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This work describes the preparation and characterization of biogenic modified silica from rice hull ash and its use as a sorbent of cadmium ions. Thus, an agro-industrial residue has been used to produce a new adsorbent product which is able to remove toxic elements. Mesoporous biogenic silica was obtained by alkaline extraction of sodium silicate by hydrolysis with the sol-gel process, and it was modified with salen using 1,2-dichloroethane as a spacer. The surface area of the silica was measured by nitrogen adsorption/desorption analysis. Surface modification was measured by Fourier transform infrared spectroscopy. The degree of functionalization was obtained by elemental analysis. This work showed that biogenic modified silica can be produced in aqueous media from rice hull ash using a simple method, providing an alternative method for adsorbent preparation. Thermogravimetric analysis showed that the salen-modified silica is stable up to 209 C. The modified silica displays appropriate structural characteristics for an adsorbent. The cylindrical pores, open at both ends, allow free diffusion of cadmium ions to the adsorption sites on the silica surface. The surface modification increases cadmium adsorption on the silica surface 100-fold. The salen-modified silica showed specific adsorption for Cd2+ of 44.52 mg/g SiO2 at cadmium concentration of 100 mg/l.

Objetivo. No Brasil encontram-se em crescimento os índices de prevalência das doenças crônicas causadas pela exposição dos trabalhadores a poeiras minerais. Realizou-se estudo com objetivo de avaliar as condições de trabalho e de saúde dos trabalhadores em marmorarias e propor ações preventivas. Métodos. Realizou-se estudo transversal em 27 marmorarias, no Município de São Paulo que executavam o beneficiamento final de rochas ornamentais, incluindo: a) avaliação da exposição a poeiras e à sílica cristalina respirável por meio de coleta de amostras de ar (n=762), análise por gravimetria e Difração de Raios X e acumulação das exposições estimadas por função conforme história ocupacional; b) aplicação de questionário de sintomas respiratórios (n=267) e avaliação médica, por espirometria e radiogradia de tórax; d) correlação dos resultados de exposição acumulada com achados clínicos e radiológicos por meio de análises estatísticas; e) levantamento de informações sobre os processos de trabalho e alternativas de controle. Resultados. Para os acabadores encontrou-se a maior exposição: concentração de 0,36 mg/m³ (IC95% 0,29 e 0,42) para os granitos e de 0,19 mg/m3 (IC95% 0,16-0,22) para a mistura de matérias-primas. Para estimativa de exposição acumulada à sílica cristalina respirável com mediana de 0...

Estudos sistemáticos utilizando a técnica de SAXS foram realizados no síncrotom do LURE (Orsay) com feixe intenso de geometria pontua:, para descrever a cinética e as estruturas obtidas durante as etapas de transformação sol -> gel úmido -> gel seco -> vidros de sílica . As análises foram feitas em termos de uma lei de potência I = q-? cujo expoente está relacionado a dimensão fractal de massa ou de superfície das estruturas. Devido a polidispersividade das unidades espalhadoras as dimensões fractais verificadas podem ser resultados de dimensões reais encobertas por uma distribuição de tamanhos. As curvas obtidas para a cinética de gelificação e envelhecimento dos géis úmidos mostram expoentes que indicam fractalidade de massa e, posteriormente, de superfície. Uma microestrutura composta, que pode resultar de uma agregação limitada por difusão (DLA) seguido de agregação de agregados (C-C) foi observado nas soluções básicas. Por outro lado, os agregados ácidos parecem surgir do crescimento contínuo de cadeias até atingir a interligação com outros agregados com uma cinética que pode ser descrita pelo modelo DLA. No estado de aerogeis outras técnicas como picnometria de mercúrio e hélio, microscopia eletrônica de transmissão e adsorção de gás de nitrogênio...

Este trabalho teve como objetivo a síntese e caracterização de sílicas mesoporosas suportadas com níquel para atuarem como catalisadores na hidrogenação de óleos vegetais. Foram escolhidas as sílicas mesoporosas ordenadas do tipo SBA-15 e FDU-1, sintetizadas a partir de TEOS como fonte de sílica e copolímeros triblocos como agentes direcionadores de estrutura em meio HCl. O Ni(NO3)2.6H2O foi utilizado como fonte de metal, cuja solução aquosa com a concentração de níquel desejada foi adicionada à sílica antes da remoção do molde polimérico, originando os precursores dos catalisadores. Após a impregnação, as amostras foram submetidas à calcinação sob atmosfera de ar, gerando o precursor na forma de óxido que ao ser tratado com H2 é reduzido Nio , forma ativa do catalisador. As técnicas de termogravimetria, termogravimetria derivada, difração de raios X a alto e baixo ângulo, isotermas de adsorção de nitrogênio e absorção atômica foram empregadas para a caracterização destes materiais. A TG/DTG foi utilizada para a simulação das melhores condições de calcinação/redução. As amostras foram calcinadas em um forno tubular com controlador de temperatura. Os ensaios de DRX confirmaram a fase NiO após calcinação e a fase Nio na redução...

Na escala industrial a obtenção do carboneto de silício (SiC) pela redução carbotérmica da sílica ainda é o meio mais utilizado para sua sintetização. O presente estudo visa identificar, de forma comparativa, dentre os redutores comuns como coque de petróleo, negro de fumo, carvão vegetal e grafite o resultado da reação carbotérmica da sílica a partir da turfa. Menciona-se como que a turfa, pode ocorrer na natureza concomitantemente a jazimentos de areias de sílica de elevada pureza, uma das fontes de sílica, destacando que, a proximidade da matéria prima e sua qualidade são, elementos essenciais que determinam os tipos, pureza e custo de produção do SiC. Os ensaios desenvolveram-se a partir de amostras produzidas em forno de resistência elétrica com atmosfera controlada nas temperaturas de 1550ºC, 1600ºC e 1650ºC, tantos os precursores como os produtos da reação de redução carbotérmica foram caracterizados aplicando-se técnicas de difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de energia dispersiva de raios X (EDS). Os resultados evidenciaram a formação do SiC para todos os redutores comuns, bem como para a turfa, mas não foi possível perceber claramente a diferença entre eles...

Os crescentes problemas relacionados à durabilidade das estruturas de concreto armado, além dos elevados custos de manutenção e recuperação, têm incentivado os tecnologistas de concreto a buscarem alternativas para melhorar a qualidade do concreto e, conseqüentemente, aumentar a vida útil das estruturas. Nesse sentido, adições minerais como a sílica ativa, que é um subproduto das indústrias de processamento de ligas de sílicio, vêm sendo utilizadas, apresentando como resultado inúmeros benefícios às propriedades do concreto. Contudo, existem algumas questões ainda não esclarecidas em relação ao efeito da sílica ativa na corrosão das armaduras. Por outro lado, a sílica ativa, em função do reduzido tamanho e da elevada reatividade pozolânica, promove a densificação da matriz cimentante, proporcionando uma diminuição significativa da porosidade e permeabilidade da pasta de cimento, o que pode impedir ou retardar o ingresso dos agentes agressivos desencadeadores do processo corrosivo. Por outro lado, por reagir com ohidróxido de cálcio produzido na hidratação do cimento e diminuir a alcalinidade do concreto pode acelerar a despassivação da armadura Dessa forma, o presente trabalho tem por objetivo avaliar o efeito da sílica ativa na corrosão da armadura desencadeada tanto por íons cloreto como por carbonatação...

Devido à preocupação com a durabilidade das estruturas de concreto armado surgiram novas linhas de pesquisa destacando-se, dentre elas, a previsão de vida útil. Estes estudos deram origem a diversos modelos que tentam estabelecer o comportamento do concreto quando exposto a ambientes agressivos durante um determinado período. Existem várias maneiras de se modelar este comportamento: com base em resultados obtidos em experiências anteriores; a partir de ensaios de degradação acelerados; por métodos determinísticos e probabilísticos ou estocásticos. A estimativa de vida útil das estruturas de concreto empregando dados de ensaios acelerados é recomendada pela ASTM E-632 (1996) desde que estes sejam correlacionados com resultados de ensaios não acelerados ou naturais. A correlação entre estes ensaios possibilita a determinação dos coeficientes de aceleração, os quais expressam o número de vezes em que o ensaio acelerado representa o fenômeno de degradação natural. Dentro deste contexto o presente trabalho avalia a carbonatação do concreto com e sem adição de sílica ativa exposto a degradação natural e acelerada, verificando também a influência do teor desta adição e da relação água/aglomerante na carbonatação. Em paralelo foram determinados os coeficientes de carbonatação (kc) e de aceleração (αa). Os concretos estudados possuem relação água/aglomerante de 0...

Effect of the addition of silanated silica on the mechanical properties of microwave heat-cured acrylic resinObjectives: The purpose of this study was to evaluate the flexural strength and Vickers hardness of a microwave energy heat-cured acrylic resin by adding different concentrations of silane surface-treated nanoparticle silica.Methods: Acrylic resin specimens with dimensions of 65 x 10 x 2.5 mm were formed and divided into five experimental groups (n = 10) according to the silica concentration added to the acrylic resin mass (weight %) prior to polymerisation : G1, without silica; G2, 0.1% silica; G3, 0.5% silica; G4, 1.0% silica; and G5, 5.0% silica. The specimens were submitted to a three-point flexural strength test and to the Vickers hardness test (HVN). The data obtained were statistically analysed by ANOVA and the Tukey test (alpha = 0.05).Results: Regarding flexural strength, G5 differed from the other experimental groups (G1, G2, G3 and G4) presenting the lowest mean, while G4 presented a significantly higher mean, with the exception of group G3. Regarding Vickers hardness, a decrease in values was observed, in which G1 presented the highest hardness compared with the other experimental groups.Conclusion: Incorporating surface-treated silica resulted in direct benefits in the flexural strength of the acrylic resin activated by microwave energy; however...

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP); Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES); Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq); Pós-graduação em Física - IGCE; Organically Modified Silicates (ORMOSIL) have been object of study due to the variety of the organically functionalized alkoxides (epoxy, vinyl, phenyl, etc). This allows the production of new hybrid silica materials with adjustable properties depending on the organic molecule linked to silica. The study of the properties of CdSe/ZnS core-shell nanocrystals embedded in GPTS/TEOS-derived organic/silica hybrids is of high interest due the optical and mechanical properties which can be controlled from the synthesis, producing multifunctional materials. This work aims the study of the optical properties measured in situ of CdSe/ZnS nanocrystals embedded in organic/silica hybrid colloids prepared by sol-gel technique derived from 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane (GPTS) and tetraethylorthosilicate (TEOS). Doped organic/silica hybrid matrices were characterized by optical spectroscopy (absorption and photoluminescence) and thermo-optical spectroscopy (thermal lens). CdSe/ZnS nanocrystals with three different core sizes (~2 -5 nm) and emission band centered at 525...

Silicosis, a common type of pneumoconiosis, is an occupational lung disease caused by inhalation of silica dust often with mining activity and thus reaches the miners. The fine and ultrafine silica particles deposited in the alveolar epithelium may lead to the development of progressive massive fibrosis. An increased reactive oxygen species (ROS) production has been proposed to explain the mechanism for induction of pulmonary fibrosis in silicosis. In this situation, alveolar macrophages are activated to phagocytes silica particles deposited in the alveoli. The activated macrophages secrete large amounts of ROS that in turn induce synthesis of fibrotic factors. In addition, the activity of antioxidant enzymes is impaired, which results in increased lipid peroxidation, as well as generating a local inflammatory process. Diffuse pulmonary fibrosis progresses with interstitial collagen deposition. Interstitial collagen overlies small pulmonary arteries and arterioles and thus it is associated with pulmonary hypertension in pulmonary fibrotic diseases. In addition, cytokines and silica particles passing through the respiratory membrane can reach the bloodstream. In this context, the increase in the generation of ROS in the circulation may lead to a reduction in the bioavailability of nitric oxide...

Este trabalho visa o desenvolvimento de fases estacionárias reversas para utilização em Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE), a partir de sílica zirconizada (suporte) e do polímero C-8 poli(metiloctilsiloxano)-PMOS (fase líquida). O suporte zirconizado foi sintetizado reagindo-se sílica porosa 10 mm com butóxido de zircônio. O material foi caracterizado por fluorescência de raios-X, análise elementar de carbono, espectroscopia no infravermelho, área superficial específica, análise termogravimétrica e medida de densidade. O polímero foi sorvido ao suporte sintetizado e imobilizado posteriormente com radiação gama, nas doses de 80 e 120 kGy, para a obtenção dos materiais com os quais foram recheadas as colunas cromatográficas. Estes materiais foram caracterizados por testes químicos, físicos e cromatográficos. O desenvolvimento e a avaliação cromatográfica das fases estacionárias, utilizando uma mistura sintética de cinco compostos neutros de polaridade variada, englobou as etapas de definição da composição da fase móvel ideal (MeOH:H2O 70:30 v/v), vazão ótima de trabalho (0,2 mL.min), otimização do carregamento de PMOS (50% m/m), da concentração das suspensões (10% m/v) e da pressão de enchimento das colunas (34...

A sílica gel quimicamente modificada com óxido de nióbio(V). SiNb, foi sintetizada através da reação dos grupos silanóis da sílica com alcóxido de nióbio(V), gerado in sito, na presença de tetracloreto de carbono como solvente. A quantidade de óxido de nióbio enxertado na superfície da sílica gel foi de 0,89 x 10 mol.g . Através da análise de XPS, foi observado apenas à presença de Nb(V) sobre à superfície da sílica, o qual se encontra, na forma Nb2O5, conforme constatado pelas energias de ligações para os níveis 3d e 3d do nióbio de 210.0eV e 207.3eV, respectivamente. A SiNb mostrou-se altamente estável ao tratamento térmico. Uma redução acentuada na área superficial específica do material foi observada somente para amostras pré-aquecidas à temperaturas acima de 1273K, onde também foi observado picos fracos de difração indicando rearranjo estrutural do material.Espectros vibracionais, Raman e infravermelho (Transmissão e Detecção Fotoacústica) foram obtidos para a SiNb, SiO2 e Nb2O5, tratados à diferentes temperaturas. Através destes estudos. verificou-se que a grande estabilidade do óxido disperso superfície da sílica deve-se a formação da ligação Si-O-Nb. Além disso, pela análise no infravermelho utilizando-se piridina (py) como molécula sonda...

Tese de Doutoramento em Ciências Químicas e Biológicas; O presente trabalho visou o desenvolvimento de nanopartículas de sílica (SiNP, do inglês “silica nanoparticles”) com a finalidade de explorar o potencial destes sistemas para a administração oral de péptidos, usando a insulina como fármaco modelo. As SiNP foram produzidas a partir da hidrólise e condensação do silicato de tetraetila (TEOS) pelo método sol-gel e otimizadas usando um desenho fatorial 22. O tamanho médio (Z-Ave) e o índice de polidispersão (PI) das nanopartículas foram influenciados pela concentração de TEOS e pela velocidade de agitação durante a síntese das mesmas. Foram obtidas nanopartículas com 0,43 mol.L-1 de TEOS e uma velocidade de homogeneização de 5000 rpm, revelando um Z-Ave de 256,6 nm e um PI de 0,218. Trealose, manitol e sorbitol foram utilizados como crioprotetores a fim de melhorar a estabilidade das nanopartículas durante a liofilização. Calorimetria diferencial de varrimento (DSC) e raio-X revelaram que as SiNP na presença dos crioprotetores apresentaram uma forma cristalina. No entanto, a trealose foi a mais adequada para a manutenção da integridade das nanopartículas após a sua reconstituição em água, uma vez que este dissacarídeo oferece maior resistência das camadas em torno das nanopartículas...

Currently the search for new materials with properties suitable for specific applications has increased the number of researches that aim to address market needs. The poly (methyl methacrylate) (PMMA) is one of the most important polymers of the family of polyacrylates and polymethacrylates, especially for its unique optical properties and weathering resistance, and exceptional hardness and gloss. The development of polymer composites by the addition of inorganic fillers to the PMMA matrix increases the potential use of this polymer in various fields of application. The most commonly used inorganic fillers are particles of silica (SiO2), modified clays, graphite and carbon nanotubes. The main objective of this work is the development of PMMA/SiO2 composites at different concentrations of SiO2, for new applications as engineering plastics. The composites were produced by extrusion of tubular film, and obtained via solution for application to commercial PMMA plates, and also by injection molding, for improved the abrasion and scratch resistance of PMMA without compromising transparency. The effects of the addition of silica particles in the polymer matrix properties were evaluated by the maximum tensile strength, hardness, abrasion and scratch resistance...

Magnetic nanoparticles coated with several kinds of materials have been the focus of intense research due to their potential applications in biomedicine. This type of material contains a magnetic core that is involved by a shell of different composition. The coating of magnetic nanoparticles with amino-functionalized silica is particularly important because of its reactivity which allows the coupling with biological molecules such as fragments of DNA, antibodies, proteins, among others. In this work, maghemite nanoparticles were coated with silica and with amino-functionalized silica, the incorporation of them being achieved by using tetraethoxysilane (TEOS) and aminopropyltrimethoxysilane (APTS) as the precursors of the sol-gel system. Firstly, the magnetic fluids of maghemita were prepared and afterwards they were employed in the silica-coating procedures which were based on the Stöber method. Some experimental parameters were varied, such as the number of maghemita nanoparticles, pH of the reaction medium, time of reaction and amount of TEOS, with the aim of modulating the characteristics of the solids and obtaining stable aqueous suspensions of the materials. All products were analyzed by the following techniques: X- ray diffraction...

Although standards of industrial hygiene have improved markedly over the past 30 years, silica remains the major cause of occupational interstitial lung disease. The diagnosis of silica-induced diseases is mainly based on clinical findings, lung function and X-Ray examinations. None of these are sensitive to early stage disease or subtle progression. There is a need to find an alternative to remedy the above shortcomings. Great efforts have been made in investigations of exhaled nitric oxide (eNO) as a marker of various diseases and the possible causal pathways for NO to contribute to the diseases, whereas little research is available to elucidate the possibility of eNO as a non-invasive alternative to reflect silica-induced harmful effects. This review focuses on whether eNO can be used as a screening measure of silica-induced harmful effects and whether the role of NO in silica-induced lung reactions is at an initial stage. It is concluded that further research is warranted to testify the feasibility to use eNO and NO derivatives in sputum as a non-invasive screening tool for silica related disorders. In addition, better understanding of NO in silica-induced harmful effects might benefit both prevention and treatment of silica related occupational lung diseases.; Copyright © 2006 Australian Institute of Environmental Health

Animal models are useful in studies of the mechanism of silica-induced effects and the testing of potentially effective drugs because such experiments cannot be carried out directly on humans. Different animal species might react differently in response to silica exposure. Rats appear to be the most ideal animal species for studying silicainduced effects because of both strong fibrogenic and carcinogenic reactions. Moreover, the different responses of various species to silica exposure might assist in understanding the mechanisms of silica induced lung damage in humans. Many studies have been conducted to elucidate the mechanism of silica-induced acute inflammation. These studies indicate that silica is a strong inflammatory agent and can induce an overt and rapid inflammatory response. Silica-induced pulmonary inflammation persists, evolving into the destruction of normal lung structure and function. It is well known that silica particles persist in the lung, but persistence of inflammation might be attributed to not only the persistent particles but also to the infiltrated inflammatory cells. Continued recruitment of inflammatory cells and the defective clearance of the infiltrated cells might be more important in the persistence of inflammation. After silica exposure...

A superfície de materiais inorgânicos como a sílica gel, apresenta propriedades ácidas provenientes de seus grupos silanóis. Em nosso estudo usamos a sílica gel de 0,063 - 0,200 mm e diâmetro de poro 6 nm, ativada a uma temperatura de 150°C. Através do método BET encontramos uma área específica de 579 mg . O conhecimento das características ácidas deste material, foi determinado por titulações termométricas, tendo como titulante a n-butilamina, encontrando 2,29 mmol de sítios-ácidos por grama de sílica. Em solução diluída, a adsorção do soluto pode ser repre sentada pela equação: solvente adsorvido + soluto em solução soluto adsorvido + solvente em solução Como o sistema é heterogêneo, não foi possível determinar com precisão a quantidade de base orgânica que interagiu com o silanol. Para tal fim, equilibrou-se a sílica gel com a base orgânica, nas mesmas condições da titulação calorimétrica e determi- nou-se por cromatografia de gás a concentração final da substância orgânica na fase liquída. . Nestas condições, uma equação tipo Langmuir modificada pode ser escrita: (fórmula) Onde N é a fração molar do soluto adsorvido por grama de adsorvente; X é o numero de moles do soluto adsorvido por grama do adsorvente; Xm é o número total de moles do soluto adsorvido por grama de solvente e K é a constante de partição do equilíbrio. Os valores de Xm encontrados...

A síntese do óxido de titânio(IV) sobre superfície de sílica gel foi realizada pelo método de reação em via úmida, reagindo-se os grupos silanóis da sílica gel com o tetracloreto de titânio(IV), em meio de solvente orgânico. A reprodutibilidade do método foi altamente satisfatória, para as diversas sílicas empregadas, obtendo sempre uma quantidade média de titânio de 1,5 mmol.g. Estudos de espectroscopia fotoeletrônica de raios-X mostraram que a espécie metálica sobre a superfície da sílica é o Ti(IV), na forma similar ao TiO2 e MTiO3, de acordo com a energia de ligação encontrada para o Ti2p de 458,7 eV. A desidratação do material a altas temperaturas, leva a um aumento da razão OII/Ti (OII = oxigênios ligados aos átomos de titânio), isto se deve, provavelmente à reticulação do óxido de titânio hidratado sobre a superfície da sílica durante o tratamento térmico. Entretanto, as áreas superficiais específicas dos materiais não sofreram variações significativas. O óxido de titânio(IV) hidratado enxertado sobre a superfície de sílica gel foi usado como adsorvente de íons dicromato de soluções ácidas. A capacidade de troca aumentou a medida que o pH foi abaixado, sendo que o tipo de ácido usado influencia a adsorção. O material também foi usado usado para pré-concentrar Cr(VI) de soluções ácidas de maneira altamente eficiente...

Laboratory tests on microscale are reported in which amorphous silica grains were compressed in a liquid environment, namely in solutions with different silica ion concentrations for up to four weeks. Such an arrangement represents an idealized representation of two sand grains. The grain surfaces and asperities were examined in Scanning Electron Microscopy (SEM) and Atomic Force Microscopy (AFM) for fractures, silica polymer growth, and polymer strength. Single chains of silica polymers are found to have a failure pulling force of 330 - 450 nN.

A chain of observations are reported for the first time, using Pneumatic Grain Indenter and Grain Indenter-Puller apparatuses, confirming a long-existing hypothesis that a stressed contact with microcracks generates dissolved silica in the contact (asperity) vicinity, which eventually polymerizes, forming a structure between the grains on a timescale in the order of weeks. Such structure exhibits intergranular tensile force of 1 - 1.5 mN when aged in solutions containing silica ion concentrations of 200- to 500 ppm. Stress appears to accelerate the generation of silica polymers around stressed contact regions, so does mica-silica contacts. The magnitude of intergranular tensile force is 2 to 3 times greater than that of water capillary effect between grains.

; Dissertation