PPGQ - Doutorado em Química

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Ação do ácido pirolenhoso de Eucalyptus na síntese ecologicamente correta de nanopartículas de prata
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-03-31) Medeiros, Lúcio César Dantas de; Gasparotto, Luiz Henrique da Silva; https://orcid.org/0000-0002-4711-393X; http://lattes.cnpq.br/2649423643904707; https://orcid.org/0000-0002-4072-3516; http://lattes.cnpq.br/8011911595430450; Fonseca, José Luís Cardozo; http://lattes.cnpq.br/8143800826985556; Siqueira Júnior, José Roberto; Caseli, Luciano; Medeiros, Rodolfo Luiz Bezerra de Araújo
O interesse por produtos decorrentes de recursos naturais renováveis tem crescido substancialmente nos últimos anos. Em nanotecnologia, almeja-se o emprego de reagentes químicos de baixa toxicidade advindos de processos ambientalmente corretos. No presente estudo, demonstramos pela primeira vez que o ácido pirolenhoso (AP), um insumo obtido pela condensação das emissões gasosas poluentes geradas durante a pirólise da biomassa, age concomitantemente como agente redutor e estabilizador na síntese de nanopartículas de prata (AgNPs). Adicionalmente, foi proposta uma nova rota sintética para confecção de um produto constituído por AgNPs ancoradas em nanocristais de celulose (AgNPs/NC). Por meio de análises cromatográficas (CG-EM) e espectroscopia Raman, mostrou-se que, em meio alcalino, espécies oxigenadas contidas no AP reduziram os íons prata à sua forma metálica. Paralelamente, o ácido acético, abundantemente presente no AP, adsorveu-se na superfície das AgNPs conferindo-as estabilização eletrostática. As AgNPs, esféricas e de tamanho médio de 16,42 ± 4,62 nanômetros, permaneceram estáveis por pelo menos 150 dias (potencial zeta = -56 mV). Na produção das AgNPs/NC, observou-se que o tempo para a estabilização total das AgNPs foi reduzido drasticamente, assim como o tamanho médio das partículas (5,12 ± 1,59 nanômetros). Também foi demonstrando por termogravimetria que a eficiência de impregnação das AgNPs nos nanocristais de celulose foi superior a 95 %. Por fim, foi demonstrado que o AP apresentou atividade contra as bactérias Escherichia coli e Staphylococcus aureus apenas quando empregado no seu pH original (pH ~ 2,8). Porém, quando neutralizado (pH = 7,5), não se observou qualquer atividade bactericida. Com base nesse fato, foi proposta uma nova interpretação para a ação antimicrobiana do AP, baseada na acidez do meio gerada principalmente pelo ácido acético. Quando aplicadas em pH neutro, as AgNPs e AgNPs/NC apresentaram atividade bacteriostática semelhante às relatadas na literatura. Com base nessas informações, conclui-se que o uso do AP na síntese de nanomateriais de prata é uma abordagem interessante e promissora.
Adsorção de tensoativos iônicos e não iônicos em rochas reservatórios via solução micelar: avaliação do planejamento experimental e efetivação dos parâmetros
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-12-22) Borges, Valdivino Francisco dos Santos; Braga, Tiago Pinheiro; Wanderley Neto, Alcides de Oliveira; http://lattes.cnpq.br/4789528535524269; https://orcid.org/0000-0001-9543-7368; http://lattes.cnpq.br/9170391410490804; http://lattes.cnpq.br/5764610624379978; Fonseca, José Luís Cardozo; Dantas, Michelle Sinara Gregório; Oliveira, Monica Rodrigues de; Santanna, Vanessa Cristina
A adsorção de tensoativos em superfícies rochosas pode modificar sua hidrofobicidade, a sua carga superficial e outras propriedades importantes que governam os processos de recuperação avançada de óleo (EOR), como diminuição da tensão interfacial água-óleo e aumento da permeabilidade. Em geral, a necessidade de controlar e/ou reduzir a adsorção de tensoativos nas superfícies de rochas reservatórios tem sido uma tarefa difícil nos métodos de EOR, pois impacta diretamente na economia do projeto. Isto requer um estudo e uma visão abrangente do mecanismo de adsorção nas rochas. As principais funções deste método são reduzir a tensão interfacial água/óleo e alterar a molhabilidade da rocha reservatório, que na maioria das vezes é molhável a óleo, tornando-a molhável à água. Esta propriedade dos tensoativos é devido à sua natureza anfifílica. Neste trabalho, foi estudado o comportamento de adsorção via soluções micelares de tensoativos iônicos (OCS, OCBS, OMS e SDS) e não iônicos (NP 9.5EO, NP 11EO e NP 15EO) usando como adsorvente as rochas carbonáticas e areníticas, respectivamente. Foram feitas análises de mineralogia e morfologia das rochas reservatórios e estudos da estabilidade térmica dos tensoativos adsorvidos. O método do banho finito foi realizado para avaliar a adsorção em todos os sistemas. Para os tensoativos aniônicos foi aplicado um planejamento experimental fatorial afim de otimizar o processo de adsorção. Verificou-se que a adsorção do OCS, OCBS e OMS foi eficaz em calcário e insignificante para o OCBS e OMS em arenito, enquanto o SDS apresentou baixa eficiência de adsorção em ambas as rochas A eficiência de adsorção em calcário foi de 85,74 % para o OCS, seguida de 82,52% para o OCBS e 45,30% para o OMS. O estudo de adsorção mostrou que os dados de equilíbrio dos tensoativos aniônicos se ajustaram ao modelo de isoterma de Sips. Os resultados também indicaram que a adsorção se adequou ao modelo cinético de pseudossegunda ordem. As isotermas de adsorção do OCS se ajustaram melhor ao modelo de isoterma de Langmuir em três temperaturas diferentes (298, 313 e 333K). Os parâmetros termodinâmicos (ΔH, ΔS e ΔG) indicaram que o processo de adsorção do OCS foi espontâneo e endotérmico. Para os tensoativos não iônicos os experimentos foram realizados, usando como adsorvente apenas a rocha arenito, de acordo com a rede de Scheffé e mostraram uma eficiência de adsorção de 66,89% para o NP-15EO, 67,15% para o NP-11EO e 70,60% para o NP-9.5EO. O ponto F foi escolhido como o ponto ideal uma vez que este permaneceu constante durante os experimentos, além de ser uma região rica em água e apresentar baixo teor de butanol. O arenito apresentou molhabilidade favorável ao óleo, que após o tratamento ocorreu a inversão da molhabilidade. Dentre os modelos de isotermas estudados o modelo de Redlich-Peterson foi o que melhor se ajustou, indicando assim que o processo de adsorção dos tensoativos não iônicos em arenito ocorre em monocamadas e multicamadas.
Adsorção dos gases NH3, NO e H2S em fosfato de vanadila, hidrogeno fosfato de vanadila e fosfatos de vanadila dopados por Al, Co, Mn e Cr
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2013-07-31) Miranda, Jose Carlos Vieira de; Farias, Robson Fernandes de; ; http://lattes.cnpq.br/6868773742105583; ; http://lattes.cnpq.br/8178424963580175; Silva, Ademir Oliveira da; ; http://lattes.cnpq.br/3511004608337461; Silva, Ana Lúcia Rodrigues da; ; http://lattes.cnpq.br/3799043971887247; Bezerra, Cícero Wellington Brito; ; http://lattes.cnpq.br/1474300723265204; Dantas, Deyse de Souza; ; http://lattes.cnpq.br/3229830569545582; Silva, Rui Carlos Barros da; ; http://lattes.cnpq.br/4581242801952845
Neste trabalho foram sintetizados os materiais denominados fosfato de vanadila, hidrogeno fosfato de vanadila e fosfatos de vanadila dopados por metais de transição com fins na adsorção de amônia, sulfeto de hidrogênio e óxido de nitrogênio. Para a caracterização dos compostos de partida, recorre-se às técnicas de DRX, FTIR, FRX e TG. Após a caracterização dos substratos, procedeu-se a adsorção dos gases NH3 e H2S em reator, passando os gases a vazão contínua durante 30 min e temperatura ambiente. Dados gravimétricos indicam que as matrizes de maior desempenho na adsorção de amônia foram àquelas dopadas por alumínio e manganês, obtendo resultado de 216,77 mgNH3/g e 200,40 mgNH3/g de matriz, respectivamente. A matriz de maior desempenho para a adsorção de sulfeto de hidrogênio foi àquela dopada por manganês, obtendo resultado de 86,94 mgH2S/g de matriz. As sínteses dos substratos VOPO4.2H2O e MnVOPO4.2H2O com o gás óxido de nitrogênio foram realizadas em solução, objetivando-se os produtos finais VOPO4.G.nH2O e MnVOPO4.G.nH2O (G = NO e n = número de moléculas de água). O comportamento termoanalítico e a espectroscopia na região do infravermelho são indicativos da formação do composto VOPO4.2,5NO.3H2O. Resultados de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de energia dispersiva (EDS) dos materiais fosfatos de vanadila e fosfatos de vanadila dopados após reação no estado sólido ou em solução com os gases indicam mudança na morfologia dos substratos, além da formação de cristais de enxofre ortorrômbico sobre seus respectivos hospedeiros quando estes adsorvem sulfeto de hidrogênio
Adsorção em quitosana reticulada a partir de soluções binárias e ternárias de fármacos aniônicos
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-12-19) Oliveira, Kéville Pereira de; Fonseca, José Luís Cardozo; http://lattes.cnpq.br/8143800826985556; http://lattes.cnpq.br/5527234465726091; Sant`anna, Carlos Mauricio Rabello de; Menezes, Fabricio Gava; Braga, Tiago Pinheiro; Santos, Zilvam Melo dos
O lançamento inadequado dos resíduos farmacológicos em diferentes matrizes ambientais tornou-se uma grande preocupação em todo o mundo, uma vez que os fármacos e seus metabólitos podem causar efeitos adversos aos ecossistemas e à saúde humana. Em razão disso, diversos estudos têm sido realizados com a finalidade de remover esses contaminantes emergentes do ambiente aquático por meio de métodos de remediação. Assim, esta pesquisa tem por objetivo compreender os aspectos termodinâmicos envolvidos na remoção dos fármacos cromoglicato de sódio (CG) e diclofenaco de sódio (DF) em solução aquosa pelo processo de adsorção utilizando quitosana reticulada. As amostras de quitosana reticulada (QR) e as demais que foram submetidas ao processo de adsorção foram caracterizadas pelas técnicas de espectroscopia de absorção no infravermelho, difração de raios-X, potencial zeta, microscopia eletrônica de varredura e termogravimetria. Em relação às análises do equilíbrio de adsorção em sistema binário, foram realizadas utilizando quatro diferentes temperaturas (15, 25, 35 e 45 °C) e no ternário a 25 °C. Para estimar os parâmetros das isotermas de adsorção, os dados experimentais foram ajustados com as seguintes isotermas de adsorção: Langmuir, Freundlich, Sips, Redlich-Peterson e Frumkin. Para tanto, as soluções aquosas contento um ou dois fármacos, foram quantificados por meio do desenvolvimento de curvas analíticas obtidas a partir dos dados experimentais medidos pelo método de espectrofotometria UV-Vis. Os resultados obtidos através das técnicas de caracterização validaram a metodologia utilizada para a reticulação da quitosana e demonstraram a presença de cargas positivas em sua superfície. Verificou-se também que os fármacos adsorvem apenas na superfície do polímero. Em relação ao processo de adsorção, os dados revelaram que, nos sistemas binários, os parâmetros termodinâmicos relacionados à entalpia em baixas concentrações de adsorvato indicaram natureza exotérmica para o CG com valores de -2 e -1 kJ mol-1 , enquanto para o DF foram de 2,1 e 1,7 kJ mol-1 confirmando ser endotérmica. Esses valores foram calculados utilizando as contantes de equilíbrio de Redlich-Peterson e Frumkin, respectivamente, por ter sido um dos melhores modelos matemáticos a serem ajustados aos dados experimentais. Além disso, os fatores entrópicos desempenharam um papel muito importante, principalmente para o DF, e a adsorção sendo mais favorável para o CG. Em altas concentrações ocorre uma inversão da situação, ou seja, a adsorção do DF torna-se mais favorável, sendo endotérmica para ambos os fármacos. Já em relação à adsorção em sistemas ternários, em concentrações mais baixas, a adsorção de CG é favorecida, principalmente, por ser mais favorável em termos de energia livre de adsorção de Gibbs. A uma determinada concentração crítica, a adsorção muda drasticamente, na forma de uma clara descontinuidade na isoterma de adsorção. Após essa descontinuidade, em concentrações mais altas, a adsorção é favorecida para o DF, por motivo da interação atrativa dos grupamentos laterais. Por fim, foi evidenciado que os fármacos adsorvem espontaneamente em superfície de QR, sendo mais uma alternativa de partículas que podem ser aplicadas em tratamento de efluentes que contém resíduos farmacológicos.
Aplicabilidade da voltametria de pulso diferencial na quantificação de ácido fólico e ácido oxálico: um método comparativo
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2013-12-04) Araujo, Eliane Gonçalves de; Fernandes, Nedja Suely; ; http://lattes.cnpq.br/9563490368583906; ; http://lattes.cnpq.br/4720265425355110; Huitle, Carlos Alberto Martinez; ; http://lattes.cnpq.br/2485073932883264; Melo, Jailson Vieira de; ; http://lattes.cnpq.br/7275955550556570; Barros, Joana Maria de Farias; ; http://lattes.cnpq.br/1016070459137884; Moura, Maria de Fátima Vitória de; ; http://lattes.cnpq.br/2959800336802498; Castro, Suely Souza Leal de; ; http://lattes.cnpq.br/9860381828526444
O desenvolvimento de métodos analíticos cada vez mais seletivos e sensíveis é de grande relevância em diferentes áreas do conhecimento, contemplando, por exemplo, os setores alimentícios, biotecnológicos, ambientais e farmacêuticos. O estudo teve como objetivo empregar a técnica eletronalítica voltametria de pulso diferencial (DPV) como uma alternativa inovadora e promissora para identificação e quantificação de compostos orgânicos. Os compostos orgânicos investigado neste estudo foram o ácido oxálico (AO) e o ácido fólico (AF). A oxidação eletroquímica do ácido oxálico tem sido extensivamente estudada como uma reação modelo na fronteira entre a eletroquímica orgânica e inorgânica. O AF é uma vitamina essencial na multiplicação celular de todos os tecidos, indispensável à síntese do DNA, tem sido investigada empregando técnicas analíticas, com a cromatografia líquida e a espectrofotometria de absorção molecular. No presente trabalho foi investigada a oxidação eletroquímica do AO em diferentes materiais eletrocatalíticos. Os resultados obtidos durante o procedimento experimental indicaram que o processo de oxidação eletroquímica do ácido oxálico é depende fortemente da natureza do material anódico e do mecanismo de oxidação, o que afeta a sua detecção. Eficientes remoções foram obtidas em ânodos de Ti/PbO2, grafite, BDD e Pt 90, 85, 80 and 78% respectivamente. Foi também demonstrado que a VPD empregando eletrodo de carbono vítreo oferece uma maneira rápida, simples, confiável e econômica para determinar a AO durante o processo de oxidação eletroquímica. Além disso, os métodos eletroanalíticos são mais baratos do que a análise cromatográfica comumente utilizada e que outros métodos instrumentais envolvendo reagentes tóxicos e de custo mais elevado. Comparado com o método de titulação clássica e DPV conseguiu-se um bom ajuste, intervalos de confiança e limites de detecção confirmando a aplicabilidade da técnica eletroanalítica para o monitoramento da degradação de ácido oxálico. Para o estudo envolvendo o AF foi investigado a atividade eletrocatalítica do eletrodo de pasta de grafite para a sua identificação e quantificação em formulações farmacêuticas aplicando a VPD. Os resultados obtidos durante o procedimento experimental indicaram um pico de oxidação irreversível em 9,1 V característico do AF. O sensor de pasta de grafite apresentou baixo limite de detecção 5,683×10−8 mol L-1 reduzindo os efeitos da matriz. As análises espectrofotométricas apresentaram concentrações de AF menor quando comparadas com os dados obtidos por CLAE e VDP. Os teores de AF foram obtidos de acordo com a metodologia proposta pela farmacopeia brasileira. O método eletroanalítico (VPD) proposto apresenta menor custo e redução do tempo de análise, quando comparado com a cromatografia líquida, técnica comumente utilizadas pelas indústrias farmacêuticas. Os resultados demonstraram o potencial dessas técnicas eletroanalíticas para futuras aplicações em sensores ambientais, químicos e biológicos
Aplicação da oxidação eletroquímica para a geração de oxidantes fortes, geração de produtos de valor agregado e degradação de paracetamol, cafeína e olanzapina em efluentes sintéticos
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-07-27) Costa, Letícia Gracyelle Alexandre; Huitle, Carlos Alberto Martinez; http://lattes.cnpq.br/2485073932883264; http://lattes.cnpq.br/8636820022425477; Gondim, Amanda Duarte; https://orcid.org/0000-0001-6202-572X; http://lattes.cnpq.br/6738828245487480; Araújo, Danyelle Medeiros de; Santos, José Eudes Lima; Henrique, João Miller de Melo
Os tratamentos eletroquímicos de efluentes estão enfrentando uma mudança de paradigma, ao invés de se alcançar a completa mineralização dos poluentes orgânicos os pesquisadores estão buscando dar valor econômico aos produtos gerados durante o processo de degradação. Um dos produtos que são eletrogerados no processo de oxidação eletroquímica são os ácidos graxos voláteis. Esses ácidos são commodities usados em diversos segmentos industriais como a indústria alimentícia, têxtil, farmacêutica. Este trabalho tem como objetivo avaliar a eficiência da oxidação eletroquímica na degradação de compostos farmacêuticas, buscando encontrar as melhores condições tanto para a remoção desses poluentes orgânicos quanto para a eletrogeração de ácidos graxos voláteis. Os resultados alcançados durante a pesquisa estão divididos em três capítulos. O primeiro capítulo apresenta uma revisão da literatura sobre a produção dos oxidantes persulfato e peroxofosfato e sua aplicação na remoção de contaminantes farmacêuticos. O segundo capítulo apresenta a avaliação do poder oxidante das soluções de persulfato e peroxofosfato eletrogeradas para a aplicação ex situ. Foi observado que o aumento na densidade de corrente é proporcional ao aumento da concentração do oxidante eletrogerado. No processo de oxidação ex situ alcançou-se a remoção de paracetamol de 46,66% para o persulfato e de 47,15% para o peroxofosfato. A melhor condição para esse tipo de aplicação foi utilizando a menor razão volume de contaminante/volume de oxidante (0,5). Já o terceiro capítulo, apresenta os resultados encontrados na oxidação eletroquímica dos compostos farmacêuticos paracetamol, cafeína e olanzapina. Os experimentos foram realizados em uma célula utilizando ânodo de Diamante Dopado com Boro (DDB), utilizando como eletrólitos de suporte ácido sulfúrico e sulfato de sódio 0,5 mol L-1. O processo de degradação eletroquímica e de formação de ácidos foi monitorado por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência. Foi possível observar que utilizando ácido sulfúrico como eletrólito, a degradação dos compostos foi alcançada mais rapidamente, pois o meio ácido auxiliou na solubilização dos contaminantes e favoreceu a produção de persulfato. Experimentos adicionais com ácido perclórico foram realizados na mesma condição para avaliar a influência do radical sulfato na degradação. Ao comparar os experimentos, comprovou-se que o radical sulfato é o principal responsável pela eficiência do processo. Os resultados de Carbono Orgânico Total mostraram que apesar de haver completa degradação do poluente, a matéria orgânica presente no efluente não foi completamente consumida, indicando que houve a produção de novos produtos orgânicos. Por meio das análises cromatográficas, verificou-se a formação de ácido acético, ácido fórmico e ácido oxálico nos experimentos com ácido sulfúrico como eletrólito. Já para os experimentos com sulfato de sódio, foram encontrados os ácidos acéticos, fórmico, tartárico e salicílico. Experimentos de germinação com sementes de alface foram realizados como ensaios iniciais, buscando avaliar toxicidade do efluente após o tratamento, para a futura utilização desse efluente no reuso agrícola. Apenas as sementes que foram regadas com o efluente tratado com sulfato de sódio germinaram. Conclui-se que a oxidação eletroquímica é um processo eficiente tanto para a geração de espécies oxidantes para as aplicações in situ e ex situ, como para a eletrogeração de ácidos carboxílicos.
Aplicação da oxidação eletroquímica para tratamento de águas residuárias reais em planta piloto
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-12-03) Silva, Júlio César Oliveira da; Silva, Djalma Ribeiro da; http://lattes.cnpq.br/2791074318745945; https://orcid.org/0000-0002-9228-7349; http://lattes.cnpq.br/5207396537645408; Huitle, Carlos Alberto Martinez; http://lattes.cnpq.br/2485073932883264; Santos, Elisama Vieira dos; https://orcid.org/0000-0003-2189-5694; http://lattes.cnpq.br/8117747568545202; Solano, Aline Maria Sales; Alfaro, Marco Antonio Quiroz; Silva, Ámison Rick Lopes da
A água é um bem fundamental para o desenvolvimento dos países de forma sustentável que deve ser consumida e descartada de forma consciente. Consiste em um recurso limitado, cada vez mais escasso em algumas regiões do mundo. A contaminação dos mananciais hídricos superficiais e subterrâneos por compostos químicos orgânicos é definitivamente uma questão preocupante. Ultimamente, há muitas alternativas utilizadas no tratamento de águas residuárias e potável, dentre elas, os processos oxidativos avançados têm ganhado grande aceitação para a desinfecção e a descontaminação de efluentes. Os tratamentos por processos de oxidativos avançados apresentam boa eficácia quanto à eliminação de contaminantes químicos e microbianos na água. O principal ponto de destaque dos processos de oxidativos avançados é a produção in situ da espécie altamente reativa do radical hidroxila (•OH), o radical superóxido (•O2-) e o radical sulfato (•SO4-) podendo fragmentar os poluentes orgânicos e patógenos. Esses processos são baseados em eletrogeração de radicais hidroxílicos (•OH), que podem reagir de forma não seletiva com poluentes orgânicos até sua remoção completa. Os radicais (•OH) têm alto potencial redox (2,8 eV/SHE), sendo capazes de atacar compostos orgânicos por quatro vias: abstração de hidrogênio, combinação, adição de radicais e transferência de elétrons. Este estudo apresenta a construção de um reator eletroquímico em escala pré-piloto para o tratamento eletroquímico de oxidação anódica em águas residuárias da indústria do petróleo, indústrias têxteis, de fármacos e pesticidas, desinfecção de água com potencial de potabilidade como alternativa substituinte do cloro a fim de que possa ser uma alternativa de remediação com baixo custo de montagem, instalação e consumo energético, podendo utilizar fontes de energia solar. Os resultados desta pesquisa revelam que a oxidação eletroquímica, utilizada em escala de planta piloto, é eficiente e pode ser utilizada de forma conjunta com outras técnicas de tratamento de águas residuárias. Pode ainda ser uma alternativa para desinfecção de águas com potencial de potabilidade, sem a utilização e o armazenamento de cloro. O reator mostrou-se eficiente, com possibilidade de ser aplicado eletrodos anódicos de materiais diversos de acordo com a viabilidade econômica do material, podendo ser utilizada para diversos tipos de efluentes, contribuindo, com isso, com outras pesquisas e, consequentemente, elevar a variedade de efluente a ser tratada pelo mesmo equipamento.
Aplicação da tecnologia eletroquímica na mineralização e detecção de compostos orgânicos em efluentes sintéticos
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-12-10) Vale Júnior, Edilson do; Huitle, Carlos Alberto Martinez; http://lattes.cnpq.br/2485073932883264; http://lattes.cnpq.br/3653854819074182; Silva, Djalma Ribeiro da; http://lattes.cnpq.br/2791074318745945; Santos, Elisama Vieira dos; http://lattes.cnpq.br/8117747568545202; Solano, Aline Maria Sales; http://lattes.cnpq.br/9581581988060192; Araújo, Danyelle Medeiros de; http://lattes.cnpq.br/5376210566183962; Alfaro, Marco Antonio Quiroz; http://lattes.cnpq.br/6612432699122281
A aplicação de tecnologias eletroquímicas na remediação de águas residuais vem sendo bastante estudada devido aos resultados promissores alcançados. Estas tecnologias baseiam-se principalmente na geração de espécies com alto poder de oxidação, que por sua vez são responsáveis pela degradação e mineralização de compostos orgânicos. Neste trabalho, estudou-se a aplicação de algumas dessas metodologias no tratamento de águas contaminadas sinteticamente, além da utilização de tecnologias eletroanalíticas na detecção e quantificação da benzoquinona. Os resultados alcançados são apresentados em dois capítulos distintos. No primeiro capítulo, a peroxi-coagulação (PC) foi utllizada no tratamente de um efluente sintético do alaranjado de metila (MO), um corante azo, estudando os efeitos de diferentes parâmetros incluindo pH inicial, densidade de corrente (j), concentração inicial de corante e eletrólito suporte. Além disso, o desempenho da PC foi comparado a outros processos eletroquímicos avançados, em condições experimentais semelhantes. Os resultados indicam que o decaimento cinético do MO aumenta na seguinte ordem: eletrocoagulação (EC) < oxidação eletroquímica (EO) com H2O2 eletrogerado < PC < eletro-Fenton (EF). Este comportamento é atribuído ao caráter altamente oxidante dos radicais ●OH homogêneos gerados pelos processos EF e PC. O consumo energético foi de cerca de 0,06 kWh gCOD-1 , 0,09 kWh gCOD-1 , 0,7 kWh gCOD-1 e 0,1 kWh gCOD-1 para PC, EF, EO-H2O2 e EC, respectivamente. A PC surge assim como uma alternativa promissora e competitiva para a descontaminação de águas residuais. No segundo capítulo, a detecção, quantificação da p-benzoquinona (BQ) foi realizada pela técnica de voltametria de pulso diferencial (DPV) com sensor de filme de diamante, além da degradação da BQ por oxidação anódica. Uma série de experimentos de oxidação eletroquímica galvanostática com 130 mL de solução BQ foi realizado a fim de compreender o efeito da densidade de corrente, da concentração do poluente e do pH inicial utilizando diferentes eletrólitos com condutividade semelhante. As condições operacionais ideais foram alcançadas em 33,3 mA cm-2 , 100 mg L-1 de BQ em pH 5,0 com Na2SO4 50 mM. Além disso, a evolução dos ácidos carboxílicos de cadeia curta desse teste foi acompanhada ao longo do tempo para sugerir uma possível rota de degradação. Demonstrando a eficiência da tecnologia eletroquímica na degradação e avaliação do tratamento.
Aplicação da tecnologia eletroquímica para a remoção e monitoramento de metais pesados em efluentes aquosos
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2015-01-28) Eiband, Maria Maésia Soares Gomes; Huitle, Carlos Alberto Martinez; Melo, Jailson Vieira de; ; http://lattes.cnpq.br/7275955550556570; ; http://lattes.cnpq.br/2485073932883264; ; http://lattes.cnpq.br/1702066760263190; Cavalcanti, Eliane Bezerra; ; http://lattes.cnpq.br/3776663148814495; Araújo, Eliane Gonçalves de; ; http://lattes.cnpq.br/4720265425355110; Cunha, Jardel Dantas da; ; http://lattes.cnpq.br/3658783471840574
Os metais pesados estão presentes em resíduos industriais. Estes metais podem gerar um grande impacto ambiental contaminado água, solos e plantas. A ação química de metais pesados tem despertado grande interesse ambiental. Neste contexto, esta pesquisa teve como objetivo principal testar o desempenho de tecnologias eletroquímicas para a remoção e quantificação de metais pesados. Primeiramente, a técnica eletroanalítica de esgotamento ou redissolução (Adsortion stripping voltammetry, em inglês) com eletrodo de carbono vítreo (GC) foi padronizada a fim de usar essa metodologia para a quantificação dos metais durante sua eliminação mediante o processo de eletrocoagulação (EC). As curvas analíticas necessárias foram avaliadas visando obter confiabilidade na determinação e quantificação de Cd2+ e Pb2+ separadamente ou em uma mistura (soluções sintéticas contendo Cd2+ e Pb2+). Entretanto, o processo de remoção mediante a EC foi desenvolvida empregando uma célula eletroquímica em fluxo contínuo (EFC) para a remoção de Cd2+ e Pb2+. Os experimentos foram realizados utilizando eletrodos em placas paralelas de Al com 10 cm de diâmetro e área de 63,5 cm2. A otimização das condições para a remoção de Cd2+ e Pb2+ no tratamento de 2 L de solução, com fluxo de 151 L h-1 foram estudadas em função de diferentes valores de corrente aplicada durante 30 min. A remoção dos íons de Cd2+ e Pb2+ da solução foram monitoradas durante a eletrólise utilizando a voltametria de redissolução empregando o GC como sensor. Os resultados mostraram que a eliminação de Pb2+é eficiente quando o processo de EC é utilizado, obtendo valores de remoção de 98% em 30 min. Este comportamento é dependente da corrente aplicada, o que implica num aumento do consumo de energia. A partir dos resultados também verificou-se que a voltametria de redissolução (AdSV) é bastante confiável na determinação da concentração de Pb2+, quando comprada com a técnica de absorção atômica (AA). Diante disto, como segundo objetivo deste trabalho foi avaliar a remoção de Cd2+ e Pb2+ mediante a EC, acoplando esta tecnologia eletroquímica com a metodologia eletroanalítica para a quantificação destes metais durante sua remoção de efluentes sintéticos. A eficiência de remoção, com o aumento da corrente foi confirmada, obteve-se remoção 93% e 100% de Cd2+ e Pb2+ respectivamente, após 30 min de EC. O aumento da corrente promove a oxidação dos eletrodos de sacrifício, e consequentemente o aumento da quantidade de coagulantes, que influencia a eliminação dos metais em solução. A AdSV é uma maneira rápida, confiável, econômica e simples para determinar íons de Cd2+ e Pb2+ durante suas remoções, o método eletroanalítico pode ser utilizado com confiança aceitável, assegurando a precisão da quantificação e uma boa sensibilidade e, além disso, é mais barato do que os normalmente usados, que requerem a utilização de reagentes tóxicos e mais caros. Os nossos resultados demonstraram o potencial de técnicas eletroanalíticas para monitorar o curso de intervenções ambientais. Assim, a aplicação das duas técnicas associadas pode ser um caminho confiável para monitoramento de impactos ambientais devido à contaminação de ecossistemas aquáticos por metais pesados.
Aplicação da teoria do funcional da densidade (DFT) e da teoria quântica de átomos em moléculas (QTAIM) no entendimento da oxidação anódica de poluentes promovida pelo ânodo de diamante dopado com boro (BDD)
(2020-01-31) Silva, Ámison Rick Lopes da; Huitle, Carlos Alberto Martinez; ; ; Silva, Djalma Ribeiro da; ; Albuquerque, Anderson dos Reis; ; Oliveira, João Bosco Lucena de; ; Xavier, Daniela Karla de Souza; ; Fonseca, Saulo Gregory Carneiro;
Na área de eletroquímica ambiental um foco central é a descontaminação de efluentes. Usando técnicas e materiais catalíticos que promovam a oxidação/mineralização da matéria orgânica presente no efluente. A eletroquímica aplicada a este contexto é considerada uma forma de tratamento que se enquadra na nos princípios da química verde, por exemplo, evita o uso de reagentes agressivos ao meio ambiente. A complexidade química que envolve a oxidação das moléculas poluentes é estudada, na literatura, passo a passo na intenção de entender e propor melhoras nos processos em nível molecular. Para o melhor entendimento dos fenômenos, o uso de métodos computacionais da área de química teórica, são utilizadas partindo do que é indicado pelos resultados experimentais, obtidos pela área de eletroquímica ambiental. As técnicas eletroanalíticas: voltametrias cíclicas (VC) e de pulso diferenciado (VPD), foram aplicadas no sistema utilizando a cafeína como analito; eletrólito suporte de H2SO4 e ânodo de diamante dopado com boro (BDD). O perfil eletroanalítico apresentado para este sistema resultou em um pico oxidativo que caracteriza a oxidação da cafeína como uma oxidação direta, ou seja, um pico que ocorre antes do potencial de descarga da água, indicando que a oxidação da cafeína ocorre diretamente na superfície do BDD. A partir das informações fornecidas pelas medições experimentais de VC e VDP, um cluster da superfície do BDD foi construído computacionalmente para verificar as interações da cafeína com o eletrodo, obtendo parâmetros energéticos e pontos de interações pelos cálculos da Teoria do Funcional da Densidade (DFT), Teoria Quântica de Átomos em Moléculas (QTAIM) e da Função de Localização Eletrônica (ELF). De acordo com os resultados da análise energética, obtidos a partir do DFT, as geometrias mais e menos estáveis foram determinadas por energia de interação (IE). Os dados topológicos das geometrias de interações foram obtidos usando QTAIM e ELF para verificar as influências que ocorreram durante a interação e correlacioná-las à IE. Em um outro sistema que trata de oxidação anódica com um cenário mais ativo usando o BDD para mineralizar poluente, o Eriocromo Black T (EBT), em solução na presença de cátions Mg2+ e Ca2+. Eletro-oxidação feita em batelada e monitorando a descontaminação por meio de Demanda Química de Oxigênio (DQO) e espectroscopia ultravioleta e visível (UV-VIS), o comportamento observado foi o inverso do relatado na literatura quando o tratamento utilizado foi eletro-fenton. Neste cenário, uso do DFT para obter as estruturas dos complexos formados entre EBT e os cátions, e posteriormente cálculos de QTAIM aplicados aos complexos, de maneira a analisar as ligações Metal-Ligante na estrutura dos complexos adultos formados. A densidade eletrônica nestas ligações revela a força dos complexos, de maneira que foi possível comparar a ordem de facilidade em sofrer a eletro-oxidação dentre os complexos formados, esta ordem de facilidade levou em consideração complexos com esfera de coordenação tri e hexavalente, para ambos os complexos de esferas de coordenação não houve alteração de resultados.
Aplicação de sabões de ácidos graxos epoxidados como inibidores de corrosão em oleoduto
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2010-03-06) Wanderley Neto, Alcides de Oliveira; Dantas, Tereza Neuma de Castro; ; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4783139Z0&dataRevisao=null; ; http://lattes.cnpq.br/4789528535524269; Moura, Everlane Ferreira; ; http://lattes.cnpq.br/5157139686256561; Huitle, Carlos Alberto Martinez; ; http://lattes.cnpq.br/2485073932883264; Santanna, Vanessa Cristina; ; http://lattes.cnpq.br/9445575768909084; Gurgel, Alexandre; ; http://lattes.cnpq.br/5266735277153768
O fenômeno da corrosão está presente em oleodutos e por isso existe a necessidade de desenvolver novos materiais que controle tal fenômeno. Os tensoativos têm se destacado para tal fim devido ao seu poder de adsorver-se em interfaces e formar estruturas que protejam o metal em baixas concentrações. O surgimento de novos tensoativos é uma contribuição para o setor, pois aumentam as possibilidades de controlar a corrosão nas condições específicas de cada campo. Este trabalho objetiva, principalmente, sintetizar e aplicar os tensoativos 12 hidroxioctadecenoato de sódio (SAR), 9,10-epóxi-12 idroxioctadecanoato de sódio (SEAR) e 9,10:12,13-diepóxi-octadecanoato de sódio (SEAL) como inibidores de corrosão, estudando-os em ambientes que apresentam, simultaneamente, salinidade, acidez e temperatura variadas. As condições estudadas são para reproduzir o máximo possível à realidade do campo. O estudo da micelização destes tensoativos na interface líquido-gás foi realizado a partir de medidas de tensão superficial. Observou-se que a elevação da concentração salina, abaixamento da temperatura e diminuição do pH proporcionam aumento nos valores da cmc, com também os valores da cmc aumentam quando se adiciona um e dois grupos epóxi na molécula, respectivamente. A partir da cmc, usando equação de Gibbs, foram encontrados valores para a energia livre de Gibbs de adsorção, área por molécula adsorvida e excesso superficial. O aumento dos valores de excesso superficial é provocado pela diminuição da concentração salina e temperatura, e aumenta com a elevação do pH. A área por molécula adsorvida e a energia livre de adsorção diminuem com aumento da salinidade e temperatura, e com o aumento do pH. Os resultados de SAXS mostraram que a adição do grupo epóxi e o seu aumento na estrutura do tensoativo proporcionam diminuição na interação de repulsão entre as micelas, assim como favorecem a formação de estruturas micelares mais alongadas, garantindo maior eficiência na cobertura do metal. O aumento da concentração salina e da concentração do tensoativo proporciona aumento do diâmetro da micela. O aumento da temperatura mostrou que não influencia a estrutura micelar, o que indica estabilidade térmica, sendo vantajoso para sua atuação como inibidor de corrosão. Os resultados de eficiência para os tensoativos SEAR e SEAL foram os melhores. A cima da cmc a adsorção se deve a migração da micela do seio da solução para a superfície do metal, enquanto em concentrações abaixo da cmc a formação do filme se deve a adsorção de estruturas semimicelares e monoméricas, nas quais são características dos tensoativos que apresentam o grupo epóxi, pois possibilita interação lateral da molécula com a superfície metálica. A resistência do metal à corrosão apresentou valores de 90% de eficiência. A aplicação das isotermas de Langmuir e Frumkin mostrou que esta última melhor valida o fenômeno da adsorção, devido haver em sua expressão matemática o parâmetro de interação lateral. Os resultados de molhabilidade mostraram que a formação da micela na superfície do sólido se dá em concentrações na ordem de 10-3 M, valor encontrado no estudo da cmc. Este valor justifica, também, os valores máximos de eficiência obtidos para as medidas de resistência a corrosão a partir desta concentração. Os valores de ângulo de contato em função do tempo sugerem que a adsorção aumenta com o tempo, devido a formação de estruturas micelares na superfície do metal
Aplicação de sistemas microemulsionados como colchão lavador para remoção do reboco de fluido de perfuração não aquoso
(2019-07-26) Silva, Valdic Luiz da; Wanderley Neto, Alcides de Oliveira; Santos, Luciene da Silva; ; ; ; Fonseca, José Luís Cardozo; ; Freitas, Júlio Cézar de Oliveira; ; Rodrigues, Marcos Allyson Felipe; ; Curbelo, Fabíola Dias da Silva; ; Oliveira, Monica Rodrigues de;
Na perfuração de poços para extração de petróleo, são utilizados fluidos de perfuração com finalidades específicas, dentre as quais a formação de uma película fina de baixa permeabilidade (reboco) nas paredes do poço. Porém, a remoção do reboco é necessária para que a cimentação entre a formação rochosa e o revestimento seja eficiente. Por isso, nesse processo são utilizados fluidos de lavagens denominados de colchões lavadores, que têm por finalidade remover o reboco formado pelo fluido de perfuração. O uso de sistemas microemulsionados como colchão lavador tem se destacado, principalmente, por remover os fluidos de perfuração não aquosos e promover a inversão da molhabilidade da formação. Nesse contexto, esse trabalho desenvolveu e caracterizou sistemas microemulsionados a partir de diagramas pseudoternários formulados com tensoativos catiônico (DAC) e aniônico (SDS) para utilização como colchão lavador (fluido de limpeza) na remoção do reboco, que fosse compatível com o fluido de perfuração e com superfícies da formação molháveis à água e à pasta de cimento. Os sistemas microemulsionados formulados foram caracterizados através do estudo de: ensaios de eficiência de remoção do reboco, reutilização de sistemas eficientes de remoção de reboco, medidas de tensão superficial, diâmetro de gotículas, estabilidade térmica (curvas termogravimétricas T/G e DTG) e molhabilidade, enquanto as misturas entre o colchão lavador e a pasta de cimento foram caracterizados por: reologia, compatibilidade dos fluidos e resistência à compressão (UCA). O fluido de limpeza DAC-16 com formulação de 11,6% C / T, 2,4% FO e 86% FA, removeu 100% do reboco e a rocha passou a ser molhável à água com ângulo de contato de 6°em 60 segundos, sendo o colchão lavador compatível com a pasta de cimento, e a resistência à compressão da pasta de cimento contaminada com colchão lavador de 15 MPa, satisfatória para operações de cimentação. O fluido de limpeza SDS ponto F, de composição 30% C/T, 10% FO e 60% FA, removeu 100% de reboco, obtendo molhabilidade com ângulo de contato de 5° em 24 segundos e compatibilidade com a pasta de cimento e resistência à compressão de 10,44 MPa.
Aplicação de técnicas de espalhamento a sistemas coloidais destinados à extração de petróleo
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2015-08-18) Morais, Wildson Arcanjo de; Fonseca, José Luis Cardozo; ; http://lattes.cnpq.br/8143800826985556; ; http://lattes.cnpq.br/1052318028810878; Wanderley Neto, Alcides de Oliveira; ; http://lattes.cnpq.br/4789528535524269; Nunes, Juliana de Souza; ; http://lattes.cnpq.br/6612004116272109; Vasconcelos, Cláudio Lopes de; ; http://lattes.cnpq.br/7657769529479698; Santos, Zilvam Melo dos; ; http://lattes.cnpq.br/4514068026830748
A indústria de petróleo necessita de várias substâncias químicas em seus processos de extração e investe em novas tecnologias a todo o momento. Os sistemas micelares do tipo-minhoca-WLM e os complexos polieletrolíticos-PECs estão sendo estudados para ingressar como novas tecnologias na extração de óleo. Esta tese objetiva obter, caracterizar e identificar esses sistemas coloidais utilizando técnicas de espalhamento de luz como principais ferramentas; possibilitando o conhecimento de base para possíveis aplicações na indústria petrolífera. Os parâmetros obtidos no DLS, b, GC e n sofreram transições na concentração tensoativo/co-tensoativo 200g/L. A adição da fase óleo, xileno, dificulta a transição de micelas esféricas para micelas minhoca. No SAXS, a relação RG,O/ RG,S atinge um máximo que corrobora com a transição no DLS. b aumenta bruscamente, n se torna mais homogêneo, GC,2 e a contribuição para o segundo processo, f2, foram visualizados para razões poliânion/policátion WAC próximas de 2. Essa região, no SAXS, aglomerados de PECs se adsorvem nas partículas primárias, que contribuiu para o comportamento dos gráficos de Kratky. As funções P(r) perdem seu formato “sino” e se alargam. As contribuições de área S17 e S29 foram maiores para menores valores de WAC e S37 foi influente em valores maiores.
Aplicação de tecnologias eletroquímicas (oxidação via radicais hidroxila, oxidação mediada via cloro ativo e eletrocoagulação) para o tratamento de efluentes reais ou sintéticos
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2014-10-24) Moura, Dayanne Chianca de; Huitle, Carlos Alberto Martinez; Alfaro, Marco Antonio Quiroz; ; ; http://lattes.cnpq.br/2485073932883264; ; http://lattes.cnpq.br/5569739045933136; Araújo, Danyelle Medeiros de; ; http://lattes.cnpq.br/5376210566183962; Silva, Djalma Ribeiro da; ; http://lattes.cnpq.br/2791074318745945; Araújo, Eliane Gonçalves de; ; http://lattes.cnpq.br/4720265425355110
Neste trabalho foi estudada a degradação de efluentes reais e sintéticos utilizando processos eletroquímicos, como oxidação via radicais hidroxila, oxidação mediada via cloro ativo e eletrocoagulação. O efluente real utilizado foi coletado no tanque decantador da Estação de Tratamento de Efluentes da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (ETE-UFRN) e o outro, um efluente do corante têxtil Azul Ácido113 (AB 113) foi sintetizado em laboratório. No processo eletroquímico, os efeitos do material anódico, da densidade de corrente, da presença e da concentração de cloreto assim como das espécies de cloro ativa geradas in situ foram avaliados. Eletrodos de diferentes composições, Ti/Pt, Ti/Ru0,3Ti0,7O2, DDB, Pb/PbO2 e Ti/TiO2- nanotubos/PbO2 foram utilizados como ânodos. Esses eletrodos foram submetido à análises eletroanalíticas com o objetivo de verificar como acontecem os processos anódicos e catódicos frente as concentrações de NaCl e eletrólito suporte utilizado. Os potencias de desprendimento de oxigênio também foram verificados. O efeito das espécies de cloro ativo formadas sob a eficiência do processo foi avaliado através da remoção da matéria orgânica do efluente ETE-UFRN. O tratamento do efluente ETEUFRN usando os eletrodos Ti/Pt, DDB e Ti/Ru0,3Ti0,7O2 foi avaliado, obtendo boas performances. A degradação eletroquímica do efluente ETE-UFRN foi capaz de promover a diminuição da concentração de COT e DQO em todos os ânodos testados. Entretanto, Ti/Ru0,3Ti0,7O2 apresentou uma degradação considerável devido as espécies de cloro ativa geradas in situ. Os resultados obtidos com o processo eletroquímico na presença de cloreto foram mais satisfatórios do que aqueles obtidos na ausência. A adição de 0,021 M NaCl resultou em remoções mais rápidas da matéria orgânica. Num segundo momento, foi preparado e caracterizado o eletrodo Ti/TiO2-nanotubos/PbO2 de acordo com o que reporta a literatura, entretanto sua preparação foi para um disco (10 cm de diâmetro) com área superficial bem superior ao descrito pelos mesmos autores, visando aplicação ao efluente do corante têxtil AB 113. Imagens de MEV foram tomadas a fim de se observar o crescimento dos nanotubos de TiO2 bem como confirmar a eletrodeposição do PbO2. Também foi utilizado um microscópio de Força Atômica para comprovar a formação desses nanotubos. Além disso, foi testada e constatada uma alta estabilidade eletroquímica do eletrodo Ti/TiO2-nanotubos/PbO2 para aplicações a longo prazo indicando como um ótimo material eletrocatalítico. A oxidação eletroquímica do AB 113 utilizando Ti/Pt, Pb/PbO2, Ti/TiO2-nanotubos/PbO2 e Al/Al (eletrocoagulação) também foi estudada. Entretanto, as melhores remoções de cor e decaimento de DQO foram obtidas quando Ti/TiO2-nanotubos/PbO2 foi utilizado como ânodo, removendo até 98% de cor e 92,5% de decaimento de DQO. Análises de CG/EM foram realizadas a fim de se identificar os possíveis intermediários formados na degradação do AB 113.
Aplicação de tecnologias eletroquímicas como alternativa para o tratamento de efluentes de salão de beleza
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-07-28) Vieira, Gleilson de França; Huitle, Carlos Alberto Martinez; Silva, Djalma Ribeiro da; http://lattes.cnpq.br/2791074318745945; http://lattes.cnpq.br/2485073932883264; http://lattes.cnpq.br/8592480752409351; Gondim, Amanda Duarte; Araújo, Danyelle Medeiros de; Segundo, Inalmar Dantas Barbosa; Henrique, João Miller de Melo
Oxidação Anódica (OA) é um dos processos eletroquímicos de oxidação avançada (PEOAs) usadas para o tratamento de águas residuais com elevado teor de contaminantes orgânicos, devido a sua alta eficiência na remoção e mineralização desses compostos. Dentre essas águas, os efluentes de Salão de Beleza surgem como foco de contaminação dado às suas características mais próximas a resíduos industriais do que resíduos domésticos. Assim, para esse estudo, foram coletados dois efluentes de salão de beleza, que foram devidamente caracterizados e tratados com o uso de OA. A análise físicoquímica inicial demonstrou uma DQO média de 1612 e 1496 mg O2 L–1, e turbidez de 477 e 1000 NTU, respectivamente, além da presença de metais em nível traços, como: ferro, cobre, cromo e zinco. As análises experimentais foram realizadas numa planta em escala laboratorial, empregando uma célula de fluxo eletroquímico que consiste em uma placa circular de aço inoxidável como cátodo e outra contendo o diamante dopado com boro (DDB) como ânodo, ambos com superfície ativa de 69,4 cm2, separados por uma distância de 1,7 cm. Para cada experimento, 1,2 litros de efluente contaminado foram colocados no reservatório, onde foi recirculado durante 360 minutos, com amostras coletadas em intervalos de tempo específicos. As eletrólises foram realizadas aplicando 10 e 30 mA cm–2, utilizando diferentes eletrólitos (NaCl, Na2SO4 ou Na2S2O8) em várias concentrações. Na comparação dos tratamentos utilizados para o primeiro efluente, a melhor eficiência foi obtida utilizando baixa densidade de corrente junto com a adição de 0,16 M do cloreto de sódio, alcançando uma diminuição média da DQO de 65%. Nos tratamentos do segundo efluente, utilizou-se uma célula fotoquímica acoplada ao circuito hidráulico em processo simultâneo com o reator eletroquímico junto com a adição do persulfato de sódio. Sabendo que a reação com o uso do NaCl pode formar substâncias organocloradas, deixando o efluente final com alta toxicidade, e nas análises com o persulfato de sódio o pH caiu para valores muito baixos (próximos a 2,0), além da tecnologia aclopada de tratamento por UV não ter alcançado resultados satisfatórios, nas análises do segundo efluente optou-se pelo tratamento com Na2SO4, que atingiu 58% de remoção de DQO e 73% menos turbidez, com um consumo de energia de 0,52 kWh m-3, sendo a melhor opção de eletrólito para tratamento deste efluente (aplicando 10 mA cm-2). Dessa forma, os efluentes finais poderão ser descartados na rede pública de esgotos com uma menor carga poluidora.
Aplicação de tratamentos eletroquímicos integrados para remediação de solos e águas contaminadas com petróleo e pesticidas
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2015-07-24) Santos, Elisama Vieira dos; Huitle, Carlos Alberto Martinez; ; ; Silva, Djalma Ribeiro da; ; Araújo, Eliane Gonçalves de; ; Tonholo, Josealdo; ; Rodrigo, Manuel Andrés Rodrigo;
Tecnologias eletroquímicas têm sido propostas como uma alternativa promissora para o tratamento de águas residuais e solos contaminados. Portanto, este trabalho teve como objetivo estudo de tratamento de solos e efluentes contaminados usando tecnologias eletroquímicas. Assim, o estudo referente ao aumento de escala do sistema eletroquímico de fluxo contínuo para o tratamento de água residuais da indústria petroquímica foi investigado usando eletrodos de platina suportada em titânio (Ti/Pt) e Diamante Dopado com Boro (DDB). Os resultados mostraram claramente que sob as condições operacionais estudadas e os materiais eletrocatalíticos empregados, a melhor eficiência de remoção foi atingida com o eletrodo de BDD reduzindo a demanda química de oxigênio (DQO) de 2746 mg L−1 para 200 mg L−1 em 5 h, consumindo 56.2 kWh m−3. A descontaminação de solos e efluentes por derivados de petróleo foi avaliada, mediante o estudo dos efeitos da remediação eletrocinética para remoção de hidrocarbonetos totais de petróleo (HTP) de solos contaminados com diesel. A eficiência deste processo foi dependente dos eletrólitos usados Na2SO4 (96,46%), ácido cítrico (81,36 %) e NaOH (68,03%) durante 15 dias. Além disso, o efluente gerado após o tratamento do solo foi tratado mediante oxidação eletroquímica, atingindo uma boa eliminação da carga orgânica de poluentes dissolvidos. Em função do comportamento físico dos efluentes contaminados com petróleo (estado emulsionado); efluentes emulsionados com atrazina foram investigados. As principais características dos efluentes produzidos durante a lavagem de solos contaminados foram estudadas, sendo dependentes da dosagem de surfactante usado; o que determinava seu tratamento eletrolítico com BDD. A oxidação eletroquímica do efluente emulsionado com atrazina mostrou-se foi eficiente, mas a chave do tratamento é a redução do tamanho das micelas.
Aplicação dos Processos Eletroquímicos Oxidativos Avançados (PEOAs) no tratamento de efluentes farmacêuticos utilizando ânodo de DDB
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-05-19) Fernandes, Argeu Cavalcante; Huitle, Carlos Alberto Martinez; http://lattes.cnpq.br/2485073932883264; http://lattes.cnpq.br/5724024044975436; Solano, Aline Maria Sales; http://lattes.cnpq.br/9581581988060192; Araújo, Danyelle Medeiros de; http://lattes.cnpq.br/5376210566183962; Silva, Djalma Ribeiro da; http://lattes.cnpq.br/2791074318745945; Santos, Elisama Vieira dos; http://lattes.cnpq.br/8117747568545202
Neste estudo, foram utilizados os processos de Oxidação Anôdica com eletrogeração in situ de peróxido de hidrogênio (OA-H2O2) e Eletro-Fenton (EF) para a descontaminação de dois efluentes sintéticos contendo os medicamentos cafeína e cloridrato de metformina (MET), sendo o primeiro um dos compostos mais consumo pela população em geral e o último usado no tratamento do diabetes tipo II. O ânodo usando foi o diamante dopado com boro DDB. A eficiência dos processos foi avaliada por meio de espectroscopia no UV-vis, DQO, COT e HPLC. Para otimizar os processos, estudou-se a influência de parâmetros operacionais, como concentração de eletrólito de suporte, concentração dos medicamentos, densidade de corrente (15, 30 e 60 mA cm-2) e pH inicial (3,0). A remoção máxima de cafeína, pela demanda química de oxigênio (DQO), atingiu 92% e 53% após 360 min de eletrólise no pH inicial 3 para EF e OA-H2O2, respectivamente, sendo a concentração inicial de cafeína 100 mg L-1, com densidade de corrente constante de 30mA cm-2 e 0,05 mol.L-1 do eletrólito Na2SO4. Quanto a MET, foi possível perceber que o aumento da densidade de corrente aplicada também favoreceu a remoção usando a OA-H2O2. Observando os dados de EF, foi possível perceber que os resultados apresentaram-se melhores com mais de 97% de remoção quando comparado com OA-H2O2 que conseguiu 85% de remoção.
Aplicação e otimização de métodos eletroquímicos combinados para remoção e determinação de cromo hexavalente em efluentes simulados
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2015-07-28) Moura, Elaine Cristina Martins de; Huitle, Carlos Alberto Martinez; Silva, Djalma Ribeiro da; ; http://lattes.cnpq.br/2791074318745945; ; http://lattes.cnpq.br/2485073932883264; ; http://lattes.cnpq.br/0460070143614202; Rossi, Cátia Guaraciara Fernandes Teixeira; ; http://lattes.cnpq.br/0103853142184734; Araújo, Eliane Gonçalves de; ; http://lattes.cnpq.br/4720265425355110; Nascimento, José Heriberto Oliveira do; ; http://lattes.cnpq.br/7033735079037677
O cromo hexavalente é um dos metais pesados presente em diversos efluentes industriais, e dependendo de sua concentração pode causar danos irreparáveis ao meio ambiente e aos seres humanos. Diante deste contexto, este trabalho objetivou-se na aplicação de métodos eletroquímicos para monitorar e remover o Cr6+ em efluente simulado. Para o monitoramento foi aplicada a Voltametria de Pulso Diferencial (VPD), utilizando os eletrodos de ultra traço de grafite (trabalho), Ag/AgCl (referência) e platina (contra-eletrodo), as amostras coletadas foram complexadas com a 1,5-difenilcarbazida e em seguida submetidas à análise. Na remoção de Cr6+ foi aplicado o processo de eletrocoagulação (EC), utilizando eletrodos de Fe e Al. As variáveis que constituíram o planejamento fatorial 24, aplicado para otimização do processo de EC, foram: densidade de corrente (5 e 10 mA.cm-2), temperatura (25 e 60ºC), concentração (50 e 100 ppm) e velocidade de agitação (400 e 600 RPM). Através dos testes preliminares foi possível a adequação da aplicação da VPD para o monitoramento de Cr6+, removido durante a o processo de EC. Os eletrodos de Fe e Al, como ânodos de sacrifício, mostraram resultados satisfatórios no processo de EC, entretanto o Fe favoreceu uma remoção completa em 30 min, enquanto que, com Al ocorreu em 240 min. Na aplicação do planejamento fatorial 24 e análise da Metodologia de Superfície de Resposta foi possível a otimização do processo de EC para remoção de Cr6+ em H2SO4 0,5 mol.L-1, na qual a temperatura, com efeito positivo, foi a variável que apresentou maior significância estatística em relação às demais variáveis e interações, enquanto que na otimização do processo de EC para remoção de Cr6+ em NaCl 0,1 mol.L-1 a densidade de corrente, com efeito positivo, e a concentração, com efeito negativo, foram as variáveis que apresentaram maior significância estatística em relação à temperatura, velocidade de agitação e as demais interações. A utilização dos eletrólitos suportes NaCl e Na2SO4 não apresentaram diferenças significativas, entretanto o NaCl apresentou uma rápida melhora na cinética de remoção de Cr6+, e o aumento da concentração de NaCl proporcionou um aumento na condutividade da solução, o que resultou em menor consumo energético. Os desgastes dos eletrodos avaliados em todos os processo de EC mostraram que o Al em H2SO4 0,5 mol.L-1, sofre anodização durante o processo de EC, logo a perda de massa experimental é menor que a perda de massa teórica, entretanto Fe, no mesmo meio, mostrou uma perda de massa experimental maior que a estimada teoricamente, porque ocorre uma reação espontânea do Fe com H2SO4, e quando o meio reacional foi o NaCl e Na2SO4 a perda de massa experimental aproximou-se da perda de massa teórica. E ainda foi verificado o consumo energético de todos os processos aplicados neste estudo, os quais apresentaram um baixo custo operacional, viabilizando desta forma a aplicação do processo de EC para o tratamento de efluentes industriais. Os resultados obtidos foram satisfatórios, pois foi alcançada a remoção completa do Cr6+ em todos os processos aplicados neste estudo.
Atividade biológica in vitro de complexos de cobre e zinco com derivados vanilóides: caracterização, ensaio de geração de superóxido, atividades anticâncer e antiparasitária
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-10-21) Sousa Júnior, Francimar Lopes de; Silva, Francisco Ordelei Nascimento da; Pontes, Ana Cristina Facundo de Brito; https://orcid.org/0000-0003-3895-1808; http://lattes.cnpq.br/0435570420479356; http://lattes.cnpq.br/7252349929698043; http://lattes.cnpq.br/2606400582121414; Silva, Djalma Ribeiro da; Fonseca, José Luís Cardozo; Pontes, Daniel de Lima; Pereira, José Clayston Melo; Oliveira, Veronica da Silva
Compostos metálicos contendo derivados vanilóides, tem ganhado o interesse da química inorgânica medicinal, devido as propriedades biológicas desta classe de ligantes, como por exemplo, a capacidade de gerar espécies reativas de oxigênio (ERO). Adicionalmente, a coordenação destes ligantes com centros metálicos bioativos, como o cobre e zinco, tem sido uma estratégia utilizada para obtenção de fármacos mais eficazes e com menores efeitos colaterais. Neste contexto, o presente trabalho tem o objetivo de sintetizar e caracterizar complexos do tipo [M(phen)(L)2], sendo M=Cu2+ e Zn2+, e L=o-vanilina (ovan) e o-vani, em que este último é uma base de schiff derivada da reação da o-vanilina com a isoniazida. Além disso, os complexos sintetizados serão testados frente as linhagens de câncer cervical (HeLa) e gástrico (AGS), bem como será realizada a avaliação da sua atividade antiparasitária frente a cepas Y do T. Cruzi. A partir dos espectros vibracionais dos complexos [M(phen)(ovan)2], foi determinada o modo de coordenação da ovan pela variação das energias das bandas da carbonila, além disso, para os compostos [M(phen)(ovani)2], a presença das bandas C=O da hidrazida em 1709 cm-1 e a banda da imina (C=N) em torno de 1630 cm-1 , nos espectros vibracionais, indicaram a formação da base de Schiff. No estudo da voltametria cíclica, observou-se que o [Cu(phen)(ovan)2], apresentou um E1/2 de -171 mV, ao qual está dentro da faixa redox do meio biológico. Desta forma, foi realizado teste do cloreto de tetrazólio-nitroazul (NBT), utilizando a glutationa como agente redutor, apresentado resposta positiva para a formação do O2 - . Os compostos [M(phen)(ovan)2], foram ativos frente as linhagens HeLa e AGS, apresentando o complexo de Cu2+ uma maior eficiência em ambas as linhagens com IC50 de 6,19 (HeLa) e 5,63 µM (AGS). Em relação a atividade antiparasitária, os dois complexos [Cu(phen)(ovan)2] e [Zn(phen)(ovan)2], conseguiram inibir o crescimento das cepas Y do T. Cruzi na forma epimastigota, apresentando 100% e 66% de inibição respectivamente. A atividade antiparasitária do composto de Cu2+ foi maior e apresentando IC50 de 5,03 µM contra 108 µM do complexo de Zn2+.
Avaliação computacional de inibidores de fosfolipase a 2 de peçonha de bothrops brazili
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-09-29) Diniz, Eduardo Augusto da Silva; Vieira, Davi Serradella; https://orcid.org/0000-0001-8353-6262; http://lattes.cnpq.br/4185159774625471; http://lattes.cnpq.br/0856200820997790; Albuquerque, Anderson dos Reis; Barbosa, Euzebio Guimarães; http://lattes.cnpq.br/3197108792266393; Freitas, Gutto Raffyson Silva de; Monteiro, Norberto de Kassio Vieira
A miotoxicidade causada por picada de serpentes surge como um dos principais problemas dos acidentes ofídicos, pois não é bem neutralizada pela soroterapia atual. Uma alternativa promissora é a busca por pequenas moléculas inibidoras que possam atuar eficientemente contra múltiplos componentes do veneno. A fosfolipase A2 (PLA2) é frequentemente encontrada no veneno de serpentes e geralmente está associada à miotoxicidade. Assim, representa um excelente alvo para a busca de novos tratamentos. Inicialmente foi estudado a interação da PLA2 com modelos de membrana compostas por 1-palmitoil-2-oleoil fosfatidilglicerol (POPG) e 1-palmitoil-2-oleoil fosfatidilcolina (POPC) para identificar os resíduos da proteína mais importantes para interação com a membrana. Posteriormente, analisou-se o efeito da temperatura na inibição das propriedades catalíticas da PLA2 do veneno de Bothrops brazili pelos ácidos rosmarínico (RSM) e clorogênico (CHL) através de abordagens experimentais e computacionais. Três temperaturas foram avaliadas (25, 37 e 50°C). Na seção experimental, ensaios enzimáticos mostraram que RSM é um melhor inibidor em todas as três temperaturas. A 50°C, a eficiência de inibição diminuiu significativamente para ambos os ácidos. Estudos de docking revelaram que ambos os ligantes se ligam ao canal hidrofóbico do dímero da proteína onde o fosfolipídio se liga no processo catalítico, interagindo com vários resíduos funcionais. Neste contexto, RSM apresenta melhores energias de interação devido a interações mais fortes com a cadeia B do dímero. Simulações de dinâmica molecular mostraram que RSM pode estabelecer interações seletivas com ARG112B de PLA2, que está localizado próximo a resíduos do suposto sítio de ruptura de membrana em estruturas PLA2-like. A afinidade dos ácidos RSM e CHL para PLA2 é ditada principalmente por interações eletrostáticas, especialmente interações estabelecidas com os resíduos ARG33B (para CHL) e ARG112B (RSM) e ligações de hidrogênio com o resíduo ASP89A. A incapacidade do CHL em estabelecer uma interação estável com o ARG112B foi apontada como o motivo de sua menor eficiência de inibição. A menor estabilidade conformacional da proteína promovida pelos ligantes a 37°C para CHL e a 50°C para RSM foi apontada como a razão da menor eficiência de inibição nessas respectivas temperaturas.

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