[pt] Os efluentes líquidos contaminados com metais pesados é uma ameaça ambiental, os íons metálicos tóxicos encontram-se dissolvidos, atingindo eventualmente o topo da cadeia alimentar e assim, tornando-se um fator de risco para a saúde humana e ambiente. Diversos métodos de tratamento de efluentes como precipitação química, coagulação, floculação, flotação, troca iônica e filtração são empregados para remoção dos metais pesados. Entretanto, estes possuem algumas desvantagens quando empregados para tratamento de grandes volumes de efluentes líquidos com baixas concentrações de metais. Neste trabalho foi avaliada a cepa bacteriana Rhodococcus opacus como um potencial biossorvente para a remoção de mercúrio de soluções aquosas através de biossorção. O valor de pH adequado para a biossorção foi em torno de 5 para o metal. Os dados correspondentes à capacidade de captação do Rhodococcus opacus em função da concentração do mercúrio foi bem ajustada ao modelo de Freundlich. A capacidade de captação máxima obtida foi de 37,9 mg.g-1 para o mercúrio, equivalente a uma remoção de 73,42 %. A cinética de biossorção para o mercúrio foi modelada pela equação de pseudo-segunda ordem. Foram avaliadas também as propriedades superficiais dos microorganismos antes e após a interação dos metais para poder determinar os possíveis mecanismos implicados na biossorção mediante medições de espectroscopia de infravermelho. Os resultados apresentados mostram que o Rhodococcus opacus apresenta características adequadas no que tange a flotação biossortiva para remoção de metais. / [en] Heavy metals presence in wastewaters is a common environmental threat, since these toxic metal ions are dissolved, eventually reaching the top of the food chain and thus become a risk factor to human health and the environment. Mercury is considered a pollutant of high risk been regulated by USEPA (United States Environmental Protection Agency). The concern regarding pollution by mercury emerges of the problems to health caused for exposition to methyl mercury found in the aquatic water and foods in normal conditions. Several methods of effluent treatment like chemical precipitation, coagulation, flocculation, flotation, ion exchange, filtration are used to remove heavy metals. These methods have some drawbacks when used for treating large volumes of wastewater with low concentration of the metal. In this study we evaluated the bacterial strain Rhodococcus opacus as a potential biosorbent for mercury removal from aqueous solutions through biosorption. The pH value suitable for the biosorption of the metal was around 5. The data corresponding to the uptake capacity of Rhodococcus opacus depending on the concentration of mercury was well adjusted to the Freundlich model. The maximum uptake capacity was about: 37.9 mg.g-1 for mercury equivalent to a removal of 73.42%. The kinetics of mercury biosorption was representated by a equation of pseudo-second order. We also evaluated the surface characteristics of the microorganism before and after the interaction of metals in order to determine the possible mechanisms involved in biosorption by measurements of infrared spectroscopy. The results demonstrated that Rhodococcus opacus shows good performance as biosorbent for bioaccumulation of Hg (II).

[pt] Neste trabalho, foi avaliada a capacidade de biossorção dos metais pesados, cobre e cobalto, utilizando como material biossorvente a biomassa bacteriana Rhodococcus opacus uma espécie microbiana de natureza não patogênica pertencente ao gênero Rhodococcus. Durante o processo de biossorção foram estudados vários parametros operacionais como: o pH da solução, a concentração de biomassa, o tempo de contato, e a concentração inicial do metal. O processo de avaliação feita em relação ao pH indicou uma melhor remoção no valor de pH 6 para o Cobre e valor de pH 7 para o Cobalto. Com o pH estabelecido estudou-se as concentrações iniciais das espécies metálicas na faixa de 5 a 200 mg.L-1 Sendo obtido um melhor resultado com a concentração inicial 5 mg.L-1 para o metal cobalto e 15 mg.L-1 para o metal cobre. Logo em seguida foi avaliada a concentração inicial de biomassa numa faixa de 0,5 g.L-1 a 3,5 g.L-1 sendo a melhor porcentagem de remoção durante a concentração de biomassa de 3 g.L-1. Paralelamente foi avaliada a eficiência do processo de biossorção, após a realização de um pré-tratamento na biomassa com hidróxido de sódio 0,1M. Os resultados foram mostrados em gráficos de porcentagem de remoção e captação. Os dados correspondentes à capacidade de captação do R. opacus em função da concentração dos íons metálicos foram bem ajustados ao modelo da isoterma de Langmuir obtendo-se um R2 de 0,9986 para o Co2+ e 0,9783 para o Cu2+.Em relação ao tempo de adsorção verificou-se uma rápida adsorção dada em 1 minuto de contacto da biomassa com íon metálico, na qual ajustou ao modelo cinético de pseudo segunda ordem. As características da superfície do micro-organismo e os possíveis mecanismos de interação envolvidos na biossorção dos metais pesados pela biomassa bacteriana R. opacus, foram avaliadas com base em medições de potencial zeta, análise por espectrometria no infravermelho e análise de micrografias obtidas no microscópio eletrônico de varredura (MEV). / [en] In this study, was evaluated the biosorption capacity of heavy metals, copper and cobalt, using a bacterial biomass Rhodococcus opacus as biosorbent microbial a species of non-pathogenic nature of the genus Rhodococcus. During the process of biosorption were avaliated various operating prametros as: The pH of the solution, biomass concentration, contact time and initial metal concentration. The process of evaluation made in relation to the pH indicated a better removal at pH 6 and pH 7 for Coper and Cobalt. With the established pH were avaliated the initial concentrations of metal species in the range from 500 to 200 mg.L-1 after were evaluated the initial biomass concentration from 0.5 to 3.5g.L-1 being the best percentage of removal occurring in the biomass concentration of 3g.L-1. In parallel were evaluated the efficiency of the biosorption process after the completion of a pre-treatment with sodium hydroxide 0.1M The results were shown in graphs of percentage removal and uptake. The corresponding data to the uptake capacity of R. opacus depending on the concentration of metal ions were well fitted to the model of the Langmuir isotherm to yield an R2 of 0.9986 and 0.9783 for metals copper and cobalt. Regarding the adsorption time there was a rapid adsorption in which we indicated a kinetic model of pseudo second order. The surface characteristics of microorganisms and the possible interaction mechanisms involved in heavy metal sorption by R.opacus were evaluated based on measurements of zeta potential, analysis by infrared spectrometry and analysis in a scanning electron microscope (SEM).

[pt] A busca por tecnologias alternativas e de baixo custo operacional para a remoção de metais em efluentes tem direcionado a atenção para a biossorção. Recentemente vários materiais de origem biológica, como bactérias e resíduos agro-industriais têm sido utilizados para a remoção de íons metálicos de efluentes industriais. A biossorção de metais pesados por espécies biológicas envolve vários mecanismos que, em geral, dependem das espécies biológicas utilizadas e do processamento da biomassa. O cobalto e o manganês são amplamente utilizados em muitas aplicações industriais, e consequentemente, estão presentes nos efluentes provenientes de vários processos industriais, como por exemplo na mineração e produção de ligas. O objetivo deste trabalho foi investigar a eficiência do Rhodococcus opacus, que apresenta vários grupamentos fenólicos e carboxílicos (capazes de interagir com íons metálicos em solução), como adsorvente para a remoção de Co(II) e Mn(II) de soluções aquosas, visando futuras aplicações para o tratamento de efluentes. A caracterização física da superfície do R. opacus foi realizada com MEV, potencial zeta e análises de FTIR. A biomassa, R. opacus, foi previamente tratada com 0,1 mol.L(-1) NaOH e usada em todos os experimentos de biossorção. Todos os testes de biossorção foram realizados em batelada e os parâmetros avaliados foram: pH, concentração da biomassa e do metal, tempo de contato e temperatura. Os melhores valores de pH para a biossorção de Co(II) e Mn(II) foram 7,0 e 5,0, respectivamente. Para ambos os metais estudados, a capacidade de biossorção específica foi maior em soluções contendo baixas concentrações de metais. Para os dois metais, o processo de biossorção foi melhor descrito pelo modelo de Langmuir e pelo modelo cinético de pseudo segunda ordem. Os parâmetros termodinâmicos como DeltaG, DeltaS e DeltaH foram calculados e os processos de biossorção para a remoção do Co(II) e do Mn(II) a partir de soluções aquosas foram consideradas reações endotérmicas e exotérmicas, respectivamente. Este trabalho mostra que o R. opacus pode ser aplicado para a remoção de íons de Co(II) e Mn(II) de soluções aquosas. Após 180 minutos de contato da biomassa com as soluções contendo Co(II) e Mn(II), 84 por cento e 97 por cento dos íons metálicos presentes em solução foram removidos. / [en] The search for alternative technologies and low operating cost for removal of heavy metals from effluent has directing attention to biosorption. Recently, various biological materials, such as bacteria and agro‐waste, have been used for removal of metallic ions from industrial effluents. Biosorption of heavy metals by biological species involves several mechanisms that, in general, depending on the type of specie used and biomass processing procedure. Cobalt and manganese are widely used in many industrial applications, consequently they are present in effluent derived from various industrial processes, for example: mining, alloy production. The objective of this work is to investigate the efficiency of Rhodococcus opacus, which presents various phenolic and carboxylic groups (able to interact with metal ions in solution), as an adsorbent for the removal of Co(II) and Mn(II) from aqueous solutions, aiming future applications for the treatment of effluents. Surface physical characterization of R. opacus was carried by MEV, zeta potential and FTIR analysis. The biomass, R. opacus, was previously treated with 0.1 mol.L(-1) NaOH solution and used in all biosorption experiments. All the biosorption tests were carried out in batch and the parameters evaluated were: pH, concentration of biomass and metal, contact time and temperature. The best pH value for biosorption of Co(II) and Mn(II) were 7.0 and 5.0 respectively. For both metal studied, the specific biosorption capacity was higher in solutions containing low metals concentrations. For both metals, the biosorption process was better described by the Langmuir and pseudo-second-order kinetic models. The thermodynamics parameters, such as DeltaG, DeltaS and DeltaH were calculated and the biosorption process for Co(II) and Mn(II) removal from the aqueous solutions were considered endothermic and exothermic reactions, respectively. This work shown the R. opacus can be applied for removal Co(II) and Mn(II) ions from aqueous solutions. After 180 min contact of biomass with solutions containing Co(II) and Mn(II), 84 per cent and 97 per cent of the metallic ion present in the solutions were removed.

[pt] Neste trabalho foi avaliado o potencial do microrganismo Streptomyces lunalinharesii como biossorvente para a remoção de Zn(II), Cu(II) e Cd(II) de soluções aquosas pelo processo de biossorção/bioflotação, através de ensaios experimentais em batelada. Os parâmetros operacionais investigados na etapa de biossorção foram: pH da solução, concentração inicial de biomassa, velocidade de agitação, concentração inicial do metal, tempo de contato e a temperatura. Os dados de equilíbrio de adsorção foram avaliados empregando os modelos de isoterma de adsorção de Langmuir e Freundlich. A cinética da sorção para os íons metálicos foram modeladas usando o modelo cinético de ordem zero, primeira e segunda ordem e os modelos de pseudo primeira e pseudo segunda ordem. A separação da biomassa foi realizada mediante a técnica de flotação por ar dissolvido, avaliando a influência da pressão de saturação, concentração de coagulante e taxa de reciclo na eficiência de remoção da biomassa carregada com os íons metálicos. As características da superfície do microrganismo e os possíveis mecanismos de interação envolvidos na sorção dos íons metálicos pela biomassa foram avaliadas com base em medições de potencial zeta, análise por espectrometria no infravermelho e análise de imagens obtidas por microscopia eletrônica de varredura (MEV/EDS). O valor inicial do pH da solução afetou a sorção dos metais, os valores de pH adequados na etapa de biossorção e na bioflotação foram de 6,0 para Zn(II) e 5,0 para Cu(II) e Cd(II). As concentrações iniciais de biomassa utilizadas nos ensaios foram de 3 g.L-1 para Zn(II) e Cu(II), e 2 g.L-1 para Cd(II), apresentando remoções de 57,5%, 35% e 63%, respectivamente. A velocidade de agitação empregada de 120 rpm apresentou as melhores remoções, 60% para Zn(II), 41% para Cu(II), e 62% para Cd(II). Os dados correspondentes à capacidade de captação do S. lunalinharessi em função da concentração dos íons metálicos foram testadas e o modelo de isoterma de Langmuir se ajustou bem para os íons Zn(II) e Cd(II), e o modelo de Freundlich para os íons Cu(II). As capacidades máximas de captação obtidas com o modelo de Langmuir para Zn(II), Cu(II) e Cd(II) foram: 13,6; 11,53 e 24,87 mg.g-1, respectivamente. Os ensaios da cinética de biossorção mostraram que o processo é muito rápido nos primeiros 5min de contato entre a biomassa e as soluções metálicas, remoções superiores a 90% foram atingidas em 100 min para Zn(II) e Cd(II), e 50 min para Cu(II). A cinética de sorção para os íons Zn(II), Cu(II) e Cd(II) se ajustaram bem ao modelo de pseudo segunda ordem. O processo de remoção dos íons Zn(II), Cu(II) e Cd(II) foi afetado negativamente pelo incremento de temperatura, sugerindo que o processo seja exotérmico. Os valores de energia de ativação obtidos foram de: 40,11; 59,27 e 55,51 kJ.mol-1, respectivamente. Os espectros obtidos por IV-FT sugerem que os grupos funcionais carboxila, amina, amida, fosfato e hidroxila presentes na parede celular da biomassa S. lunalinharesii são os possíveis responsáveis pela biossorção dos íons metálicos. Na bioflotação empregando a técnica de flotação por ar dissolvido (FAD), verificou-se a necessidade de adição de um coagulante para uma melhor eficiência do processo de flotação. Foram obtidos resultados de remoção da biomassa carregada com os íons Zn(II), Cu(II) e Cd(II) de 94%, 95,5% e 92,1%, respectivamente. Os resultados apresentados correspondem a uma real remoção pelo processo integrado de biossorção e bioflotação de 9,1 mg.L-1 de Zn(II), 8,6 mg.L-1 de Cu(II) e 8,4 mg.L-1 de Cd(II), partindo de uma pressão de saturação de 5 kgf.cm-2, concentração de coagulante de 45 mg.L-1 e taxa de reciclo de 50%. / [en] This study evaluated the potential of the microorganism Streptomyces lunalinharesii as biosorbent for removal of Zn(II), Cu(II) and Cd(II) from aqueous solutions by biosorption/bioflotation process through experimental batch. Operating parameters investigated in the stage of biosorption was solution pH, initial concentration of biomass, agitation speed, initial metal concentration, contact time and temperature. The adsorption equilibrium data were evaluated using Langmuir and Freundlich adsorption isotherm models. The kinetics sorption for metal ions were modeled using the kinetic model of zero order, first and second order models and the pseudo first and pseudo second order. The biomass separation was performed using the dissolved air flotation technique, evaluating the influence of saturation pressure, coagulant concentration and recycle ratio on removal efficiency of biomass loaded with metal ions. The surface characteristics of the microorganism and the possible interaction mechanisms involved in sorption of metal ions by biomass were evaluated based on measurements of zeta potential, analysis by infrared spectroscopy and analysis of images obtained by scanning electron microscopy (SEM/EDS). The initial value of the solution pH affected the sorption of metals, pH values appropriated in the stage of biosorption and bioflotation were 6,0 for Zn(II) and 5,0 for Cu(II) and Cd(II). The initial concentrations of biomass used in the trials were 3 g.L-1 for Zn(II) and Cu(II), and 2 g.L-1 for Cd(II), with removals of 57,5%, 35% and 63%, respectively. The agitation speed of 120rpm employed showed the best removals, 60% for Zn(II), 41% for Cu(II), and 62% for Cd(II). The data corresponding to the uptake capacity of S. lunalinharesii depending on the concentration of metal ions were tested and the Langmuir isotherm model fits well for the ions Zn(II) and Cd(II) and the Freundlich model for Cu(II). The maximum uptake capacities obtained with the Langmuir model for Zn(II), Cu(II) and Cd(II) were: 13,6; 11,53; and 24,87 mg.g-1, respectively. The tests on the biosorption kinetics showed that the process is very fast in the first 5 min of contact between biomass and metal solutions, removals above 90% were achieved for 100 min Zn(II) and Cd(II), and 50 min for Cu(II). Sorption kinetics for the ions Zn(II), Cu(II) and Cd(II) have adjusted well to the pseudo second order model. The process of removal of ions Zn(II), Cu(II) and Cd(II) was negatively affected by increasing temperature, suggesting that the process is exothermic. The values of activation energy obtained were: 40,11; 59,27 and 55,51 kJ.mol-1, respectively. The spectra obtained by IR-FT suggest that the functional groups are carboxyl, amine, amide, phosphate and hydroxyl present in cell wall biomass S. lunalinharesii are potentially responsible for biosorption of metal ions. In bioflotation employing the dissolved air flotation (DAF) technique, there is a need of adding a coagulant for improved efficiency of the flotation process. Were obtained results for biomass removal loaded with ions Zn(II), Cu(II) and Cd(II) of 94%; 95,5% and 92,1% respectively. The results presented correspond to an actual removal by biosorption and bioflotation process integrated of 9,1 mg.L-1 of Zn(II), 8,6 mg.L-1 of Cu(II) and 8,4 mg.L-1 Cd(II), starting from a saturation pressure of 5 kgf.cm-2, coagulant concentration of 45 mg.L-1 and recycle ratio of 50%.

[pt] cádmio é um dos maiores agentes contaminantes do meio ambiente devido à sua alta toxicidade, ameaçando às plantas, animais e seres humanos. O uso de biomassas como material sorvente para a remoção do cádmio de efluentes líquidos aparece como uma alternativa promissora às tecnologias existentes. O objetivo desta tese foi determinar a capacidade de adsorção do pó de casca de coco verde (Cocos nucifera) para cádmio num sistema contínuo de biossorção, assim como a dessorção do metal da biomassa, para que esta possa ser utilizada num ciclo de biossorção-dessorção. O equipamento escolhido foi uma coluna de leito fixo. Foram avaliadas a influência da vazão, altura de leito, sentido do fluxo e a eficiência do processo com colunas em série. Os grupos funcionais presentes na superfície da biomassa foram estudados através de análises de espectroscopia no infravermelho. Os experimentos num sistema contínuo com diferentes alturas de leito e concentrações iniciais revelaram que a melhor eficiência do processo foi obtida com maiores alturas de leito (18 cm) e concentrações iniciais baixas (19 mg/l). Obtiveram-se tempos de ruptura de 150 minutos para soluções com vazão de 22 ml/min, obtendo-se uma solução com concentração final de 2,6 mg/l. Uma eficiência de remoção de 46% foi obtida quando se trabalhou com concentrações iniciais de 19 mg/l e o processo torna-se mais eficiente quando é utilizado um sentido de fluxo ascendente.O EDTA mostrou-se como um excelente eluente ao realizar a dessorção dos íons metálicos contidos na biomassa, num processo em batelada. A biomassa foi submetida a quatro ciclos de biossorção-dessorção, apresentando em cada um deles eficiências de dessorção superiores a 70% e uma posterior eficiência de remoção superior a 85% em todos os ciclos. Os grupos funcionais presentes na superfície da biomassa são principalmente grupos carboxila, hidroxila, amina e amida. Os resultados apresentados mostram que o pó de casca de coco verde apresenta as características adequadas para o processo de biossorção de cádmio num processo contínuo utilizando colunas de leito fixo, e que pode ser utilizado como uma alternativa aos processos clássicos de tratamento de efluentes. / [en] Cadmium is one of the greatest actors of environmental pollution due to its high toxicity, threatening plants, animals and humans beings. The use of biomass as a sorbent material for cadmium removal seems to be a promising alternative to existing technologies. The objective of this work was to determine the adsorption capacity of coconut shell powder (Cocos nucifera) for cadmium in a continuous system of biosorption, and also the desorption of the metal from the biomass, so that this material could be used in a new cycle of biosorptiondesorption. A fixed bed column was chosen, as it does not present clogging problems and is easy to operate. The influence of flow rate and its direction, bed height and the efficiency of the process with series columns were evaluated. The functional groups present on the surface of the biomass were studied by infrared spectroscopy analysis.The column experiments with different bed heights and initial concentration revealed that the best efficiency was obtained with higher bed heights (18 cm) and lower initial concentrations (19 mg/l). Breakthrough time of 150 minutes was obtained for solutions with a flow rate of 22 ml/min, generating a solution with final concentration of 2.6 mg/l. A removal efficiency of 46% was obtained when working with initial concentrations of 19 mg/l. The process becomes more efficient when the solution is pumped upward through the columnEDTA was an excellent elutant for desorption of metal ions in the biomass in a batch system. The biomass was subjected to four biosorption-desorption cycles, presenting higher than 70% desorption efficiencies and removal efficiencies of more than 85% in all cases.The functional groups presents on the particle surface of the biomass are mainly carboxyl, hydroxyl, amine and amide groups. The results show that the powder of coconut shell has the appropriate characteristics for biosorption of cadmium in a continuous process using columns of fixed bed, which can be used as an alternative to conventional processes for effluent decontamination.

[pt] Neste estudo foi avaliada a capacidade de adsorção do poluente orgânico tolueno em contato com a cepa Rhodococcus opacus. O tolueno foi selecionando por fazer parte do grupo de compostos BTEX (Benzeno, Tolueno, Etilbenzeno e Xileno), que possui elevada toxicidade, causando impacto ambiental em corpos hídricos, solo e ar, além de possuir características mutagênica e carcinogênica em humanos. A determinação e quantificação do tolueno na solução aquosa foram realizadas em um cromatógrafo a gás, acoplado ao espectrômetro de massas com amostrador automático headspace. A cepa Rhodococcus opacus foi caracterizada por análise de espectrometria no infravermelho e medição de potencial zeta, sendo a última realizada antes e após o contato com o tolueno. Os modelos de isotermas lineares de Langmuir, Freundlich e Temkin foram aplicados aos dados experimentais para descrever o processo de adsorção. Tendo o modelo de Langmuir se adaptado melhor ao processo em análise. As variáveis estudadas para otimizar as condições máximas de adsorção foram: tempo de contato, variação do pH, variação da biomassa. Este estudo mostrou que a cepa bacteriana R. opacus apresentou uma boa capacidade de biossorção, principalmente para concentrações baixas, onde removeu 95,99 porcento e 85,69 porcento das respectivas concentrações de 0,6 e 0,8 mg/L de tolueno, atendendo a resolução do CONAMA 357/2005 para águas salobras de Classe I. / [en] In this study was evaluated the adsorption capacity of the organic pollutant toluene by the Rhodococcus opacus strain. Toluene was chosen by being part of the group of BTEX compounds (benzene, toluene, ethylbenzene and xylene), which has high toxicity, causing environmental impact on water bodies, soil and air, and also are mutagenic and carcinogenic to humans. The determination and quantification of toluene in aqueous solution were performed on a gas chromatograph, coupled with a mass spectrometer with headspace autosampler. The strain Rhodococcus opacus was characterized by infrared spectrometry analysis and zeta potential measurement, the last done before and after the sorption. The isotherm linear models of Langmuir, Freundlich and Temkin were applied to the experimental data to describe the adsorption process. Having the Langmuir model better adapted to process analysed. The variables studied to optimize the maximum adsorption conditions were: contact time, pH variation, biomass variation. This study showed that the bacterial strain R. opacus has good biosorption capabilities, particularly at low concentrations, where it removed 95.99 percent and 85.69 percent of the respective concentrations of 0.6 and 0.8 mg/L of toluene, attending the CONAMA resolution 357/2005 for salt waters of Class I.

[pt] A pesquisa de novas tecnologias para remover metais tóxicos de efluentes industriais tem focado sua atenção na capacidade de certos materiais biológicos de fixarem e flotarem íons metálicos. O objetivo desta dissertação foi avaliar o potencial do Rhodococcus opacus como biossorvente natural destinado à remoção de cádmio e zinco por bioflotação. As características da superfície do microorganismos foram avaliadas através de medições do potencial zeta, coloração de Gram e análise de micrografias obtidas no microscópio eletrônico de varredura (MEV). No processo de biossorção foi avaliado o pH, a concentração inicial do metal e a cinética do processo. Na bioflotação se avaliou o tempo de flotação, a vazão de ar e as características da espuma. Obtiveram-se porcentagens de remoção de 60% e 83% para cádmio e zinco na etapa de sorção, partindo de concentrações iniciais de 15 e 5 ppm, respectivamente e os valores de pH adequados na sorção e na flotação foram de 7,0 para ambos os metais. Utilizaram-se os modelos de Langmuir e Freundlich para analisar a capacidade de adsorção de cádmio e zinco em R. opacus sendo o modelo de Freundlich o que explicou melhor o processo de sorção de cada metal. A cinética de sorção revelou que o processo segue o modelo de pseudo-segunda ordem. Na bioflotação, encontrou-se que o microorganismo apresenta excelentes características como coletor e espumante, obtendo-se porcentagens de remoção de cádmio de 90% partindo de uma concentração de 15 ppm. Os resultados apresentados mostram que R. opacus apresenta características importantes para a bioflotação de metais pesados, embora tenha uma capacidade moderada de captação, a qual poderia ser melhorada mediante um pré- tratamento da biomassa. / [en] The search for new technologies for the removal of hazardous metals from wastewater has been focused on several features for the biological materials as such: metal binding and flotation abilities. The aim of this work was to evaluate the biosorption and bioflotation abilities of Rhodococcus opacus for cadmium and zinc removal. Pre and post-characterizations for the microorganism features were performed in terms of: type of surface charge according zeta potential value; relative membrane composition by Gram`s stain and electron microscopy scan (EMS). Parameters for biosorption were studied according to: pH, initial metal concentration and time removal; and for bioflotation: flotation speed, air flow-rate and foam formation, were evaluated. The Cd and Zn uptake capacity by Rhodococcus opacus have been also studied using Langmuir and Freundlich models. Preliminary observations confirmed that R. opacus, corresponds to a grampositive microorganism, with an isoelectric point (IEP) of 2.5, indicating the predominance of acidic groups (polysaccharides and carboxylic molecules) on its membrane composition. Analysis by EMS, showed changes on structure conformation and metal up-take by the microorganism. At pH 7.0 and 26°C, Cd and Zn removals of 60 and 83% were observed from initial concentration of 15 and 5 ppm, respectively. Results showed that metal uptake capacity can be expressed by the Freundlich isotherms for both metals. Kinetics studies demonstrated that biosorption process follows a pseudo- second order model. Bioflotation process showed that R. opacus has excellent features as collector and foaming agent. Around 90% removal of cadmium has been achieved used metal loaded biomass. R. opacus showed to have good metal binding and flotation abilities.

[pt] Neste trabalho foi avaliado o potencial do microorganismo R. opacus como biossorvente para a remoção de Pb(II), Cr (III) e Cu(II) de soluções aquosas pelo processo de biossorção/bioflotação, através de ensaios experimentais em batelada. Os parâmetros operacionais investigados na etapa de biossorção foram: o pH da solução, a concentração de biomassa, o tempo de contato e a concentração inicial do metal. Na separação da biomassa carregada mediante a bioflotação por ar disperso se avaliou o tempo de flotação, e as características da espuma. As características da superfície do micro-organismo e os possíveis mecanismos de interação envolvidos na sorção dos metais tóxicos por R. opacus, foram avaliadas com base em medições de potencial zeta, análise por espectrometria no infravermelho e análise de micrografias obtidas no microscópio eletrônico de varredura (MEV). O valor inicial do pH da solução afetou a sorção dos metais, os valores de pH adequados na etapa de sorção e na flotação foram de 5,0 para o Pb(II) e pH igual a 6,0 para o Cr(III) e Cu(II). Os ensaios da cinética de biossorção mostraram que o processo é rápido e em 60 minutos de contato entre a biomassa e a solução de metal foi atingida a máxima captação das espécies metálicas em estudo. Os dados correspondentes à capacidade de captação do R. opacus em função da concentração dos íons metálicos foram bem ajustados ao modelo da isoterma de Langmuir para as três espécies em estudo, onde as capacidades máximas de captação obtidas foram: 94,3; 72,9 e 32,2 mg.g-1 para Pb(II), Cr(III) e Cu(II), respectivamente. A cinética da sorção para o Pb(II), Cr(III) e Cu(II) foram modeladas usando a equação de pseudo segunda ordem. A ordem de afinidade do R. opacus obtida em sistemas individuais foi estabelecida como: Pb(II) >Cr(III)>Cu(II). Essa diferença na afinidade do R. opacus pode ser atribuída às propriedades físico-químicas destes metais, dentre elas peso atômico, raio iônico e eletronegatividade. A capacidade de captação dos íons Pb (II) pela biomassa foi reduzida pela presença de outras espécies metálicas no sistema, apresentando o Cr(III) maior afinidade pelos sítios da biomassa do que os outros íons. Na bioflotação, verificou-se que o micro-organismo apresenta resultados muito promissores como coletor e espumante, obtendo-se percentagens de remoção de Pb(II), Cr(III) e Cu(II) de 94%, 54% e 43% , respectivamente, partindo de uma concentração de 20 mg.l-1. Os resultados apresentados mostram que R. opacus apresenta características adequadas no que tange a biossorção e bioflotação para a remoção de metais pesados. / [en] This work evaluated the potential of the Rhodococcus opacus strain as a biosorbent for the removal of Pb(II), Cr(III) and Cu(II) from aqueous solutions by Biosorption/bioflotation process, through experimental batch tests. The operational parameters investigated in the biosorption´s stage were: pH of the solution, biomass concentration, contact time and initial metal concentration. In the separation of the loaded biomass by bioflotation process for dispersed air were evaluated the flotation time and the foam characteristics. The characteristics of the microorganism surface and the involved interaction mechanisms in the heavy metals sorption by R. opacus, were evaluated based in the potential zeta measurements, infrared spectroscopy and electron microscopy scanning analysis. The solution initial pH value affected metals sorption, the adjusted pH values in the sorption and the flotation stage were 5.0 for the Pb(II) and pH value of 6.0 for the Cr(III) and Cu(II). The experiments of biosorption kinetics showed that the process is relatively fast and in sixty minutes of contact between the biomass and the metal solution were reached the maximum metal uptake capacities. The data pertaining to the uptake capacity of the R. opacus in function of the metal ion concentration fitted to the Langmuir isotherm model for the tree species in study, where the maximum uptake capacities obtained were: 94.3; 72.9 and 32.2 mg.g-1 for Pb (II), Cr(III) and Cu(II), respectively. The kinetics of sorption of Pb(II), Cr(III) and Cu(II) were modeled using a pseudo second order rate equation. The affinity order of R. opacus for the three metals under study has been established as: Pb(II)>Cr(III)>Cu(II). The selectivity of the biomass for the Pb(II) over the other two metals was well exhibited by the results obtained in the biosorption and bioflotation. This difference in the affinity of the R. opacus can be attributed to the physiochemical properties of these metals, amongst them atomic weight, ionic radio and electronegativity. The uptake capacity of ions Pb(II) for the biomass was reduced by the presence of other metallic species in the system, and the results showed that the Cr(III) has greater affinity for the biomass than the others ions. In the bioflotation, it was found that the microorganism presents excellent characteristics as collector and foaming agent, reaching 94%, 54% and 43% removal of lead, chromium and copper, respectively, to 20 mg.l-1 of concentration. The results of this study showed that R. opacus has important features for the heavy metal removal; moreover, the results also showed that R. opacus is especially effective biosorbent for the removal of Pb(II).

[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.