Determination of total petroleum hydrocarbons in soil from different locations using infrared spectrophotometry and gas chromatography

Total petroleum hydrocarbons (TPH) are important environmental contaminants which are toxic to human and environmental receptors. Several analytical methods have been used to quantify TPH levels in contaminated soils, specifically through infrared spectrometry (IR) and gas chromatography (GC). Despite being two of the most used techniques, some issues remain that have been inadequately studied: a) applicability of both techniques to soils contaminated with two distinct types of fuel (petrol and diesel), b) influence of the soil natural organic matter content on the results achieved by various analytical methods, and c) evaluation of the performance of both techniques in analyses of soils with different levels of contamination (presumably non-contaminated and potentially contaminated). The main objectives of this work were to answer these questions and to provide more complete information about the potentials and limitations of GC and IR techniques. The results led us to the following conclusions: a) IR analysis of soils contaminated with petrol is not suitable due to volatilisation losses, b) there is a significant influence of organic matter in IR analysis, and c) both techniques demonstrated the capacity to accurately quantify TPH in soils, irrespective of their contamination levels.

Isolation and characterization of sodium 2-fluoroacetate from Mascagnia rigida using chromatography and infrared spectroscopy

Sodium monofluoroacetate was first identified in Dichapetalum cymosum, a South African plant that can cause livestock poisoning and death. After, several other plants also showed to contain this toxin, which leads to the "sudden death". Mascagnia rigida, a well identified poisonous plant, commonly found in northeast of Brazil also cause sudden death in cattle, which shows clinical signs similar to those produced by the ingestion of plants that contain monofluoroacetate. Our aim was to identify the toxic compound present in the aqueous extract of M. rigida. For this purpose, the dried and milled plant was extracted; the extract was lyophilized and submitted to successive chromatographic process, until the desired purity of the active compound was achieved. The study of this material by planar chromatography and by infrared spectrometry indicated that the toxin can be a mixture of mono, di and trifluoroacetate. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Tailoring polyolefin properties by metallocene catalysis

This doctoral thesis deals with the syntheses of olefin homo- and copolymers using different kind of metallocene catalyst. Ethene, propene, 1-hexene, 1-hexadecene, vinylcyclohexane and phenylnorbornene were homo- or copolymerized with the catalysts. The unbridged benzyl substituted zirconium dichloride catalysts (1-4), ansa- bridged acenaphtyl substituted zirconium dichloride catalysts, ( 5, 6), rac- and meso-ethylene-bis(1-indenyl)zirconium dichlorides, (rac- and meso-8), rac-ethylene-bis(1-indenyl)hafnium dichloride, ( 12), bis(9-fluorenyl)hafnium dichloride (14 ) enantiomerically pure (R)- phenylethyl[(9-fluorenyl-1-indenyl)]ZrCl2, (11), 14 and asymmetric dimethylsilyl[(3-benzylindenyl-(2-methylbenzen[e]indenyl)] zirconium dichloride, (13), were prepared in our laboratory. Dimethylsilyl-bis(1-indenyl)zirconium dichloride, (9), isopropylidene(9-fluorenyl-cyclopentadienyl)zirconium dichloride, (10), and were obtained commercially. The solid-state structures of the catalysts rac- and meso-1 were determined by X-ray crystallography. Computational methods were used for the structure optimization of the catalyst rac- and meso-1 in order to compare the theoretical calculations with the experimental results. Polymerization experiments were conducted in a highly purified autoclave system using low pressures (< 5 bar) of gaseous monomers. The experiments were designed to attain the optimal catalytic activity and a uniform copolymer composition. The prepared homo- and copolymers were characterized by the gel permeation chromatography, GPC, differential scanning calorimetry, DSC, nuclear magnetic resonance, NMR, and Fourier transform infrared spectrometry, FTIR . Molar mass (Mw, Mn), molar mass distribution (Mw/Mn), tacticity, comonomer content, melting temperature, glass transition temperature, and end group structures and content were determined. A special attention was paid on the correlation of the polymer properties with the catalyst structures and polymerization conditions. An intramolecular phenyl coordination was found in phenyl substituted benzyl zirconocenes 1-3 explaining the decreased activity of the catalysts. Novel copolymers poly(propene-co-phenylnorbornene) and poly(propene co-vinylcyclohexane), were synthesized and high molar mass poly(ethene-co-1-hexene) and poly(ethene-co-1-hexadecene) copolymers with elastic properties were prepared. Activation of a hafnocene catalyst was studied with UV-Vis spectrometry and activation process for the synthesis of ultra high molar mass poly(1-hexene) was found out.

In situ surface modification of molybdenum-doped organic-inorganic hybrid TiO2 nanoparticles under hydrothermal conditions and treatment of pharmaceutical effluent

Molybdenum-doped TiO2 organic-inorganic hybrid nanoparticles were synthesized under mild hydrothermal conditions by in situ surface modification using n-butylamine. This was carried out at 150 degrees C at autogeneous pressure over 18 h. n-Butylamine was selected as a surfactant since it produced nanoparticles of the desired size and shape. The products were characterized using powder X-ray diffraction, Fourier transform infrared spectrometry, dynamic light-scattering spectroscopy, UV-Vis spectroscopy and transmission electron microscopy. Chemical oxygen demand was estimated in order to determine the photodegradation efficiency of the molybdenum-doped TiO2 hybrid nanoparticles in the treatment of pharmaceutical effluents. It was found that molybdenum-doped TiO2 hybrid nanoparticles showed higher photocatalytic efficiency than untreated TiO2 nanoparticles.

Avaliação das propriedades de barreira a gases de membranas obtidas a partir de dispersões aquosas à base de poliuretanos e argila

Materiais nanoestruturados têm recebido destaque na comunidade científica, destacando-se, dentre eles, os nanocompósitos à base de polímeros e argila. Quando esses materiais são obtidos no estado líquido, ressalta-se também o uso de água em substituição a solventes orgânicos, devido a questões ambientais. Neste trabalho foram sintetizadas dispersões aquosas à base de poliuretanos (WPUs) e argila hidrofílica do tipo montimorilonita (MMT) de natureza sódica, com o objetivo de avaliar as propriedades de barreira a gases conferidas pela presença de argila e pela variação nas proporções entre os segmentos flexíveis poli(glicol propilênico) (PPG) e o copolímero em bloco à base de poli(glicol etilênico) e poli(glicol propilênico) (EG-b-PG). Os monômeros empregados na síntese foram: poli(glicol propilênico) (PPG); copolímero em bloco à base de poli(glicol etilênico) e poli(glicol propilênico) (EG-b-PG), com teor de 7% de EG; ácido dimetilolpropiônico (DMPA), diisocianato de isoforona (IPDI) e etilenodiamina (EDA), como extensor de cadeia. Foram sintetizadas dispersões aquosas com e sem a presença de argila, fixando-se a razão entre o número de equivalentes-grama de grupos diisocianato e hidroxila (razão NCO/OH) em 1,5. Nas formulações foi variado também o teor de argila em relação à massa de prepolímero em 0,5% e 1%. Foi adicionada uma etapa de agitação adicional com dispersor Turrax em algumas formulações. A argila foi previamente deslaminada em água deionizada e incorporada à formulação na etapa da dispersão do prepolímero. As dispersões foram avaliadas, quanto ao teor de sólidos totais, tamanho médio de partícula e viscosidade aparente. Os filmes vazados a partir das dispersões foram caracterizados por espectrometria na região do infravermelho (FTIR) e permeabilidade ao CO2. A resistência térmica dos filmes foi determinada por termogravimetria (TG). Foram observadas modificações nas propriedades dos filmes obtidos com a inserção da argila e com a variação no teor de segmentos à base de poli(glicol etilênico). A inserção da argila promoveu uma melhoria na resistência térmica das membranas bem como uma redução na permeabilidade das mesmas. Foi observado um aumento na permeabilidade das membranas obtidas a partir das formulações com maior percentual de copolímero (EG-b-PG), com e sem argila.

Desenvolvimento de material compósito polimérico para utilização na confecção de troquéis

Na Odontologia, ao se confeccionar peças restauradoras dentárias, pela técnica indireta, o processo mais rotineiramente empregado utiliza um modelo de gesso, obtido a partir de um molde de elastômero, tomado de um dente preparado. Vários fatores podem influenciar na boa precisão de ajustes destas peças como o escoamento do material de vazamento dentro da moldagem, a compatibilidade do material de vazamento com o da moldagem, o tempo de presa, a estabilidade dimensional, a resistência mecânica do material quando da separação moldagem/modelo, a resistência a abrasão e a fidelidade de reprodução de detalhes. Materiais foram introduzidos na odontologia para utilização na confecção de troquéis no intuito de minimizar as desvantagens do gesso, como baixa resistência a abrasão e ligeira expansão de presa. Dentre eles os troquéis metalizados e as resinas epóxicas, que tem vantagens em relação às propriedades mecânicas, porém o primeiro exige técnica demorada e de alto custo e o segundo apresenta contração. O presente trabalho se propõe a testar uma nova composição de poliéster insaturado com estireno adicionado ao carbonato de cálcio em diferentes proporções (10, 20, 30, 40, 50, 60 e 70%) e compará-la ao gesso tipo IV e a resina epoxídica com óxido de alumínio, através de ensaios mecânicos, de abrasão e de alteração dimensional, para avaliar a possibilidade de sua utilização como material de confecção de troquéis para a construção de restaurações indiretas. Para caracterização dos materiais foram feitas análises de espectrometria no infravermelho, Calorimetria de varredura diferencial, termogravimétrica e Microscopia eletrônica de varredura. O compósito a base de poliéster insaturado com 50% de carbonato de cálcio se mostrou viável para utilização como material para troquel. Quando comparado aos materiais de controle mostrou propriedades mecânicas próximas as da resina epoxídica e bem superiores ao gesso, resistência a abrasão superior ao gesso e inferior a resina epoxídica e alteração dimensional próxima a resina epoxídica e maior ao gesso. Sendo a formulação do poliéster/carbonato de cálcio apenas constituída de polímero, catalisador e carga, é possível melhorar a formulação modificando a carga e/ou acrescentando aditivos visando minimizar a contração de polimerização.

Preparação de microesferas poliméricas à base de estireno, acetato de vinila e divinilbenzeno com propriedades magnéticas

Microesferas poliméricas magnéticas à base de estireno (STY), divinilbenzeno (DVB), acetato de vinila (VAc) e ferro foram preparadas via polimerização em suspensão e semissuspensão. Foram estudadas as influências da concentração de VAc adicionado na polimerização e a presença de ferro sobre as características das partículas poliméricas obtidas. Estas partículas foram caracterizadas por espectrometria de absorção na região do infravermelho (FT-IR), análise térmica (TGA/DTA), microscopia óptica (MO), microscopia eletrônica de varredura (SEM) e magnetometria de amostra vibrante (VSM). Foram obtidas com sucesso microesferas poliméricas com propriedades magnéticas à base de estireno, divinilbenzeno e acetato de vinila. Estes materiais apresentaram bom controle morfológico, com maior rendimento na faixa de 120 a 75 m. Apresentaram também boas propriedades magnéticas (22,62 a 73,75 emu/g) com comportamento próximo de materiais superparamagnéticos e boa estabilidade térmica (444 C)

Estudo da incorporação de diferentes tipos de argilas hidrofílicas em dispersões aquosas de poliuretanos para formação de nanocompósitos

Neste trabalho foram sintetizados nanocompósitos à base de poliuretanos em dispersão aquosa (NWPUs) e argilas hidrofílicas do tipo montimorilonita (MMT) de natureza sódica e cálcica. Os monômeros empregados na síntese foram: poli(glicol propilênico) (PPG); copolímero em bloco à base de poli(glicol etilênico) e poli(glicol propilênico) (EG-b-PG), com teor de 7% de EG; ácido dimetilolpropiônico (DMPA) e diisocianato de isoforona (IPDI). Os NWPUs tiveram as argilas, previamente deslaminadas em água e incorporadas à formulação no momento da dispersão do prepolímero. Dispersões aquosas (WPUs), sem a presença de argila, foram sintetizadas como base, nas quais foram variadas a razão NCO/OH e a proporção de copolímero em relação ao PPG. Nas formulações NWPUs, foram variados também o teor de argila em relação à massa de prepolímero e o tipo de argila sódica e cálcica. As dispersões foram avaliadas, quanto ao teor de sólidos totais, tamanho médio de partícula e viscosidade. Os filmes vazados a partir das dispersões foram caracterizados por espectrometria na região do infravermelho (FTIR), difração de raios-x (XRD) e microscopia eletrônica de varredura (SEM). A resistência térmica dos filmes foi determinada por termogravimetria (TG) e a resistência mecânica dos filmes foi avaliada por ensaios mecânicos em dinamômetro. O grau de absorção de água dos filmes também foi determinado. A formação de nanocompósitos à base de água foi confirmada pela ausência do pico de XRD, característico das argilas empregadas na maioria dos filmes analisados. As micrografias obtidas por SEM confirmam uma dispersão homogênea das argilas na matriz poliuretânica. Os filmes à base de nanocompósitos (NWPUs) apresentaram propriedades superiores às apresentadas por aqueles obtidos a partir das dispersões sem argilas (WPUs). Os revestimentos formados a partir da aplicação das dispersões aderiram à maioria dos substratos testados (metal, vidro, madeira e papel) formando superfícies homogêneas

Caracterização de filmes formados por dispersões aquosas de poli(uretano-uréia)s para aplicação em membranas para permeação de gases

Entre os polímeros considerados promissores para a remoção seletiva de CO2, destacam-se aqueles que contêm os grupos glicol etilênico (EG). Nesta dissertação, foram obtidos filmes a partir de dispersões aquosas de poliuretano (PU), sintetizadas em trabalho anterior, à base de poli(glicol propilênico) (PPG), copolímero em bloco à base de poli(glicol etilênico) (PEG) e PPG (EG-b-PG), ácido dimetilolpropiônico (DMPA), diisocianato de isoforona (IPDI) e etilenodiamina (EDA). PPG, EG-b-PG e DMPA formaram as regiões flexíveis nas proporções de: PPG 100% e 0% EG-b-PG, PPG 75% e 25% EG-b-PG, PPG 50% e 50% EG-b-PG e PPG 25% e 75% EG-b-PG em termos de equivalentes-gramas. A influência da quantidade dos segmentos de PEG foi avaliada por ensaios de permeação com os gases CO2, CH4 e N2. Os filmes obtidos das dispersões foram caracterizados por espectrometria de infravermelho com transformadas de Fourier (FTIR), análise termogravimétrica (TGA), difração de raios x (DRX) e espalhamento de raios X a baixo ângulo (SAXS). Espectros de FTIR mostraram que os segmentos de EG influenciaram a frequência da banda de carbonila. Curvas de perda de massa (TG) mostraram perfis semelhantes de degradação, enquanto que as curvas derivadas apresentaram diferenças. DRX e SAXS mostraram que os segmentos de PEG promoveram uma maior ordenação na estrutura da membrana. Testes de permeação de gases mostraram que o aumento do teor de PEG aumentou o valor da permeabilidade para o CO2, indicando que os segmentos de PEG interagiram favoravelmente com este gás. Em relação ao CH4 e N2, houve uma diminuição na permeabilidade quando comparados com os valores encontrados para o CO2, sendo atribuído a perda de mobilidade segmental. Em termos de seletividade, para o par CO2/CH4 foi obtido um valor médio de 61,7 para a membrana contendo o maior teor de PEG, e o par CO2/N2 um valor médio de 121,5, sendo superior aos valores encontrados na literatura, tornando o material promissor

Comparison of TiO2 and ZrO2 films deposited by electron-beam evaporation and by sol-gel process

TiO2 and ZrO2 films are deposited by electron-beam (EB) evaporation and by sol-gel process. The film properties are characterized by visible and Fourier-transform infrared spectrometry, x-ray diffraction analysis, surface roughness measure, absorption and laser-induced damage threshold (LIDT) test. It is found that the sol-gel Elms have lower refractive index, packing density and roughness than EB deposited films due to their amorphous structure and high OH group concentration in the film. The high LIDT of sol-gel films is mainly due to their amorphous and porous structure, and low absorption. LIDT of EB deposited film is considerably affected by defects in the Elm, and LIDT of sol-gel deposited film is mainly effected by residual organic impurities and solvent trapped in the film.

Estudo do efeito da adição de poli(glicol etilênico-b-glicol propilênico) na formação de dispersões aquosas poliuretânicas à base de poli(glicol propilênico)

Foram produzidas dispersões aquosas não-poluentes e inovadoras de poli(uretano-uréia) à base de poli(glicol propilênico) (PPG) e de copolímeros em bloco, poli(glicol etilênicob-glicol propilênico), (EG-b-PG) com teor de 7% de unidades de glicol etilênico. Os poli(uretano-uréia)s foram preparados, em duas etapas, pelo método do prepolímero. Na primeira etapa, foram obtidos anionômeros, sintetizados em massa, à base do copolímero EG-bPG, PPG, ácido dimetilol propiônico (DMPA) (gerador dos sítios aniônicos) e diisocianato de isoforona (IPDI). Ainda na primeira etapa, os grupos carboxílicos do DMPA foram submetidos à neutralização com trietilamina (TEA). Na segunda etapa, foi realizada a dispersão do prepolímero anionômero e, em seguida, foi conduzida a reação de extensão de cadeia com a hidrazina (HYD). Nas diferentes formulações, foram variadas a razão NCO/OH e as proporções de PPG e do copolímero em bloco EG-b-PG. Além disso, foram obtidas dispersões aquosas programadas para teores de sólidos de 40 e 50%. As dispersões foram avaliadas quanto ao teor de sólidos totais, tamanho médio de partícula e viscosidade. Os filmes, obtidos por vazamento das dispersões, foram avaliados quanto à absorção de água, termogravimetria (TG) e propriedades mecânicas (ensaio de tração). Os filmes vazados e os monômeros foram caracterizados por espectrometria na região de infravermelho (FTIR) As dispersões obtidas se mostraram adequadas para serem aplicadas como revestimento para madeira, metais e vidro

Comparison between granular pillared, organo- and inorgano-organo-bentonites for hydrocarbon and metal ion adsorption

Granular reactive materials have higher permeability and are therefore desirable for in situ groundwater pollution control. Three granular bentonites were prepared: an Al-pillared bentonite (PBg), an organo-bentonite (OBg) using a quaternary ammonium cation (QAC), and an inorgano-organo-bentonite (IOBg), using both the pillaring agent and the QAC. Powdered IOB (IOBp) was also prepared to test the effect of particle size. The modified bentonites were characterised with X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectrometry (FT-IR), thermal gravimetric analysis (TGA) and uniaxial compression tests. The d-spacing increased only with QAC intercalation. The Young's modulus of IOBg was twice as high as OBg. Batch adsorption tests were performed with aqueous multimetal solutions of Pb2+, Cu2+, Cd2+, Zn2+ and Ni2+ ions, with liquid dodecane and with aqueous dodecane solutions. Metal adsorption fit the Langmuir isotherm. Adsorption occurred within 30min for PBg, while the granular organo-bentonite needed at least 12h to reach equilibrium. IOBp had the maximum adsorption capacity at higher metal concentration and lower adsorbent content (Cu2+: 2.2, Ni2+: 1.7, Zn2+: 1.4, Cd2+: 0.9 and Pb2+: 0.7 all in mmolg-1). The dual pillaring of the QAC and Al hydroxide increased the adsorption. The adsorption of liquid dodecane was in the order IOBg>OBg>PBg (3.2>2.7>1.7mmolg-1). Therefore IOBg has potential for the removal of toxic compounds found in soil, groundwater, storm water and wastewater. © 2012 Elsevier B.V.

Mechanism of phase transformation and formation of barium hexaferrite doped with rare-earths in sol-gel process

The phase-transformation in sol-gel preparation of barium hexaferrite and the formation of barium hexaferrite doped with La3+ Were studied by chemical phase analysis, X-ray diffraction and infrared spectrometry analysis. The experimental results show that phase transformation reactions of FeCO3, Fe2O3 and BaFe2O4, barium hexaferrite and gamma-Fe2O3 take place in the heat treatment of gel. While the doping lanthanide ion replace barium ion, an equivalent quantity of Fe3+ are reduced to Fe2+ to maintain the charge equilibrium.

Reactions of C-60 with R(3)SnH: A new synthetic route to C-60(RH)(n) and the property of C-60 to catalyze radical reactions

A new method for the preparation of polyalkyl and polyarenefullerene derivatives C-60(RH)(n)(R=Bu,n=1-3; R=Ph,n=1-10) by the reaction of C-60 with organotin hydride in toluene is described. Another series of products of stannanes R(a)Sn(b)H(c) (R=Bu, a=3-8, b=1-4, c=0-3 R=Ph, a=3-11, b=1-5, c=0-4) were also obtained, which shows that C-60 can catalyze polymerization of organic-tin. These products were determined by mass and infrared spectrometry. And the possible reaction mechanisms are discussed.