Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:54Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-10-11Bitstream added on 2014-06-13T19:03:39Z : No. of bitstreams: 1 jesus_gj_dr_rcla.pdf: 4895578 bytes, checksum: 6970fd46e2b766b5810c294018cd18da (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho utilizou Neurospora crassa 74A em sua forma paramorfogênica, para avaliar o processo inicial da remoção da cor de efluentes aquáticos, que se desenvolveu em duas etapas; a biosorção e a biodegradação. Nos espectros de UV-Vis foi possível estabelecer o grau de remoção do corante por biosorção, seguido, após um tempo mais longo de contato, do início de processo biodegradativo; em que ficou caracterizado, principalmente, o aparecimento de bandas, indicando a presença de aminas primárias, após 120 horas de contato. Deste modo, pode-se deduzir que o fungo após esgotar sua fonte de carbono decorrente do inóculo, recorreu à fonte de carbono alternativo, vindo do substrato mais próximo, ou seja, das moléculas de corantes. No estudo da tolerância ficou evidenciado que todos os corantes estudados apresentaram fatores que provocaram uma diminuição da produção de biomassa, contudo, foi possível com a determinação da Concentração Efetiva (EC50), que caracteriza a inibição ou mortalidade de 50% dos organismos testados, para saber o grau de toxicidade destes corantes. Os mais tóxicos foram Procion Red MX-5B em pH 2,50; seguido do Acid Red 151 em pH 2,50. Menos tóxicos foram Direct Red 23 no pH 6,50 e Erythrosine B no pH 4,50. / In this research Neurospora crassa 74A in its paramorphogenic form was used to evaluate the initial process of the dye removal from water effluents, which was carried out in two steps; biosorption and biodegradation. It was possible to establish in the UV-Vis spectra a dye removal degree through biosorption, soon after a longer contact time between the microorganism and the dye, beginning the biodegradative process. In which it was mainly characterized the band appearance, pointing out the presence of primary amines after 120-hours contact. Thus, it can be deduced that the fungus after exhausting its carbon source due to the innoculum, it came after the alternative carbon source, coming from nearer substrate, that its, the dye molecules. The tolerance study showed that all dyes presented factors, which induced a decrease in the biomass production; however, it was possible to know the toxicity of the dyes because of the determination of the EC50. The most toxics were (Procion Red MX-5B at pH 2.50); followed by (Acid Red 151 at pH 2.50). The less toxics were (Direct Red 23 at pH 6.50) and (Erythrosine B at pH 4.50).

Orientador: Denise Bevilaqua / Orientador: Oswaldo Garcia Júnior (in memoriam) / Banca: Elizabeth Berwerth Stucchi / Banca: Peter Hammer / Banca: Antonio Carlos Augusto da Costa / Banca: Ana Teresa Lombardi / Resumo: O processo de biossorção tem sido reconhecido como alternativa potencial na concentração de metais pesados e radioisótopos a partir de corpos d'água que recebem ação antropogênica (indústria, mineração, etc.). A biossorção é um processo que se baseia na remoção de íons metálicos em solução aquosa através de interações entre o metal e determinados sítios ativos presentes em revestimentos celulares, provenientes de biomassas como algas, bactérias e fungos. Na última década, há na literatura um crescente interesse na aplicação deste processo para concentração, recuperação e separação de metais de alto valor agregado e/ou de grande demanda tecnológica, tais como as terras-raras (TR) - essenciais para fabricação de um sem-número de produtos, a citar: laseres, supercondutores, equipamentos miniaturizados, etc. Apesar de apresentarem uma considerável disponibilidade na natureza, as TR possuem alto valor agregado devido aos dispendiosos e complexos processos de separação e purificação de misturas de TR, resultado da alta similaridade química entre os elementos do grupo. Poucos países detêm processos industriais completos de separação destes metais, dessa forma, o domínio dessa tecnologia determina uma importância considerável nos aspectos geopolíticos, estratégicos e econômicos, visto a extensão de investimentos em P&D envolvidos e as descobertas geológicas nas últimas décadas das jazidas chinesas, que abrangem 80% das reservas mundiais. Este trabalho consiste em uma avaliação preliminar da utilização do processo de biossorção na biomassa Sargassum sp. para a concentração, recuperação e separação de misturas de metais TR a partir de soluções sintéticas. As interações metal-biomassa seguem uma cinética de pseudo-segunda ordem e são descritas pelo modelo de adsorção de Langmuir... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The biosorption process has been recognized as potential alternative to concentrate heavy metal and radioisotopes from wastewaters of the anthropogenic activities (industry, mining, etc.). The biosorption is a process based on removal of metallic ions in aqueous solution from interactions among the metal and determined active sites on cellular envelope of biomasses as such algae, bacteria, and fungus. In last decade, there are in the literature a crescent interest to apply this process for the concentration, recovery, and separation of metals of high aggregated value and/or high technologic demand as the rare earth metal (RE), which are essential for the manufacturing of a great number of products; e.g. lasers, superconductors, miniaturized equipments, etc. Despite of the RE present a relevant availability, they have high aggregated value due to expansive and complicate processes of separation and purification of RE mixtures, which is resulted of the high chemical similarities of the group. Few countries have complete industrial processes of separation of these metals, so the domain of this technology determines a considerable importance in geopolitical, economic, and strategic aspects because the extension of R&D investments involved and the geological discoveries of the Chinese ore deposits in the last decades, which comprise 80 % of world reserves. This work consists on evaluation of the biosorption process by Sargassum sp. biomass for the concentration, recovery, and separation of RE metals from synthetic solutions. The metalbiomass interactions follow the pseudo-second-order kinetics and they are described by the Langmuir adsorption model. Potentiometric and spectroscopic (SEM/EDX, FTIR e XPS) analyses indicate that the biomass is bounded to the RE by oxygenated groups via ionexchange and complexation mechanisms... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Muitos biossorventes naturais têm sido pesquisados por possuírem baixo custo e apresentarem propriedades ligantes, como é o caso da macroalga marinha Sargassum filipendula (S. filipendula) que vem sendo utilizada como material biossorvente no processo de biossorção de metais pesados. No presente trabalho a alga marrom foi utilizada para estudos realizados em batelada, onde se determinou o pH ideal de biossorção de vanádio, a relação sólido/líquido ideal e a importância da velocidade de agitação. O estudo cinético e de equilíbrio dos íons metálicos também foram realizados em bateladas nas seguintes condições de ensaio: (1) 0,10 g de biomassa, 25,0 mL de solução de vanádio igual a 18,0 mg L-1, temperatura 25,0 C e 150 rpm de agitação; (2) 0,10 g de biomassa, 25,0 mL de solução de vanádio igual a 36,0 mg L-1, temperatura 25,0 C e 150 rpm de agitação. A melhor condição para biossorção de vanádio foi encontrada para 36,0 mg L-1 e pH= 2,0. O estudo cinético de biossorção de vanádio mostrou que o modelo de segunda ordem descreve melhor os dados experimentais em 36,0 mg L-1 (R2= 0,9825). O estudo de equilíbrio mostrou um perfil crescente de remoção de vanádio. A melhor eficiência de captação dos íons de vanádio foi de 61,0 % para Co= 40,0 mg L-1 em pH= 2,0. Os dados experimentais da isoterma de vanádio mostraram-se mais adequados ao modelo de Langmuir para pH= 2,0, Os parâmetros de equilíbrio calculados a partir do modelo de Langmuir (b, qmax ) 0,009 e 43,3 mg/g, respectivamente, corroboram melhor para a interpretação dos resultados quando comparados com o modelo de Freundlich (kF, n) 1,56 e 2,41, visto que o coeficiente de correlação é maior para Langmuir / Many natural biosorbents have been investigated for having low cost and submit binding properties, as is the case of marine marcoalgae Sargassum filipendula (S. filipendula) that has been used biosorbent material in the processes of biosorption of heavy metals. In the present study the brown seaweed has been used to study conducted in bach mode, where it was determined the optimum pH for biosorption of vanadium, the solid/liquid ratio ideal and the importance of speed of agitation. The kinetic and equilibrium study of metal ions were also performed in batches in the following test conditions: (1) 0.10 g of biomass, 25.0 mL of vanadium solution equal to 18.0 mg L-1, temperature 303 K and 150 rpm agitation. (2) 0.10 g of biomass, 25.0 mL of vanadium solution equal to 36.0 mg L-1, temperature 303 K and 150 rpm agitation. The optimum conditions for biosorption of vanadium was found to 36.0 mg L-1, pH 2,0. The kinetic study of vanadium biosorption showed that the second order model best describes the experimental data 36.0 mg L-1, (R2 = 0.9825). The balance study showed an increased uptake profile of vanadium. The best collection efficiency of vanadium ion was 46.0 % for Co = 36.0 mg L-1 at pH 2.0. The experimental isotherm data of vanadium were more suitable for the Langmuir model at pH 2.0. The equilibrium parameters calculated from the Langmuir model (b, qmax ) were 0.009 e 43.3 mg/g respectively, to better corroboration to interpretation of results when compared with the Freundlich model (kF, n) 1,56 e 2,41, whereas the correlation coefficient is higher for Langmuir

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-09-16T14:08:01Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) TESE GARRETT FINAL - 18.05 - IMPRESSÃO.pdf: 2823940 bytes, checksum: 11d5e72c3c2f86d850cb1aeceab5cb36 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-16T14:08:01Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) TESE GARRETT FINAL - 18.05 - IMPRESSÃO.pdf: 2823940 bytes, checksum: 11d5e72c3c2f86d850cb1aeceab5cb36 (MD5) Previous issue date: 2016-02-15 / CAPES / Os íons metálicos estão presentes em muitos processos industriais e, quando descartados ao meio ambiente, de forma inadequada, exigem atenção especial devido ao seu nível de periculosidade pode ocasionar efeitos prejudiciais aos seres vivos e consequentemente tornando-se um sério problema ambiental. A remoção desses contaminantes em efluentes líquidos tem sido tema de muitas pesquisas, mas o desafio consiste em encontrar um método seguro, eficaz e econômico capaz de tratar esses efluentes antes de serem descartados em qualquer corpo de água fluente. O processo de adsorção vem sendo utilizado como eficaz para a remoção de íons metálicos. Neste trabalho são apresentados estudos para avaliar a capacidade de biossorção de Cu2+ e Pb2+ aplicando cascas de camarão da espécie Litopenaeus vannamei e leveduras (Saccharomyces cerevisiae e Saccharomyces carlsbergensis) como biossorventes. As análises da fase aquosa monocomponentes e bicomponentes foram analisados pelo equipamento de absorção atômica. O ponto de carga zero (pHPCZ) determinado foi igual a 6,0 e o tempo mínimo de contato foi de 1 hora para a realização dos ensaios. Foram realizados testes de precipitação por 24 horas, verificando a concentração no início e no final do experimento, além disso, foi verificado a retenção do papel de filtro, valores entre 0,005% e 0,009%. Técnicas de caracterização como MEV com EDS, DSC/TG, TGA/DTA, DRX e infravermelho, foram importantes para o estudo e a confirmação dos parâmetros experimentais, como: Isotermas de adsorção e dessorção, o tamanho dos microporos fator determinante na acessibilidade das moléculas de adsorbato para a superfície interna de adsorção, verificação dos compostos químicos dos biossorventes e comportamento das reações endotérmicas ou exotérmicas. A técnica de planejamento experimental foi aplicada para otimização do processo de biossorção dos íons metálicos utilizando cada utilizando cada um dos biossorventes em estudo, onde as variáveis de entrada escolhidas foram velocidade de agitação, pH e temperatura. Os ensaios referentes ao estudo cinético e do equilíbrio do processo biossortivo com concentração de 20 mg.L-1 de íons metálicos foram realizados em batelada utilizando as melhores condições encontradas através dos planejamentos experimentais fatoriais. A variável temperatura apresentou efeito de maior significância na biossorção do Cu2+ para as duas espécies de levedura seguida da velocidade de agitação, enquanto para a casca de camarão o pH foi a variável mais significativa. O modelo de pseudo-segunda ordem apresentou melhor ajuste ao estudo cinético e equilíbrio da biossorção em todas as soluções metálicas pelas biomassas. Os estudos do equilíbrio da biossorção com concentração de 20 mg.L-1 dos íons metálicos Cu2+ e Pb2+ através da Saccharomyces carlsbergensis e casca de camarão se ajustaram melhor no modelo Langmuir-Freundlich com capacidade de adsorção máxima de 2,7 mg.g-1 e 3,75 mg.g-1 (Cobre – levedura e casca respectivamente) e 3,83 mg.g-1 e 4,29 mg.g-1 (Chumbo – levedura e casca respectivamente) em 30 minutos. E para os experimentos bicomponentes com capacidade adsortiva de 3,69 mg.g-1 e 3,97 mg.g-1 (Cobre e Chumbo – levedura e casca respectivamente) em 30 minutos. Os comportamentos termodinâmicos da adsorção para os íons metálicos foram avaliados de acordo com valores encontrados pela entalpia, entropia e energia livre de Gibbs. Valores positivos de ΔH, ΔS e valores negativos para ΔG, mostraram que a adsorção dos íons metálicos pelos biossorventes foi endotérmica, espontânea, favorável, e que a desordem do sistema aumentou durante o processo de adsorção. / The metal ions are present in many industrial processes, and when discarded to the environment, inappropriately, require special attention due to their level of dangerousness can cause harmful effects to living beings and consequently becoming a serious environmental problem. Removing these contaminants in wastewater has been the subject of much research, but the challenge is to find a safe, effective and economical method to treat the effluent before being discharged into any body of flowing water. The adsorption process is being used as effective for the removal of metal ions. This paper presents studies to evaluate the biosorption capacity of Cu2 + and Pb2 + applying shrimp shells of the species Litopenaeus vannamei and yeast (Saccharomyces cerevisiae and Saccharomyces carlsbergensis) as biosorbents. Analyses of single-component and two-component aqueous phase were analyzed by atomic absorption equipment. The point of zero charge (pHPCZ) determined was equal to 6.0 and the minimum contact time was 1 hour for the tests. precipitation for 24 hours Tests were conducted by checking the concentrations at the beginning and end of the experiment, moreover, was found to retain the filter paper, values between 0.005% and 0.009%. characterization techniques such as MEV with EDS, DSC / TG, TGA / DTA, XRD and infrared, were important for the study and confirmation of experimental parameters, such as isotherms of adsorption and desorption, the size of the micropores determining factor in accessibility of molecules adsorbate to the inner surface adsorption, verification of the chemical compounds of the biosorbents, and behavior of the endothermic or exothermic reactions. The experimental design optimization technique was applied to the biosorption process using each of the metal ions using each of biosorbents in a study where the input variables were chosen stirring speed, pH and temperature. The tests for the kinetic study and balance the biossortivo process with concentration of 20 mg L-1 of metal ions were conducted in batch mode using the best conditions found through the factorial experimental design. The variable temperature showed higher significant effect on biosorption of Cu2 + to the two yeast species followed by agitation speed, while for shrimp shells pH was the most significant variable. The pseudo-second-order model showed better fit to the kinetic study and balance of biosorption on all metal solutions by biomasses. Studies balance of biosorption with concentration of 20 mg L-1 of the metal ions Cu2 + and Pb2 + by Saccharomyces carlsbergensis and shrimp shell set best in the Langmuir-Freundlich model with maximum adsorption capacity of 2.7 mg.g- 1 and 3.75 mg.g-1 (Copper - yeast and shell respectively) and 3.83 mg g-1 and 4.29 mg.g-1 (Lead - yeast and shell respectively) for 30 minutes. And for the experiments bicomponent adsorptive capacity of 3.69 mg g-1 and 3.97 mg.g-1 (Copper and Lead - yeast and shell respectively) for 30 minutes. The thermodynamic behavior of adsorption for metal ions were evaluated according to values found by the enthalpy, entropy and Gibbs free energy. Positive values of ΔH, ΔS and negative values for ΔG, showed that the adsorption of metal ions by biosorbents was endothermic, spontaneous, favorable, and that the system disorder increased during the adsorption process.

Orientador: Osvaldir Pereira Taranto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenhariaa Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-26T12:18:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_JeanFerreira_M.pdf: 3341187 bytes, checksum: 23040a974ec5a8dffb2801cb1dc12887 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Os efluentes de muitos processos industriais possuem elevados teores de metais pesados, que em grande parte são lançados nos mananciais, levando à poluição dos recursos hídricos. Existem vários processos de tratamento destes efluentes, mas, em especial, um vem merecendo destaque: o processo de retenção destes metais por algas. As algas são usadas na recuperação ambiental promovendo a remoção de metais pesados, visando reaproveitar estes metais para fins industriais. O objetivo deste trabalho consiste em implementar programas computacionais em linguagem Fortran, juntamente com dados experimentais obtidos através da literatura para a modelagem de processos batelada e contínuo para retenção destes metais pela biossorção através de biomassas (algas). Este estudo foi feito para que o efluente contenha somente um metal pesado e assim não tenha interferência e competição de outros metais. Dados experimentais obtidos pela literatura conduzidos em banho finito, utilizados como parâmetros para o estudo do processo descontínuo, permitiram a quantificação de parâmetros de equilíbrio e de transferência de massa fluido-sólido. Após esta análise em processo descontínuo utilizou-se estes valores para uma primeira estimativa em um processo contínuo. Primeiramente foi feita uma modelagem em Batelada e assim conseguiu-se análise do coeficiente de transferência de massa e constantes de equilíbrio para o processo, análise das isotermas de Langmuir, Freundlich e por fim a modelagem em leito fixo. Resultados satisfatórios foram obtidos tanto para o processo descontínuo quanto para o contínuo em leito fixo com algas. Obtendo assim, curvas de equilíbrio, isotermas de adsorção, curvas de concentração para o processo batelada e curvas de concentração do tipo "breakthrough" na saída do leito para o processo contínuo / Abstract: Effluents of many industrial processes carry high levels of heavy metals, which in great part are disposed in the water sources, polluting them. There are many treatments for these effluents, but one, specially, is gainning importance: the retention of heavy metals using algae. Algae are used in environment recovery promoting retention of heavy metals, in order to reutilize them for industrial purposes. The objective of this work was to develop a computer program in Fortran and, along with experimental data from literature, model the batch and the continous process of heavy metals retention by biossorption. This study was carried out considering the effluent having only one kind of heavy metal, avoiding the influence or competition of other metaIs. Experimental data from batch processes taken ftom literature helped finding the equilibrium and the fluid-solid mass transfer parameters. After this analysis in batch process, these data were used to a first estimate of the continuous process. First, a batch modeling was done and it provided a good analysis of the mass transfer coefficient, the equilibrium constant, the Langmuir and the Freundlich isotherms and the fixed bed modeling. Satisfactory results were obtained to the batch process as much as for the continous algae fixed bed, providing equilibrium curves, adsorption isotherms, batch concentration curves and Breakthrough continous concentration curves / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química

The biosorption of gold from leached solutions of discarded computer microprocessors (DCM) was studied using chitin as biosorbent. Chitin and DCM were obtained and characterized. The DCM components were leached using thiourea solutions and, two ways were tested to recover gold from these solutions: (1) biosorption and (2) precipitation followed by biosorption. For each way, biosorption was evaluated by kinetic, equilibrium and thermodynamic aspects. For both ways, the general order model was suitable to represent the kinetic behavior and, the equilibrium was well represented by the BET model. The biosorption of gold on chitin was a spontaneous, favorable and exothermic process. It was found that the precipitation followed by biosorption was more efficient to recovery gold, since the other compounds were removed from the leached solution in the precipitation step. Using this way, about 80%of gold was recovered, using 20 g L 1 of chitin at 298 K for 4 h. / A biossorção de ouro a partir de soluções lixiviadas de microprocessadores de computador descartados (DCM) foi estudada, usando quitina como biossorvente. A quitina e os DCM foram obtidos e caracterizados. Os componentes dos DCM foram lixiviados usando soluções de tioureia e, duas rotas foram testadas para recuperar o ouro a partir destas soluções: (1) biossorção e (2) precipitação seguida por biossorção. Para cada uma das rotas, a biossorção foi avaliada mediante a cinética, equilíbrio e aspectos termodinâmicos. Para ambas as rotas, o modelo de ordem geral foi adequado para representar o comportamento cinético e, o equilíbrio foi bem representado pelo modelo Brunauer, Emmett, Teller (BET). A biossorção de ouro em quitina foi um processo espontâneo, favorável e exotérmico. Verificou-se que a precipitação seguida por biossorção foi mais eficiente para a recuperação de ouro, uma vez que os outros compostos foram removidos da solução lixiviada na etapa de precipitação. Usando esta rota, cerca de 80% do ouro foi recuperado, utilizando 20 g L-1 de quitina a 298 K durante 4 h.

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

The aim of this master's thesis is to study the biosorption of heavy metals copper, lead and zinc on thermophilic bacteria of the genus Geobacillus – G. thermodenitrificans CCM 2566 and G. thermocatenulatus CCM 2809. Biosorption was carried out in a batch stirred system for each metal separately. The influence of pH, biomass concentration and initial metal concentration on sorption capacity of bacteria was investigated. For both bacteria the optimum biosorption pH values for copper, lead and zinc were 5; 4 and 5, respectively. Sorption capacity of both bacteria was higher at lower concentrations of biomass and increased with increasing initial metal concentration. The confrontation of sorption capacities showed that the bacterium G. thermocatenulatus has greater sorption potential than G. thermodenitrificans.

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

Wastewater contaminated with heavy metal ions (HMIs), stemming from human activities and natural disasters, poses substantial threats to both the environment and human health. The unchecked release of untreated wastewater into natural water bodies leads to severe pollution, upsetting ecological balance. To address this pressing challenge, microalgae-based biosorption technology has emerged as a promising solution for the efficient removal of HMIs from wastewater. Microalgae, with their extensive surface area and intricate cell wall structures, exhibit remarkable efficacy in HMIs biosorption. This thesis aims at elucidating the fundamental principles governing the interactions between HMI and microalgal cells to help enhance the biosorption capacity of HMI by microalgae from two perspectives: 1) conditioning of biomass by either optimizing the cultivation conditions or downstream processing; and 2) conditioning of the biosorption process for optimal performance of given algal biomass. It was demonstrated that among the tested cultivation conditions, i.e., culture pH, phosphate concentration, nitrate concentration, and dissolved inorganic carbon (DIC) conditions, which all have significant impacts on cell surface structure and therefore biosorption of HMI, DIC is the most significant factor. Furthermore, it was demonstrated that downstream processing of biomass such as lipid extraction with sonication for cell disruption could help enhance specific surface area and removal of lipids from cell wall surfaces, resulting in remarkably elevated HMI biosorption capacities. As for research on biosorption mechanisms, a correlation between HMI properties, i.e., ionic radius and electronegativity, and their biosorption capacities onto certain microalgal biomass, was established, which was validated with both experimental data and literature data. Furthermore, systematic studies on biosorption kinetics, isotherm, and thermodynamics, as well as cell surface characterization, and determination of HMI intracellular and extracellular contents of cells after biosorption were carried out, which converged on the conclusion that biosorption was predominantly monolayer surface adsorption. A mathematical model was proposed and validated, which is a rigid model accounting for the effects of cell size and HMI radius only. Analysis of model differentiation from experimental data led to the hypothesis that the nanostructures on cells, mostly like pili, were the major locations where binding sites for HMI were housed. This research represents a significant step towards ensuring the responsible and sustainable use of microalgae for environmental engineering, promising a cleaner and healthier future.