Navegando por Autor "Ferreira, Guilherme Max Dias"
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Item Adsorção dos corantes Auramina-O e Safranina-T em bagaço de cana carboxilado : estudos em sistemas mono- e bicomponente em batelada.(2017) Fideles, Renata Aparecida; Gurgel, Leandro Vinícius Alves; Gurgel, Leandro Vinícius Alves; Ferreira, Guilherme Max Dias; Gil, Laurent FrédéricAs indústrias têxteis são as grandes responsáveis pelo lançamento de efluentes contendo corantes em corpos d’água, os quais contribuem para o desequilíbrio ambiental, além de serem nocivos à saúde humana. Logo, faz-se necessário o estudo de métodos que sejam capazes de remover corantes de efluentes. Diante da busca por métodos de remoção de corantes, aqueles baseados em fontes renováveis têm despertado um grande interesse científico. Os materiais lignocelulósicos são alguns dos biomateriais mais estudados, os quais permitem introduzir em suas superfícies uma diversidade de grupos funcionais, obtendo-se materiais de baixo custo com elevada capacidade de adsorção em meio aquoso. Neste trabalho foi sintetizado, a partir do bagaço de cana-de-açúcar, um adsorvente para ser utilizado na remoção de corantes de soluções sinteticamente contaminadas, por processo de adsorção em batelada. A modificação química do bagaço de cana foi realizada utilizando o anidrido trimelítico (AT), sendo obtido um novo material contendo grupos carboxílicos introduzidos em sua estrutura (BAT). O material modificado foi caracterizado pelo ganho de massa, quantidade de grupos funcionais introduzidos no material (nCOOH) e ponto de carga zero (PCZ), além das técnicas de FTIR, MEV, EDX, BET e análise elementar de C, H e N. Para os estudos de adsorção em sistemas mono- e bicomponente, utilizaram-se os corantes básicos modelo Auramina-O (AO) e Safranina-T (ST). Foram avaliados no processo de adsorção a influência da dosagem de BAT, velocidade de rotação, pH da solução, tempo (cinética) e concentração inicial de AO e ST (isoterma). A adsorção foi estudada nos valores de pH 4,5 e 7,0. A capacidade de adsorção máxima (Qmáx) obtida em sistema monocomponente em valor de pH 4,5 para AO foi 0,985 mmol g-1 e em valor de pH 7,0 foi 1,119 mmol g-1, enquanto para ST em valor de pH 4,5 foi 0,660 mmol g-1 e em valor de pH 7,0 foi 1,322 mmol g-1. Em sistema bicomponente, em valor de pH 4,5, os valores de Qmáx foram 0,373 mmol g-1 para AO e 0,476 mmol g-1 para ST e em valor de pH 7,0 foram 0,752 mmol g-1 para AO e 1,160 mmol g-1 para ST. Os modelos de isoterma utilizados para avaliar os dados de equilíbrio em sistemas monocomponente foram o de Langmuir, Sips, Redlich-Peterson, Dubinin-Radushkevich, Hill-de Boer, Fowler-Guggenheim, enquanto a Teoria da Solução Adsorvida Real (RAST) foi usada para avaliar os dados de equilíbrio em sistemas bicomponente. Os modelos de cinética de pseudo primeira ordem, pseudo segunda ordem e Elovich foram utilizados para modelar os dados de cinética em sistemas monocomponente, enquanto o modelo de Corsel foi usado para modelar o sistema bicomponente. A afinidade dos sítios de adsorção pelos corantes foi analisada usando o modelo de Scatchard. As variações na entalpia de adsorção (ΔadsH°) foram medidas por meio da técnica da calorimetria de titulação isotérmica (ITC) para os sistemas monocomponente em valores de pH 4,5 e 7,0. Esses valores foram usados juntamente com os valores de variação na energia livre de adsorção (ΔadsG°) para se obter as variações na entropia de adsorção (ΔadsS°) para um melhor entendimento da interação entre os corantes AO e ST e BAT. Estudos de dessorção e re-adsorção foram realizados e o adsorvente BAT apresentou um grande potencial para ser empregado em mais de um ciclo de adsorção.Item Adsorption of red azo dyes on multi-walled carbon nanotubes and activated carbon : a thermodynamic study.(2017) Ferreira, Guilherme Max Dias; Ferreira, Gabriel Max Dias; Hespanhol, Maria C.; Rezende, Jaqueline de Paula; Pires, Ana Clarissa dos Santos; Gurgel, Leandro Vinícius Alves; Silva, Luis Henrique Mendes daCarbonaceous materials have been extensively studied as highly efficient adsorbents for the removal of dyes from wastewater. However, investigations of thermodynamic aspects of the interactions between these materials and dyes remain scarce. This paper describes the thermodynamics of the interactions between the Ponceau 4R (PR), Congo Red (CR), and Allura Red (AR) dyes and multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs). The interactions between the dyes and activated carbon (AC) were also evaluated for comparison. The investigation used a combination of adsorption isotherms and isothermal titration nanocalorimetry (ITC) measurements, and a thermodynamic approach provided full characterization of the adsorption process. For both MWCNT and AC, the amount of adsorbed dye (ΓD) increased in the order ΓD (PR) < ΓD (AR) < ΓD (CR), and the adsorption capacity normalized by the adsorbent specific area was up to 5.6 times higher for MWCNT. The maximum amount adsorbed (ΓD,max) reached values of up to 2.00 μmol m−2 for CR adsorption on MWCNT. For both adsorbents, the process of dye adsorption was enthalpically driven and entropically unfavorable. All the thermodynamic parameters depended on the surface coverage and the structures of both dye and adsorbent. The adsorption enthalpy change (ΔadsH) and entropy change (TΔadsSref) values were higher than −137.0 kJ mol−1 and −114.2 kJ mol−1, respectively. In addition to the structural differences between MWCNT and AC, the ITC data suggested that the adsorption sites are heterogeneous and that the dyes preferentially adsorb on the more hydrophilic sites on the adsorbent surfaces.Item Aggregation of sodium dodecylbenzene sulfonate : weak molecular interactions modulated by imidazolium cation of short alkyl chain length.(2020) Patino Agudelo, Alvaro Javier; Ferreira, Guilherme Max Dias; Ferreira, Gabriel Max Dias; Coelho, Yara Luiza; Hudson, Eliara Acipreste; Pires, Ana Clarissa dos Santos; Silva, Luis Henrique Mendes daIonic liquids (ILs) can modify cooperative process in aqueous solutions to a large extent, including anionic surfactant aggregation. Here, the micellization of sodium dodecylbenzene sulfonate (SDBS) was evaluated in low concentrations of 1-alkyl-3-methylimidazolium chloride (CnmimCl, n = 0, 2, and 4) aqueous solutions through fluorescence spectroscopy, isothermal titration calorimetry, dynamic light scattering, and conductometry. The thermodynamic stability of SDBS aggregates strongly depended on the IL structure and concentration, following the order C4mim+ > C0mim+ ≈ C2mim+. At 1.0 mmol L−1 of the ILs, the increase of the hydrophobicity of the imidazolium cation decreased the enthalpic favorableness, changing from −3.75 ± 0.07 kJ mol−1, for C0mim+, to −2.69 ± 0.01 kJ mol−1, for C4mim+. On the other hand, the entropic feasibility showed an opposite trend, i.e., the higher hydrophobicity of C4mim+ overcame the kosmotropic effect of IL cations in the bulks. We suggested that the imidazolium cations interact with the SDBS monomers on the micellar surface, mainly through hydrophobic, π-π, and electrostatic interactions for C4mim+ and C2mim+, and through electrostatic interactions and hydrogen bonds for C0mim+.Item Anthocyanin immobilization in carboxymethylcellulose/starch films : a sustainable sensor for the detection of Al(III) ions in aqueous matrices.(2020) Silva, Heriveltom Morais da; Mageste, Aparecida Barbosa; Silva, Sílvia Juliana Barros e; Ferreira, Guilherme Max Dias; Ferreira, Gabriel Max DiasA robust and sustainable sensor for the detection of Al(III) ions in water was developed by immobilization of anthocyanin (AN) from black rice in a film formed by carboxymethylcellulose (CMC) and starch. Characterization of the films was performed using solubility, thickness, FTIR, and mechanical analysis. The film exhibited an irreversible color change from red to purple in response to the presence of Al(III). The best colorimetric response of the sensor was observed at pH 4.5 and a time of 60 min, achieving the detection of 3 mg L−1 of Al(III). For concentrations higher than 5 mg L−1, the sensor response time decreased to 20 min. The minimum Al(III) concentration detected with the naked eye was lower than the maximum permissible concentrations in aqueous effluents according to different legislations, indicating the potential of this study to develop sensors for the detection of Al(III).Item Aplicação dos subprodutos do beneficiamento de gergelim e seus produtos de pirólise para adsorção do ácido salicílico.(2023) Daher, Mayana Chaves Mendes; Mageste, Aparecida Barbosa; Ferreira, Guilherme Max Dias; Mageste, Aparecida Barbosa; Pinto, Luciana de Mattos Alves; Gil, Laurent FrédéricO ácido salicílico (AS) é um dos fármacos mais utilizados em todo mundo e está presente em formulação de medicamentos, produtos de cuidados pessoais, alimentos, produção de papel e combate de pragas na agricultura, fazendo com que seja facilmente encontrado em efluentes e corpos hídricos. A presença do AS nestes corpos hídricos e efluentes pode acarretar danos à saúde humana e animal. Os tratamentos de efluentes convencionais, entretanto, não foram projetados para remoção de poluentes como AS, e várias técnicas, como a adsorção, vêm sendo investigadas para esse propósito. Assim, o presente trabalho tem como objetivo avaliar o potencial da aplicação do uso da torta natural (TN) e torrada (TT) de gergelim e dos seus produtos de pirólise (biocarvões) obtidos a 300 e 500 ºC (BTN 300, BTT 300, BTN 500 e BTT500) para adsorção do ácido salicílico (AS). Os materiais foram caracterizados por espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), em que se verificou a presença de vários grupos funcionais na superfície tanto das biomassas quanto dos biocarvões obtidos a 300 °C, com redução importante da presença desses grupos nos biocarvões produzidos a 500 ºC, mostrando que a alta temperatura de pirólise eliminou grupos funcionais da superfície. O pH no ponto de carga zero (PCZ) para os materiais provenientes da torta natural foram próximos da neutralidade, enquanto para os materiais provenientes da torta torrada, esses valores foram de caráter mais básico. O estudo do efeito de pH mostrou que a adsorção do AS foi melhor para o BTN 300 em valores de pH próximos ao seu pKa, sendo o pH escolhido para os estudos de isoterma e cinética igual a 4, por esta mais perto da neutralidade. Neste contexto, diversos resíduos ou subprodutos provenientes da agroindústria, bem como seus produtos de pirólise, têm sido avaliados como adsorventes para remoção de AS, ainda sendo incipientes trabalhos que avaliem a aplicação de resíduos e subprodutos do beneficiamento de gergelim. Para esse adsorvente, o tempo de equilíbrio ocorreu nas 30 primeiras horas e o modelo cinético que melhor se adequou foi o de pseudo-segunda ordem. Além disso o modelo isotérmico que melhor descreveu a adsorção do AS no BTN 300 foi o modelo de Freundlich. Diante do exposto, conclui-se que o biocarvão obtido em temperaturas mais baixa a partir de resíduos do beneficiamento de gergelim podem ser viáveis para a produção e utilização como adsorvente para remoção de ácido salicílico de meio aquoso.Item Application of pyridine-modified chitosan derivative for simultaneous adsorption of Cu(II) and oxyanions of Cr(VI) from aqueous solution.(2021) Gonçalves, Fernanda Jorge; Gurgel, Leandro Vinícius Alves; Soares, Liliane Catone; Teodoro, Filipe Simões; Ferreira, Guilherme Max Dias; Coelho, Yara Luiza; Silva, Luis Henrique Mendes da; Prim, Damien; Gil, Laurent FrédéricThe bioadsorbent C1, which is a chitosan derivative prepared in a one-step synthesis, was successfully used to adsorb Cr(VI) and Cu(II) simultaneously. Here, for the first time the simultaneous adsorption of a cation and an anion was modeled using the Corsel model for kinetics and the Real Adsorbed Solution Theory model for equilibrium data. Batch studies of the adsorption of Cu(II) and Cr(VI) in single and binary aqueous solutions were performed as a function of initial solute concentration, contact time, and solution pH. The maximum adsorption capacities of C1 in single and binary aqueous solutions were 1.84 and 1.13 mmol g− 1 for Cu(II) and 3.86 and 0.98 mmol g− 1 for Cr(VI), respectively. The reuse of C1 was investigated, with Cu(II) ions being almost completely desorbed and fully re-adsorbed. For Cr(VI), the desorption was incomplete resulting in a lower re- adsorption. Energy-dispersive X-ray spectroscopy was used for mapping the distributions of Cr(VI) and Cu(II) adsorbed on the C1 surface in single and binary adsorption systems. Isothermal titration calorimetry experiments were performed for Cr(VI) and Cu(II) adsorption in single solutions. The thermodynamic parameters of adsorption showed that the adsorption of both metal ions was enthalpically driven, but entropically unfavorable.Item Caracterização e avaliação do potencial adsortivo de biocarvões produzidos a partir de bagaço de malte cervejeiro.(2023) Mendes, Débora Beatriz Teles; Ferreira, Gabriel Max Dias; Ferreira, Guilherme Max Dias; Ferreira, Gabriel Max Dias; Ferreira, Guilherme Max Dias; Soares, Jenaina Ribeiro; Gil, Laurent FrédéricA indústria têxtil possui um vasto uso de corantes e a remoção desses poluentes, especialmente de matrizes aquosas, tem sido cada vez mais estudada, uma vez que a presença desses em águas pode trazer riscos ao ambiente e à saúde humana. Nesse contexto, a adsorção utilizando biocarvões tem sido proposta como tecnologia sustentável e inovadora para a remoção desses contaminantes. Neste trabalho foram investigadas as propriedades de diferentes biocarvões (BC) produzidos a partir do resíduo de bagaço de malte, bem como seu potencial de adsorção frente ao corante azul de metileno. A geração de resíduo de bagaço do malte tem aumentado nos últimos anos, mostrando-se uma biomassa lignocelulósica interessante para produzir BC. Foram produzidos o biocarvão a partir da pirólise da biomassa in natura, bem como variações do biocarvão obtidas a partir de modificações, especificamente modificações pré-pirólise usando sais metálicos (MnCl2 ou CoCl2) ou surfactante catiônico (brometo de cetiltrimetilamônio) e modificações pós-pirólise usando ácido (H3PO4 ou ácido cítrico). Os biocarvões foram caracterizados por meio de análises de ponto de carga zero (PCZ), FTIR, MEV e número de grupos ácidos e básicos. O efeito do pH da solução sobre a capacidade de adsorção dos materiais com maior potencial de adsorção (pré-modificados com MnCl2 ou CoCl2) foi investigado. Estudos de cinética nos mesmos materiais foram realizados e os dados experimentais foram analisados usando os modelos de pseudo-primeira ordem, pseudo-segunda ordem, Elovich e difusão intrapartícula. Isotermas de adsorção foram também obtidas nesses materiais e os dados experimentais foram modelados pelas isotermas de Freundlich, Langmuir, Dubinin–Radushkevich, Temkin e Redlich-Peterson. Resultados de FTIR indicaram a presença de grupos hidroxila, fenólicos e carboxílicos na superfície da biomassa in natura, bem como uma perda desses grupos nos biocarvões após o processo de pirólise. Também foi observado a presença de grupos específicos relacionados à incorporação de metais na estrutura dos materiais obtidos a partir da pirólise da biomassa modificada com sais metálicos. O pH no ponto de carga zero (PCZ) para todos os materiais foi próximo da neutralidade. Os valores de PCZ foram correlacionados com o número de grupos ácidos e básicos na superfície dos biocarvões. O pH da solução afetou pouco a capacidade de adsorção dos biocarvões modificados com sais metálicos, sendo levemente mais alta em pH 5,0, sugerindo uma baixa contribuição de interações eletrostáticas no processo de adsorção. Os estudos de cinética revelaram uma taxa de adsorção lenta dos materiais, sendo o tempo de equilíbrio de 48 e 70 h para os materiais modificados com os sais CoCl2 e MnCl2, respectivamente. O modelo de Elovich foi o que se ajustou melhor aos dados experimentais de cinética, sugerindo que o processo envolveu quimissorção, com a formação de interações específicas entre o substrato e o adsorvato. Além disso, o modelo de isoterma que melhor descreveu a adsorção do azul de metileno sobre ambos os biocarvões modificados com sais metálicos foi o de Redlich-Peterson, apresentando parâmetros Krp, α e β iguais a 2,97 L mg–1 ; 0,759 L mg–1 e 0,940 para o BC contendo cobalto e iguais a 4,21 L mg–1 ; 0,452 L mg–1 e 0,963, para o BC contendo manganês, respectivamente, sugerindo que a adsorção ocorre em monocamada e o adsorvente possui um número definido de sítios com energias levemente distintas. Valores de qe,máx foram iguais a 5,14 e 11,43 mg g –1 para os biocarvões contendo cobalto e manganês, respectivamente. Diante do exposto, conclui-se que os biocarvões obtidos a partir de resíduos do bagaço de malte cervejeiro apresentam baixas capacidades de adsorção para o corante azul de metileno, embora tenha sido observado uma dependência desse valor com o tipo de sal metálico utilizado na pré-modificação da biomassa utilizada para produzir o BC. Esses resultados são importantes e revelam a necessidade do aprofundamento de estudos nessa perspectiva a fim de se viabilizar estratégicas mais eficientes na produção de biocarvões produzidos a partir da biomassa avaliada nesse trabalho.Item Estudo da adsorção de Cd(II) e Ni(II) em biocarvões produzidos a partir de casca de café.(2021) Najera Navarro, Keirom Osmany; Ferreira, Gabriel Max Dias; Ferreira, Guilherme Max Dias; Ferreira, Gabriel Max Dias; Moreira, Renata Pereira Lopes; Gil, Laurent FrédéricAs intensas atividades antropogênicas, especialmente aquelas associadas aos processos de mineração, têm intensificado os problemas com relação à presença de metais tóxicos no ambiente. Nesse contexto, a adsorção utilizando biocarvões tem sido proposta como tecnologia inovadora para a remoção desses contaminantes de diferentes matrizes ambientais. Neste trabalho foi estudada a adsorção de íons Cd(II) e Ni(II) em biocarvões produzidos a partir de casca de café em temperaturas finais de pirólise de 400, 500, 750 e 900 °C, designados BC400, BC500, BC750 e BC900, respectivamente. Os biocarvões foram caracterizados por meio de análises de ponto de carga zero (PCZ), FTIR, área superficial específica e número de grupos ácidos e básicos. As propriedades dos biocarvões foram relacionadas com suas capacidades de adsorção para os íons avaliados. Os efeitos da temperatura de pirólise, do pH da solução e da concentração inicial de adsorvato sobre a quantidade de íons metálicos adsorvida foram investigados. Isotermas de adsorção foram analisadas usando os modelos de Langmuir, Freundlich e Dubinin-Radushkevich. O aumento da temperatura de pirólise do biocarvão levou a um aumento na sua área superficial específica e promoveu a perda de grupos funcionais ácidos e básicos na sua superfície. Análise de FTIR indicou a presença de grupos –OH, –COOH e –SO3H na superfície da casca de café in natura, bem como uma perda crescente desses grupos nos biocarvões com o aumento da temperatura de pirólise. Biocarvões com temperaturas de pirólise menores e pH da solução mais elevado promoveram maiores quantidades adsorvidas dos metais, associado principalmente à interações eletrostáticas atrativas entre sítios de carga negativa na superfície do biocarvão e os metais de carga positiva. As quantidades máximas de adsorção foram obtidas para o BC400 em pH 5,0, com quantidades adsorvidas de 33,03 e 25,48 mg/g para Cd(II) e Ni(II), respectivamente. O modelo de Freundlich se ajustou melhor à maioria das isotermas, sugerindo quem os sítios de adsorção na superfície dos biocarvões são distintos. Além de enfatizar o potencial de biocarvões de casca de café como potenciais adsorventes para a remoção de metais de matrizes aquosas, nossos resultados alimentam uma base de dados importantes para compreensão do VI comportamento de adsorção de solutos diversos sobre biocarvões, os quais fundamentam a aplicação destes materiais em diferentes áreas.Item Immobilization of anthocyanin in polymeric film to obtain a colorimetric sensor for detection of copper in cachaça.(2022) Figueiredo, Matheus Torres Duarte; Ferreira, Gabriel Max Dias; Ruiz Lopez, Melany Alejandra; Cardoso, Maria das Graças; Oliveira, Juliano Elvis de; Bianchi, Rodrigo Fernando; Ferreira, Guilherme Max Dias; Mageste, Aparecida BarbosaCachaça is a uniquely Brazilian product, being the most popular distilled spirit in Brazil and the fourth most consumed world- wide. Its production using copper stills can result in the leaching of the metal, contaminating the product. Then, techniques that are simple, inexpensive, and fast are required for the quantifcation of copper in cachaça. Here, flms composed of starch, with or without enrichment of amylopectin, and polyvinyl alcohol were produced for use as supports to immobilize anthocya- nin, with the aim of obtaining a sensor for detection of Cu2+ in cachaça. FTIR showed that the incorporation of anthocyanin in the flms was according to a non-covalent mechanism. An increase in the amylopectin content altered the morphology of the material, as shown by MEV. The most homogeneous flm, with low solubilization in cachaça, was applied as a sensor to detect Cu2+. The Cu2+ presence in the flm, after its contact with cachaça samples containing Cu2+ at pH 7.0, was confrmed by XEDS, with the metal being homogeneously distributed over the flm. Detection of Cu2+ in the cachaça was achieved by a change of the sensor color from red to green. The LOD and LOQ of the method were 1.39 and 2.00 mg/L, respectively. The method was accurate to determine Cu2+ in real samples of cachaça, with percentual relative error, in modulus, in the range of 3.02–9.54% in comparison with the standard spectrophotometric method using 2,2′-diquinolyn. At pH 7.00 and 5.0 mg/L Cu2+ (the maximum concentration permitted according to Brazilian legislation), the response time of the sensor was 3.16 h, with the sensor being selective towards Cu2+. The characteristics of the sensor evidenced the commercial applicability of the flm as a colorimetric sensor for the simple, inexpensive, and selective identifcation of copper in cachaça.Item Immobilization of anthocyanin in polymeric film to obtain a colorimetric sensor for detection of copper in cachaça.(2022) Figueiredo, Matheus Torres Duarte; Ferreira, Gabriel Max Dias; Ruiz Lopez, Melany Alejandra; Cardoso, Maria das Graças; Oliveira, Juliano Elvis de; Bianchi, Rodrigo Fernando; Ferreira, Guilherme Max Dias; Mageste, Aparecida BarbosaCachaça is a uniquely Brazilian product, being the most popular distilled spirit in Brazil and the fourth most consumed worldwide. Its production using copper stills can result in the leaching of the metal, contaminating the product. Then, techniques that are simple, inexpensive, and fast are required for the quantifcation of copper in cachaça. Here, flms composed of starch, with or without enrichment of amylopectin, and polyvinyl alcohol were produced for use as supports to immobilize anthocyanin, with the aim of obtaining a sensor for detection of Cu2+ in cachaça. FTIR showed that the incorporation of anthocyanin in the flms was according to a non-covalent mechanism. An increase in the amylopectin content altered the morphology of the material, as shown by MEV. The most homogeneous flm, with low solubilization in cachaça, was applied as a sensor to detect Cu2+. The Cu2+ presence in the flm, after its contact with cachaça samples containing Cu2+ at pH 7.0, was confrmed by XEDS, with the metal being homogeneously distributed over the flm. Detection of Cu2+ in the cachaça was achieved by a change of the sensor color from red to green. The LOD and LOQ of the method were 1.39 and 2.00 mg/L, respectively. The method was accurate to determine Cu2+ in real samples of cachaça, with percentual relative error, in modulus, in the range of 3.02–9.54% in comparison with the standard spectrophotometric method using 2,2′-diquinolyn. At pH 7.00 and 5.0 mg/L Cu2+ (the maximum concentration permitted according to Brazilian legislation), the response time of the sensor was 3.16 h, with the sensor being selective towards Cu2+. The characteristics of the sensor evidenced the commercial applicability of the flm as a colorimetric sensor for the simple, inexpensive, and selective identifcation of copper in cachaça.Item Influence of methyl groups in triphenylmethane dyes on their adsorption on biochars from cofee husks.(2022) Castro, Amanda Eugênio de; Martinho, Felipe da Silva; Barbosa, Mylene Lourdes; Franca, José Romão; Soares, Jenaina Ribeiro; Ferreira, Gabriel Max Dias; Ferreira, Guilherme Max DiasBiochars (BC), whose properties are highly dependent on the pyrolysis temperature used, have been proposed for the efcient removal of a vari- ety of contaminants from wastewater. In this work, pristine biochars were produced by the pyrolysis of cofee husks at temperatures of 400, 500, 750, and 900 °C, for use in the adsorption of pararosaniline (PRA) and methyl violet 10B (MV10B), which are triphenylmethane dyes with similar structures, but dif- ferent numbers of methyl groups. The biochars were characterized and the dye adsorption kinetics and equi- libria were investigated. FTIR and Raman spectros- copy analyses indicated that a higher pyrolysis temper- ature increased the aromaticity of the biochar surface structure, while decreasing the number of oxygenate functional groups. Higher adsorption capacities were generally observed at pH 7.5, with the maximum adsorption amounts increasing in the order BC900 ≈ BC750Item Lactoferrin denaturation induced by anionic surfactants : the role of the ferric ion in the protein stabilization.(2018) Ferreira, Gabriel Max Dias; Ferreira, Guilherme Max Dias; Patino Agudelo, Alvaro Javier; Hudson, Eliara Acipreste; Pires, Ana Clarissa dos Santos; Silva, Luis Henrique Mendes daHere, investigation was made of the interaction between lactoferrin (Lf) and the anionic surfactants sodium dodecyl sulfate (SDS), sodium dodecylbenzene sulfonate (SDBS), and sodium decyl sulfate (DSS), using isothermal titration calorimetry, Nano differential scanning calorimetry (NanoDSC), and fluorescence spectroscopy. The Lf-surfactant interaction was enthalpically favorable (the integral enthalpy change ranged from −5.99 kJ mol−1, for SDS at pH 3.0, to −0.61 kJ mol−1, for DSS at pH 12.0) and promoted denaturation of the protein. The Lf denaturation efficiency followed the order DSS < SDS < SDBS. The adsorption capacity of the protein with respect to surfactant strongly depended on pH and the surfactant structure, reaching a maximum value of 505 SDBS molecules per gram of Lf at pH 3.0. The different efficiencies of the surfactants in denaturing Lf were attributed to the balance of hydrophobic and electrostatic interactions, which also depended on pH and the surfactant structure, highlighting the SDBS-tryptophan residue specific interaction, where SDBS acted as a quencher of fluorescence. Interestingly, the NanoDSC and fluorescence measurements showed that the ferric ion bound to Lf increased its stability against denaturation induced by the surfactants. The results have important implications for understanding the influence of surfactants on structural changes in metalloproteins.Item Liquid-liquid extraction of rare earth elements using systems that are more environmentally friendly : advances, challenges and perspectives.(2022) Neves, Heyder Pereira; Ferreira, Gabriel Max Dias; Ferreira, Guilherme Max Dias; Lemos, Leandro Rodrigues de; Rodrigues, Guilherme Dias; Leão, Versiane Albis; Mageste, Aparecida BarbosaThe rare earth elements, a group of metals consisting of the lanthanide series, together with yttrium and scan- dium, are increasingly important in high technology industries worldwide. Given the need to expand production of these elements, there is a search for processes to obtain them that are less environmentally damaging, since the rare earths production chain is associated with several environmental problems and concerns. Solvent extraction, one of the important steps involved in the obtaining of rare earth elements, is receiving much attention in the scientific and industrial community, with a renewed search for approaches that avoid the use of organic solvents. Among the various options, cloud point extraction and the use of aqueous two-phase systems are alternatives to the use of traditional organic solvents. This review considers these two more environmentally friendly techniques and their use for the extraction and/or separation of rare earth elements. The issues addressed include their potential to replace traditional liquid–liquid extraction, in terms of the efficiency, toxicity, and biodegradability of the components forming the systems, as well as their potential applications and future perspectives.Item Modulando a partição de corantes em sistemas aquosos bifásicos por meio de interações surfactante catiônico-corante.(2019) Penido, Jussara Alves; Mageste, Aparecida Barbosa; Ferreira, Gabriel Max Dias; Silva, Luís Henrique Mendes da; Ferreira, Guilherme Max Dias; Ferreira, Gabriel Max Dias; Mageste, Aparecida BarbosaNesse trabalho, sistemas aquosos bifásicos (SABs) foram empregados para separar dois corantes modelo, amarelo ouro remazol (AR) e azul de metileno (AM), usando o surfactante brometo de hexadeciltrimetilamônio (C16TAB) como modulador seletivo na partição. Experimentos envolvendo a partição individual e simultânea dos corantes foram realizados na presença e ausência de C16TAB em SABs formados por misturas de poli(etileno glicol) (PEG), poli(propileno glicol) (PPG) ou copolímero tribloco poli(etileno glicol)11- poli(propileno glicol)16- poli(etileno glicol)11 (L35), mais sal ((NH4)2SO4, MgSO4, Na2SO4 ou Li2SO4) e água. Em experimentos de partição individual, os corantes AR e AM foram transferidos para a fase superior dos SABs formados por PEG na ausência de C16TAB. No entanto, na presença de certas concentrações de surfactante, o AM permaneceu na fase superior, enquanto o AR foi transferido para a fase inferior. O mesmo resultado foi obtido em experimentos de partição simultânea. Isso foi atribuído a uma interação específica entre C16TAB e AR, que promoveu a formação de agregados AR-C16TAB que foram estabilizados na fase inferior do SAB. A quantidade de AR transferido para a fase inferior na presença de C16TAB foi dependente da massa molar do polímero e da estrutura do sal e do polímero. Curiosamente, o surfactante não promoveu a transferência de AR para a fase inferior em SABs formados por PPG ou L35, devido à competição entre o polímero e o corante AR pelos monômeros de C16TAB. O melhor fator de separação entre os corantes foi de 271,2 em SAB formado por PEG com massa molar de 1500 g mol-1, MgSO4 e água, demonstrando o potencial desse SAB para a separação entre os corantes. A interação entre AR e C16TAB foi avaliada em água pelas técnicas de tensiometria, condutimetria, calorimetria de titulação isotérmica e turbidimetria, em diferentes razões molares surfactante:corante. Além disso, o efeito da cauda hidrofóbica do surfactante e a concentração de corante sobre esta interação também foram avaliados. O agregado sólido formado a partir da mistura de soluções de corante e surfactante em razões molares específicas foi analisado por termogravimetria e espectroscopia no infravermelho. A entalpia de interação aparente entre AR e C16TAB foi estimada e apresentou valores iguais a -27 kJ mol-1 na região da formação do agregado sólido. A interação entre os dois componentes foi dirigida por um balanço entre interações eletrostáticas e hidrofóbicas, sendo que a formação dos agregados corante-surfactante foi favorecida para surfactantes de maior cadeia hidrofóbica.Item New insights into the partitioning of phenothiazine dyes in aqueous two-phase systems.(2020) Coelho, Yara Luiza; Patino Agudelo, Alvaro Javier; Ferreira, Guilherme Max Dias; Ferreira, Gabriel Max Dias; Castro, Alan Stampini Benhame de; Hudson, Eliara Acipreste; Pires, Ana Clarissa dos Santos; Silva, Luis Henrique Mendes daAqueous two-phase systems (ATPSs) have proven to be efficient and environmentally safe methods for extracting chemical species. However, the driving forces behind the partition of solutes in these systems are still little understood. A complete thermodynamic partitioning of phenothiazine dyes was investigated in poly(ethylene oxide) (PEO) + salt + water ATPSs. Standard transfer parameters (Gibbs free energy change (ΔtrGo ), enthalpy change (ΔtrHo ) and entropy change (TΔtrSo )) were evaluated, and their dependence on the dye structure, electrolyte nature and tie line length (TLL). All phenothiazine dyes are concentrated predominantly in the polymer enriched phase, with ΔtrGo values ranging from −4.1 up to −13.4 kJ mol−1. Due to the dye-PEO attractive interactions that occur mainly via benzene condensed ring present in the structures of phenothiazine dyes, the partitioning of these dyes was enthalpically driven, with −11.4 ≥ ΔtrHo ≥ −52 kJ mol−1 and −4.93 ≥ TΔtrSo ≥ −38 kJ mol−1.Item Obtenção de sistemas aquosos bifásicos baseados em cloreto de colina e Triton-X : uma alternativa verde para pré-concentração e especiação de arsênio.(2019) Silva, Sílvia Juliana Barros e; Mageste, Aparecida Barbosa; Ferreira, Gabriel Max Dias; Mageste, Aparecida Barbosa; Ferreira, Gabriel Max Dias; Leão, Versiane Albis; Ferreira, Guilherme Max DiasNo presente trabalho, foram obtidos dados de equilíbrio líquido-líquido de sistemas aquosos bifásicos (SABs) formados por Triton X (Triton X-100, Triton X-165 e Triton X-305) + cloreto de colina + água em diferentes temperaturas (25 °C, 40 °C e 55 °C). Observou-se um aumento da região bifásica nos diagramas de fase com o aumento da temperatura, mostrando que o processo de separação de fases é endotérmico. Constatou-se que a fase superior é rica em eletrólito e a fase inferior rica em surfactante, exceto uma das composições do sistema formado por Triton X-165, à 25°C, em que ocorreu uma inversão no componente majoritário formador de cada fase. Avaliou-se a partição de diferentes espécies de arsênio (As(III), As(V) e As(org)) em SABs formados por Triton X-100 + cloreto de colina + água à 25°C. Avaliou-se a influência do tempo de extração, do pH do meio, do comprimento da linha de amarração (CLA) e do uso de agente extrator sobre as eficiências de extração (%E) destas espécies. As espécies de As(III), As(V) e As(org) foram extraídas preferencialmente para a fase rica em cloreto de colina, com %E acima de 60% para o CLA de 36,37 %(m/m). Para o valor de CLA mais elevado (94,58 %(m/m)), obteve-se %E para o As(V) e As(org) acima de 90% para a fase rica no eletrólito, enquanto para o As(III) esse valor ficou na faixa de 70%. Com a adição do agente extrator pirrolidina ditiocarbamato de amônio (APDC), houve uma mudança no comportamento de partição desta última espécie, que foi majoritariamente extraída para a fase inferior rica em Triton X-100, mais hidrofóbica. Este comportamento indicou a possibilidade de uso destes sistemas na separação da espécie As(III) das demais espécies de arsênio (As (V) e As(org)). Verificou-se ainda a influência da hidrofobicidade do surfactante na eficiência de partição das espécies de arsênio, onde utilizou-se o Triton X-165 para preparo dos sistemas.Item Partitioning of cocaine and its adulterants in aqueous two-phase systems : an alternative drug identification method.(2020) Ferreira, Gabriel Max Dias; Ferreira, Guilherme Max Dias; Maldaner, Adriano Otávio; Silva, Luis Henrique Mendes da; Hespanhol, Maria do CarmoThe partitioning behaviors of cocaine freebase (CoF), cocaine hydrochloride (CoH), and a range of adulterants (procaine (PRO), phenacetin (PHE), caffeine (CAF), benzocaine (BEN), and lidocaine (LID)) in aqueous two-phase systems (ATPS) were evaluated, with the aim of developing a selective and efficient alternative technique for the identification of cocaine in samples confiscated by the police. The partition coefficients (KS) of all the solutes were obtained in ATPS formed using a macromolecule (PEO1500 or L35 copolymer), a salt (Na2SO4 or Li2SO4), and water. The KS values were consistently higher than 1 and increased with increase of the tie-line length. For the PEO1500 + Li2SO4 + water ATPS at pH 6.0, the KS values increased in the order: KLID < KPRO < KCAF < KCoF < KCoH < KPHE < KBEN. The greatest effect on the partitioning was shown by the polymer hydrophobicity, followed by the nature of the electrolyte and the pH of the ATPS. The ratio between two KS values for two different ATPS types was used as a strategic parameter for distinguishing between the two forms of cocaine, as well as between cocaine and the adulterants. The K12/K6 ratio, where K6 and K12 are the KS values for the PEO1500 + Li2SO4 + water ATPS at pH 6.0 and 12.0, respectively, enabled CoH to be distinguished from all the other solutes studied. In addition, the effect of the hydrophobicity of the polymer on the KS values was fundamental for distinguishing CoF from the other solutes.Item A simple and inexpensive thermal optic nanosensor formed by triblock copolymer and polydiacetylene mixture.(2018) Ferreira, Gabriel Max Dias; Ferreira, Guilherme Max Dias; Hespanhol, Maria do Carmo; Rezende, Jaqueline de Paula; Pires, Ana Clarissa dos Santos; Ortega, Paulo Fernando Ribeiro; Silva, Luis Henrique Mendes daPolydiacetylene (PDA) vesicles have been applied as optical sensors in different areas, although there are difficulties in controlling their responses. In this study, we prepared nanoblends of PDA with triblock copolymers (TC) as a better sensor system for detecting temperature change. The influences of diacetylene (DA) monomer, and the TC chemical structure and concentration on the colorimetric response (CR) were examined. The TC/PDA nanoblend was remarkably more sensitive to temperature change, than classical vesicles. A higher L64 concentration of 12.0% (w/w) reduced the chromatic transition temperature (Ttr) to as low as 24 °C. When using different TCs, the Ttr values can be ordered as L35 < F68< L64 < F127Item Sistemas aquosos mais amigáveis ambientalmente para extração líquido-líquido de elementos terras raras.(2021) Neves, Heyder Pereira; Mageste, Aparecida Barbosa; Leão, Versiane Albis; Mageste, Aparecida Barbosa; Leão, Versiane Albis; Silva, Maria do Carmo Hespanhol da; Ferreira, Guilherme Max DiasOs impactos gerados pelas atividades humanas no planeta, são motivos de intensas discussões em várias áreas da ciência, o que impulsiona pesquisas a busca por modos de vida, processos e produtos que sejam menos agressivos ao meio ambiente. No ramo industrial, uma importante contribuição foi dada pela Química Verde, ao elencar em seus princípios, a evitação de solventes orgânicos em processos de extração, por terem estes compostos um alto potencial de dano a seres vivos em geral e características inflamáveis, que os torna até mesmo perigosos em seu manejo. Entretanto, a extração por solventes é uma técnica consolidada, e eficiente no tratamento de licores na indústria hidrometalúgica; sendo largamente utilizada na extração e separação do importante grupo de metais da série dos lantanídeos, mais conhecido como elementos terras raras. Sendo assim, a tarefa de encontrar técnicas que alinhem eficiência e redução de danos, torna-se uma tarefa complexa e cautelosa. Neste trabalho, são investigadas duas técnicas alternativas de extração líquido-líquido para recuperação de terras raras: a extração em ponto nuvem (EPN) e extração em sistemas aquosos bifásicos (SAB). Elas são apontadas como possíveis substitutas do método tradicional, por apresentarem eficiência de extração e características mais “verdes”. No primeiro momento, uma revisão de literatura da aplicação destas duas técnicas é realizada, onde são discutidos aspectos técnicos de aplicação, avanços, características ambientalmente amigáveis, limitações e perspectivas de desenvolvimento. Foi possível averiguar que enquanto a EPN se apresenta como técnica analítica eficiente para pré-concentração e posterior determinação de metais, os SAB possuem características mais interessantes para desenvolvimento a nível industrial. Diante desta reflexão, optou-se por utilizar um sistema aquoso bifásico na fase experimental do trabalho. Sendo assim, um sistema composto pelo surfatante não-iônico Triton X-100 + NH4SCN foi utilizado para separação de Al e Fe, dos ETR La, Pr e Nd, contidos em um licor sulfúrico sintético. Em seguida, o mesmo sistema foi utilizado para uma tentativa de separação dos ETR, com o auxílio flavonoide Quercetina, como agente extratante. Enquanto na primeira etapa o sistema se mostrou eficiente para retirada de Al e Fe, a Quercetina não mostrou, neste sistema, grande seletividade para os ETR.Item Solvophobic effect of 1-alkyl-3-methylimidazolium chloride on the thermodynamic of complexation between β-cyclodextrin and dodecylpyridinium cation.(2019) Patino Agudelo, Alvaro Javier; Coelho, Yara Luiza; Ferreira, Guilherme Max Dias; Ferreira, Gabriel Max Dias; Hudson, Eliara Acipreste; Pires, Ana Clarissa dos Santos; Silva, Luis Henrique Mendes daPreferential solvation participate in various supramolecular self-assembly processes, whose thermodynamic properties can be modulated by the addition of ionic liquids (ILs). However, the effects of these liquids on the thermodynamics of the host-guest complexation process remain unexplored. In this study, the thermodynamic properties of the complexation between 1-dodecylpyridinium cations (C12Py+) and β-cyclodextrin (βCD) species in aqueous solutions with different concentrations of 1-alkyl-3-methylimidazolium halides (CnmimX) were investigated by isothermal titration calorimetry. In water, C12Py+ and βCD form a 1:1 inclusion complex, which is enthalpically ( −9.2 ± 0.1 kJ mol−1) and entropically ( 16.1 ± 0.2 kJ mol−1) favorable. However, in IL aqueous solutions, all the βCD―C12Py+ thermodynamic parameters of the complexation change and this IL effect is dependent on the carbon chain length of Cnmim+ cations. ILs with shorter alkyl chains (Cnmim+, n ≤ 4) decreases the system entropy, while ILs with longer alkyl chains (Cnmim+, n ≥ 6) reduce the enthalpy values. These effects are attributed to i) preferential solvation of surfactant tails by ILs; ii) ability of the ILs to modify the 3D water structure and iii) inclusion of IL molecules into the inner cavities of βCD.