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[en] FUNDAMENTAL ASPECTS OF THE ADHESION OF RHODOCOCCUS OPACUS STRAIN ONTO APATITE SURFACE / [pt] ASPECTOS FUNDAMENTAIS DA ADESÃO DA ESTIRPE RHODOCOCCUS OPACUS NA SUPERFÍCIE DE APATITA

JOSE JONATHAN VALLEJOS MORAN 31 January 2013 (has links)
[pt] A bactéria Rhodococcus opacus apresenta a capacidade de tornar hidrofóbica a superfície do mineral de apatita, devido aos compostos presentes na sua parede celular. Para avaliar esta característica da bactéria, foi estudada no presente trabalho a influencia de diferentes parâmetros para tentar entender a interação entre bactéria e o mineral. Os resultados de mobilidade eletroforética da bactéria e mineral mostram um ponto isoelétrico em torno a 2,8 e de 2,5 respectivamente. Após a interação da bactéria com o mineral pode se observar uma variação na curva de potencial zeta do mineral. Os resultados mostram que existe uma maior afinidade da parede celular da bactéria pela superfície mineral de apatita em um pH igual à 7. Foi observado que um aumento na concentração inicial de bactéria é favorável para a captação (mg bactéria/g mineral). Os dados experimentais de adesão foram ajustados aos modelos de Langmuir e Freundlich, apresentando o ultimo um melhor ajuste. As constantes de Freundlich obtidas foram 1.111, 1.154, 1.198 para 293 K, 303 K, 313 K respectivamente. Os resultados mostram uma influencia positiva na captação quando existe um incremento na temperatura e no tempo de interação. Foi avaliado o modelo cinético de pseudo-primeira ordem obtendo-se constantes de taxa de 0.0228, 0.0353, 0.449 min-1 para 293 K, 303 K, 313 K respectivamente. Os resultados mostram uma energia de ativação de 25,91 KJ/mol, sugerindo-se a predominância de interações químicas entre a parede celular da bactéria e a superfície mineral. As imagens do microscópio eletrônico de varredura evidenciaram a adesão em multicamadas da bactéria sobre o mineral de apatita. O presente trabalho provê um pouco de conhecimento para o uso potencial da bactéria como biorreagente na flotação. / [en] Bacteria Rhodococcus opacus has the ability of turn hydrophobic the surface of apatite mineral due compounds present in their cell wall, then for evaluate this particular characteristic of the bacteria, was studied the influence of different parameters to try to understand the interaction between bacteria and mineral. The results of electrophoretic mobility of the bacteria and mineral showed an isoelectric point around 2.8 and 2.5 respectively; after of the bacteria and mineral interaction was observed a change in the zeta potential curve of the apatite mineral. The results showed that there is a greater affinity between the bacterial cell wall and the surface of apatite mineral at pH around 7. It was observed that an increasing in the initial concentration of bacteria is favorable to uptake (mg bacteria/ g mineral). The experimental data of adhesion were fitted of the Langmuir and Freundlich models. Freundlich model showed a suitable adjustment and was obtained constants n equal 1.111, 1.154, 1.198 to 293 K, 303 K, 313 K respectively. The results showed the positive influence in the uptake when there is an increase of temperature and interaction time. Was evaluated the pseudo-first order kinetic model and were obtained rate constants of 0.0228, 0.0353, 0.449 min-1 to 293 K, 303 K, 313 K respectively. The results showed an activation energy of 25.91 kJ / mol, suggesting the predominance of chemical interactions between the bacterial cell wall and mineral surface. The images of scanning electron microscope revealed the multilayer adhesion of bacteria onto apatite mineral. This study provides some understanding for the potential use of bacterial as bioreagent in flotation.
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[en] FUNDAMENTAL ASPECTS OF APATITE AND QUARTZ BIOFLOTATION USING THE RHODOCOCCUS OPACUS BACTERIUM AS A BIOREAGENT / [pt] ASPECTOS FUNDAMENTAIS DA BIOFLOTAÇÃO DO SISTEMA APATITA QUARTZO USANDO A BACTÉRIA RHODOCOCCUS OPACUS COMO BIORREAGENTE

ANTONIO GUTIERREZ MERMA 12 March 2013 (has links)
[pt] Diversos microrganismos como bactérias, fungos e/ou seus produtos metabólicos tem sido usados como biorreagentes no bioprocessamento mineral. Um microrganismo hidrofóbico pode mudar as características hidrofílicas de uma superfície mineral se ele aderir na superfície do mineral. Esse é o caso da bactéria Rhodococcus opacus, com características hidrofóbicas identificadas em pesquisas anteriores. Neste trabalho é estudado o comportamento eletroforético e microflotação do sistema mineral quartzo – apatita (apatita A e apatita B) após interação com células da bactéria. Os resultados mostraram uma mudança no perfil de potencial zeta das amostras minerais após interação com a bactéria, essa mudança foi mais significativa nas apatitas que no quartzo. Os resultados também mostraram que a adesão das células bacterianas na superfície mineral pode ser através de interações especificas além de interações eletrostáticas. Foi observado que a bactéria em suspensão consegue reduzir a tensão superficial da interface ar/água de 70 mN/m até valores próximos de 54 mN/m, 55 mN/m e 56 mN/m para valores de pH de 3, 5, e 7, respectivamente, faixa de pH na qual foi observada a maior produção de espuma. O valor máximo de flotabilidade para todas as amostras minerais foi obtido num valor de pH ao redor de 5; sendo que para a apatita B alcançou em torno de 90 por cento de flotabilidade usando 0,15 g.L-1 de bactéria e com 5 minutos de flotação, enquanto a apatita A precisou de 0,20 g.L-1 de bactéria para alcançar a mesma recuperação, finalmente no caso do quartzo o valor foi próximo de 13 por cento com 0,15 g.L-1 de bactéria e sob as mesmas condições de trabalho. A adaptação da bactéria a substrato mineral revelou uma mudança no comportamento da bactéria durante o processo de flotação e foi observada uma maior flotabilidade da apatita num valor de pH em torno de 3 após adaptação ao mineral apatita. Já no caso do quartzo observou-se um leve incremento na flotabilidade em todos os valores de pH. A bioflotação de apatita e quartzo segue modelos cinéticos de primeira ordem. Observou-se que as constantes de taxa (K1) da flotação de apatita A diminuem com reduções de tamanho de partícula, mudando de 0,429 (min-1) para 0,198 (min-1) quando o tamanho passou de (106 – 150) um para (38 – 75) um, no caso da apatita B essa redução foi de 0,518 (min-1) para 0,295 (min-1), o contrário foi observado no caso do quartzo incrementando de 0,016 min-1 para 0,11 min-1. Os estudos fundamentais de mobilidade eletroforética e flotabilidade apoiados pela microscopia eletrônica de varredura evidenciaram a seletividade na separação de apatita e quartzo e deste modo ratificaram o potencial uso da bactéria Rhodococcus opacus como biorreagente no processamento mineral. / [en] Microorganisms, bacteria, fungi and/or their metabolic products have been used as biorreagents in mineral processing. A hydrophobic microorganism should render a hydrophilic mineral surface somewhat hydrophobic if these attach to the mineral. It’s the case of the Rhodococcus Opacus strain, which hydrophobic behavior was proved in others works. In this work, we studied the electrophoretic behavior and the microflotation response of the apatite-quartz system after interaction with bacterial cells. The zeta potential results showed a change in the profile of the minerals after the bacterial interaction, this change was more significant in apatite than in quartz. These results also suggest that the bacterial adhesion in the minerals surface was not for electrostatic interactions. It was observed that the bacterial reduced the interfacial tension from air/water from 70 mN/m to 54 mN/m, 55 mN/m and 56 mN/m for suspensions with values of pH 3, 5 and 7 respectively, values where the higher quantity of foam was formed. The higher flotabilities of all minerals used was recorded in pH 5. The green apatite flotability achieved a value around 90 per cent with 150 mg.L-1 of bacterial after 5 minutes of flotation, while the blue apatite needed 200 mg.L-1 of the bacterial to achieve the same flotability under the same experimental conditions. On the other hand, the quartz flotability had a value around 13 per cent, with 150 mg.L-1 of bacteria and after 5 minutes of flotation. The bacterial adaptation to mineral substrate revealed a change in the bacterial behavior during the flotation process; it was observed a higher apatite flotability in pH 3 after the adaptation of the bacterial to apatite as substrate. The quartz flotability also showed a small increase in all the pH range studied. The mineral flotability followed the first order kinetics model, the rate constants (K) for the blue apatite flotability underwent a reduction with small particles size, changing from 0,429 (min-1) to 0,198 (min-1) when the particle size was altered from (106 – 150) um to (38 – 75)um, while the rate constants for the green apatite flotability changed from 0,518 (min-1) to 0,295 (min-1). Finally the rate constants of the quartz flotability suffer an increased from 0,016 min-1 to 0,11 min-1. The fundamental electroforetic and flotation studies together to the Scanning electron microscopy showed a selectivity bioflotation in the apatite-quartz system, demonstrating in this way the potential that Rhodococcus opacus as a biocollector and its possible application in phosphate flotation industry.

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