays very high adsorption rates and large capacities for organic dyes in water without any other additives due to its low densities, high resistance to oxidation, good chemical inertness and high surface area. Importantly, 88% of the starting adsorption capacity is maintained after 15 cycles. These results indicate that the 3D BN architecture is potential environmental materials for water purification and treatment.

Study and exploration on inorganic nanomaterials as additive in lubricant application.

 In this thesis, the application of planetary ball milling for the efficient production of nanomaterials is systematically studied. Three inorganic materials: calcium carbonate (CaCO3), molybdenum disulphide (MoS2) and hexagonal-boron nitride (h-BN) are chosen as model systems.

Associations of chemical tracers and faecal indicator bacteria in a tropical urban catchment

Surface water contamination by human faecal wastes is a widespread hazard for human health. Faecal indicator bacteria (FIB) are the most widely used indicators to assess surface water quality but are less-human-specific and have the potential to survive longer and/or occur naturally in tropical areas. In this study, 13 wastewater chemicals (chloride, boron, orthosphophate, detergents as methylene blue active substances, cholesterol, cholestanol, coprostanol, diethylhexyl phthalate, caffeine, acetaminophen, ibuprofen, sucralose and saccharin) were investigated in order to evaluate tracers for human faecal and sewage contamination in tropical urban catchments. Surface water samples were collected at an hourly interval from sampling locations with distinct major land uses: high-density residential, low-density residential, commercial and industrial. Measured concentrations were analysed to investigate the association among indicators and tracers for each land-use category. Better correlations were found between different indicators and tracers in each land-use dataset than in the dataset for all land uses, which shows that land use is an important determinant of drain water quality. Data were further segregated based on the hourly FIB concentrations. There were better correlations between FIB and chemical tracers when FIB concentrations were higher. Therefore, sampling programs must be designed carefully to take the time of sampling and land use into account in order to effectively assess human faecal and sewage contamination in urban catchments. FIB is recommended as the first tier in assessment of surface water quality impairment and chemical tracers as the second tier. Acetaminophen and coprostanol are recommended as chemical tracers for high-density residential areas, while chloride, coprostanol and caffeine are recommended for low-density residential areas.

Superior adsorption of pharmaceutical molecules by highly porous BN nanosheets

Highly porous boron nitride nanosheets (BNNSs) were tested as a re-usable adsorbent for the removal of pharmaceuticals from aqueous solution. The BNNSs exhibit both unprecedentedly high adsorption capacities and excellent recyclability while maintaining their high adsorption capacity by a simple regeneration process. These advantages render BNNSs a promising material for water remediation applications.

Estudo exploratório da deposição de filmes de diamante em alguns substratos cerâmicos

o presente trabalho é um estudo exploratório a respeito da síntese de filmes de diamante via deposiçãoquímica a vapor (CVD) sobre alguns substratos cerâmicos: diboreto de titânio (TiB2), ítria (Y20a), zircão (ZrSi04), zircônia parcialmente e totalmente estabilizada com ítria (Zr02), pirofilita ( Al2Si4OlO(OHh), .alumina (Al2Oa) e nitreto de boro hexagonal (h-BN). Estes substratos foram produzidos, em sua maioria, a partir da sinterização de pós micrométricos em altas temperaturas. Além do estudo em relação a possíveis candidatos alternativos ao tradicional silício para o crescimento de filmes auto-sustentáveis, procuramos encontrar substratos onde o filme aderisse bem e cujas propriedades tribológicas pudessem ser melhoradas com o recobrimento com filme de diamante.Dentre os materiais selecionados, constatamos que a topografia da superfície relacionada à densidade de contornos de grão, desempenha um papel relevante na nucleação do diamante. Além disso, os materiais que favorecem a formação de carbonetos conduziram a melhores resultados na nucleação e crescimento do filme, indicando que a ação da atmosfera reativa do CVD com o substrato também contribui decisivamente para o processo de nucleação. A partir dos resultados obtidos, concluímos que a aderência do filme de diamante ao zircão é excelente, assim como a qualidade do filme, o que pode serexplorado convenientemente caso as propriedades mecânicas do sinterizado de zircão sejam adequadas. No caso da zircônia parcialmente estabilizada, os resultados obtidos foram surpreendentes e este material poderia substituir o convencional substrato de silício para a deposição de filmes auto-sustentados de diamante, com inúmeras vantagens, dentre elas o fato de ser reutilizável e de não ser necessário ataque com ácidos para remoção do substrato, o que evita a geração de resíduos químicos.

Extração de boro de água produzida sintética por sistema microemulsionado

Boron is a semi-metal present in certain types of soils and natural waters. It is essential to the healthy development of plants and non-toxic to humans, depending on its concentration. It is used in various industries and it s present in water production coming from oil production. More specifically in Rio Grande do Norte, one of the largest oil producers on shore of Brazil, the relationship water/oil in some fields becomes more than 90%. The most common destination of this produced water is disposal in open sea after processing to meet the legal specification. In this context, this research proposes to study the extraction of boron in water produced by microemulsion systems for industrial utilization. It was taken into account the efficiency of extraction of boron related to surfactant (DDA and OCS, both characterized by FT-IR), cosurfactant (butanol and isoamyl alcohol), organic phase (kerosene and heptanes) and aqueous phase (solution of boron 3.6 ppm in alkaline pH). The ratio cosurfactant/ surfactant used was four and the percentage of organic phases for all points of study was set at 5%. It was chosen points with the highest percentage of aqueous phase. Each system was designed for three points of different compositions in relation to the constituents of a pseudoternary diagram. These points were chosen according to studies of phase behavior in pseudoternary diagrams made in previous studies. For this research, points were chosen in the Winsor II region. The excess aqueous solution obtained in these systems was separated and analyzed by ICP OES. For the data set obtained, the better efficiency in the extraction of boron was obtained using the system with DAC, isoamyl alcohol and heptanes, which extracted 49% in a single step. OCS was not viable to the extraction of boron by microemulsion system in the conditions defined in this study

Resposta de brócolis, couve-flor e repolho à adubação com boro em solo arenoso

Foram avaliados em condições de campo, em solo arenoso, com baixo teor de boro, os efeitos da adubação com cinco doses de boro (0; 2; 4; 6 e 8 kg ha-1 de B na forma de bórax) na produção de brócolis, couve-flor e repolho. O experimento obedeceu a um esquema fatorial com delineamento experimental de blocos ao acaso com três repetições. As adubações orgânica e química, inclusive o bórax, foram feitas no sulco antes do transplantio das mudas e a colheita foi feita entre 63 e 93 dias após o transplantio. A produtividade de brócolis variou de 16,9 a 20,5 t ha-1; a de couve-flor de 21,6 a 29,6 t ha-1 e a de repolho de 40,5 a 46,4 t ha-1. O aumento observado na produtividade de brócolis e de repolho foi linear e o efeito das doses de boro na produtividade de couve-flor foi quadrático, sendo necessários 5,1 kg ha-1 de B para atingir a produtividade máxima de 30 t ha-1. Brócolis e repolho mostraram-se menos sensíveis do que a couve-flor tanto à deficiência quanto ao excesso de boro. No caso da couve-flor, com a aplicação de 2 kg ha-1 ou de 6 kg ha-1 de B houve significativa perda de qualidade do produto.

Produção de repolho em função da aplicação de boro associada a adubo orgânico

Em condições de campo, em solo argiloso com teor médio de boro, foram avaliados os efeitos da adubação com boro, associada à adubação orgânica, na produção de repolho híbrido Kenzan. Cinco doses de B (0; 2,0; 4,0; 6,0 e 8,0 kg ha-1) foram associadas, em esquema fatorial, à ausência e presença (0 e 10 t ha-1) de vermicomposto de esterco bovino. O delineamento experimental foi em blocos casualizados com três repetições e as adubações orgânica e química foram feitas no sulco, por ocasião do transplantio das mudas. O ponto de colheita foi atingido 75 a 90 dias após o transplantio. A adubação com vermicomposto de esterco de bovino elevou a produção em 3,8 t ha-1, o diâmetro das cabeças de repolho em 0,8 cm e o peso das cabeças em 170 g. A produção de repolho aumentou linearmente com a adubação com B e variou de 52,94 t ha-1 a 65,95 t ha-1. A relação entre B no solo e produção foi linear e positiva.

Boro e nitrogênio na incidência de hastes ocas e no rendimento de brócolis

A incidência de hastes ocas em brócolis (Brassica oleracea L. var. italica Plenck) depende de vários fatores que afetam a absorção e o transporte de B, elemento responsável pelo aparecimento dessa desordem fisiológica. O trabalho avaliou os efeitos de quatro níveis de nitrogênio e dois níveis de boro e da interação entre eles na incidência de hastes ocas e na produção de brócolis. As doses de N (100, 150, 200 e 250 kg ha-1) foram divididas em quatro aplicações iguais aos 15, 30, 45 e 60 dias após o transplante. O boro (0, 4 e 8 kg ha-1) foi aplicado metade no plantio e a outra metade em cobertura aos 45 dias após o transplante. A massa média das inflorescências e a produção total foram diminuídas com a aplicação de B em função do crescimento mais lento das plantas provocado pela toxicidade desse elemento. Contudo, nas áreas não adubadas com B, a porcentagem de plantas com hastes ocas foi, em média, de 44,14%, sendo que a incidência dessa anomalia sofreu drástica redução com a aplicação de B, onde a maior dose (8 kg ha-1) resultou em apenas 4,52% de inflorescências afetadas. Doses de N superiores a 215,4 kg ha-1 aumentaram o número de plantas com hastes ocas somente nas áreas que não receberam B.

Impacto de quatro substratos e parcelamento da fertirrigação na produção de tomate sob cultivo protegido

Analisou-se a produção do tomateiro, híbrido longa vida Carmen, cultivado em quatro substratos, com fertirrigação semanal e duas vezes por semana. O delineamento experimental utilizado foi blocos casualizados, em esquema fatorial 4 x 2 (quatro substratos e duas formas de fertirrigação), em quatro repetições. Os substratos testados foram: S1 = areia fina (0,250 - 0,105 mm); S2 = 1/2 areia fina + 1/2 bagaço de cana-de-açúcar; S3 = 1/2 areia fina + 1/2 casca de amendoim moída (passada em peneira com abertura de 7 x 18 mm) e S4 = 1/3 areia fina + 1/3 bagaço de cana-de-açúcar + 1/3 casca de amendoim moída. As fertirrigações avaliadas foram: F1 = fertirrigação realizada uma vez por semana, com aplicação da quantidade total de nutrientes e, F2 = fertirrigação realizada duas vezes por semana, com aplicação da metade da quantidade total de nutrientes, demandada por semana, em cada vez. A quantidade de nutrientes, em mg L-1, fornecida por meio de fertirrigação, foi: 200 de nitrogênio, 60 de fósforo, 350 de potássio, 206 de cálcio, 60 de magnésio, 150 de enxofre, 0,50 de boro, 0,10 de cobre, 2 de ferro, 0,75 de manganês, 0,10 de zinco e 0,01 de molibdênio. A dotação hídrica foi realizada em função dos dados obtidos em um tanque classe A, localizado no centro da casa de vegetação. Avaliou-se a altura das plantas, o número de cachos e de frutos por planta, o peso individual do fruto e a produção por planta. Os dados foram submetidos à análise de variância e as médias foram comparadas pelo teste de Tukey, ao nível de 5% de probabilidade. Verificou-se que a fertirrigação realizada duas vezes por semana, suprindo a demanda total de nutrientes da semana, resultou em consideráveis melhorias de produção. Os substratos utilizados, com exceção do substrato S2, apresentaram potencial de uso para o cultivo do tomateiro em ambiente protegido.

Nutrição e produção da bananeira 'Prata-anã' adubada com zinco e boro diretamente no rizoma, via muda desbastada

Com o objetivo de avaliar o efeito de diferentes doses de Zn e B, aplicados diretamente no rizoma, via muda desbastada, sobre a nutrição das plantas e produção da bananeira 'Prata-anã', foi instalado um experimento em Jaíba - MG, sob irrigação, conduzido por três ciclos produtivos consecutivos. Utilizou-se o desbastador lurdinha para extrair a gema apical de um broto cortado rente ao solo, de forma que, no local, ficasse um orifício onde os adubos foram aplicados. Empregou-se o delineamento experimental inteiramente casualizado, com 20 tratamentos resultantes de um fatorial completo entre 5 doses de zinco (0; 2,5; 5,0; 7,5 e 10,0 g de Zn família-1 ano-1) x 4 doses de boro (0; 0,68; 1,36 e 2,04 g B família-1 ano-1), com 10 repetições de uma planta. Avaliaram-se os teores de nutrientes na terceira folha e a produção em massa de frutos por cacho. Os adubos promoveram alterações nos teores foliares de nutrientes, porém sem magnitude suficiente para alterar a condição nutricional quando se consideram as faixas de suficiência. O Zn interferiu na produção, porém os menores valores foram observados na dose intermediária e não houve ajuste de modelo de regressão.