Made available in DSpace on 2017-07-10T18:07:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Andrea Colombo.pdf: 2540597 bytes, checksum: 5361b16fecab0f39c969122aa444a7d5 (MD5) Previous issue date: 2013-06-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this study the soybean hulls sorption potential in Cd2+ and Pb2+ in mono and binary component systems has been investigated at batch mode. In order to evaluate the effect of untreated and treated soybean hulls biomass, metal-bearing solution pH, sorption temperature, particle grain size, and agitation velocity on the improvement of the adsorption capacity of Cd2+ and Pb2+ cations, a series of adsorption preliminary tests, in duplicates, were performed. Regarding better sorption conditions, kinetic and equilibrium sorption experiments at batch mode were carried out for both mono and binary component systems. For preliminary and kinetic sorption experiments a series of 125 mL Erlenmeyer-type flask containing 300 mg dried soybean hulls in contact with 50 mL metal-bearing solutions at a 4 mequiv. L-1 concentration of Cd2+ and Pb2+ cations under controlled temperature and agitation velocity in a shaker. Regarding the equilibrium contact time, other sorption experiments, in duplicate, consisting of a series of mixture of 50 mL metal-bearing solutions and 50-1000 mg dried soybean hulls biomass were also performed under controlled temperature and agitation velocity in a shaker. In single component systems, a cation concentration of 4 mequiv. L-1 was tested, while in binary component systems three concentration combination in Cd2+-Pb2+bearing solutions were tested. After each sorption experiment, biosorbent was separated from metal solution by a 0.45 µm pore size membrane filtration system, performing then the determination of Cd and Pb concentrations in diluted liquid samples by flame atomic absorption spectrometry. Sorption tests regarding untreated soybean hulls biomass, pH 5 for Cd2+ and pH 4 for Pb2+, 30oC sorption temperature, a mixture of different particle grain sizes, and 100 rpm agitation velocity have showed the best results on the biosorbent performance to sequestrate Cd2+ and Pb2+ cations from metal-bearing solutions. The kinetic test data have shown that the equilibrium was achieved at contact times of 120 and 180 min for Cd2+ and Pb2+, respectively. Meanwhile, 55 and 64% concentration reductions for Cd2+ and Pb2+, respectively, were also achieved. Furthermore, the pseudo-second order kinetic model has fitted better the sorption kinetic data for both tested divalent cations. The equilibrium sorption data for mono-component systems have been well fitted by the Langmuir isotherm model, with maximum sorption capacity (qmax) of 0.5091 ± 0.0054 mequiv.g-1 and 0.6577 ± 0.0218 mequiv.g-1 for Cd2+ and Pb2+, respectively. Bicomponent equilibrium data were graphically represented by a 3D adsorption surface and modeled by a modified extended-to-multicomponent Langmuir-type isotherm, obtaining good fits. The results indicates that each component maximum capacity depends on the other species at the solution, inasmuch total adsorption capacity remains constant. Besides, a second component at the solution influences the isotherm curve shape. Thus, based on sorption results, untreated soybean hulls biomass is an alternative low-cost biosorbent to be applied in treatment systems of industrial effluents containing high concentration of Cd2+ and Pb2+ cations. / O objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial da casca de soja no processo de biossorção, em sistema fechado batelada, das espécies metálicas cádmio (II) e chumbo (II) em soluções monocomponente e bicomponente. Foram realizados testes preliminares para verificar o efeito do tratamento no biossorvente, pH da solução, temperatura de sorção, granulometria do biossorvente e velocidade de agitação, na remoção dos íons metálicos. As melhores condições obtidas nos testes preliminares foram utilizadas nos testes cinéticos e de equilíbrio, monocomponente e bicomponente. Para os testes preliminares e cinéticos foram colocados, em frasco erlenmeyer de 125 mL, 300 mg de casca de soja em contato com 50 mL de solução com concentração de aproximadamente 4 mequiv.L-1 do íon metálico (cádmio ou chumbo). Para os testes de equilíbrio foram colocados, em frasco erlenmeyer de 125 mL, 50 a 1000 mg de biomassa com 50 mL de solução. No teste de equilíbrio monocomponente, a concentração inicial da solução foi em torno de 4 mequiv.L-1 do íon metálico (cádmio ou chumbo), e no bicomponente, as seguintes combinações de concentrações de cádmio e chumbo foram utilizadas: 4 - 4 mequiv L-1, 1 - 3 mequiv L-1; e 3 - 1 mequiv L-1. Todas as amostras foram mantidas com temperatura e agitação controladas por período pré-determinado. Em seguida, foram filtradas em membrana com tamanho dos poros de 0,45 µm, diluídas e analisadas em relação a concentração dos íons inicialmente presentes na solução por espectrofotometria de absorção atômica. Todos os testes foram realizados em duplicata. Os resultados dos testes preliminares mostraram que as melhores condições para biossorção dos íons cádmio e chumbo foram casca de soja sem tratamento (in natura), pH 4, temperatura de adsorção de 30°C, mistura granulométrica do biossorvente e velocidade de agitação 100 rpm. Nos testes cinéticos o tempo de equilíbrio foi de 120 min para o cádmio, com taxa de remoção de 55%, e de 180 min para o chumbo, com uma taxa de remoção de 64%. O modelo cinético de pseudosegunda ordem foi o que melhor representou os dados experimentais para ambos os íons metálicos. Aos dados de equilíbrio, o modelo que melhor se ajustou foi o de Langmuir cujos parâmetros q_max e b para os íons de Cd (pH 5) e Pb (pH 4) foram: 0,50910 ± 0,0054 mequiv.g-1 e 1,16236 ± 0,03242 L.mequiv-1 e 0,65773 ± 0,02181 mequiv.g-1 e 0,74735 ± 0,09479 L.mequiv-1. Os dados de equilíbrio, bicomponente, foram representados graficamente por meio da superfície de adsorção e modelados pelo modelo de Langmuir estendido modificado, obtendo-se bom ajuste. Os resultados mostraram que a máxima capacidade de cada espécie metálica é um parâmetro dependente de outra espécie da mistura, enquanto que a capacidade de adsorção total assume um valor constante. Além disso, a presença de outro metal em solução afetou a forma da curva da isoterma. Assim, pelos resultados obtidos pode-se afirmar que a casca de soja possui grande potencial para o tratamento de efluentes contendo cádmio e chumbo.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:07:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pedro Y Ramos Suzaki.pdf: 2257740 bytes, checksum: e20921bc0a6b2dbdb9498b56275a75cc (MD5) Previous issue date: 2013-02-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work aimed to study the removal of dye Reactive Black 5 using as biosorbent macrophyte Limnobium spongia. It was investigated the influence of milling the biomass, the particle size, the chemical pretreatment adsorbent with the solution of NaOH 0.1 mol L¬-1 and H2SO4 0.1 mol L-1 , the stirring speed and also the influence of temperature and pH parameters. It was also determined adsorption kinetics and equilibrium. In the study of the influence of grinding, it was observed that the biomass of ground Limnobium spongia showed better results in the adsorption of the dye than the entire biomass. The different particle sizes and pretreatment of biomass tested did not influence significantly the removal of the dye. In the study stirring rate was observed that from 100 rpm external diffusional resistances are reduced to a minimum. The parameters pH and temperature were studied jointly by the method Central Composite Rotatable Design (CCRD), behavior demonstrated that these parameters are independent and greater amount of dye removed occurred at the maximum temperature 49.8°C and at pH 0.8. The kinetic study was made at temperatures of 20 and 50° C, the maximum amount of dye removed and the equilibrium time was of 81.97 mg g-1 and 6 h to 20°C and 105.6 mg g-1 and 4 h to 50°C. The kinetic data were best represented by pseudo-second order model. The equilibrium isotherms were performed at temperatures of 20, 30, 40 and 50º C. The highest removal of dye was 108.17 mg g-1 at 50°C and amount removed was 86 mg g-1 at 20°C. The equilibrium data of isotherms at all temperatures were predicted by the Langmuir model. / Este trabalho teve como objetivo estudar a remoção do corante Preto Reativo 5 utilizando como biossorvente a macrófita Limnobium spongia. No estudo da biossorção do corante, foram investigadas a influência da moagem da biomassa, o tamanho da partícula, o pré-tratamento químico do adsorvente com soluções de NaOH 0,1 mol L¬-1 e H2SO4 0,1 mol L¬-1, a velocidade de agitação e também a influência dos parâmetros temperatura e pH. Foram determinadas a cinética de adsorção e o equilíbrio. No estudo da influência da moagem, observou-se que a biomassa de Limnobium spongia moída obteve melhores resultados na adsorção do corante do que a biomassa inteira. As diferentes granulometrias e pré-tratamentos da biomassa testadas não influenciaram de forma significativa na remoção do corante. No estudo da velocidade de agitação observou-se que a partir de 100 rpm as resistências difusionais externas foram reduzidas ao seu valor mínimo. Os parâmetros pH e temperatura foram estudados de forma conjunta através do método de Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR) e o resultado demonstrou que estes parâmetros são independentes e que a maior quantidade de corante removida aconteceu na temperatura máxima testada 49,8ºC e no pH 0,8 (mínimo testado). O estudo cinético foi realizado nas temperaturas de 20 e 50ºC, a quantidade máxima de corante removido e o tempo de equilíbrio foram de 81,97 mg g-1¬¬ e 6 h para 20º e 105,6 mg g-1¬¬ e 4 h para 50ºC. Os dados cinéticos foram melhor representados pelo modelo cinético de pseudo-segunda ordem. As isotermas de equilíbrio foram avaliadas nas temperaturas de 20, 30, 40 e 50ºC. O maior valor de remoção de corante foi de 108,2 mg g-1 na isoterma de 50ºC, enquanto que a quantidade máxima removida foi de 86 mg g-1 na isoterma de 20ºC. Os dados de equilíbrio das isotermas apresentaram comportamento previsto pelo modelo de Langmuir.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fabio Luciano Lavarda.pdf: 1286405 bytes, checksum: 6e333d013ea649c1abc83af92614fc90 (MD5) Previous issue date: 2010-02-19 / The aim of this work was to evaluate the adsorption capacity of Eichhornia crassipes as well as to investigate on the adsorption equilibrium and kinetic of copper, cadmium and zinc divalent ions in single, binary and ternary sorption systems. In order to improve the biosorption kinetic and experimental equilibrium conditions, the temperature effect on the plant drying was tested in 30 and 50°C temperatures, while the solution temperature effect was evaluated at four controlled temperatures, ranging from 25 to 45°C. The biosorbent grain size effect was also studied, using three fractional grain sizes between 0.147 to 0.589 mm and their mixture as well. For all tests, a volume of 50 mL for metal solution (4 mEq.L-1) was added to 250 mg dry plant in 125-mL Erlenmeyer flask. The mixtures were shaken for 12 h for each temperature setting, and then, the quantity of metal in each filtrated liquid phase sample was measured by AAS. In order to obtain the equilibrium time, the adsorption experimental times were set up at several short contact times, ranging from 5 min to 48 h. On the other hand, several batch single metal sorption experiments using the E. crassipes biomass as biosorbent were also carried out using a constant volume of 50 mL metal-supplied solution (4.0 mEq.L-1) in contact with dry biomass, ranging from 20 to 550 mg. Similarly, batch multicomponent sorption experiments, with equals and different amounts of metals spiked in biosorption medium, were performed in pH 5, during a 4 h shaking time. Within the dry temperature range tested, a higher metal removal performance was achieved for a temperature of 30oC. In the interval from 25 to 45oC controlled temperatures, the highest metal removal percent was observed to occur at 30oC solution temperature. On the other hand, the metal-sorption experiments based on fractional biomass grain sizes (0.147-0.589 mm) have not shown significant differences on the metal ion removal as compared among a mixture of them and different grain sizes tested. The results of monocomponent kinetic tests have showed that the equilibrium time was achieved around 2 h, 1 h and 45 min for Zn(II), Cu(II) and Cd(II), respectively. However, 1 and 2 h equilibrium time was achieved for Zn(II) and Cd(II), respectively, in a Zn(II)-Cd(II) binary system. In similar way, 1 and 2 h equilibrium time was achieved for Cu(II) and Cd(II), respectively, in a Cu(II)-Cd(II) binary system, while it was 45 min for both Zn(II) and Cu(II) in a Zn(II)-Cu(II) binary system. From the ternary kinetic test, equilibrium time of 45 min was observed for both Zn(II) and Cd(II), while a 1h equilibrium time was observed for Cu(II). The kinetic experimental data, at 30oC and pH 5, were found to best follow the pseudo-second order kinetic model, according to the good correlation coefficient value. The single equilibrium data for each metal at pH 5 were described according to the Langmuir isotherm model, with the same maximum metal content (qmax) values around 0.6 mEq.g-1 for all metals. While, the binary sorption data were evaluated through the Langmuir-type isotherms surface and their adjustable parameters were determined by the PSO (Particle Swarm Optimization) method. From the modeling results of the binary sorption data, the maximum metal contents were: 0.49 and 0.21 mEq.g-1 for Zn(II) and Cu(II), respectively, in Zn(II)-Cu(II) system; 0.42 and 0.17 mEq.g-1 for Cu(II) and Cd(II), respectively, in Cu(II)-Cd(II) system; 0.46 and 0.17 mEq.g-1 for Zn(II) and Cd(II), respectively, in Zn(II)-Cd(II) system. While, the maximum metal content values of 0.27, 0.65 and 0.30 mEq.g-1 were obtained for Zn(II), Cu(II) and Cd(II) ions, respectively, for a ternary sorption system. The kinetic and equilibrium adsorption results suggest that the E. crassipes biomass can be used as a low-cost, alternative biosorbent in metal treatment systems of industrial effluents. / O objetivo deste trabalho foi avaliar a capacidade de adsorção da macrófita Eichhornia crassipes, bem como investigar o equilíbrio e a cinética de adsorção dos íons divalentes cobre, cádmio e zinco, em sistemas monocomponentes, binários e ternários de sorção. A fim de melhorar a cinética de biossorção e as condições experimentais de equilíbrio, foi testado o efeito da temperatura de secagem da planta utilizando as temperaturas de 30 e 50°C, enquanto que o efeito da temperatura de sorção foi avaliada em quatro diferentes temperaturas, variando de 25 a 45°C. O efeito do tamanho dos grânulos do biossorvente também foi estudado utilizando-se três granulometrias, as quais estavam na faixa entre 0,147 e 0,589 mm e também foi testada a mistura dos grânulos sem ser peneirada. Para todos os testes, um volume de 50 mL de solução contendo os íons metálicos (4 mEq.L-1) foi colocada em contato com 250 mg de biomassa em erlenmeyers de 125 mL. As misturas foram agitadas por 12 h para cada ajuste de temperatura e, em seguida, as amostras foram filtradas e as quantidades de íons metálicos presentes na fase líquida foram medidas por espectrofotometria de absorção atômica. A fim de obter os tempos de equilíbrio foram realizados experimentos de adsorção em uma faixa de tempo variando de 5 min a 48 h. Também foram realizados testes batelada dos dados de equilíbrio utilizando a biomassa da E. crassipes como biossorvente em um volume constante de 50 mL de solução de metal (4,0 mEq.L-1) em contato com a biomassa seca, variando de 20 a 550 mg. Da mesma forma foram realizadas as bateladas experimentais de adsorção multicomponente, em pH 5, durante 4 horas de agitação. A temperatura de secagem da macrófita que obteve um desempenho maior na remoção dos íons metálicos foi a de 30°C. Para as temperaturas de sorção testadas no intervalo de 25 a 45°C, a percentagem mais elevada de remoção dos metais foi observada em 30°C. Por outro lado, os experimentos de sorção em várias granulometrias (0,147 a 0,589 mm) não mostraram diferenças significativas na remoção dos íons metálicos em relação à mistura delas ou entre as diferentes granulometrias testadas. Os resultados dos testes cinéticos monocomponentes mostraram que o tempo de equilíbrio foi alcançado em torno de 2 h, 1 h e 45 min para Zn (II), Cu (II) e Cd (II), respectivamente. No entanto, no sistema binário Zn(II)-Cd(II), os tempos de equilíbrio foram 1 e 2 h para o Zn(II) e para o Cd(II), respectivamente. De maneira similar, tempos de equilíbrio de 1 e 2 h também foram alcançados para o Cu(II) e para o Cd(II), respectivamente, no sistema binário Cu(II)-Cd(II) e de 45 min para ambos os íons Zn(II) e Cu(II) no sistema binário Zn(II)-Cu(II). A partir do teste cinético ternário foi possível observar que o tempo de equilíbrio para os íons Zn(II) e Cd(II) foram de 45 min, enquanto que para o Cu(II) o tempo de equilíbrio foi de 1h. Os dados experimentais da cinética em 30°C e em pH 5 foram melhor ajustados pelo modelo cinético de pseudo-segunda ordem de acordo com o valor do coeficiente de correlação obtido. Os dados de equilíbrio foram melhor descritos pela isoterma de Langmuir em pH 5 para todos os íons metálicos, obtendo os valores das capacidades máximas de sorção (qmax) em torno de 0,6 mEq.g-1 para todos os metais. Os dados de sorção para os sistemas binários foram avaliados através das isotermas de superfície de resposta pelo modelo de Langmuir e os parâmetros ajustáveis foram determinados pelo método PSO (Particle Swarm Optimization). A partir dos resultados obtidos na modelagem dos dados binários as capacidades máximas de sorção dos íons metálicos foram: 0,49 e 0,21 mEq.g-1 para o Zn(II) e o Cu(II), respectivamente, no sistema binário Zn(II)-Cu(II); 0,42 e 0,17 mEq.g-1 para o Cu(II) e o Cd(II), respectivamente, no sistema Cu(II)-Cd(II) e 0,46 e 0,17 mEq.g-1 para o Zn(II) e o Cd(II), respectivamente, no sistema Zn(II)-Cd(II). Enquanto que, para os sistema ternário, as capacidades máximas de sorção foram de 0,27; 0,65 e 0,30 mEq.g-1 para o Zn(II), o Cu(II) e o Cd(II), respectivamente. Os resultados obtidos na cinética de adsorção e de equilíbrio sugerem que a biomassa da E. crassipes pode ser utilizada com um baixo custo e é um biossorvente alternativo para o uso em sistemas de tratamento de efluentes industriais.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Eduardo Borges Lied.pdf: 1709683 bytes, checksum: afb03fea575cffbd1c379c5b02640807 (MD5) Previous issue date: 2012-02-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The cassava processing industry, especially potato starch, have a high pollution potential due to the release of their effluents on aquatic ecosystems. Among the main characteristics of this effluent highlights the high organic load and the presence of cyanide ion. The treatment of wastewater from potato starch has been done predominantly by treatment ponds. However, this type of system has limitations for wastewater treatment with the presence of cyanide. The cyanide ion is toxic to micro-organisms, and at certain concentrations the effect is significant, compromising both the removal of cyanide itself as other biodegradable compounds. In this context the present study evaluated the efficiency of starch factory effluent treatment by coagulation / flocculation, employing for that seed extracts of Moringa oleifera (M.O.) as a natural coagulant, as well as the use of the aquatic macrophyte Eichhornia crassipes as natural adsorbent. In the first stage of treatment, represented by the tests of coagulation/flocculation was used the methodology of experimental planning Central Composite Rotatable Design (DCCR). The variables studied were of the M.O. and concentration of salt solution of sodium chloride (NaCl). The test conditions were the following: fast mixing speed (VMR) of 100 rpm, mixing time (TMR) of 2 min; slow speed mixing (VML) of 20 rpm, mixing time (TML) 10 min, the settling time was 60 min. The response variables analyzed in this phase were: turbidity and color, COD and cyanide ion. The operating conditions were optimized: concentration M.O. of 2484 mg L-1 and salt concentration of 0.9 mol L-1. Under these conditions it was possible to remove 89.16% of Turbidity, 54.43% of apparent color, 66.39% of COD and 9.9% of cyanide ion. Given the low efficiency of removal of cyanide ion by coagulation is started for a subsequent treatment. For this, we adopted a treatment by batch adsorption using dry biomass of the aquatic macrophyte Eichhornia crassipes as an adsorbent. For the purpose of a further investigation was used a synthetic solution cyanide (NaCN solution). The best operating conditions of pH, adsorbent dosage and contact time were 2.0, 2.0 g L-1 and 20 min, respectively. By simulating a test combined coagulation/flocculation/adsorption with the effluent of cassava industry to greater removal of cyanide ion fit the sample with pH adjustment (2.0), removing around 31%, proving the thesis of the preliminary tests indicated for tests with a solution of sodium cyanide. / As indústrias de processamento de mandioca, especialmente as fecularias, apresentam alto potencial poluidor devido ao lançamento de seus efluentes sobre os ecossistemas aquáticos. Dentre as principais características deste efluente destaca-se a alta carga orgânica e a presença do íon cianeto. O tratamento das águas residuárias de fecularias vem sendo feito predominantemente por lagoas de tratamento. No entanto, esse tipo de sistema de tratamento apresenta limitações para efluentes com presença de cianetos. O íon cianeto é tóxico aos micro-organismos, sendo que em certas concentrações a influência é bastante significativa, comprometendo tanto a remoção do próprio cianeto como de outros compostos biodegradáveis. Neste contexto o presente estudo avaliou a eficiência do tratamento de efluentes de fecularia por coagulação/floculação, para isso empregando extratos de sementes de Moringa oleifera (MO) como coagulante natural, bem como o uso da macrófita aquática Eichhornia crassipes como adsorvente natural. Na primeira etapa do tratamento, representado pelos ensaios de coagulação/floculação foi utilizada a metodologia do planejamento experimental do tipo Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR). As variáveis estudadas foram: concentração de MO e concentração da solução salina de cloreto de sódio (NaCl). As condições de ensaio foram as seguintes: velocidade de mistura rápida (VMR) de 100 rpm, com tempo de mistura (TMR) de 2 min; velocidade de mistura lenta (VML) de 20 rpm, com tempo de mistura (TML) de 10 min; o tempo de sedimentação foi de 60 minutos. As variáveis de resposta analisadas nesta etapa foram: Turbidez, Cor Aparente, DQO e Íon Cianeto. As condições operacionais otimizadas foram: concentração de MO de 2484 mg L-1 e concentração salina de 0,9 mol L-1. Nestas condições foi possível remover 89,16% de turbidez, 54,43% de cor aparente, 66,39% de DQO e 9,9% de íon cianeto. Em face da baixa eficiência de remoção de íon cianeto por coagulação partiu-se para um tratamento subsequente. Para isso, adotou-se um tratamento por adsorção em batelada utilizando a biomassa seca da macrófita aquática Eichhornia crassipes como adsorvente. Para efeitos de uma melhor investigação utilizou-se uma solução sintética de cianeto (solução de NaCN). As melhores condições operacionais de pH, dosagem de adsorvente e tempo de contato foram 2,0; 2,0 g L-1 e 20 min, respectivamente. Ao simular um ensaio combinado de coagulação/floculação/adsorção com o efluente bruto de fecularia a maior remoção de íon cianeto coube a amostra com ajuste de pH (2,0), remoção em torno de 31%, comprovando a tese dos ensaios preliminares indicados pelos testes com a solução de cianeto de sódio.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gustavo H F dos Santos.pdf: 2924329 bytes, checksum: 74a03389110637af2cd08afee90b23ec (MD5) Previous issue date: 2012-02-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The main objective of this study was to evaluate the types of biosorption mechanisms involved in the removal of copper, zinc and cadmium divalent ions by dead Egeria densa macrophyte biomass. Batch adsorption experiments, consisting of mixtures of 0.3 g biomass and 50 mL metal solution were performed at initial pH 5, and under constant temperature (50 oC) and shaking conditions. The PIXE analytical technique was applied to determine the metal concentration in aqueous and solid phases. All PIXE measurements were performed at the Ion Beam-based Material Analysis Laboratory of the Physics Institute of the São Paulo University. Preliminary to adsorption experiments, the point of zero charge assigned to E. densa biosorbent was determined to be at a 5.0-6.5 pH value range. From metal speciation diagrams, the Cu, Zn, Cd and Ca divalent ions are expected to be majorities below the pH values of 5, 6, 8, and 10, respectively, whereas above these pH regions other metal compounds are mainly expected. As confirmed by measured pH values of 5.0 ± 0.2 at all experiments of adsorption and desorption, E. densa biosorbent submerged in each metal solution has exhibited zero net electrical charge on its surface, indicating that the removals of Cu²+, Zn²+, and Cd²+ and the desorption of these metal ions should be mainly performed by the ion exchange mechanism. According to the mass balance analysis performed for each metal adsorption experiment, the ion exchange process was confirmed to be the main mechanism for the metal removal and desorption by the E. densa biosorbent. At pH value of 5 the E. densa biosorbent surface shows a behavior of ion exchanger. / O objetivo principal deste trabalho foi avaliar os mecanismos de biossorção envolvidos na remoção dos íons cobre, zinco e cádmio pela macrófita aquática Egeria densa inativa. Experimentos de sorção monocomponente foram realizados em sistema batelada, misturando 0,3 g do biossorvente com 50 mL de solução metálica, com pH inicial 5,0, sob agitação constante e temperatura controlada em 30°C, em uma incubadora refrigerada com agitação. A determinação da concentração das espécies iônicas nas fases líquida e sólida foi realizada pela técnica espectroscópica PIXE (Particle Induced X-ray Emission). As medidas foram realizadas no Laboratório de Análise de Materiais por Feixes Iônicos do Instituto de Física da USP. Foram realizados experimentos para determinação do ponto de carga zero (pHPCZ) da biomassa e elaborados diagramas de especiação dos metais. O pHPCZ da macrófita Egeria densa foi encontrado na faixa entre 5,0 a 6,5. Por meio de diagramas de especiação, observou-se que as formas iônicas Cu²+, Zn²+, Cd²+ e Ca²+ são predominantes nas faixas de pH entre 0 - 5,0; 0 - 5,0; 0 - 8,0 e 0 - 10,0, respectivamente. O pH final medido em todos experimentos de biossorção e de regeneração da biomassa, foi em média de 5,0 ± 0,2. Desta forma, nos experimentos de sorção, os íons cobre, zinco, cádmio e cálcio encontravam-se na forma divalente. Nas condições operacionais utilizadas, a biossorção dos íons metálicos cobre, cádmio e zinco, pela macrófita Egeria densa, em pH inicial 5,0, ocorreu principalmente pelo mecanismo de troca iônica, com os cátions cálcio, sódio e potássio. Na regeneração da macrófita utilizando solução de CaCl2, também foi verificado que o mecanismo envolvido neste processo foi de troca iônica. O processo de dessorção dos íons metálicos ocorreu, devido ao comportamento da biomassa ser equivalente a de um trocador iônico.

Stormwater runoff from highways is a source of pollution to surface water bodies and groundwater. This project develops a bio-detention treatment and harvesting system that is incorporated into roadside swales. The bio-detention system uses Bold & Gold™, a type of biosorption activated media (BAM), to remove nutrients from simulated highway runoff and then store the water in underground vaults for infiltration, controlled discharge, and/or irrigation and other non-potable applications. In order to design a bio-detention system, media characteristics and media/water quality relationships are required. Media characteristics determined through testing include: specific gravity, permeability, infiltration, maximum dry density, moisture content of maximum dry density, and particle-size distribution. One of the goals of this experiment is to compare the nitrogen and phosphorous species concentrations in the effluent of BAM to sandy soil for simulated highway runoff. Field scale experiments are done on an elevated test bed that simulates a typical roadway with a swale. The swale portion of the test bed is split into halves using BAM and sandy soil. The simulated stormwater flows over a concrete section, which simulates a roadway, and then over either sod covered sandy soil or BAM. One, one and a half, and three inch storms are each simulated three times with a duration of 30 minutes each. During the simulated storm event, initial samples of the runoff (influent) are taken. The test bed is allowed to drain for two hours after the rainfall event and then samples of each of the net effluents are taken. In addition to the field scale water quality testing, column tests are also preformed on the sandy soil and Bold & Gold™ without sod present. Sod farms typically use fertilizer to increase production, thus it is reasonable to assume that the sod will leach nutrients into the soils on the iv test bed, especially during the initial test runs. The purpose of the column tests is to obtain a general idea of what percentage removals of total phosphorus and total nitrogen are obtained by the sandy soil and Bold & Gold™. It is shown that the Bold & Gold™ media effluent has significantly lower concentrations of total nitrogen and total phosphorus compared to the effluent of the sandy soil based on an 80% confidence level. The Bold & Gold™ has a 41% lower average effluent concentration of total nitrogen than the sandy soil. The Bold & Gold™ media has a 78% lower average effluent concentration of total phosphorus than the sandy soil. Using both the column test data in combination with the field scale data, it is determined that the Bold & Gold™ BAM system has a total phosphorus removal efficiency of 71%. The removal efficiency is increased when stormwater harvesting is considered. A total phosphorus reduction of 94% is achieved in the bio-detention & harvesting swale system sample design problem

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-09-03T17:30:48Z No. of bitstreams: 1 MORGANA FABÍOLA CUNHA SILVA CANUTO - TESE PPGEP 2012..pdf: 1607652 bytes, checksum: 0c3a5a7e86e448696445e64563fdd07d (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-03T17:30:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MORGANA FABÍOLA CUNHA SILVA CANUTO - TESE PPGEP 2012..pdf: 1607652 bytes, checksum: 0c3a5a7e86e448696445e64563fdd07d (MD5) Previous issue date: 2012-10 / CNPq / A degradação dos ambientes aquáticos por metais pesados está relacionado ao aumento desenfreado do setor industrial. A biossorção é uma alternativa eficiente e de baixo custo para o tratamento dos efluentes contaminados por metais pesados que são lançados no meio ambiente por parte das indústrias, Uma alternativa para a remoção de metais pesados presentes em efluentes líquidos é o processo de adsorção em colunas de leito fixo utilizando a levedura Saccharomyces cerevisiae imobilizada com quitosana. Experimentos da cinética de biossorção foram realizados em tanque agitado utilizando os bioadsorventes, esferas de quitosana, levedura Saccharomyces cerevisiae livre e imobilizada com quitosana para remoção do íon Cd2+, enquanto que os experimentos do equilíbrio de adsorção e em coluna de leito fixo, realizados com a levedura imobilizada. Os modelos pseudo-segunda ordem e o de Michaelis Menten apresentaram um bom ajuste aos dados experimentais, enquanto para o estudo do equilíbrio o modelo de Langmuir foi o que melhor representou a isoterma de adsorção. As curvas de ruptura obtidas para concentrações do íon Cd2+ de até 20 mg.L-1 demonstraram que o leito estava longe de atingir a saturação, porém ao ampliar a faixa de concentração 40 – 90 mg.L-1, o leito ficou mais próximo da saturação, sendo verificado a viabilidade de se utilizar este bioadsorvente para o tratamento de efluentes que contenham Cd2+. A técnica de planejamento experimental foi utilizada para avaliar os efeitos das variáveis concentração do efluente sintético e vazão de operação sobre a quantidade adsorvida de Cd2+ e o percentual de remoção. O efeito da vazão de operação é o fator mais significativo seguido da concentração do íon Cd2+, para a variável resposta quantidade adsorvida de Cd2+, enquanto apenas a variável vazão de operação foi estatisticamente significativa sobre o percentual de remoção. Os modelos matemáticos, da Força Impulsora Linear e o de Thomas, descreveram satisfatoriamente o comportamento das curvas de ruptura. / The degration of aquatic ecosystems caused by metallic ions is related to the unbridled increase in industrial sector. Biosorption is an efficient and low cost alternative for the treatment of effluents contaminated by metallic ions, which are thrown by industries into the environment. An alternative in order to remove these ions into the liquid effluents is a process of biosorption in fixed bed columns using Saccharomyces cerevisiae yeast immobilized with Chitosan. Biosorption's kinetics experiments were conducted in agitated tanks using bioadsorbing, chitosan's spheres, free Saccharomyces cerevisiae yeast and immobilized with chitosan to remove Cd2+ ion, whereas the equilibrium experiments of biosorption and in a fixed bed column, were conducted with immobilized yeast. Both pseudo-second order and Michaelis Menten models prevented a good adjustment to the experimental data, whereas to the equilibrium study, Langmuir's model was the one which better represented the adsorption's isotherm. The rupture curves got by Cd2+ ion concentration of up to 20 mg.L-1 show that the bed was far from reaching saturation. Nevertheless, by extanding the concentrations of 40-90 mg.L-1, the bed got closer to saturation and being checked the viability of using this bioadsorvent to treating effluents which contains Cd2+. The experimental planning techinique was used to evaluate the effects of concentration variables from the sinthetic aqueous solution of Cd2+ in the entry of the bed and flow of operation over a quantity adsorbed and the removal percentage. The flow operation effect was the most significant factor being followed by the concentration for the response variable amount absorbed, whereas only the flow variable from operation was statiscally significant about removal percentage. Mathematical models of Linear Driving Force and Thomas' satisfactorily described the breakthrough curves behavior.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rafaela da Silva Limons.pdf: 1188810 bytes, checksum: 3222e9bb51995ce2bffdbb6505a56d20 (MD5) Previous issue date: 2008-02-11 / The industries of cassava processing are considered great polluting, therefore they generate highly pollutant a wastewater, the manipueira, with high concentration of organic substance. The method of treatment used in these industries is basically the system of stabilization. However, in function of the raised organic load, normally the effluent end if does not present in adequately favorable conditions for the ousting in hydrias resources, being essential a complementary treatment, so that the wastewater is adjusted to the current law. Thus, this work had for objective to study the removal of organic substance, nutrients and metals weighed, by means of a batelada system, for the dry biomass of the macrófita Salvinia sp. In this direction, with intention to investigate the factors that influence the capacity of removal of these contaminantes and to understand the mechanisms of this process, it was used as technique of factorial planning rotational central delineation composed - DCCR, verifying the influence of three independent 0 variable: pH initial, initial concentration of biomass - C and agitation -. The gotten results had shown that the best operational conditions had in accordance with varied the studied pollutant, thus best pH were: 5,8 for the match - P and zinc - Zn and 8,2 for the chemical demand of oxygen - DQO, nitrogen - N and have covered - Cu; the best concentration of biomass of 0,0013 g/mL for the DQO, the N, P and Zn and 0,0053 g/mL for the Cu and the 30 agitation of rpm for DQO and N and 120 rpm for the P, Zn and Cu. For the Compact disc removal of 100% in practically all was gotten the assays, in virtue of low the initial concentration of this metal. The gotten results had allowed to conclude respectively that in the best operational conditions the dry biomass of the Salvinia sp. influenced positively in process, reaching 97.91% of removal of DQO, 99.96% of P and 99.67% of N, with initial concentration of 20.480, 121,6 and 350 mg/L. Moreover, the results had shown to the promising character of the Salvinia sp. as biossorvente, being capable to adsorver up to 76,70% of íons of Zn, 99.79% of Cu and 100% of íons Compact disc, in industrias liquid residues contend small metal concentration heavy. The assays with the isotherms of adsorção of Zn and Cu had indicated that the capacity of biossorção of copper and 0,50 zinc had been approximately of 0,70 and meq/g in pH 5,0, being that the best adjustment occurred with the Isotherm of Sips. / As indústrias de processamento de mandioca são consideradas grandes poluidoras, pois geram um resíduo líquido altamente poluente, a manipueira, com alta concentração de matéria orgânica. O método de tratamento empregado nestas indústrias é basicamente o sistema de lagoas. Entretanto, em função da elevada carga orgânica, normalmente o efluente final não se apresenta em condições adequadamente favoráveis para o despejo em recursos hídricos, sendo essencial um tratamento complementar, para que o resíduo líquido esteja adequado à legislação vigente. Assim, este trabalho teve por objetivo estudar a remoção de matéria orgânica, nutrientes e metais pesados, por meio de um sistema batelada, pela biomassa seca da macrófita Salvinia sp. Neste sentido, com o intuito de investigar os fatores que influenciam a capacidade de remoção destes contaminantes e para se compreender os mecanismos deste processo, utilizou-se como técnica de planejamento fatorial o delineamento composto central rotacional - DCCR, verificando a influência de três variáveis independentes: pH inicial, concentração inicial de biomassa - C e agitação - A. Os resultados obtidos mostraram que as melhores condições operacionais variaram de acordo com o poluente estudado, assim o melhor pH foi: 5,8 para o fósforo - P e zinco - Zn e 8,2 para a demanda química de oxigênio - DQO, nitrogênio - N e cobre -Cu; a melhor concentração de biomassa de 0,0013 g/mL para a DQO, o N, P e Zn e 0,0053 g/mL para o Cu e a agitação de 30 rpm para a DQO e N e 120 rpm para o P, Zn e Cu. Para o Cd obteve-se remoção de 100% em praticamente todos os ensaios, em virtude da baixa concentração inicial deste metal. Os resultados obtidos permitiram concluir que nas melhores condições operacionais a biomassa seca da Salvinia sp. influenciou positivamente no processo, alcançando 97,91% de remoção de DQO, 99,96% de P e 99,67% de N, com concentração inicial de 20.480, 121,6 e 350 mg/L, respectivamente. Além disso, os resultados mostraram o caráter promissor da Salvinia sp. como biossorvente, sendo capaz de adsorver até 76,70% de íons de Zn, 99,79% de Cu e 100% de íons Cd, em resíduos líquidos industrias contendo pequena concentração de metais pesados. Os ensaios com as isotermas de adsorção de Zn e Cu indicaram que a capacidade de biossorção do cobre e zinco foram aproximadamente de 0,70 e 0,50 meq/g em pH 5,0, sendo que o melhor ajuste ocorreu com a Isoterma de Sips.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Patricia C Cervelin.pdf: 689466 bytes, checksum: b74333db0911dc152167518d0ffcac74 (MD5) Previous issue date: 2010-02-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Among the main contributors to the contamination of water by industrial waste is the textile industry. The textile sector is a major producer of chemicals, such as colors, and generator large volumes of effluent. The textile dye is a product of high toxicity, and most of them are considered carcinogenic. Thus the removal of dyes in industrial effluents is of great interest, since such contaminants can affect water clarity, the solubility of gases in receiving bodies and change the processes of photosynthesis. In addition there are technologies for the removal of dye of effluent, such as activated charcoal, few studies have examined the ability of dye removal by biological origin, which would decrease the cost of treating this waste. Thus the process of biosorption used in this study was to investigate the application of macrophyte Salvinia sp. in nature and pre-treated in a basic with NaOH, and an acid with H3PO4, as low cost biosorbent for the removal of dye Blue 5G. The effect of pH and temperature was investigated in the biosorption process and proved to be variables that affect the ability to remove the dye solution. The adsorption data were adjusted to balance using the kinetic models of pseudo-first order and pseudo-second order. The models of adsorption isotherms of Langmuir, Freundlich and Sips were used to describe the experimental data of equilibrium of biosorption process. The thermodynamic parameters of biosorption process were obtained. The results showed that the balance of the system was reached in approximately 48 hours of contact, with removal of dye Blue 5G of 98.35% for the Salvinia sp. in nature, at pH 1 and temperature of 60°C and 97.06% for the Salvinia sp. pre-treated with NaOH, 96.42% for the Salvinia sp. pre-treated with H3PO4 at a temperature of 45°C. The model of pseudo-second order showed satisfactory fit with experimental data. Among the models studied, the Langmuir isotherm described excellently the experimental data for the three biomasses studied, with maximum adsorption capacity of 24.26 mg/g at 30°C for biomass pre-treated in basic mean. The study of thermodynamic parameters of biosorption of dye Blue 5G showed that biosorption is endothermic nature and has a great affinity between the biomass and dye. This study found that the biomass of macrophyte Salvinia sp. pré-treated with NaOH has potential application in the removal of reactive dye Blue 5G, as alternative adsorbent and low cost. / Entre os principais contribuintes para a contaminação de águas por resíduos industriais pode-se citar a indústria têxtil. O setor têxtil é conhecido pela elevada utilização de produtos químicos, como os corantes, e gerador de grandes volumes de efluente. O corante têxtil é um produto de alta toxicidade, sendo que em sua maioria são considerados carcinogênicos. Desta forma a remoção de corantes em efluentes industriais é de grande interesse, uma vez que esse contaminante pode afetar a transparência da água, a solubilidade dos gases nos corpos receptores e alterar os processos de fotossíntese. Mesmo com variadas tecnologias para remoção de corante do efluente, como carvão ativado, são raros os estudos que tem analisado a capacidade de remoção de corantes por origem biológica, o que diminuiria os custos de tratamento desse resíduo. Desta forma o processo de biossorção empregado neste trabalho teve por objetivo investigar a aplicação da macrófita Salvínia sp. in natura, e pré-tratada em meio básico com NaOH, e em meio ácido com H3PO4, como biossorvente de baixo custo para a remoção do corante comercial reativo Azul 5G. O efeito do pH e da temperatura foi investigado no processo de biossorção e mostraram ser variáveis que afetam a capacidade de remoção do corante da solução. Os dados de adsorção de equilíbrio foram ajustados empregando os modelos cinéticos de pseudo-primeira ordem e pseudo-segunda ordem. Os modelos de isotermas de adsorção de Langmuir, Freundlich e Sips foram utilizados para descrever os dados experimentais de equilíbrio do processo de biossorção. Os parâmetros termodinâmicos do processo de biossorção foram obtidos. Os resultados demonstraram que o equilíbrio do sistema foi atingido em aproximadamente 48 horas de contato, com remoção de corante Azul 5G de 98,35% para a Salvínia sp. in natura e 97,06% para a Salvinia sp. pré-tratada com NaOH, em pH 1 e temperatura de 60°C, e remoção de 96,42% para a Salvínia sp. pré-tratada com H3PO4 em temperatura de 45°C. O modelo de pseudo-segunda ordem apresentou ajuste satisfatório com os dados experimentais. Entre os modelos estudados, a isoterma de Langmuir e Sips descreveram satisfatoriamente os dados experimentais para as três biomassas estudadas, apresentando capacidade máxima de adsorção de 24,26 mg/g e 24,83 mg/g, para Langmuir e Sips, respectivamente, à temperatura de 30°C para a biomassa pré-tratada em meio básico. O estudo dos parâmetros termodinâmicos de biossorção do corante Azul 5G demonstrou que a biossorção é de natureza endotérmica e demonstra grande afinidade entre a biomassa e o corante. Este estudo verificou que a biomassa da macrófita Salvínia sp. pré-tratada com NaOH apresenta potencial de aplicação na remoção do corante reativo Azul 5G, como adsorvente alternativo e de baixo custo.

Le secteur industriel du traitement de surface (TS), secteur d’excellence en Bourgogne Franche-Comté, est contraint de recourir à de nouvelles méthodes d’épuration des eaux du fait d’une règlementation européenne de plus en plus stricte. En effet, notamment dans le cadre de la Directive Cadre sur l’Eau, les industriels doivent sans cesse améliorer la qualité de leurs rejets et diminuer les impacts générés par ceux-ci. Ce travail de thèse s’inscrit dans cet objectif. Ainsi, trois grands types d’investigations ont été menés : le premier a permis de définir la composition qualitative et quantitative en substances dangereuses (SD) des rejets de TS et d’étudier leur variabilité temporelle ; le second a validé des modifications d’une station physico-chimique de traitement des eaux franc-comtoise pour diminuer le flux de SD ; le dernier a proposé des solutions innovantes par bioadsorption sur des matériaux de cyclodextrine et par procédé d’oxydation avancée (POA) soit par ozone/UV, soit par l’utilisation de catalyseurs Pd-Cu pour atteindre le même objectif.[...] / The industrial sector of surface treatment (ST), sector of excellence in Bourgogne Franche-Comté, is forced to resort to new methods for water treatment due to European regulations increasingly strict. Indeed, particularly in the context of the Water Framework Directive, industries must continually improve the quality of their discharge waters and reduce the impacts generated by them. This work is part of this. Thus, three types of investigations were conducted: the first has defined qualitative and quantitative composition of hazardous substances (HS) in ST discharge waters and study their temporal variability; the second has approved changes in a physicochemical wastewater decontamination station to decrease HS water flow; the last proposed innovative solutions by biosorption on cyclodextrin materials and advanced oxidation process (AOP) by ozone / UV, or by the use of Pd-Cu catalysts to achieve the same objective.[...]