Submitted by Marilene Donadel (marilene.donadel@unioeste.br) on 2018-10-29T23:59:53Z No. of bitstreams: 1 Gessica_Wernke_2016.pdf: 922626 bytes, checksum: 30a185f73d96f9bfc6546fd05ef03857 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-29T23:59:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gessica_Wernke_2016.pdf: 922626 bytes, checksum: 30a185f73d96f9bfc6546fd05ef03857 (MD5) Previous issue date: 2016-03-01 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This study aims to evaluate the efficiency of Moringa oleifera as bark biosorbent to remove Diuron® herbicide, batch and fixed bed column. The characterization of biosorbent was performed by spectroscopy method infrared Fourier transform (FTIR), scanning electron microscopy (MEV) and textural properties by the BET method before and after biosorption process in fixed bed column. For batch systems the evaluated experimental conditions were biosorbent mass, particle size, pH, temperature and stirring speed. From studies in batch experimental conditions were determined for study in a fixed bed column, such experimental conditions were the amount of mass of the biosorbent (0,750, 1,5 and 3 g), concentration of the adsorvate (5; 10; 17 , 20 and 33 mg L- 1), feed flow (1, 2 and 3 ml min-1) and pH (4, 7 and 10). The results biosorption in a fixed bed column had a higher percentage removal in low- flow operating conditions (47,44 %) , larger bed height (50,55%), 5 mg L- 1 (47,07 %) and pH 7 (55,10 %). In the evaluation of the biosorbent regeneration capacity were used the best experimental conditions obtained in the study in a fixed bed column, which was used as solvent ultra-pure water. With study analysis biosorption/desorption was observed that there was a complete regeneration of the biosorbent after six cycles. To describe the experimental data of breakthrough curves obtained in a fixed bed column, the mathematical models available in the literature were used. The most satisfactory model that represented the initial process of experimental data was the internal resistance can be regarded as limiting mass transfer step the biosorption process Diuron® herbicide. / Este trabalho visa avaliar a eficiência da casca da Moringa oleifera como biossorvente para remoção do herbicida Diuron®, em batelada e em coluna de leito fixo. A caracterização do biossorvente foi realizada pelo método de espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e as propriedades texturais pelo método BET antes e após o processo de biossorção em coluna de leito fixo. Para o sistema em batelada as condições experimentais avaliadas foram de massa de biossorvente, granulometria, pH, temperatura e velocidade de agitação. A partir dos estudos em batelada foram determinadas as condições experimentais para o estudo em coluna de leito fixo, tais condições experimentais foram a quantidade de massa do biossorvente (0,750, 1,5 e 3 g), concentração do adsorvato (5; 10; 17; 20 e 33 mg L-1), vazões de alimentação (1, 2 e 3 mL min-1) e pH (4, 7 e 10). Os resultados de biossorção em coluna de leito fixo apresentaram uma maior porcentagem de remoção nas condições operacionais de menor vazão (47,44%), maior altura de leito (50,55%), concentração de 5 mg L-1 (47,07%) e pH 7 (55,10%). Na avaliação da capacidade de regeneração do biossorvente foram utilizadas as melhores condições experimentais obtidas no estudo em coluna de leito fixo, na qual foi utilizada como solvente a água ultra-pura. Com a análise do estudo de biossorção/dessorção, observou-se que houve uma completa regeneração do biossorvente após seis ciclos. Para descrever os dados experimentais das curvas de ruptura obtidos em coluna de leito fixo, foram utilizados os modelos matemáticos disponíveis na literatura. O modelo mais satisfatório que representou o processo inicial dos dados experimentais foi a resistência interna, podendo ser considerado como a etapa de transferência de massa limitante ao processo de biossorção do herbicida Diuron®.

Made available in DSpace on 2017-07-10T17:40:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_Tese_Angela_Laufer_Rech.pdf: 2697260 bytes, checksum: a821a9dcb688dc836fc560b40b6280b2 (MD5) Previous issue date: 2014-02-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The biosorption configures as alternative for the remediation of contaminated waters. Thus, this study aimed to investigate the potential of the use of endocarp of açaí berry (Euterpe oleracea M.) as alternative adsorbent for the removal of Cd2+, Pb2+, Cr3+, Cu2+ and Zn2+ of aqueous contaminated solutions. After the biosorbent characterization by scanning electron microscopy and infrared spectroscopy were performed adsorption tests aiming to determine the ideal conditions of pH, adsorbent mass and contact time for the adsorption process. The kinetics of adsorption was evaluated by the models of pseudo first order, pseudo second order, Elovich and intraparticle diffusion. Also were performed comparative studies with active coal. Besides, were evaluated the desorption capacity of adsorbents and the influence of temperature in the adsorption process. By the obtained results were built adsorption isotherms, which were linearized by mathematical models of Langmuir, Freundlich and Dubinin-Radushkevich. The structural characterization of the biosorbent allowed identifying functional groups such as lignin and celluloses, and the morphological characterization shown a lamelar structure. By the presence of all the above characteristics the biosorbent present favorable conditions for metallic ions adsorption. The studies relating adsorbent mass of endocarp of açaí berry and pH of contaminated solution indicate an ideal pH of 6.0 and 5.0 for Cd2+, Pb2+ and 4.0 for Cr3+, Cu2+ and Zn2+, as well the use of 8, 20 and 12 g L-1 (adsorbent mass by solution volume). The time for dynamic equilibrium for biosorption process was 60 min. The kinetic models suggest for all metallic ions evaluated, the limiting pass for biosorption may be chemisorption. According to adsorption isotherms, the model which represented the best fitting for biosorption of Cd2+, Cr3+, Cu2+ and Zn2+ was Langmuir, indicating a monolayer adsorption. However, for Pb2+ the model with best fitting was Freundlich, which assumes a multilayer adsorption. The values for desorption were low, indicating a strong interaction of the metals with adsorbent surface. The thermodynamic parameters indicate that for Cd2+, Pb2+, Cu2+ and Zn2+ the biosorption process is spontaneous and endothermic. For Cr3+, the process is not spontaneous and from exothermic nature. In general, by the obtained results, it can be concluded that the use of endocarp from açaí berry as biosorbent is an alternative for remediation of contaminated waters, once this material is natural and with low cost and high availability / A biossorção configura como alternativa promissora para a remediação de águas contaminadas. Assim, este trabalho teve como objetivo investigar a potencialidade do uso de caroço de açaí (Euterpe oleracea M.) como adsorvente alternativo na remoção de Cd2+, Pb2+, Cr3+, Cu2+ e Zn2+ de soluções aquosas monoelementares fortificadas. Após a caracterização do biossorvente por meio de microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia na região do infravermelho, foram realizados testes de adsorção objetivando determinar as condições ideais de pH, massa de adsorvente e tempo de contato para o processo de adsorção. A cinética de adsorção foi avaliada pelos modelos de pseudoprimeira ordem, pseudossegunda ordem, Elovich e difusão intrapartícula. Ainda, foram realizados estudos comparativos com o carvão ativado. Além disso, foram avaliados a capacidade de eluição dos adsorventes e a influência da temperatura no processo de adsorção. A partir dos resultados obtidos, foram construídas as isotermas de adsorção, as quais foram linearizadas conforme os modelos matemáticos de Langmuir, Freundlich e Dubinin-Radusckevich. A caracterização estrutural do biossorvente permitiu identificar grupos funcionais que indicam a presença de lignina e celulose, e a caracterização morfológica indicou uma estrutura lamelar, assim, por apresentar tais características, o biossorvente apresenta condições favoráveis para a adsorção dos íons metálicos estudados. Os estudos em função da massa do biossorvente caroço de açaí e do pH das soluções aquosas indicaram, o pH ideal de 6,0 e 5,0 para Cd2+, Pb2+ e de 4,0 para Cr3+, Cu2+ e Zn2+, bem como, a utilização de 8, 20 e 12 g L-1 (massa do biossorvente por volume de solução) para Cd2+, Pb2+ e Cr3, respectivamente, e a utilização de 8 g L-1 para Cu2+ e Zn2+. O tempo de equilíbrio dinâmico ideal para o processo de biossorção foi de 60 min. Com a aplicação dos modelos cinéticos sugere-se que para todos os íons metálicos estudados, o principal passo limitante para a biossorção pode ser a quimiossorção. Quanto às isotermas de adsorção, o modelo que representou o melhor ajuste para a biossorção de Cd2+, Cr3+, Cu2+ e Zn2+ foi o de Langmuir, indicando uma adsorção em monocamadas. Já, em termos do íon Pb2+, o modelo que melhor se ajustou foi o de Freundlich, o qual assume que a adsorção ocorre em sistema de multicamadas. Os valores de eluição foram baixos, indicando uma forte interação dos metais com a superfície do adsorvente. Os parâmetros termodinâmicos indicaram que, para os íons Cd2+, Pb2+, Cu2+ e Zn2+ o processo de biossorção é espontâneo e endotérmico. Para o íon Cr3+, o processo não é espontâneo e apresenta natureza exotérmica. De maneira geral, pelos resultados obtidos, pode-se concluir que a utilização de caroço de açaí como biossorvente é uma alternativa para remediação de águas contaminadas, uma vez que este material é natural, de baixo custo e de alta disponibilidade

[pt] A contaminação de águas por metais pesados vem recebendo uma grande atenção no cenário ambiental, principalmente no que diz respeito à toxicidade em relação ao meio aquático e a saúde humana. A busca de novas tecnologias para tratar esses efluentes tem se direcionado para o uso de materiais biológicos empregados nos estudos de remoção de metais. No presente trabalho são apresentados os resultados referentes a estudos de biossorção empregando o pó da casca de coco verde (Cocos nucifera) como material biossorvente na remoção dos metais Pb(II) e Mn(II). Os ensaios foram realizados tanto em processo de batelada como em sistema contínuo. São apresentadas técnicas de caracterização física do pó de casca de coco, como análise granulométrica e análise por espectroscopia de infravermelho. A capacidade de remoção avaliada em ensaios de batelada envolveu os seguintes parâmetros: tamanho de partícula, efeito de pH, concentração da biomassa. O percentual de remoção obtido para o Mn no processo em batelada foi de 82 porcento para concentrações de 50 ppm, e para o chumbo o percentual de remoção em concentrações de 300 ppm foi de 95 porcento. Foram testados os modelos matemáticos de Langmuir, Freundlich, Temkin e Dubinin-Raduskevich, o modelo de Langmuir mostrou ser o mais adequado aos dados experimentais, tanto para chumbo e manganês, sob as condições experimentais testadas. Os modelos cinéticos estudados na biossorção do Pb e Mn foram o de pseudo-primeira ordem e pseudo-segunda ordem. Este modelo obteve o melhor coeficiente de correlação linear, e apresentou resultados de K e q melhores quando comparado ao modelo de pseudo-primeira ordem. Nos ensaios de biossorção realizado em sistema contínuo, foram avaliados a concentração inicial do metal, altura do leito e o efeito da vazão. Os resultados apresentados mostram que o processo de biossorção utilizando biomassa do pó da casca de coco (Cocos nucifera) apresenta ser eficiente para remoção dos metais Pb(II) e Mn(II). / [en] The pollution of water by heavy metals has received great attention in the environmental scenario, especially with regard to toxicity for the aquatic environment and human health. The search for new technologies to treat effluents has been focused into the use of biological materials for heavy metal removal. In this work we present the results of biosorption process using coconut shell powder (Cocos nucifera) as biosorbent, for removal Pb (II) and Mn (II) ions. The tests were conducted both in batch and continuous process. Physical characterization of coconut shell powder was carried out by particle size and infrared spectrum analyses. The uptake capacity was evaluated in batch tests analyzing the following parameters: particle size, pH, concentration of both biomass and effluent solution. The Mn removal in batch process was 82 percent for concentrations of 50 ppm, and the percentage of lead removal at concentrations of 300 ppm was 95 percent. The mathematical models of Langmuir, Freundlich, Temkin and Dubinin-Raduskevich were evaluated; the Langmuir model fit the experimental data for both metals, under the experimental conditions tested. the kinetics of biosorption process of Pb(II) and Mn(II) was evaluated using the models of de pseudo first and pseudo second order. The latter shows best correlation coefficient, and presented better results of K and q, compared with results of pseudo-first order model. The biosorption process conduced in a continuous system, were evaluated the initial metal concentration, bed height and the flow rate. Those results show that the biosorption process using coconut shell powder (Cocos nucifera) as biomass has suitable characteristics for removal of Pb (II) and Mn (II) ions from aqueous solutions.

[pt] A poluição por metais pesados vem se tornando um sério problema ambiental. O uso de biomassas como material sorvente para a destoxificação de efluentes industria is contendo metais aparece como uma alternativa promissora às tecnologias existentes. O objetivo desta dissertação foi determinar a capacidade de adsorção da casca de coco (Cocos nucifera) para diferentes metais pesados. No processo de biossorção foram ava liados o pH da solução, a concentração inicial dos íons metálicos, o tamanho de partícula e a cinética do processo. As características da superfície da casca de coco foram investigadas utilizando medições de potencial zeta e análises com microscópio eletrônico de varredura. Obtiveram-se altas percentagens de remoção para o Cd, Cr(III) e Cr(VI) dentre as seis espécies metálicas estudadas (As(V), Cd, Cr(III), Cr(VI), Ni e Zn). Os valores ótimos de pH utilizados foram de 7 para o cádmio e cromo (III) e de 2 para o cromo (VI). Em concentrações inicias inferiores a 100 mg/L foram obtidas percentagens de remoção superiores a 95%, 85% e 80% para o cádmio, cromo (III) e cromo (VI), respectivamente. Em concentrações inicias menores que 1000 mg/L, a percentagem de remoção para o cádmio e o cromo (III) foi de 80% e 85%, respectivamente. Foram utilizados os modelos de Langmuir e Freundlich para avaliar a capacidade de adsorção de metais pesados pela casca de coco. O modelo de Langmuir mostrou-se mais adequado para o cádmio e o cromo (VI), enquanto que para o cromo (III) o modelo de Freundlich foi o mais adequado. A cinética do processo de biossorção foi estudada para o cádmio mediante as análises integral e diferencial. Foi observado que o processo de biossorção de cádmio por casca de coco verde obedece a um modelo de pseudo-segunda ordem. Os resultados apresentados mostram que a casca de coco apresenta as características apropriadas para o processo de biossorção de cádmio, cromo (III) e cromo (VI) e que pode ser utilizada como uma alternativa aos processos clássicos de destoxificação de efluentes. / [en] Heavy metal pollution has become one of the most serious problems today, and the use of organic material biomass for the detoxification of industrial effluents for environmental protection offers a potential alternative to existing trea tment technologies. The aim of this work was determined the biosorption capacity of coconut fibers (Cocos nucifera) for different heavy metals. The effect of pH, initial concentration, size of particle and kinetics were studied. The characteristics of the surface of coconut fibers had been investigated using measurements of potential zeta and analyses with scanning electron microscope. The removal was found to be higher for cadmium, chromium (III) e chromium (VI) among the 6 metallic species studied (As, Cd, Cr (III), Cr (VI), Ni e Zn). The values of pH used were 7 for cadmium and chromium (III) and of 2 for chromium (VI). For cadmium, chromium (III) and chromium (VI), with an initial metal concentration lower than 100 mg/L, removal rates of 95%, 85% and 80% respectively had been observed. For cadmium and chromium (III), with an initial concentration lower than 1000 mg/L, removal rates of 80% and 85% respectively were found. The adsorption capacity of coconut fibers for heavy metals had been evaluated using Langmuir and Freundlich adsorption isotherms. The Langmuir´s model gave best results for cadmium and chromium (VI) and Freundlich´s model for chromium (III). The kinetics of the process was studied just for cadmium, because it presented the best removal rates. The kinetics study showed that the biosorption process followed a pseudo second order model. This suggests that coconut fibers represent a good option for biosorption process and can be used as an alternative to the classical technologies for effluent decontamination.

<p>U disertaciji je ispitana mogucnost kori&scaron;cenja<br />izluženih rezanaca &scaron;ecerne repe za adsorpciju<br />jona bakra u koloni sa nepokretnim<br />slojem. Eksperimenti su izvedeni primenom<br />Boks-Benkenovog eksperimentalnog dizajna<br />na tri nivoa sa tri promenljive: koncentracija<br />napojnog rastvora (50-150 mgL^-1), masa<br />adsorbenta (8-12 g) i pH napojnog rastvora<br />(4,0-5,0). Dobijene prevojne krive su<br />fitovane uobicajenim empirijskim modelima,<br />Boart-Adamsovim i modelom doza-odziv.<br />Na osnovu uocene asimetrije prevojne<br />krive, predložen je novi matematicki model.<br />Novi model predlaže prevojnu krivu koja<br />se sastoji od dva dela, koji u zbiru daju<br />kumulativnu krivu koja dosledno pokriva<br />uocenu asimetriju. Uzimajuci u obzir najnižu<br />prosecnu sumu kvadrata odstupanja, SSer<br />(3,610^-3) i najvi&scaron;u prosecnu vrednost<br />koeficijenta determinacije, R² (0,9989),<br />novi model je pokazao najbolje fitovanje<br />eksperimentalnih podataka, u poreenju sa<br />uobicajeno kori&scaron;cenim modelima adsorpcije<br />u koloni. RSM i ANN modelovanje je dalje<br />kori&scaron;ceno za evaluaciju procesnih parametara<br />i optimizaciju procesa. Najznacajnija<br />nezavisno promenljiva velicina, koja ispoljava<br />negativan uticaj na odabrani odziv (kriticno<br />vreme), bila je koncentracija napojnog<br />rastvora, dok je masa adsorbenta ispoljila<br />slabiji i pozitivan uticaj na odziv. Optimizacijom procesa metodom ANN je<br />utvreno da se najveca vrednost kriticnog<br />vremena (341,4 min) postiže pri sledecim<br />uslovima: C0=50 mgL^-1, ma=12 g and pH<br />4,53, dok metoda RSM smatra pH vrednost<br />faktorom koji nema znacaja po odziv u<br />ispitivanom opsegu, i postiže maksimalno<br />kriticno vreme od 314,8 min, pri istim ostalim<br />uslovima kao i ANN.<br />Iskori&scaron;ceni adsorbent, zasicen jonima bakra,<br />je zatim spaljen i dobijeni pepeo je iskori&scaron;cen<br />kao punilo u proizvodnji gume. Proizvedena<br />su cetiri uzorka gume sa razlicitim sadržajem<br />pepela. Pracen je proces vulkanizacije<br />gume, odreena su mehanicka svojstva<br />gotovog proizvoda i izvreno je poreenje<br />dobijenih rezultata izmeu uzoraka sa i<br />bez dodatka pepela. Rezultati su pokazali<br />da dodatak pepela u strukturu gume ne<br />utice znacajno na njene mehanicke osobine.<br />Meutim, povecanje sadržaja pepela u gumi<br />dovodi do povecanja energije aktivacije<br />procesa vulkanizacije, &scaron;to se može smatrati<br />unapreenjem procesa proizvodnje gume u<br />slucaju proizvoda velikih dimenzija. Na<br />kraju, ispitano je izluživanje bakra iz gotovih<br />proizvoda od gume. Rezultti su pokazali da je<br />kolicina bakra izluženog u vodu veoma niska,<br />reda velicine 0,001%, &scaron;to se može smatrati<br />zanemarljivim.</p> / <p>The potential use of sugar beet shreds for<br />copper ions removal from aqueous solution<br />in a fixed-bed column was investigated.<br />Experiments were performed using<br />Box-Behnken experimental design on three<br />levels and three variables: concentration of<br />the inlet solution (50-150 mgL^-1), adsorbent<br />dosage (8-12 g) and pH of the inlet solution<br />(4.0-5.0). The obtained breakthrough curves<br />were fitted with two common empirical<br />models, Bohart-Adams and dose-response.<br />Observing the asymmetric shape of the<br />breakthrough curves, the new mathematical<br />model was proposed. The new model<br />proposes the breakthrough curve composed<br />of two parts, sum of which gives the<br />asymmetrical S-shaped curve, accurately<br />matching experimental data. Regarding the<br />lowest average SSer (3.610^-3) and highest<br />average R² (0.9989), new model exhibited<br />the best fit comparing to the commonly used<br />models. RSM and ANN modelling were<br />employed for process variables evaluation and<br />optimization. The most influential parameter<br />exhibiting negative influence on target<br />response (critical time) was concentration of<br />the inlet solution, while the adsorbent dosage<br />exhibited positive influence. Optimization procedure revealed that the<br />highest critical time (341.4 min) was achieved<br />at following conditions: C0=50 mgL^-1,<br />ma=12 g and pH 4.53 by ANN, while<br />RSM considered pH as insignificant factor<br />and obtained 314.8 min as the highest<br />response. Discarded adsorbent, saturated<br />with copper ions, was then incinerated and<br />the obtained ash was used as a rubber filler.<br />Four rubber samples containing different<br />amounts of added ash were produced. The<br />vulcanization process was monitored and<br />mechanical properties was measured and<br />compared with the samples with no ash<br />added. The results revealed that addition of<br />ash has no significant effect on the rubber<br />mechanical properties. However, as the<br />ash content increases, the activation energy<br />of the vulcanization process increases too,<br />which can be considered as an improvement<br />in the cases of large-dimensioned rubber<br />products production. Finally, the leaching<br />of the copper from rubber products was<br />investigated. Results showed that very small<br />amount of copper, order of magnitude 0,001%,<br />were leached from the rubber into the water,<br />which can be considered as insignificant.</p>

[pt] A remoção de espécies metálicas em baixas concentrações a fim de atingir os padrões exigidos pela legislação vigente, tem se mostrado um desafio. A biossorção pode ser definida como um processo físico-químico que remove substâncias de uma solução aquosa onde o sorvente é uma matriz biológica. Este é um processo reversível e de ligação rápida das espécies metálicas nos grupos funcionais presentes na superfície da biomassa. Neste trabalho foi avaliada a capacidade biossortiva da cepa bacteriana Rhodococcus erythropolis e da casca de banana modificada quimicamente na remoção de Ni2 positivo e Co2 positivo em soluções aquosas em ensaios de batelada. Foi avaliado também a flotação biossortiva utilizando a R. erythropolis devido seu alto grau de hidrofobicidade, além de agir como bioespumante e biocoletora. O valor de pH adequado para a biossorção com R. erythropolis foi entorno de 7 para ambos metais e para a casca de banana modificada como biossorvente foi entre 6 e 7 para ambos metais. Os resultados da capacidade de captação dos biossorventes foram bem ajustados ao modelo de isoterma de Langmuir, onde as capacidades de captação máximas utilizando a casaca de banana modificada foram de 29,35 mg/g para Ni2 positivo e 24,70 mg/g para Co2 positivo e utilizando a R. erythropolis foram de 14,46 mg/g para Ni2 positivo e 16,06 mg/g para Co2 positivo. As propriedades superficiais dos biossorventes foram avaliadas antes e após a interação dos metais para poder determinar os possíveis mecanismos de biossorção, mediante medições eletrocinéticas, espectroscopia de infravermelho e microscopia eletrônica de varredura. Nos ensaios de flotação biossortiva foi verificado que a R. erythropolis apresenta propriedades como biorreagente (bioespumante e biocoletora), onde foi obtido porcentagens de remoção de 40,20 e 23,52 porcento para o níquel e cobalto, respectivamente. Os resultados apresentados mostram que apesar de ambos os biossorventes se apresentarem como alternativa para remoção de metais em efluentes de baixa concentração a casca de banana modificada apresentou uma maior remoção. / [en] The removal of metallic species at low concentrations in order to reach the standards required by current legislation has been a challenge. Biosorption can be defined as a physicochemical process that removes substances from an aqueous solution where the sorbent is a biological matrix. This is a fast and reversible binding process between the metallic species and the functional groups present on the surface of the biomass. The main objective of this work was to evaluate the biosorptive capacity of the bacterial strain Rhodococcus erythropolis and banana peel chemically modified on the removal of Ni2 positive and Co2 positive in aqueous solutions in batch. Biosorptive flotation was also evaluated using R. erythropolis due to its high hydrophobicity degree. The appropriate pH value for biosorption with R. erythropolis was around 7 for both metals and for biosorbent modified banana peel was between 6 and 7 for both metals. The results of the uptake capacity of the biosorbents were well adjusted by the Langmuir isotherm model, where the maximum capture capacities using the modified banana peel were 29.35 mg/g for Ni2 positive and 24.70 mg/g for Co2 positive, and, using the Rhodococcus erythropolis bacteria were 14.46 mg/g for Ni2 positive and 16.06 mg/g for Co2 positive. The surface properties of the biosorbents were evaluated before and after interaction with the metallic species in order to determine the possible mechanisms of biosorption, through electrokinetic measurements, infrared spectroscopy and scanning electron microscopy. In the biosorptive flotation experiments it was verified that R. erythropolis presents properties as biocollector and biofrother, achieving removal percentages of 40.20 percent and 23.52 percent for nickel and cobalt, respectively. The results show that although both biosorbents present significant behavior for metal removal at low concentration the modified banana peel showed a greater removal.

No presente trabalho foi avaliada a capacidade de síntese de nanopartículas de cobre pelo fungo filamentoso Hypocrea lixii. Para tanto, o cultivo do fungo foi otimizado em função da concentração celular e do aspecto das hifas. Verificou-se que o cultivo realizado com inóculo de suspensão de esporos congelados em meio contendo extrato de malte forneceu concentração celular de 10g/L consistentemente, além de um aspecto sem aglomerados de células. A capacidade de biossorção de íons cobre (II) da biomassa não viável do fungo Hypocrea lixii foi avaliada, utilizando-se isotermas de biossorção. Verificou-se que o valor máximo de remoção calculado através do modelo de Langmuir é de 17,4mg/g, que foi considerado condizente com o valor reportado na literatura para o mesmo fungo. Para a síntese de partículas, inicialmente foram utilizadas biomassa viável e não viável do fungo. Após análise de microscopia eletrônica de transmissão (MET) constatou-se a formação de nanopartículas de diâmetro médio de 15nm no interior e na parede das células para a biomassa não viável. Para a biomassa viável verificou-se a formação de partículas apenas no exterior das células, com diâmetro médio de 30nm. Foi investigado o uso de extratos de suspensão de biomassa viável e não viável, obtidos através do contato das biomassas com água deionizada por 24 horas. Análises de microscopia eletrônica para esses extratos indicaram a formação de partículas de diâmetro médio de 12nm, para o extrato de biomassa viável, e de 10nm para o extrato de biomassa não viável. Um método de obtenção de extrato através de centrifugação de células não viáveis também foi investigado para a síntese de nanopartículas. Análises de microscopia eletrônica de transmissão confirmaram a formação de nanopartículas de diâmetro médio igual a 13nm. Foi realizada análise de EDS (energy dispersive X-ray spectroscopy) nas partículas obtidas em amostras de extrato proveniente de centrifugação de células não viáveis e verificou-se que são compostas apenas de cobre, confirmando a capacidade de síntese de nanopartículas metálicas. Outras técnicas de caracterização como difração de raios-X (DRX), espectroscopia de infravermelho (FT-IR) e espectrofotometria (UV-Vis) foram realizadas, porém não forneceram resultados conclusivos. Como forma de verificar os compostos que poderiam estar envolvidos na síntese das partículas através dos diferentes extratos, foram realizadas análises de espectrometria de massas (MALDI-TOF) e cromatografia gasosa. Através dessas análises foi possível verificar que os compostos que interagem com os íons cobre (II) são aminoácidos, ácidos graxos e açúcares. Apenas no extrato de centrifugação de células não viáveis foi possível verificar a presença de compostos com peso molecular na faixa entre 4kDa e 20kDa, compatível com proteínas. Uma vez confirmada a capacidade de síntese através de diferentes métodos, foi realizado um delineamento de experimentos central rotacional completo como forma de investigar a influência dos parâmetros pH e temperatura no diâmetro das partículas formadas com o extrato de centrifugação de células não viáveis. O diâmetro das partículas sintetizadas em cada ensaio foi medido através de análise de espalhamento de luz dinâmico (DLS). Através dos resultados, um modelo de segundo grau foi calculado utilizando-se o software Minitab® e verificou-se que tanto o pH quanto a temperatura não possuem contribuição significativa no tamanho das partículas sintetizadas. Além disso, observou-se que os diâmetros obtidos para os ensaios foram consideravelmente maiores que o obtido através das análises de microscopia eletrônica de transmissão (MET). Considerou-se que essa observação é resultado da presença de ligantes que atuam como estabilizadores das partículas e que contribuem para o aumento virtual do diâmetro medido. Esses ligantes podem ser compostos presentes no extrato e que não aparecem nas análises de microscopia por falta de contraste. Além disso, a análise de DLS é uma medida indireta de diâmetro e são necessárias outras análises para confirmar os resultados obtidos. Através dos resultados obtidos no presente trabalho, houve confirmação da capacidade de síntese de nanopartículas de cobre do fungo Hypocrea lixii e apresentação de metodologias promissoras que podem, após mais estudos, tornar-se um processo industrial. / In this work, the synthesis of copper nanoparticles using fungus Hypocrea lixii was evaluated. Therefore, the culture of the fungus was optimized in terms of cell concentration and hyphae qualitative aspect. It was found that cultures inoculated through frozen spore suspensions and using nutrient rich medium containing malt extract reached cell concentrations of 10g/L consistently, in addition to an aggregates-free hyphae aspect. The biossorption of copper (II) ions using non-viable biomass of Hypocrea lixii was measured, and sorption isotherms were constructed. It was found that the maximum removal calculated using the Langmuir model was 17,4mg/g, which was considered consistent with the value previously reported for this fungus. For the nanoparticle synthesis, the viable and non-viable biomasses of the fungus were initially used. Transmission electron microscopy (TEM) analysis demonstrated the formation of nanoparticles of 15nm of mean diameter inside the cells and in the cell wall for the non-viable biomass. For the viable biomass the particles obtained had 30nm of mean diameter and were located exclusively outside the cells. The use of viable and non-viable biomass suspension extracts was also investigated. The extracts were obtained after contact with double deionized water for 24 hours. Transmission electron microscopy (TEM) analysis showed the formation of particles with mean diameter of 12nm, for the viable biomass extract, and 10nm for the non-viable biomass extract. A method of obtaining cell extracts through centrifugation was also evaluated for the synthesis of copper nanoparticles. Transmission electron microscopy (TEM) analysis confirmed the formation of nanoparticles with mean diameter of 13nm. Energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) was performed on the particles found in samples of the centrifuged cells extract and they were found to be composed of copper only, endorsing the ability of synthesis for this extract. Other characterization techniques such as X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) and spectrophotometry (UV-Vis) were performed but the results were inconclusive. In order to define which compounds present in the cell extracts could be involved in the synthesis reaction, mass spectrometry (MALDI-TOF) and gas chromatography analyses were performed for the different extracts produced. Through the results of those analyses it was seen that the compounds that interact with the copper (II) ions are amino acids and sugars. Only for the centrifuged cells extract it was possible to confirm the presence of compounds with molecular weights between 4kDa and 20kDa, compatible with proteins. Having confirmed the ability of the fungus of synthesizing copper nanoparticles through different methods, a central rotational composite design of experiments was established as a way of assessing the influence of the pH and temperature on the diameter of the particles formed using the centrifuged cells extract. The diameter of the particles was measured using dynamic light scattering (DLS). Through the results, a second order model was calculated using the software Minitab® and it was found that neither the pH nor the temperature had significant contributions to the size of the particles. Moreover, the diameter found for the experiments were considerably larger than the observed through transmission electron microscopy. It was considered that this observation was a result of the presence of ligands that act as stabilizers for the particles and that contribute to a virtual increase of the diameter measured. These ligands are compounds present in the extract and that are not shown in electron microscopy due to the lack of contrast. Furthermore, the DLS analysis is an indirect measurement of the diameter and other analyses are needed to confirm the results obtained. Through the results found in this work, there was a confirmation of the ability of the fungus Hypocrea lixii to synthesize copper nanoparticles. Promising methodologies were proposed that might, after further studies, become an industrial process.

Sulfate-reducing bacteria (SRB) frequently occur in the deep granitic rock aquifers at the Äspö Hard Rock Laboratory (Äspö HRL), Sweden. The new SRB strain Desulfovibrio äspöensis could be iso-lated. The objective of this project was to explore the basic interaction mechanisms of uranium, curium, neptunium and plutonium with cells of D. äspöensis DSM 10631T. The cells of D. äspöensis were successfully cultivated under anaerobic conditions as well in an optimized bicarbonate-buffered mineral medium as on solid medium at 22 °C. To study the interaction of D. äspöensis with the actinides, the cells were grown to the mid-exponential phase (four days). The collected biomass was usually 1.0±0.2 gdry weight/L. The purity of the used bacterial cultures was verified using microscopic techniques and by applying the Amplified Ribosomal DNA Restriction Enzyme Analysis (ARDREA). The interaction experiments with the actinides showed that the cells are able to remove all four actinides from the surrounding solution. The amount of removed actinide and the interaction mechanism varied among the different actinides. The main U(VI) removal occurred after the first 24 h. The contact time, pH and [U(VI)]initial influence the U removal efficiency. The presence of uranium caused a damaging of the cell membranes. TEM revealed an accumulation of U inside the bacterial cell. D. äspöensis are able to form U(IV). A complex interaction mechanism takes place consisting of biosorption, bioreduction and bioaccumulation. Neptunium interacts in a similar way. The experimental findings are indicating a stronger interaction with uranium compared to neptunium. The results obtained with 242Pu indicate the ability of the cells of D. äspöensis to accumulate and to reduce Pu(VI) from a solution containing Pu(VI) and Pu(IV)-polymers. In the case of curium at a much lower metal concentration of 3x10-7 M, a pure biosorption of Cm(III) on the cell envelope forming an inner-sphere surface complex most likely with organic phosphate groups was detected. To summarize, the strength of the interaction of D. äspöensis with the selected actinides at pH 5 and actinide concentrations ≥10 mg/L ([Cm] 0.07 mg/L) follows the pattern: Cm > U > Pu >> Np.

O crescente aumento no uso de metais e outros produtos químicos nos processos industriais tem resultado na geração de grandes quantidades de efluentes aquosos que contém altos níveis de metais tóxicos, o que gera sérios problemas ambientais associados ao descarte destes efluentes. O objetivo deste trabalho foi realizar uma investigação da biossorção do íon manganês II de uma solução aquosa utilizando a biomassa seca Sargassum filipendula. O processo foi conduzido em batelada com um posterior estudo dinâmico do processo em regime contínuo em um reator de leito fixo. No processo em batelada, a influência de diferentes parâmetros experimentais foram avaliados: pH inicial, tempo de biossorção, temperatura e concentração inicial do íon manganês II no equilíbrio de biossorção do sistema. No processo em regime contínuo, foi utilizada uma coluna de leito fixo, sendo avaliados os seguintes parâmetros: vazão de alimentação e concentração inicial de manganês II em solução. Os resultados obtidos indicam que a capacidade de biossorção não foi afetada pelo pH na faixa de 3,0 a 7,0, mas diminuiu de modo significativo para pH inferior a 3,0. A isoterma de Langmuir foi a que melhor descreveu o equilíbrio de biossorção, que foi pouco afetado pela temperatura. O processo de biossorção obedeceu a uma cinética de pseudo segunda-ordem, cuja taxa também não sofreu efeito significativo da temperatura. Os resultados obtidos nos estudos em batelada indicam que a Sargassum filipendula possui potencial para a remoção de íons manganês, apresentando capacidade de adsorção igual a 0,80 mmol/g, valor comparável àqueles observados para outros íons tóxicos. Os valores para capacidade de biossorção calculados no sistema contínuo foram superiores aos encontrados para o estudo em batelada, o que foi associado às diferentes condições de equilíbrio existentes nos dois sistemas. O processo de biossorção do manganês em leito fixo, mostrou-se eficiente para concentrações iniciais do efluente menores que 500 mg/L. Para uma concentração inicial de 60 mg/L, com 9 horas de processo o ponto de ruptura foi alcançado, 26 L de solução foram tratados de acordo com a concentração exigida pelo CONAMA para o despejo em um corpo receptor. / The increasing use of metals and other chemicals in industrial processes has resulted in the generation of large quantities of aqueous effluents containing high levels of toxic metals, which cause serious environmental problems associated with the disposal of effluents. This work was doing a research on removing manganese II ions of an aqueous solution using the dry biomass Sargassum filipendula. A basic investigation on the removal of manganese II ions from aqueous solutions by dead Sargassum filipendula was conducted in batch and in a fixed- bed column. The influence of different experimental parameters was evaluated in batch conditions: initial pH, sorption time, temperature, and initial concentrations of manganese II ions on metal uptake. Continuous-flow sorption experiments were conducted in a fixed-bed column. The parameters evaluated were: effluent flow rate and initial concentration of manganese II solution. The results indicate that the metal uptake capacity was not affected by pH in the range of 3.0 to 7.0, but decreased significantly to less than pH 3.0. The equilibrium biosorption was better described by Langmuir isotherm, which was little affected by temperature. The process of biosorption followed the kinetics of a pseudo-second order, whose rate also has not suffered significant effect of temperature. The results obtained in a batch studies indicate that the Sargassum filipendula has potential for the removal of manganese ions, its maximum uptake capacity equal 0.80 mmol/g, a result comparable to those observed for other toxic ions. The results for capacity of biosorption calculated in continuous system were higher than those found in batch for the study, which was associated with the different conditions of balance in the two existing systems. The process of biosorption of manganese in fixed-bed reactor, has proved effective for initial concentrations lower than 500 mg/L. For an initial concentration of 60 mg/L, with nine hours to process the breaking point was reached, 26 L of solution were treated in accordance with the concentration required by CONAMA for emptying into a body receiver.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:01:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AlbinaSM.pdf: 1562113 bytes, checksum: e5551de2cc6c767e4141281b3035f979 (MD5) Previous issue date: 2007-12-07 / &#65279;In this work, biosorption process was used to remove heavy metals from used automotive lubricating oils by a bus fleet from Natal-RN-Brazil. This oil was characterized to determine the physical-chemistry properties. It was also characterized the used oil with the aim of determining and quantifying the heavy metal concentration. Fe and Cu were the metals existent in large concentration and these metals were choused to be studied in solubilization process. For the biosorption process was used the seaweed Sargassum sp for the study of influencing of the metals presents separately and with other metals. It was also studied the effect of the protonation treatment of alga with the objective to know the best efficiency of heavy metals removal. The study of the solubilization showed that the presence of more than a metal favors the solubilization of the metals presents in the oil and consequently, it favors the biosorption process, what becomes interesting the perspective application in the heavy metals removal in lubricating oils used, because the presence of more than a heavy metal favors the solubility of all metals present. It was observed that the iron and copper metals, which are present in large concentration, the protonated biosorbtent was more effective. In this study we used as biomass the marine alga Sargassum sp to study the influence of agitation velocity, temperature and initial biomass concentration on the removal of iron and copper from used lubricant oils. We performed an experimental design and a kinetic study. The experiments were carried out with samples of used lubricant oil and predetermined amounts of algae, allowing sufficient time for the mixture to obtain equilibrium under controlled conditions. The results showed that, under the conditions studied, the larger the amount of biomass present, the lower the adsorption capacity of the iron and of the copper, likely due to a decrease in interface contact area. The experimental design led us to conclude that a function can be obtained that shows the degree of influence of each one of the system variables / &#65279;No presente trabalho escolheu-se o ?leo lubrificante automotivo usado de uma frota de ?nibus da cidade de Natal-RN-Brasil. Este ?leo foi caracterizado, indicando que os metais contidos em maior concentra??o s?o Ferro (Fe) e Cobre (Cu). Para o processo de biossor??o utilizou-se a alga marinha feof?cea Sargassum sp para se estudar a influ?ncia da presen?a de metal isoladamente e com outros metais. Estudou-se ainda o efeito do tratamento deprotona??o na alga visando a efici?ncia de remo??o de metais pesados. O estudo da solubiliza??o mostrou-se interessante para a aplica??o na remo??o de metais pesados em ?leos lubrificantes usados, j? que a presen?a de mais de um metal pesado favorece a solubilidade de todos os metais presentes. Observou-se que, para os metais Fe e Cu, que est?o presentes no ?leo em maiores concentra??es, a utiliza??o do biossorvente protonado foi mais eficiente. Para estudar a influ?ncia da velocidade de agita??o, da temperatura, da quantidade de biomassa e da concentra??o inicial de biomassa na remo??o de Fe e Cu presentes em ?leos lubrificantes usados utilizou-se a alga marinha Sargassum sp. protonada. Foi realizado um planejamento experimental e um estudo cin?tico. A partir dos resultados obtidos observou-se que nas condi??es estudadas, ? medida que a quantidade de biomassa aumenta, ? menor a capacidade de adsor??o do Fe e do Cu. Do planejamento experimental p?de-se concluir que ? poss?vel obter uma fun??o que mostre o n?vel de influ?ncia de cada uma das vari?veis do sistema. Sendo que para o Fe a vari?vel mais relevante foi a quantidade de biomassa e para o Cu foi a temperatura