Reductive dechlorination of TCE and cis-DCE by zero-valent iron and iron-based bimetallic reductants

CEs are the most frequently detected pollutants in groundwater. Several studies have been shown iron-based bimetallic reductants as a good method toward to chlorinated ethylenes degradation. However, many fundamental issues surrounding the chemistry of this phenomena remains elusive. In this study, kinetics and compound specific isotope analysis for reductive dechlorination of TCE and cis-DCE by unamended iron and iron-based bimetal reductants was evaluated. Generally, all the bimetals reductants tested revealed to increase the reactivity of the degradation, in which palladium and nickel were the additional metals more reactive. Ethene and ethane were the major products of TCE degradation. It is supported the simultaneous hydrogenolysis and β-elimination reaction hypothesis, however, the first step of TCE degradation by Au/Fe undergoes preferably by β-elimination, while by unamended iron, Pt/Fe and Co/Fe goes preferably by hydrogenolysis. No apparent elucidation was obtained to explain the high reactivity on bimetals systems; Degradação do TCE e cis-DCE por ferro de valência zero e redutores bimetálicos à base de ferro Resumo: Etilenos clorados são os poluentes mais frequentemente detetados na água subterrânea. Vários estudos têm mostrado que redutores bimetálicos à base de ferro são um bom método para a degradação dos etilenos clorados. Porém, muitas questões fundamentais acerca da química deste fenómeno permanecem elusivas. Neste estudo foi avaliada a cinética e a análise isotópica de compostos específicos para a degradação do TCE e cis-DCE por ferro e redutores bimetálicos à base de ferro. Genericamente, os redutores bimetálicos mostraram aumentar a reatividade da degradação, sendo paládio e níquel os metais adicionais mais reativos. Os produtos principais da degradação do TCE foram eteno e etano. É apoiada a hipótese da simultaneidade de hidrogenólise e β-eliminação, porém, o primeiro passo da degradação do TCE por Au/Fe é realizada preferencialmente por β-eliminação, enquanto por ferro, Pt/Fe e Co/Fe é realizada preferencialmente por hidrogenólise. Não houve uma elucidação aparente para explicar a reatividade nos sistemas bimetálicos.

Diferentes concentrações de ferro na água, seu efeito na cultura do girassol ornamental e no desempenho de gotejador

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Degradação de corante por partículas de ferro zero suportadas em sílica

A água é um bem essencial a todos os seres vivos. Porém, o homem não tem dado o valor e atenção necessários para a preservação dessa riqueza. Por mais que o ser humano não faça a água desaparecer do planeta, ele tem contribuído e muito para o decréscimo de sua qualidade. Dentre as várias atividades antropogênicas, que tem contribuído para a poluição das águas, destaca-se a atividade industrial. A indústria têxtil, por exemplo, libera enormes volumes de dejetos, destacando-se os corantes, além deles prejudicarem a ocorrência de fotossíntese, apresentam elevada toxicidade ao meio marinho. Com isso, este trabalho visa estudar a degradação do corante Alaranjado de Metila via catálise heterogênea. Neste estudo, foram realizadas a preparação e a caracterização de partículas metálicas estabilizadas em sílica, sendo essas partículas com diferentes teores de ferro (50 %wt, 25 %wt e 5 %wt) aderido ao suporte. Após o preparo dos catalisadores realizou-se o estudo de sua eficiência frente a diferentes parâmetros como: quantidade de catalisador, temperatura e pH. Por meio dos testes realizados foi possível observar que a quantidade do catalisador influência a reação de redução do corante Alaranjado de Metila. Porém, quando se atinge o ponto de saturação, mesmo que se adicione mais catalisador não é possível aumentar a degradação. Através da variação da temperatura, observou-se que quanto maior a temperatura maior a degradação do corante. Isso pode ser explicado devido o aumento do número de colisões entre os sítios ativos do catalisador e as moléculas do corante. E por meio da variação de pH, concluiu-se que pHs ácidos permitem que a reação de redução do corante ocorra mais rápido e pHs elevados tornam a reação de degradação do corante mais lenta, porém ainda assim ocorrem de forma satisfatória. O catalisador pôde ser reutilizado por até 3 vezes, sem nenhum tratamento prévio. Os catalisadores a 50 %wt, assim como, a 25 %wt foram capazes de degradar o corante de forma eficiente, porém o catalisador a 5 %wt não se mostrou ser eficaz. Foram realizados testes sob radiação microondas e a reação de redução ocorreu de forma muito eficaz, apresentando 100% de degradação em apenas 2 minutos. Além disso, realizou-se o estudo cinético, onde segundo dados experimentais, as reações foram classificadas como sendo de primeira ordem

Influência da estrutura de corantes azo na cinética de degradação por processo foto-Feton e ferro zero e na toxicidade

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Uso de nanopartículas de ferro zero na remediação ambiental de águas contaminadas por compostos organoclorados

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Degradação dos fármacos ciprofloxacino e sertalina pelos processos ferro zero e foto-Fenton - aplicação em amostras de efluentes de estação de tratamento de esgoto

Pós-graduação em Química - IQ

Zero-valent iron mediated degradation of ciprofloxacin - Assessment of adsorption, operational parameters and degradation products

The zero-valent iron (ZVI) mediated degradation of the antibiotic ciprofloxacin (CIP) was studied under oxic condition. Operational parameters such as ZVI concentration and initial pH value were evaluated. Increase of the ZVI concentration from 1 to 5 g L−1 resulted in a sharp increase of the observed pseudo-first order rate constant of CIP degradation, reaching a plateau at around 10 g L−1. The contribution of adsorption to the overall removal of CIP and dissolved organic carbon (DOC) was evaluated after a procedure of acidification to pH 2.5 with sulfuric acid and sonication for 2 min. Adsorption increased as pH increased, while degradation decreased, showing that adsorption is not important for degradation. Contribution of adsorption was much more important for DOC removal than for CIP. Degradation of CIP resulted in partial defluorination since the fluoride measured corresponded to 34% of the theoretical value after 120 min of reaction. Analysis by liquid chromatography coupled to mass spectrometry showed the presence of products of hydroxylation on both piperazine and quinolonic rings generating fluorinated and defluorinated compounds as well as a product of the piperazine ring cleavage.

Desenvolvimento e validação de método voltamétrico para determinação de ferro e sua especiação química em água intersticial no sedimento da Lagoa dos Patos-RS

Os sedimentos podem atuar tanto como acumuladores quanto como fontes de poluentes. Em função das atividades portuárias locais estarem em ritmo de crescimento pela ampliação do porto de Rio Grande (RS), estudos que mostrem a situação do local investigado são importantes a fim de prever o aporte do ferro nesse ambiente. Neste trabalho, a especiação química do ferro e a determinação da concentração do metal total e dissolvido em amostras de águas intersticiais no sedimento do Saco do Mendanha (RS) foram avaliadas, utilizando a Voltametria Adsortiva de Redissolução Catódica com o ligante 2,3-Dihidroxinaftaleno. O objetivo principal desse trabalho foi validar a metodologia analítica para realizar a especiação química do ferro em águas intersticiais, o que englobou a faixa linear de trabalho, limites de detecção e de quantificação, a exatidão e precisão. O Limite de Detecção encontrado foi de 0,11 nmol L-1 . Foram determinadas as concentrações de ferro total, dissolvido e lábil em três frações distintas: na interface água/sedimento, entre 0 e -5 cm; e entre -15 e -20 cm de profundidade na coluna sedimentar. Nas amostras analisadas, a concentração de ferro lábil encontrada foi entre 4,64 – 135,37 µmol L-1 ; a concentração do metal dissolvido foi de 6,25 – 322,70 µmol L-1 e de ferro total entre 83,36 – 390,30 µmol L-1 . A concentração do metal lábil em comparação com a fração dissolvida e total indica a presença de complexos estáveis entre o metal e a matéria orgânica natural presente na água intersticial, tornando dessa forma, o metal menos biodisponível para a biota local. Durante os meses de amostragem do sedimento, foi observada variação da concentração do metal, onde no mês de abril ocorreu o maior aporte do metal da coluna d’água para o sedimento. Essa transferência do metal para o sedimento pode estar relacionada pela forte mudança na salinidade no local de amostragem, passando de 16 no mês de fevereiro para 33 no mês de abril e para próximo de zero nos meses de agosto e novembro de 2009.

Zero- one- and two-dimensional hydrogen-bonded structures in the 1:1 proton-transfer compounds of 4,5-dichlorophthalic acid with the monocyclic heteroaromatic Lewis bases 2-aminopyrimidine, nicotinamide and isonicotinamide

The structures of the anhydrous 1:1 proton-transfer compounds of 4,5-dichlorophthalic acid (DCPA) with the monocyclic heteroaromatic Lewis bases 2-aminopyrimidine, 3-(aminocarboxy) pyridine (nicotinamide) and 4-(aminocarbonyl) pyridine (isonicotinamide), namely 2-aminopyrimidinium 2-carboxy-4,5-dichlorobenzoate C4H6N3+ C8H3Cl2O4- (I), 3-(aminocarbonyl) pyridinium 2-carboxy-4,5-dichlorobenzoate C6H7N2O+ C8H3Cl2O4- (II) and the unusual salt adduct 4-(aminocarbonyl) pyridinium 2-carboxy-4,5-dichlorobenzoate 2-carboxymethyl-4,5-dichlorobenzoic acid (1/1/1) C6H7N2O+ C8H3Cl2O4-.C9H6Cl2O4 (III) have been determined at 130 K. Compound (I) forms discrete centrosymmetric hydrogen-bonded cyclic bis(cation--anion) units having both R2/2(8) and R2/1(4) N-H...O interactions. In compound (II) the primary N-H...O linked cation--anion units are extended into a two-dimensional sheet structure via amide-carboxyl and amide-carbonyl N-H...O interactions. The structure of (III) reveals the presence of an unusual and unexpected self-synthesized methyl monoester of the acid as an adduct molecule giving one-dimensional hydrogen-bonded chains. In all three structures the hydrogen phthalate anions are

Synthesis, characterization of palygorskite supported zero-valent iron and its application for methylene blue adsorption

In this work, natural palygorskite impregnated with zero-valent iron (ZVI) was prepared and characterised. The combination of ZVI particles on surface of fibrous palygorskite can help to overcome the disadvantage of ultra-fine powders which may have strong tendency to agglomerate into larger particles, resulting in an adverse effect on both effective surface area and catalyst performance. There is a significant increase of methylene blue (MB) decolourized efficiency on acid treated palygorskite with ZVI grafted, within 5 mins, the concentration of MB in the solution was decreased from 94 mg/L to around 20 mg/L and the equilibration was reached at about 30 to 60 mins with only around 10 mg/L MB remained in solution. Changes in the surface and structure of prepared materials were characterized using X-ray diffraction (XRD), infrared (IR) spectroscopy, surface analysing and scanning electron microscopy (SEM) with element analysis and mapping. Comparing with zero-valent iron and palygorskite, the presence of zero-valent iron reactive species on the palygorskite surface strongly increases the decolourization capacity for methylene blue, and it is significant for providing novel modified clay catalyst materials for the removal of organic contaminants from waste water.

CTCombine : rotating and combining CT data with an accurate detector model, to simulate radiotherapy portal imaging at non-zero beam angles

Established Monte Carlo user codes BEAMnrc and DOSXYZnrc permit the accurate and straightforward simulation of radiotherapy experiments and treatments delivered from multiple beam angles. However, when an electronic portal imaging detector (EPID) is included in these simulations, treatment delivery from non-zero beam angles becomes problematic. This study introduces CTCombine, a purpose-built code for rotating selected CT data volumes, converting CT numbers to mass densities, combining the results with model EPIDs and writing output in a form which can easily be read and used by the dose calculation code DOSXYZnrc. The geometric and dosimetric accuracy of CTCombine’s output has been assessed by simulating simple and complex treatments applied to a rotated planar phantom and a rotated humanoid phantom and comparing the resulting virtual EPID images with the images acquired using experimental measurements and independent simulations of equivalent phantoms. It is expected that CTCombine will be useful for Monte Carlo studies of EPID dosimetry as well as other EPID imaging applications.