[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] 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] No presente trabalho realizou-se a síntese e caracterização de complexos de zinco e cádmio no estado sólido. Foram sintetizados complexos binários e ternários envolvendo os aminoácidos: glicina,ácido aspártico, metionina, cisteína e o tripeptídeo glutationa, os quais formam parte de diversas proteínas que atuam no sistema nervoso central. Embora estudos em solução envolvendo a formação de complexos entre estes metais e aminoácidos tenham sido realizados, há o reconhecimento de que, em diversas doenças neurodegenerativas, ocorre a precipitação de aglomerados sólidos provenientes de proteínas. Isto cria a necessidade de se estudar estes sistemas no estado sólido. Assim, no presente trabalho, foram desenvolvidas rotas de sínteses, que permitem a obtenção destes complexos em condições próximas ao meio biológico. Modelos simples foram sintetizados e caracterizados pelas técnicas de Espectroscopía Infravermelha, Espectroscopía Raman, Análise Termogravimétrica, Análise Elementar e Absorção Atômica. Foi selecionado um composto com cisteína para realizar um estudo espectroscópico detalhado, utilizando cálculos de mecânica quântica, permitindo a atribuição das bandas nos espectros infravermelho e Raman, identificando-se as bandas M-S e M-N de difícil caracterização. A conclusão deste trabalho mostrou que a grande afinidade destes metais (zinco e cádmio) pelo enxofre permite a realização das sínteses mesmo em meio ácido, observando-se uma redução na tendência de precipitação ao passar dos compostos binários, a ternários e à glutationa. Tripeptídeos como a glutationa facilitam a formação de soluções coloidais estáveis, acontecendo a formação de fases sólidas após um grande período de tempo. Assim, um aumento no potencial zeta, permite a formação de uma fase sólida em poucas horas. / [en] In the present work the synthesis and characterization of solid state zinc and cadmium complexes with sulfured amino acids were performed. Binary and ternary complexes, involving glycine, aspartic acid, methionine, cysteine and glutathione tripeptide were synthetized. These compounds form several proteins that act in the central nervous system. Although studies on the formation of complexes between these metals and amino acids in solution, were realized it is a relevant and interesting topic the fact that in several neuro-degenerative illness occur the precipitation of solid agglomerates from proteins. This shows the necessity of study these systems in the solid state. Thus, in the present work, different routes of synthesis were developed in similar conditions to the biological medium. Simple models were synthesized and characterized by Infrared spectroscopy, Raman spectroscopy, Thermogravimetric analysis, Elemental analysis and Atomic absorption spectrometry. These complexes allow the comprehension of the complex molecules which form these systems. A compound with cysteine was chosen to perform a detailed spectroscopic study using quantum mechanical calculation which permitted identification of the the infrared and Raman spectra bands, M-S and M-N which are very difficult to characterize. The conclusion of this work showed that the big affinity of these metals (zinc and cadmium) for sulfur allowed the synthesis in acid medium. It was observed a reduction in the tendency of precipitation when passing binary from binary to ternary compounds and then to glutathione. Tripeptides like glutathione facilitated the formation of stable colloidal solutions, and the formation of solid phases only occurred after a considerable period of time, so, an increase in the zeta potential allows the formation of a solid phase in few hours.

[pt] Nos últimos anos tem ocorrido um crescimento na extração e no beneficiamento de metais pesados ocasionando um aumento de rejeitos tóxicos na natureza, abrindo-se assim, a oportunidade para a pesquisa de técnicas de remediação de solos e águas, menos agressivas ao meio ambiente e com custos baixos. A fitorremediação é uma técnica de tratamento de solos, águas e sedimentos contaminados que promove o recapeamento de áreas devastadas e não altera o ecossistema, utilizando plantas como agentes remediadores. Entre as vantagens da fitorremediação, citam-se o custo reduzido e o baixo risco de dano ambiental ao solo, contrariamente a alguns processos de remediação física, química e da biorremediação. A técnica de fitorremediação consiste em se plantar e cultivar no local a ser tratado uma planta capaz de absorver o contaminante. O objetivo do trabalho foi estudar a capacidade de hiperacumulação de cádmio pela Ruppia maritima L., que é uma macrófita aquática enraizada e semi-cosmopolita encontrada em ambientes contaminados e possui uma capacidade adaptativa muito boa. A capacidade de fitorremediação da espécie, juntamente com a sua flora e fauna associadas, foi estudada utilizando-se soluções de cloreto de cádmio. A partir dos experimentos realizados concluímos que a Ruppia maritima possui uma capacidade muito boa de remediação de águas e sedimentos contaminados e de adaptação às condições adversas. / [en] In the last years a growth has occurred in the extraction and refining of heavy metals causing an increase in the accumulation of wastes that are toxic to nature, thus opening up the opportunity for research in new soil and wastewaters remediation technics that are less aggressive to the environment and have lower costs. The established technics have not been developed with the preservation of the environment to be decontaminated in mind, nevertheless the current awareness in preserving the environmental balance acts as an incentive to the study of ecologically correct technologies. Phytoremediation is a technic for treatment of contaminated soil and wastewaters that promotes reforestation of devastated areas and does not modify the ecosystem, using plants as remediating agents. Amongst the cited advantages of phytoremediation are its low cost and risk of environmental damage to the soil, as opposed to certain physical and chemical remediation, and bioremediation processes. The phytoremediation technology consists of planting and cultivating on location a plant that is capable of absorbing the contaminating agent. The aim of this work was to study the cadmium hiperaccumulation capacity through the Ruppia maritima L., which is a cosmopolitan rooted aquatic macrophyte found in contaminated environments with a very good adaptation capacity. The phytoremediation capacity of this species, together with its associated flora and fauna, was tested using cadmium chloride solutions. From the developed experiments we concluded that the Ruppia maritima possesses a very good capacity for remediating contaminated soils and wastewaters and adapting to adverse conditions.

[pt] Este trabalho descreve a síntese e caracterização de compostos de Cu(II), Co(II) e Cd(II). As técnicas de caracterização utilizadas foram análise elementar, termogravimetria, UV-vis, espectroscopia de infravermelho, RMN (para complexos de Cd(II)), EPR (para complexos de cobre (II)) e difração de raio X, quando obtidos cristais. A primeira parte do trabalho foi a síntese de um novo complexo: [Cu(PCr)(H2O)], e os resultados sugerem que a PCr age como um ligante tridentado (o átomo de nitrogênio do grupo guanidino e os átomos de oxigênio dos grupos fosfato e carboxilato como sendo os átomos doadores). A quarta posição na esfera de coordenação é ocupada por uma molécula de água. Estes resultados foram confirmados através de cálculos computacionais (DFT/B3LYP:6- 311G procedimento teórico) e mostram que o cobre(II) está tetracoordenado com uma geometria quadrática plana. A segunda parte deste trabalho foi a síntese de quatro novos complexos do tipo [Cu(ATP)(poliamina)], contendo como ligante as poliaminas (PA): etilenodiamina, 1,3- diaminopropano, espermidina, espermina e o ATP. Os valores dos parâmetros paralelos de EPR para os complexos mostram que o íon cobre(II) está complexado através dos oxigênios dos fosfatos do ATP. Os dados da TG indicam que nos omplexos estão presentes moléculas de água de hidratação. A parte final deste trabalho foi o estudo das interações dos sistemas entre as poliaminas e os tetraclorometalatos. Quatorze novos compostos de Cu(II), Co(II) e Cd(II) de estequiometria [MCl4(poliamina)] contendo, além das poliaminas já citadas, a poliamina putrescina foram preparados. Um complexo de Co(II) com a estequiometria [CoCl2(H2O)4]Put.2HCl, foi preparado e formou cristais. / [en] This work describes the synthesis and characterization of Cu (II), Co(II) e Cd(II) compounds. The characterization was performed by means of elemental and thermogravimetric analysis, UV-vis, IR, RMN (for Cd(II) compounds), EPR (for Cu(II) compounds) and X-ray diffractometry (for crystals). The first part of this work was the synthesis of one new complex : [Cu(PCr)(H2O)] and the results suggest that PCr is acting as a tridentate ligand (the nitrogen atom of the guanidine group and the oxygen atom of the phosphate group and the carboxylate group being the donor atoms). The fourth position is occupied by a water molecule. These results were confirmed through computational calculations (DFT/B3LYP:6-311G theoretical procedure) and show that Cu(II) is tetracoordinated and arranged in a tetrahedric geometry. The second part of the study was the synthesis and characterization of four new complexes of the type [Cu(ATP)(polyamine)] containing as ligands the polyamines (PA): ethylenediamine, 1,3-diaminepropane, spermidine or spermine and ATP. The EPR parallel parameters values for the complexes show that Cu(II) is complexed through the oxygen atoms from the phosphates groups of ATP. TG data indicate that each complex has the presence of one water molecule of hydration. The final part of this work was the study of the interactions occurring in systems between tetrachlorometalates and the polyamines. Fourteen new compounds of Cu(II), Co(II) and Cd(II) of stoichiometry [MCl4(polyamine)] were prepared, containing all the polyamines cited before plus putrescine were prepared. One complex of Co(II) with the stoichiometry [CoCl2(H2O)4] Put.2HCl, has formed single crystals.