A fibra de coco tem sido usada como um adsorvente alternativo e de baixo custo na remoção de diversos metais pesados. A biossorção é um processo que tem alcançado grande importância nas últimas décadas no tratamento de efluentes e de rejeitos radioativos. Este estudo apresenta a eficiência de remoção dos íons 133Cs e 241Am de soluções aquosas utilizando-se a biomassa bruta e ativada. Os estudos foram realizados em batelada e os parâmetros analisados foram: os efeitos do pH e da concentração da solução, tamanho de partícula do biomassa e tempo de contato. Os modelos de isotermas de Langmuir e Freundlich foram aplicados, bem como os modelos cinéticos de ordem de reação. A cinética que melhor representa o processo de adsorção dos íons estudados foi o modelo de pseudo-segunda ordem. O modelo de isotermas que se ajusta ao processo de adsorção do 133Cs e do 241Am é o de Freundlich. Verificou-se também que a melhor condição de remoção para o 241Am foi de cerca de 94% a partir de 30 minutos tanto para a biomassa bruta quanto para a ativada ao passo que o 133Cs foi de 75% a partir de 40 minutos com a biomassa ativada. Os resultados indicaram que a fibra de coco pode ser uma alternativa de tratamento de rejeitos radioativos líquidos que contenham, em sua composição, estes radionuclídeos. / Sorption is one of the most studied methods to reduce the volume of radioactive waste streams. The coconut fibers have been used as an inexpensive alternative adsorbent to removal of several heavy metals from liquid wastes. The aim of this work is to evaluate the potential of coconut fiber, raw and chemically modified form, to remove 133Cs and 241Am from aqueous solutions. The studies were performed at batch conditions and the following parameters were analyzed: contact time, pH and concentration of ions in aqueous solution and the particle size. The Langmuir and Freundlich models were studied to describe the isotherms and the kinetic process was studied using the pseudofirst and pseudo-second orders. For 241Am and 133Cs, the Freundlich isotherm described better the adsorption process. For 241Am, the best removal condition was achieved at 30 minutes with both biomasses. For 133Cs the best condition was achieved from at 40 minutes with modified biomass. Removal kinetics for both ions was fitted by pseudo-second order model. The results indicate that coconut fiber can be used as an alternative sorbent in the treatment of liquid radioactive wastes containing these radionuclides.

A capacidade de ligação de prótons e metais por células vivas da microalga Tetraselmis gracilis (Kylin) butcher foi estudada por titulação potenciométrica e voltametria de redissolução anódica, respectivamente. Dados da titulação alcalimétrica obtidos com uma suspensão de microalga suspensa em NaCl 0,60 mol L-1 a 25,0 ± 0,1 ºC foram tratados por um modelo de distribuição discreta de sítios baseado na linearização das curvas de titulação por funções de Gran modificadas. A concentração total de sítios ionizáveis foi 3,4 x 10-3 mmol g-1, divididos em quatro classes de grupos com pKa 4,4; 5,2; 7,0 e 9,3, cujas abundâncias relativas foram 13, 5,8, 8,2 e 73%, respectivamente. Ligação de Cd(II) e Zn(II) foi estudada em água do mar (pH 8,2) por adições de soluções dos cátion metálicos em soluções simples ou misturas binárias. O cálculo das concentrações dos metais a partir dos dados voltamétricos considerou o agregado célula-metal tendo difusão muito menor do que a do íon livre. Capacidades de adsorção e o logaritmo das constantes de equilíbrio condicionais foram 7,9 ± 0,9 µmol g-1 e 6,9 ± 0,3 L g-1 para Cd(II) e 18,1 ± 0,4 µmol g-1 e 8,8 ± 0,2 L g-1 para Zn(II). Nas titulações com misturas binárias as capacidades de adsorção foram 0,129 ± 0 ,008 e 18,1 ± 0,4 µmol g-1 de Cd(II) e Zn(II), respectivamente, sugerindo que a ligação de Zn(II) inibe a de Cd(II). Entretanto, mesmo na presença de Zn(II) a superfície de alga possui sítios minoritários que se ligam a Cd(II) (log Kads = 7,7 ± 0,2), o que pode causar a bioacumulação desse íon metálico tóxico. / Proton and metal binding capacities of living cells of the microalgae Tetraselmis gracilis (Kylin) butcher were determined by potentiometric titration and anodic stripping voltammetry, respectively. Data of alkalimetric titration of the microalgae suspension obtained in 0.60 mol L-1 NaCl at 25.0 ± 0.1ºC was treated by a discrete site distribution model based on the linearization of the titration curve by modified Gran functions. A total of 3.4 x 10-3 mmol g-1 ionizable sites were determined, divided in four classes of groups with pKa 4.4, 5.2, 7.0 and 9.3, whose relative abundances were 13, 5.8, 8.2 and 73%, respectively. Binding of Cd(II) and Zn(II) was studied in seawater (pH 8.2) by additions of either single metallic species or binary mixtures. Computation of free metal concentrations from the voltammetric data considered the cell-metal aggregates with diffusion coefficient significantly lower than that of free metal ions. Adsorption capacities and the logarithm of the conditional equilibrium constants were 7.9 ± 0.9 µmol g-1 and 6.9 ± 0.3 L g-1 for Cd(II) and 18.1 ± 0.4 µmol g-1 and 8.8 ± 0.2 L g-1 for Zn(II). For titrations with binary mixtures of Cd(II) and Zn(II ) the adsorption capacity of Cd(II) were 0.129 ± 0.008 µmol g-1 and 18.1 ± 0.4 µmol g-1, respectively. The results suggest that binding of Zn(II) inhibits that of Cd(II). However, even in the presence of Zn(II), the alga surface has some minor sites that can bind Cd(II) (log Kads = 7.7 ± 0.2), a process that can lead to bioaccumulation of this toxic metal ion.

Nas ultimas décadas o processo de biossorção tem alcançado grande relevância no tratamento de efluentes contendo metais potencialmente tóxicos. O uso de bactérias nesse processo tem obtido destaque, uma vez que possuem inúmeras vantagens. O presente estudo pretendeu avaliar o mecanismo envolvido no processo de biossorção dos íons Pb(II) e Hg(II) por meio das linhagens Cupriavidus metallidurans (CH34) e Cupriavidus metallidurans (CH34/pCM3). Dentre os modelos estudados a isoterma de Langmuir foi a que melhor se ajusta ao processo de adsorção, apresentando uma capacidade máxima de adsorção (qmax) de 0,98 mg.g-1 para o Hg(II) e 86,2 mg.g-1 para o Pb(II), para a linhagem selvagem. Já para a linhagem recombinante o qmax obtido foi 3,4 mg.g-1 para o mercúrio e 172,4mg g-1 para o chumbo. Baseado nos valores referentes à energia livre de Gibbs (ΔG) o processo de retenção ocorreu de forma química e espontânea. A influencia do pH foi avaliada por meio de estudo competitivo entre os íons metálicos, em níveis equimolares. O valor que melhor contemplou a adsorção para ambos os íons foi o pH 7,0, tendo o Pb(II) demonstrado maior capacidade de retenção. Em pH 2,0 houve maior retenção do Hg (II), já em pH 10,0 o Pb(II) obteve maior retenção. Indicando que o meio influencia diretamente na competição dos íons metálicos pelos sítios ativos. Constatou-se que a retenção do metal é robusta e estável ao longo de 6 meses. Os resultados indicam que a Cupriavidus metallidurans (CH34/pCM3) pode ser uma boa opção para biossorção de íons metálicos por meio de biorreator. / In the last decades the biosorption process, has achieved great relevance treatment of effluents containing toxic metals. The use of bacteria in the process has several advantages. This study aimed to evaluate the mechanism involved in the biosorption process of Pb (II) and Hg (II) ions by C. metallidurans (CH34) and C. metallidurans (CH34/pCM3) genetically modified strain. The Langmuir isotherm was the best adjusts to the adsorption process. The maximum adsorption capacity (qmax) of 0.98 mg.g-1 for Hg (II) and 86.2 mg.g -1 to Pb (II), for a wild strain (pH 7,0). However, for a recombinant strain, the qmax was 3.4 mg.g-1 for mercury and 172.4 mg.g-1 for the lead (pH 7,0). Based on the Gibbs free energy (ΔG) values on the adsorption process, it occurred chemically and spontaneously. The Hg(II) presented high adsorption capacity at pH=2 in comparing with Pb(II). While Pb(II) presented high adsorption capacity at pH=10. The studies of binding process was robust and stable for 6 months. The results indicate that Cupriavidus metallidurans (CH34/pCM3) can be a good option for biosorption of metal in a bioreactor.

A fibra de coco tem sido usada como um adsorvente alternativo e de baixo custo na remoção de diversos metais pesados. A biossorção é um processo que tem alcançado grande importância nas últimas décadas no tratamento de efluentes e de rejeitos radioativos. Este estudo apresenta a eficiência de remoção dos íons 133Cs e 241Am de soluções aquosas utilizando-se a biomassa bruta e ativada. Os estudos foram realizados em batelada e os parâmetros analisados foram: os efeitos do pH e da concentração da solução, tamanho de partícula do biomassa e tempo de contato. Os modelos de isotermas de Langmuir e Freundlich foram aplicados, bem como os modelos cinéticos de ordem de reação. A cinética que melhor representa o processo de adsorção dos íons estudados foi o modelo de pseudo-segunda ordem. O modelo de isotermas que se ajusta ao processo de adsorção do 133Cs e do 241Am é o de Freundlich. Verificou-se também que a melhor condição de remoção para o 241Am foi de cerca de 94% a partir de 30 minutos tanto para a biomassa bruta quanto para a ativada ao passo que o 133Cs foi de 75% a partir de 40 minutos com a biomassa ativada. Os resultados indicaram que a fibra de coco pode ser uma alternativa de tratamento de rejeitos radioativos líquidos que contenham, em sua composição, estes radionuclídeos. / Sorption is one of the most studied methods to reduce the volume of radioactive waste streams. The coconut fibers have been used as an inexpensive alternative adsorbent to removal of several heavy metals from liquid wastes. The aim of this work is to evaluate the potential of coconut fiber, raw and chemically modified form, to remove 133Cs and 241Am from aqueous solutions. The studies were performed at batch conditions and the following parameters were analyzed: contact time, pH and concentration of ions in aqueous solution and the particle size. The Langmuir and Freundlich models were studied to describe the isotherms and the kinetic process was studied using the pseudofirst and pseudo-second orders. For 241Am and 133Cs, the Freundlich isotherm described better the adsorption process. For 241Am, the best removal condition was achieved at 30 minutes with both biomasses. For 133Cs the best condition was achieved from at 40 minutes with modified biomass. Removal kinetics for both ions was fitted by pseudo-second order model. The results indicate that coconut fiber can be used as an alternative sorbent in the treatment of liquid radioactive wastes containing these radionuclides.

Nas ultimas décadas o processo de biossorção tem alcançado grande relevância no tratamento de efluentes contendo metais potencialmente tóxicos. O uso de bactérias nesse processo tem obtido destaque, uma vez que possuem inúmeras vantagens. O presente estudo pretendeu avaliar o mecanismo envolvido no processo de biossorção dos íons Pb(II) e Hg(II) por meio das linhagens Cupriavidus metallidurans (CH34) e Cupriavidus metallidurans (CH34/pCM3). Dentre os modelos estudados a isoterma de Langmuir foi a que melhor se ajusta ao processo de adsorção, apresentando uma capacidade máxima de adsorção (qmax) de 0,98 mg.g-1 para o Hg(II) e 86,2 mg.g-1 para o Pb(II), para a linhagem selvagem. Já para a linhagem recombinante o qmax obtido foi 3,4 mg.g-1 para o mercúrio e 172,4mg g-1 para o chumbo. Baseado nos valores referentes à energia livre de Gibbs (ΔG) o processo de retenção ocorreu de forma química e espontânea. A influencia do pH foi avaliada por meio de estudo competitivo entre os íons metálicos, em níveis equimolares. O valor que melhor contemplou a adsorção para ambos os íons foi o pH 7,0, tendo o Pb(II) demonstrado maior capacidade de retenção. Em pH 2,0 houve maior retenção do Hg (II), já em pH 10,0 o Pb(II) obteve maior retenção. Indicando que o meio influencia diretamente na competição dos íons metálicos pelos sítios ativos. Constatou-se que a retenção do metal é robusta e estável ao longo de 6 meses. Os resultados indicam que a Cupriavidus metallidurans (CH34/pCM3) pode ser uma boa opção para biossorção de íons metálicos por meio de biorreator. / In the last decades the biosorption process, has achieved great relevance treatment of effluents containing toxic metals. The use of bacteria in the process has several advantages. This study aimed to evaluate the mechanism involved in the biosorption process of Pb (II) and Hg (II) ions by C. metallidurans (CH34) and C. metallidurans (CH34/pCM3) genetically modified strain. The Langmuir isotherm was the best adjusts to the adsorption process. The maximum adsorption capacity (qmax) of 0.98 mg.g-1 for Hg (II) and 86.2 mg.g -1 to Pb (II), for a wild strain (pH 7,0). However, for a recombinant strain, the qmax was 3.4 mg.g-1 for mercury and 172.4 mg.g-1 for the lead (pH 7,0). Based on the Gibbs free energy (ΔG) values on the adsorption process, it occurred chemically and spontaneously. The Hg(II) presented high adsorption capacity at pH=2 in comparing with Pb(II). While Pb(II) presented high adsorption capacity at pH=10. The studies of binding process was robust and stable for 6 months. The results indicate that Cupriavidus metallidurans (CH34/pCM3) can be a good option for biosorption of metal in a bioreactor.

Orientador: Devaney Ribeiro do Carmo / Resumo: A detecção, especiação e remoção de contaminantes orgânicos e inorgânicos é uma das maiores preocupações ambientais atualmente. Assim, a busca por tecnologias eficientes envolvendo materiais de baixo custo para a resolução de tal problema tem aumentado, e se tornou de extrema importância. Dentro deste contexto, o presente trabalho atuou na produção de um novo material nanoestruturado bioinorgânico híbrido com grandes potencialidades na área de nanotecnologia. O objetivo principal consistiu em modificar quimicamente a levedura Saccharomyces cerevisiae com silsesquioxanos cúbicos. Após devidas modificações, o material preparado (LevS) bem como seus precursores, foram caracterizados por técnicas espectroscópicas tais como infravermelho (FTIR) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). O material hibrido formado (LevS) foi aplicado como biossorvente de chumbo (Pb) e níquel (Ni), obtendo-se uma capacidade máxima de sorção de 248 mg g-1 e 64,6 mg g-1, respectivamente, e porcentagem de sorção chegando a 100% para 500 ppm de Pb2+ em 250mLg-1 de razão líquido/sólido em pH 4, e 77,7% para 100 ppm de Ni2+ em 100 mLg-1 de razão líquido/sólido em pH 6. Adicionalmente com intuito de avaliar a toxidade neuronal dos metais em questão, foram efetuados testes de toxicidade em fatias de hipocampo de ratos que comprovaram que, uma vez submetidos à concentrações de 1 e 3 μM (0,2 e 0,6 ppm) Pb2+ e 10 e 30 μM (0,5 e 1,5 ppm) de Ni2+, as alterações neuronais causadas são irreversíveis. O material ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The detection, speciation and organic and inorganic contaminants removal is one of the biggest environmental concerns today. Thus, the search for efficient technologies involving low-cost materials for solving such a problem has increased, and became extremely important. Within this context, the present work was focused in the production of a new nanostructured hybrid material bioinorganic with great potential in the area of nanotechnology. The main objective was chemically modify the yeast Saccharomyces cerevisiae with cubic silsesquioxane. After appropriate modifications, the prepared material (LevS) as well as its precursors was characterized by spectroscopic techniques such as infrared (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive x-ray (EDS) and Diffuse Reflectance UV/Vis. The hybrid material formed (LevS) was applied as biosorbent of lead (Pb) and nickel (Ni), with a maximum capacity of sorption of 248 mg g-1 and 64.6 mg g-1, respectively, and percentage of reaching 100% sorption to 500 ppm of Pb2+ on 250 cm3 g-1 liquid/solid ratio and 4 pH, and 77.7% to 100 ppm of Ni2+ on 100 cm3 g-1 liquid/solid ratio at pH 6. In addition, in order to evaluate the neuronal toxicity of the metals in question, toxicity tests were performed on hippocampal slices of mice that proved that, once submitted to concentrations of 1 and 3 μM (0.2 and 0.6 ppm) Pb2+ and 10 and 30 μM (0.5 and 1.5 ppm) of Ni2+, neuronal changes caused are irreversible. The hybrid material was also te... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

É crescente o aumento da preocupação do homem com a contaminação de ambientes aquáticos uma vez que da subsistência dos mesmos depende o bem estar de todos. Ao mesmo tempo em que cresce a preocupação tem aumentado a quantidade de pesquisas em busca de tecnologias alternativas ao tratamento e remediação de efluentes aquosos contaminados pelas mais diversas substâncias incluindo os metais pesados. Nas últimas décadas, tem crescido o número de trabalhos avaliando a capacidade de sorção e a viabilidade da utilização de biossorventes de baixo custo na captação de íons metálicos e um desses materiais são as biomassas de algas pardas. Dentre os vários gêneros existentes no planeta o território brasileiro é rico na macroalga do gênero Sargassum. Muito embora a composição dessas biomassas varie o principal constituinte das mesmas é o ácido algínico e seus sais alcalinos na forma de um copolímero linear, homopolimérico, com unidades do ácido manurônico, (M), (1-4)-β-D- ligado e seu epímero em C-5 nos resíduos α-L-gulurônicos, (G), respectivamente, covalentemente ligados entre si em sequencias diferenciadas ou em blocos. Os monômeros podem aparecer em blocos homopoliméricos consecutivos, resíduos G (unidades G), resíduos consecutivos M (unidades M), pequenas unidades alternadas M e G (blocos MG), ou em blocos aleatoriamente organizados. A proposta dessa dissertação é realizar a modificação do copolímero existente na biomassa com epicloridrina, avaliar e comparar a captação de íons Cu (II) e Hg (II) pela biomassa da alga Sargassum sp., com a biomassa não modificada e resultados publicados na literatura / A growing concern of increasing the man with the contamination of aquatic environments since the livelihoods of those dependent on the welfare of all. While growing concern has increased the amount of research in search of alternative treatment technologies and remediation of aqueous waste streams contaminated by various substances including heavy metals. In recent decades, has increased the number of reports assessing the sorption capacity and the feasibility of using low-cost biosorbent uptake of metal ions and these materials are the biomass of brown algae. Among the various genres on the planet Brazilian territory is rich in macro algae of the genus Sargassum. Although the composition of these biomasses vary the main constituent of these images is alginic acid and alkaline salts in the form of a linear copolymer, homopolymeric blocks of (1-4)-linked β-D mannuronic acid (M), and its C-5 epimer α-L-guluronic, (G) residues, respectively, covalently linked together in different sequences or blocks. The monomers can appear in homopolymeric block of consecutive G-residues (G-blocks), consecutive M-residues (M-blocks), alternating M and G (MG blocks) or randomly organized blocks. The purpose of this dissertation is the modification of existing biomass copolymer with epichlorohydrin, evaluate and compare the uptake of Cu (II) and Hg (II) by biomass of seaweed Sargassum sp. with the unmodified biomass and results published in literature

Com o aumento do rigor para descarte de efluentes contaminado com metais pesados, as pesquisas têm se intensificado na busca de métodos de remoção, que tragam bons resultados de captação dos metais, aliado a um baixo custo. O uso de biomassas como bactérias, fungos e algas marinhas como material adsorvente, tem se apresentado como uma alternativa, principalmente para soluções com baixo teor de metais. Neste trabalho, a alga marinha Sargassum filipendula foi avaliada na sua capacidade de remoção do metal tório de uma solução sintética e do efluente dos laboratórios de análises ambientais do IRD. A cinética desta biossorção foi estudada em regime de batelada e o equilíbrio foi alcançado com 180 min de reação. Dois modelos cinéticos foram utilizados nesta avaliação, um de primeira ordem e um modelo de pseudo segunda ordem, tendo o modelo de segunda ordem apresentado um melhor ajuste dos dados. Na avaliação da capacidade máxima de captação do tório pela biomassa marinha em regime de batelada, foi construída a isoterma que apresentou um perfil crescente na captação alcançando um máximo de 2,59 mol/g. Os modelos de Langmuir e Freundlich foram utilizados para ajustar os dados da isoterma, tendo apresentado maior correlação com os dados o modelo de Langmuir, resultando num valor de captação máxima calculado pelo modelo de 2,92 mol/g. A capacidade de remoção do metal tório da alga Sargassum filipendula também foi avaliada em regime contínuo. Um estudo de altura crítica de leito foi realizado preenchendo-se uma coluna com diferentes massas de alga correspondendo a diferentes alturas de leito. A concentração de tório residual foi quantificada na solução de saída e a menor concentração na saída foi alcançada com 40 cm de leito ou 96 g de biomassa. Após este estudo um sistema contínuo com duas colunas, com 96 g de biomassa cada, e uma bomba peristáltica foi utilizado para o tratamento do efluente real do IRD, contendo não apenas o metal tório, mas outros metais como urânio, cálcio, cromo, ferro, chumbo, etc. Cento e cinco litros de efluente foram tratados numa concentração de 6 mg/L, a concentração do efluente de saída foi de 3,75 mg/L. A caracterização do efluente quanto aos metais presentes foi realizada em ICP-MS, os resultados demonstraram que não houve competição pelos sítios ligantes da biomassa entre o tório e os demais metais. Além disso, alguns metais como cálcio, ferro e magnésio, tiveram um aumento na concentração de saída indicando a presença do mecanismo de troca iônica na biossorção do tório por Sargassum filipendula / The increasing concern related to the discharge of industrial effluents with high content of heavy metals is stimulating research activities aiming at the development of removal methods that can combine a high efficiency and low cost. The use of conventional biomasses such as bacteria, fungal cells and seaweeds as adsorbing materials presents an alternative for the treatment of such types of wastewaters, specially those with a low content of heavy metals. In the present work the seaweed Sargassum fillipendula was investigated for its ability to remove radioactive thorium from synthetic solutions and from actual wastewaters produced in the laboratories of the Institute of Radioprotection and Dosimetry (IRD/CNEN). The kinetics of the process was studied, being observed that equilibrium was reached after 180 minutes of reaction. Two kinetic models were used for the evaluation of equilibrium data, a first order and a pseudo second-order model, the second one with a better fitting to the experimental data. In order to determine the maximum thorium uptake capacity of the seaweed, isotherms were plotted being observed a growing uptake with increasing thorium concentration, up to the maximum value of 2,59 mol/g. The models of Langmuir and Freundlich were used to fit the experimental points of the isotherm. The Langmuir model best represented the experimental data, with a maximum theoretical uptake of 2,92 mol/g. The ability of the biomass to remove thorium was also investigated under continuous regime. A previous study was performed to determine the critical bed depth, in different experiments containing distinct masses of seaweed corresponding to five different bed depths. The residual thorium concentration was quantified during the time-course of these experiments and it could be observed that the smaller concentration was reached at a 40,0 cm bed depth, corresponding to 96 g of biomass. After this step a continuous test was performed with an actual wastewater produced at IRD/CNEN, containing not only thorium but also uranium, calcium, chromium, iron and lead. 105 liters of wastewater were treated. Thorium concentration was reduced from 6,0 to 3,7 mg/L. The remaining metals were not recovered by the biomass, indicating a selective uptake. Metals such as calcium, iron and magnesium increased their concentration in solution, indicating an ion-exchange process during thorium biosorption

Proveniente das atividades de mineração, a drenagem ácida de minas (DAM) é uma solução aquosa caracterizada por valores de pH menores que 3 e diversidade de metais dissolvidos com concentrações que variam de 100 a 300mg.L-1, representa riscos ambientais, em especial, impactos hídricos, em conseqüência da solubilização e mobilização de metais pesados. A pesquisa por novos processos de tratamento de efluentes contaminados com metais tem focado sua atenção na capacidade que certos materiais biológicos têm de fixar íons metálicos. A biossorção é um processo vantajoso quando comparado aos tratamentos convencionais porque não requer custos de investimento e operação, é um processo rápido e pode ser seletivo, além disso, o metal pode ser recuperado e o biossorvente reutilizado. Rhodococcus opacus é uma bactéria, gram-positiva, não patogênica, de fácil aquisição que apresenta em sua parede celular compostos que lhe conferem hidrofobicidade, características que tornam esta espécie microbiana um potencial agente de sorção. O objetivo deste trabalho é avaliar a capacidade do Rhodococcus opacus como biossorvente destinado ao tratamento da drenagem ácida de minas proveniente da mineração de carvão. As características da superfície do microrganismo e os possíveis mecanismos de interação envolvidos na sorção dos metais pelo Rhodococcus opacus foram avaliados através da medida de potencial zeta, análise de espectroscopia de infravermelho e análise de imagens obtidas no icroscópio eletrônico de varredura (MEV). A porcentagem de metais presentes na composição das células de Rhodococcus opacus foi obtida através do ensaio de erda ao fogo e é de aproximadamente 1,8%. O equilíbrio do processo biossortivo em sistema multimetálico foi atingido em cerca de 1minuto, captando 48,2mg.g-¹ o que correspondo a aproximadamente 11,7% de remoção. O PIE da Rhodococcus opacus ocorreu em pH próximo a 2,6. / Originating from mining and mineral industry activities, the acid mine drainage (AMD) is an aqueous solution with pH lower than 3 and diversity of dissolved metals, with concentrations about 100 to 300mg.L-1, leads to serious environmental problems, specially on acquatic ecosystems, due to the solubilization of heavy metals. The search for new technologies on the treatment of effluents contaminated with metals is focused on some biological materials capacity of binding metallic ions. Treatment by biosorption is worthwhile when compared with conventional processes because it does not require high investiments, it is faster, metals can be recovered and biosorbent can be regenerated. Rhodococcus opacus is a gram-positive, nonpathogenic bacteria, that is easily obtained. Its hydrophobicity is due to compounds present in its surface. Such characteristics turn these microorganisms into a potential sorption agent. This paper aims to evaluate the Rhodococcus opacus capacity as a biosorbent in AMD treatment by batch experiments. The characteristics of the microorganism surface and the involved interaction mechanisms in the heavy metals sorption by Rhodococcus opacus, was evaluated based in the potential zeta measurements, infrared spectroscopy and electron microscopy scanning analysis. The metals percentage present in the composition of Rhodococcus opacus cells was obtained by loss on ignation technique, and was approximately 1.8%. The equilibrium of biosorptive process in the multi-metallic system was achieved at about 1 minute, uptake 48.2mg.g-1 corresponding to approximately 11.7% of removal. The Rhodococcus opacus IEP occurred at pH around 2.6.

Made available in DSpace on 2017-07-10T17:37:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fernanda_Rubio.pdf: 3072632 bytes, checksum: 474f6e13b902a88547c423612495ca4f (MD5) Previous issue date: 2012-03-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Due to the intense pollution of the waters, is necessary the search for options which provide the remediation of the contaminated hydric resources, therefore the objective of this work was to evaluate the cake of crambe seeds (Crambe abyssinica Hochst) as a biosorbent in the removal of toxic heavy metals cadmium (Cd), lead (Pb) and chromium (Cr) in waters. The biomass was characterized by scanning electron microscopy (SEM), infrared spectroscopy (IR) and determination of the point of zero charge (pHpzc). The results demonstrate a favorable structure for the adsorption both by irregular morphology presented by SEM and by the functional groups indicated by IR. The result assigned by the pHpzc test of 5.5, the adsorption of cations the pH of the solution must be higher than the pHpzc. For the verification of the optimal conditions for the adsorption tests, the following factors were evaluated: variation effect of the biosorbent mass (200 to 1200 mg), pH of the solution (5.0, 6.0 and 7.0) and contact time (20 to 180 min). The results indicate that the best mass for the studies of the 3 metals (Cd, Pb and Cr) was of 400 mg. For the pH test, the solutions with pH 6.0 provided the best adsorption of Cd and Cr, while for the Pb the best pH was 7.0. In the kinetic study, the equilibrium was achieved in approximately 60 min for the Cd, 20 min for the Pb and 80 min for the Cr. After determinated the ideal conditions, tests were performed for the construction of the isotherms, ranging the concentration of the metals from 10 to 90 mg L-1. The bests adjusts for Cd, Pb and Cr followed the models of Freundlich and Dubinin-Radushkevich (D-R), describing a multilayer adsorption and with chemical nature, still confirmed by the pseudo second-order test. The estimated value of the maximum capacity of adsorption by biosorbent mass (qm) for Cd was 19.342 mg g-1, for Cr 6.807 mg g-1 and for Pb was not possible to determinate this parameter due to the non-linearity presented. The influence of the temperature was studied for the determination of the thermodynamic parameters, which was performed using optimal conditions ranging temperature from 25 to 65 ºC. The positive values of ΔH e ΔS indicate a endothermic process and a randomness system, respectively. Only for the Pb was found negative ΔG, referring to a spontaneous adsorption. The percentage of removal of the ions was of: Pb 97%, Cd 76% e Cr 45%. In the desorption, only the Cd was able to be successfully recovered. Using the same conditions applied for the biosorbent crambe, comparative tests of adsorption and desorption were performed using commercial activated coal. By the obtained results and knowing that the cake of crambe seeds are a byproduct available in high scale and which did not undergone any previous treatment, was verified high applicability of this material as biosorbent in the treatment of contaminated waters with Cd, Pb and Cr, presenting itself as a viable alternative for the decrease of the environmental impacts, because it s a byproduct and it present itself as a natural and sustainable material / Devido a intensa poluição das águas, a busca por alternativas que propiciem a remediação dos recursos hidrícos contaminados faz-se necessária, por isso o objetivo deste trabalho foi avaliar a aplicabilidade do uso da torta de sementes de Crambe abyssinica Hochst (crambe) como biossorvente na remoção dos metais pesados tóxicos cádmio (Cd), chumbo (Pb) e cromo (Cr) presentes em águas. A biomassa de crambe foi caracterizada por microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de infravermelho (IV) e determinação do ponto de carga zero (pHPCZ). Os resultados demonstraram estrutura favorável para adsorção tanto pela morfologia irregular apresentada pelo MEV, quanto pelos grupos funcionais indicados pelo IV. Na determinação do pHPCZ o resultado obtido foi de 5,5, indicando que para a adsorção de cátions é favorável em soluções com pH acima do pHPCZ. Para verificação das condições ótimas para os estudos de adsorção, foram avaliados os seguintes fatores: o efeito da variação da massa do biossorvente (200 a 1200 mg), pH da solução (5,0; 6,0 e 7,0) e tempo de contato (20 a 180 min). Os resultados indicaram que a melhor massa para os estudos dos três metais (Cd, Pb e Cr) foi de 400 mg. Para o estudo de pH, as soluções com pH 6,0 propiciaram a melhor adsorção de Cd e Cr, enquanto que para o Pb o melhor pH foi 7,0. No estudo cinético, o equilíbrio do sistema foi atingido em aproximadamente 60 min para o Cd, 20 min para Pb e 80 min para Cr. Determinadas as condições ideais, estudos foram realizados para a construção das isotermas, variando-se a concentração dos metais de 10 a 90 mg L-1. Os melhores ajustes tanto para Cd, Pb e Cr seguiram os modelos de Freundlich e Dubinin-Radushkevich (D-R), descrevendo uma adsorção em multicamadas e de natureza química, confirmada ainda pelo modelo de pseudossegunda ordem. O valor estimado da quantidade máxima (qm) de Cd adsorvida por massa do biossorvente foi de 19,342 mg g-1, para o Cr 6,807 mg g-1 e para o Pb não foi possível determinar este parâmetro devido a não linearidade apresentada pelo modelo. A influência da temperatura foi estudada para determinação dos parâmetros termodinâmicos, para isso, utilizando as condições ótimas variou-se a temperatura em 25 a 65 ºC. Os valores positivos de ΔH e ΔS indicaram processo endotérmico e aleatoriedade do sistema, respectivamente. Somente o metal Pb obteve ΔG negativo, referindo-se a uma adsorção espontânea. A porcentagem de remoção dos íons foi de: Pb 97%, Cd 76% e Cr 45%. Na dessorção, apenas o metal Cd pôde ser satisfatoriamente recuperado. Utilizando as mesmas condições empregadas para o bissorvente crambe, estudos comparativos de adsorção e dessorção foram efetuados utilizando carvão ativado comercial. Diante dos resultados e sabendo que a torta das sementes de crambe é um coproduto disponível em larga escala e que não sofreu nenhum tratamento prévio, verificou-se a alta aplicabilidade desse material como biossorvente no tratamento de águas contaminadas com Cd, Pb e Cr, sendo uma alternativa viável para diminuição dos impactos ambientais, por se tratar de um coproduto e desta forma constitui-se um material natural e sustentável