Neste trabalho é apresentado o potencial de remoção de íons estrôncio de soluções aquosas pelas fibras de coco na forma bruta e na forma ativada com peróxido de hidrogênio, 1% e 4%, em meio básico. Os experimentos de biossorção foram realizados em batelada com 2 mg.L-1 de solução de Sr(NO3)2 e foram estudadas as influências dos seguintes parâmetros: tempo de contato, pH e a eficiência de biossorção das fibras ativadas em comparação com a fibra de coco bruta (FCB). A caracterização das fibras antes e após o tratamento, e a presença de Sr2+ nas fibras foram realizadas por microscopia de varredura eletrônica com detector de espectroscopia de energia dispersiva, espectroscopia de difração de raios X, espectroscopia de infravermelho e por análise térmica. Dentre as fibras estudadas, a fibra de coco ativada com 1% H2O2 (FCA 1) apresentou a maior capacidade de biossorção: 3,6 mg.g-1, nas seguintes condições: 5 mg de biomassa em pH 6, após 90 minutos de tempo de contato à temperatura ambiente. A fibra de coco ativada com 4% H2O2 (FCA 2) levou a uma maior degradação dos constituintes da fibra e consequentemente a uma menor remoção de íons de Sr2+.Para os estudos de modelos de isotermas de biossorção de Sr2+, tanto a FCB quanto a FCA 1 ajustaram-se melhor ao modelo de Langmuir e à cinética de pseudo-segunda ordem. Os parâmetros termodinâmicos energia livre de Gibbs (ΔG) e coeficiente de distribuição (KD) foram -0,90 kJ.mol-1 e 265,3L.Kg-1 para a FCB e de -7,2 kJ.mol-1 e 824,3 L.Kg-1 para a FCA1. Esses resultados demonstraram que a FCA 1 possui uma boa eficiência para remover íons de Sr2+de resíduos químicos aquosos e é uma boa alternativa no tratamento de rejeitos radioativos líquidos contendo íons 90Sr. / This work presents the potential of strontium ions removal from aqueous solutions using coconut fiber in raw and treated form with hydrogen peroxide, 1% and 4%, in alkaline conditions. The biosorption experiments were performed in batch mode with 2 mg.L-1 solution of Sr(NO3)2 and the influence of the following parameters were studied: contact time and pH. It was also evaluate the biosorption efficiency of the treated coconut fibers in comparison with the raw coconut fiber (RCF). The fibers characterizations before and after treatment and the presence of the Sr2+ in the fibers were performed by scanning electron microscopy with a detector energy dispersive spectroscopy, diffraction of x-ray spectroscopy, infrared spectroscopy and thermal analysis. Among the studied fibers, the treated coconut fiber with 1% of H2O2 (TCF 1) showed the major biosorption capacity of 3.6 mg.g-1 in the following conditions: 5 mg of biomass at pH 6, 90 minutes of contact time at room temperature. Treated coconut fiber with 4% H2O2 (TCF 2) showed the lowest Sr2+ ions removal due to degradation of the fibers constituents. For studies of biosorption isotherms, both raw and treated coconut fiber (TCF 1) were fitted better to Langmuir model and the kinetics reaction was of pseudo-second order. The thermodynamic parameters Gibbs free energy (ΔG) and distribution coefficient (KD) were -0.90 kJ.mol-1 and 265.3 L.Kg-1 for RCF and of -7,2 kJ.mol-1 and 824.3L.Kg-1 for TCF 1. These results demonstrated that the TCF 1 has good efficiency for removing Sr2+ ions in the aqueous chemical waste and is a good alternative in treatment of liquid radioactive wastes containing 90Sr.

Cascas de banana foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier e microscopia eletrônica de varredura, e investigadas como biossorvente de baixo custo para a remoção de íons de urânio provenientes de soluções nítricas. A influência das seguintes variáveis foi estudada: tamanho das partículas do adsorvente, tempo de contato, pH e temperatura. O percentual de remoção aumentou de 13 para 57% quando o tamanho da partícula foi reduzido de 6,000 para 0,074mm. O tempo de contato determinado foi de 40 minutos com remoção de 60% em média. A remoção aumentou de 40 para 55% quando o pH aumentou de 2 para 5. Os modelos de isotermas lineares de Langmuir e Freundlich foram aplicados para descrever o equilíbrio de adsorção. A cinética do processo foi analisada a partir dos modelos de pseudo-primeira e segunda ordens. Parâmetros termodinâmicos como variações da entalpia (H), entropia (S) e energia livre de Gibbs (G) foram calculados. No intervalo de concentração de 50 - 500mg.L-1 , o processo de adsorção foi melhor descrito pela equação de Freundlich. A capacidade de adsorção no equilíbrio foi determinada pela equação de Langmuir, e o valor encontrado foi 11,50 mg.g-1 a 25 ± 2ºC. A cinética foi melhor representada pelo modelo pseudo-segunda ordem. O processo de biossorção para a remoção de urânio das soluções foi considerado exotérmico, e os valores de H e S obtidos foram - 9,61 kJ.mol-1 e 1,37J.mol-1, respectivamente. Os valores da energia livre de Gibbs variaram de -10,03 para -10,06 kJ.mol-1 quando a temperatura aumentou de 30 para 50ºC. Este estudo mostrou o potencial de aplicação das cascas de banana como biossorvente de íons de urânio. / Banana pith was characterized by Fourier Transformed Infrared Spectroscopy and Scanning Electron Microscopy, and investigated as a low cost biosorbent for the removal of uranium ions from nitric solutions. Influences variable as were studied: adsorbent particle size, contact time, pH and temperature were studied. The removal percentage was increased from 13 to 57% when the particle size was decreased from 6.000 to 0.074mm. The determined contact time was 40 minutes with 60% mean removal. The removal was increased from 40 to 55% when the pH varied from 2 to 5. The Langmuir and Freundlich linear isotherm models were applied to describe the adsorption equilibrium. The kinetic of the process was studied using the pseudo-first order and pseudo-second order models. Thermodynamics parameters such as G, S and H were calculated. In concentration range of 50 - 500mg.L-1, the adsorption process was described better by the Freundlich equation. The adsorption capacity at equilibrium of uranium ions was determined from the Langmuir equation, and it was found 11.50 mg.g-1 at 25 ± 2ºC. The kinetic was better represented by the pseudo-second order model. The biosorption process for uranium removal from the solutions was considered an exothermic reaction, and the values of H and S obtained were -9.61 kJ.mol-1 and 1.37J.mol-1, respectively. The values of the Gibbs free energy changed from -10.03 to -10.06 kJ.mol-1 when the temperature was increased from 30 to 50ºC. This study showed the potential application of the banana pith as biosorbent of uranium ions.

O rejeito radioativo como qualquer outro tipo de resíduo, precisa receber tratamento adequado. É necessário considerar suas características físico-químicas e radiológicas para a escolha da ação apropriada para o tratamento e a deposição final do rejeito. Muitas técnicas de tratamento utilizadas hoje são economicamente dispendiosas, inviabilizando muitas vezes o seu uso e impulsionando o estudo de outras técnicas de tratamento. Uma dessas técnicas é a biossorção, que demonstra alto potencial quando aplicada a rejeitos radioativos. Essa técnica utiliza materiais de origem biológica para a remoção de metais. Dos potenciais biossorventes encontrados, as macrófitas aquáticas apresentam-se vantajosas e possibilitam a remoção do urânio presente no rejeito radioativo líquido a baixo custo. O objetivo deste estudo foi avaliar a capacidade de biossorção das macrófitas aquáticas Pistia stratiotes, Limnobium laevigatum, Lemna sp e Azolla sp no tratamento dos rejeitos radioativos líquidos. Este trabalho foi dividido em duas etapas, uma de caracterização e preparação e outra de ensaios de biossorção, realizados com soluções de urânio e com rejeito real. As biomassas foram testadas na sua forma bruta e os ensaios de biossorção foram realizados em frascos de polipropileno contendo 10 mL de solução de urânio ou 10 mL de rejeito radioativo e 0,20 g de biomassa. O comportamento das biomassas foi avaliado por meio da cinética de sorção e modelos de isotermas. As maiores capacidades de sorção foram observadas com as macrófitas Lemna sp com 162,1 mg/g e para a Azolla sp com 161,8 mg/g. Os tempos de equilíbrio obtidos foram de 1 hora para a Lemna sp, e de 30 minutos para a Azolla sp. Com o rejeito real, a macrófita Azolla sp apresentou uma capacidade de sorção de 2,6 mg/g. Estes resultados sugerem que a Azolla sp possui maior capacidade de biossorção, sendo a mais indicada para estudos mais detalhados de tratamento de rejeitos radioativos líquidos. / Radioactive waste as any other type of waste should be treated and disposed adequately. It is necessary to consider its physical, chemical and radiological characteristics for choosing the appropriate action for the treatment and final disposal. Many treatment techniques currently used are economically costly, often invalidating its use and favoring the study of other treatment techniques. One of these techniques is biosorption, which demonstrates high potential when applied to radioactive waste. This technology uses materials of biological origin for removing metals. Among potencial biosorbents found, macrophytes acquatics are useful because they may remove uranium present in the liquid radioactive waste at low cost. This study aims to evaluate the biosorption capacity of macrophyte acquatics Pistia stratiotes, Limnobium laevigatum, Lemna sp and Azolla sp in the treatment of liquid radioactive waste. This study was divided into two stages, the first one is characterization and preparation of biosorption and the other is tests, carried out with uranium solutions and real samples. The biomass was tested in its raw form and biosorption assays were performed in polypropylene vials containing 10 ml of solution of uranium or 10ml of radioactive waste and 0.20g of biomass. The behavior of biomass was evaluated by sorption kinetics and isotherm models. The highest sorption capacities found was 162.1 mg / g for the macrophyte Lemna sp and 161.8 mg / g for the Azolla sp. The equilibrium times obtained were 1 hour for Lemna sp, and 30 minutes for Azolla sp. With the real waste, the macrophyte Azolla sp presented a sorption capacity of 2.6 mg / g. These results suggest that Azolla sp has a larger capacity of biosorption, therefore it is more suitable for more detailed studies of treatment of liquid radioactive waste.

Rejeitos radioativos líquidos contendo compostos orgânicos precisam de atenção especial, porque os processos de tratamento disponíveis são caros e difíceis de serem gerenciados. A biossorção é uma potencial técnica de tratamento que tem sido estudada em rejeitos simulados. O termo biossorção é utilizado para descrever a remoção de metais, metalóides e/ou radionuclídeos por um material de origem biológica independentemente de sua atividade metabólica. Dentre as potenciais biomassas, os resíduos agrícolas apresentam características muito atraentes, pois possibilitam a remoção dos radionuclídeos presentes no rejeito utilizando um biossorvente de baixo custo. O objetivo deste estudo foi avaliar o uso potencial de diferentes biomassas originadas de produtos ou resíduos agrícolas (fibra de coco, casca de café e casca de arroz) no tratamento de rejeitos radioativos líquidos orgânicos reais. Foram realizados experimentos com essas biomassas incluindo i) Preparação, ativação e caracterização das biomassas; ii) Realização dos ensaios de biossorção e iii) Avaliação do produto da imobilização de biomassas em cimento. As biomassas foram testadas nas formas brutas e ativadas. A ativação foi realizada com soluções diluídas de HNO3 e NaOH. Os ensaios de biossorção foram realizados em frascos de polietileno, nos quais foram adicionados 10 mL do rejeito radioativo ou diluições do rejeito em água deionizada com o mesmo pH e 2 % da biomassa (m/v). No final do experimento, a biomassa foi separada por filtração e a concentração dos radioisótopos remanescente no filtrado foi determinada por ICP-OES e espectrometria gama. O rejeito estudado contém urânio natural (U (total)), amerício-241 e césio-137. Os tempos de contato adotados foram 30 min, 1, 2 e 4 horas e as concentrações estudadas variaram entre 10% e 100%. Os resultados foram avaliados por meio da capacidade máxima de sorção experimental e modelos ternários de isotermas e cinética. As maiores capacidades de sorção foram observadas com casca de café bruta, com valores aproximados de 2 mg/g de U (total), 40 x10-6 mg/g de Am-241 e 50 x10-9 mg/g de Cs-137 e, também, com fibra de coco ativada, com valores de 2 mg/g de U (total), 70 x10-6 mg/g de Am-241 e 40 x10-9 mg/g de Cs-137. As propriedades avaliadas na determinação da qualidade do produto de imobilização foram água livre, resistência mecânica, trabalhabilidade e tempo de pega. Os melhores produtos de imobilização para estas biomassas foram obtidos com uma relação água/cimento de 0,30, contendo 5%, 10% e 15% de casca café bruto, fibra de coco ativada e casca de café ativado, respectivamente. Estes resultados sugerem que a biossorção com casca de café bruta e fibra de coco sob a forma ativada podem ser aplicadas no tratamento de rejeitos radioativos líquidos orgânicos contendo urânio, amerício-241 e césio-137. / Radioactive liquid waste containing organic compounds need special attention, because the treatment processes available are expensive and difficult to manage. The biosorption is a potential treatment technique that has been studied in simulated wastes. The biosorption term is used to describe the removal of metals, non-metals and/or radionuclides by a material from a biological source, regardless of its metabolic activity. Among the potential biomass, agricultural residues have very attractive features, as they allow for the removal of radionuclides present in the waste using a low cost biosorbent. The aim of this study was to evaluate the potential use of different biomass originating from agricultural products (coconut fiber, coffee husk and rice husk) in the treatment of real radioactive liquid organic waste. Experiments with these biomasses were made including i) Preparation, activation and characterization of biomasses; ii) Conducting biosorption assays; and iii) Evaluation of the product of immobilization of biomasses in cement. The biomasses were tested in raw and activated forms. The activation was carried out with diluted HNO3 and NaOH solutions. Biosorption assays were performed in polyethylene bottles, in which were added 10 mL of radioactive waste or waste dilutions in deionized water with the same pH and 2% of the biomass (w/v). At the end of the experiment, the biomass was separated by filtration and the remaining concentration of radioisotopes in the filtrate was determined by ICP-OES and gamma spectrometry. The studied waste contains natural uranium, americium-241 and cesium-137. The adopted contact times were 30 min, 1, 2 and 4 hours and the concentrations tested ranged between 10% and 100%. The results were evaluated by maximum experimental sorption capacity and isotherm and kinetics ternary models. The highest sorption capacity was observed with raw coffee husk, with approximate values of 2 mg/g of U (total), 40 x10-6 mg/g of Am-241 and 50 x10-9 mg/g of Cs-137 and, also, with activated coconut fiber, with values of 2 mg/g of U (total), 70 x10-6 mg/g of Am-241 and 40 x10-9 mg/g of Cs-137. The properties evaluated to determine the quality of the immobilization product were free water, mechanical strength, workability and setting time. The best immobilization products for these biomasses were obtained with a water/cement ratio of 0.30, containing 5%, 10% and 15% of raw coffee husk, activated coconut fiber and activated raw coffee husk, respectively. These results suggest that biosorption with raw coffee husk and activated coconut fiber can be applied in the treatment of radioactive liquid organic wastes containing uranium, americium-241 and cesium-137.

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 Hengli Barbosa Pecora null (hengli_barbosa@yahoo.com.br) on 2017-03-26T19:10:56Z No. of bitstreams: 1 tese versão final.pdf: 4544446 bytes, checksum: d6259b0977078a1c6ac203f1a8793bbe (MD5) / Rejected by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com), reason: Solicitamos que realize uma nova submissão seguindo a orientação abaixo: O arquivo submetido não contém o certificado de aprovação. O arquivo submetido está sem a ficha catalográfica. A versão submetida por você é considerada a versão final da dissertação/tese, portanto não poderá ocorrer qualquer alteração em seu conteúdo após a aprovação. Corrija estas informações e realize uma nova submissão com o arquivo correto. 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Esses efluentes trazem os corantes como principais substancias contaminantes. Os corantes são moléculas estáveis, de difícil degradação e acarretam graves conseqüências prejudiciais aos organismos. Devido à grande problemática causada por essas substâncias, diversos tratamentos vêem sendo estudados, entre eles, tratamentos alternativos que associem baixo custo, disponibilidade e ausência de subprodutos tóxicos. A biossorção e floculação são processos que se mostram cada vez mais promissores na remoção de corantes provenientes de efluentes têxteis. A levedura Saccharomyces cerevisiae é um adsorvente eficiente, porem uma vez que ocorre o processo de adsorção do corante na levedura, esta precisa passar por algum processo para que decante. A Moringa oleifera é uma espécie arbórea já utilizada no tratamento de clarificação de águas turvas, contendo em sua semente uma proteína com grande potencial de coagulação/floculação. Portanto, o presente trabalho propõe avaliar o uso de Moringa oleifera e Saccharomyces cerevisiae no tratamento de remoção dos corantes Acid Orange 7, Direct Violet 51 e Procion Red HE7B em soluções aquosas, analisando a descoloração, a fitotoxicidade e possíveis alterações moleculares das amostras. Os tratamentos foram feitos utilizando-se diferentes quantidades de leveduras liofilizadas, pó de sementes de Moringa oleifera e sobrenadante de suspensão de pó de sementes de Moringa oleifera nos valores de pH 2,5; 4,5 e 6,5, e as amostras foram analisadas utilizando-se espectrofotometria UV-VIS e FTIR. Para os bioensaios de fitotoxicidade as espécies Lactuca sativa e Eruca sativa foram utilizadas como organismos teste, sendo as sementes expostas a soluções dos corantes em diferentes concentrações, além de serem expostas as amostras dos corantes após os tratamentos. Foi possível verificar mediante analises dos resultados, que os tratamentos utilizando leveduras são muito eficientes no pH 2,5, chegando a alcançar 90% de remoção dos corantes Acid Orange 7 e Direct Violet 51, e até 80% do Procion Red HE7B, porém, sua capacidade adsortiva diminui drasticamente em valores de pH menos ácidos. Os tratamentos utilizando se sementes de M. oleifera, tanto em pó quanto o sobrenadante da suspensão do pó, também se mostraram mais eficientes no pH 2,5, porem a capacidade de remoção dos corantes não altera muito com a mudança do pH. Nos testes de fitotoxicidade dos corantes a espécie L. sativa apresentou mais sensibilidade à presença dos corantes do que E. sativa, e o corante Acid Orange 7 se mostrou o mais tóxico, seguido do Direct Violet 51 e Procion Red HE7B. De modo geral, a fitotoxicidade das amostras após tratamentos aumentam, devido à ação de enzimas extracelulares que reagem com as moléculas de corante e geram metabolitos tóxicos. Os resultados obtidos através das analises de FTIR realizadas com os corantes antes e depois dos tratamentos confirmaram a produção de subprodutos pela degradação das moléculas. / The textile industry uses large volumes of water and in industrial processes many losses of products like dyes, detergents and gouges occur, so high amounts of effluents loaded with various substances are generated. These effluents bring the dyes as the main contaminating substances. Dyes are stable molecules that are difficult to degrade and have serious harmful consequences for organisms. Due to the great problem caused by these substances, several treatments have been studied, among them alternative treatments that associate low cost, availability and absence of toxic byproducts. Biosorption and flocculation are processes that are increasingly promising in the removal of dyes from textile effluents. Yeast Saccharomyces cerevisiae is an efficient adsorbent, however, since the process of adsorption of the dye in the yeast takes place, it needs to undergo some process for it to decant. Moringa oleifera is an arboreal species already used in the treatment of clarification of turbid waters, containing in its seed a protein with great coagulation/flocculation potential. Therefore, the present work proposes to evaluate the use of Moringa oleifera and Saccharomyces cerevisiae in the treatment of Acid Orange 7, Direct Violet 51 and Procion Red HE7B dyes in aqueous solutions, analyzing discoloration, phytotoxicity and possible molecular alterations of the samples. The treatments were done using different amounts of lyophilized yeast, Moringa oleifera seed powder and Moringa oleifera seed powder suspension supernatant at pH 2.5; 4.5 and 6.5, and the samples were analyzed using UV-VIS spectrophotometry and FTIR. For the phytotoxicity tests the species Lactuca sativa and Eruca sativa were used as test organisms, the seeds being exposed to solutions of the dyes at different concentrations, besides the dye samples were exposed after the treatments. It was possible to verify through the analysis of the results that the treatments using yeasts are very efficient at pH 2.5, reaching 90% of the Acid Orange 7 and Direct Violet 51 dyes, and up to 80% of the Procion Red HE7B. Its adsorptive capacity decreases dramatically at lower acid pH values. The treatments using M. oleifera seeds both powder and supernatant from the powder suspension were also more efficient at pH 2.5, but the dye removal ability does not change much with the pH change. In the tests of phytotoxicity of the dyes the L. sativa species presented more sensitivity to the presence of the dyes than E. sativa, and the dye Acid Orange 7 proved to be the most toxic, followed by Direct Violet 51 and Procion Red HE7B. In general, the phytotoxicity of the samples after treatments increase due to the action of extracellular enzymes that react with the dye molecules and generate toxic metabolites. The results obtained through the FTIR analyzes performed with the dyes before and after the treatments confirmed the production of byproducts by the degradation of the molecules.

O uso da energia nuclear para as mais diversas finalidades tem se intensificado e destacado pelos benefícios que proporciona. A medicina diagnóstica e terapêutica, a agricultura, a indústria, a geração de energia elétrica, são alguns exemplos. Entretanto, o uso da energia nuclear gera rejeitos radioativos e estes requerem tratamento adequado para garantir a segurança ambiental e dos seres vivos. A biossorção e bioacumulação representam uma alternativa emergente, para o tratamento de rejeitos radioativos líquidos, proporcionando redução de volume e mudança de estado físico. Este trabalho teve como objetivos estudar biossorventes para promover o tratamento de rejeitos líquidos contendo Amerício-241, proporcionando redução de volume e mudando seu estado físico para sólido. Os biossorventes avaliados foram: Saccharomyces cerevisiae imobilizadas em alginato de cálcio, Saccharomyces cerevisiae livres e inativadas, alginato de cálcio, Bacillus subtilis, Cupriavidus metallidurans e Ochrobactrum anthropi. Os resultados foram bastante satisfatórios, chegando a 100 % em alguns casos. Esta técnica parece viável para a implantação no Laboratório de Rejeitos Radioativos do IPEN - CNEN/SP a curto prazo, por ser simples e de baixo custo. / The use of nuclear energy for many different purposes has been intensified and highlighted by the benefits that it provides. Medical diagnosis and therapy, agriculture, industry and electricity generation are examples of its application. However, nuclear energy generates radioactive wastes that require suitable treatment ensuring life and environmental safety. Biosorption and bioaccumulation represent an emergent alternative for the treatment of radioactive liquid wastes, providing volume reduction and physical state change. This work aimed to study biosorbents for the treatment of radioactive liquid wastes contaminated with americium-241 in order to reduce the volume and change the physical state from liquid to solid. The biosorbents evaluated were Saccharomyces cerevisiae immobilized in calcium alginate beads, inactivated and free cells of Saccharomyces cerevisiae, calcium alginate beads, Bacillus subtilis, Cupriavidus metallidurans and Ochrobactrum anthropi. The results were quite satisfactory, achieving 100% in some cases. The technique presented in this work may be useful and viable for implementing at the Waste Management Laboratory of IPEN CNEN/SP in short term, since it is an easy and low cost method.

Rejeitos radioativos líquidos contendo compostos orgânicos precisam de atenção especial, porque os processos de tratamento disponíveis são caros e difíceis de serem gerenciados. A biossorção é uma potencial técnica de tratamento que tem sido estudada em rejeitos simulados. O termo biossorção é utilizado para descrever a remoção de metais, metalóides e/ou radionuclídeos por um material de origem biológica independentemente de sua atividade metabólica. Dentre as potenciais biomassas, os resíduos agrícolas apresentam características muito atraentes, pois possibilitam a remoção dos radionuclídeos presentes no rejeito utilizando um biossorvente de baixo custo. O objetivo deste estudo foi avaliar o uso potencial de diferentes biomassas originadas de produtos ou resíduos agrícolas (fibra de coco, casca de café e casca de arroz) no tratamento de rejeitos radioativos líquidos orgânicos reais. Foram realizados experimentos com essas biomassas incluindo i) Preparação, ativação e caracterização das biomassas; ii) Realização dos ensaios de biossorção e iii) Avaliação do produto da imobilização de biomassas em cimento. As biomassas foram testadas nas formas brutas e ativadas. A ativação foi realizada com soluções diluídas de HNO3 e NaOH. Os ensaios de biossorção foram realizados em frascos de polietileno, nos quais foram adicionados 10 mL do rejeito radioativo ou diluições do rejeito em água deionizada com o mesmo pH e 2 % da biomassa (m/v). No final do experimento, a biomassa foi separada por filtração e a concentração dos radioisótopos remanescente no filtrado foi determinada por ICP-OES e espectrometria gama. O rejeito estudado contém urânio natural (U (total)), amerício-241 e césio-137. Os tempos de contato adotados foram 30 min, 1, 2 e 4 horas e as concentrações estudadas variaram entre 10% e 100%. Os resultados foram avaliados por meio da capacidade máxima de sorção experimental e modelos ternários de isotermas e cinética. As maiores capacidades de sorção foram observadas com casca de café bruta, com valores aproximados de 2 mg/g de U (total), 40 x10-6 mg/g de Am-241 e 50 x10-9 mg/g de Cs-137 e, também, com fibra de coco ativada, com valores de 2 mg/g de U (total), 70 x10-6 mg/g de Am-241 e 40 x10-9 mg/g de Cs-137. As propriedades avaliadas na determinação da qualidade do produto de imobilização foram água livre, resistência mecânica, trabalhabilidade e tempo de pega. Os melhores produtos de imobilização para estas biomassas foram obtidos com uma relação água/cimento de 0,30, contendo 5%, 10% e 15% de casca café bruto, fibra de coco ativada e casca de café ativado, respectivamente. Estes resultados sugerem que a biossorção com casca de café bruta e fibra de coco sob a forma ativada podem ser aplicadas no tratamento de rejeitos radioativos líquidos orgânicos contendo urânio, amerício-241 e césio-137. / Radioactive liquid waste containing organic compounds need special attention, because the treatment processes available are expensive and difficult to manage. The biosorption is a potential treatment technique that has been studied in simulated wastes. The biosorption term is used to describe the removal of metals, non-metals and/or radionuclides by a material from a biological source, regardless of its metabolic activity. Among the potential biomass, agricultural residues have very attractive features, as they allow for the removal of radionuclides present in the waste using a low cost biosorbent. The aim of this study was to evaluate the potential use of different biomass originating from agricultural products (coconut fiber, coffee husk and rice husk) in the treatment of real radioactive liquid organic waste. Experiments with these biomasses were made including i) Preparation, activation and characterization of biomasses; ii) Conducting biosorption assays; and iii) Evaluation of the product of immobilization of biomasses in cement. The biomasses were tested in raw and activated forms. The activation was carried out with diluted HNO3 and NaOH solutions. Biosorption assays were performed in polyethylene bottles, in which were added 10 mL of radioactive waste or waste dilutions in deionized water with the same pH and 2% of the biomass (w/v). At the end of the experiment, the biomass was separated by filtration and the remaining concentration of radioisotopes in the filtrate was determined by ICP-OES and gamma spectrometry. The studied waste contains natural uranium, americium-241 and cesium-137. The adopted contact times were 30 min, 1, 2 and 4 hours and the concentrations tested ranged between 10% and 100%. The results were evaluated by maximum experimental sorption capacity and isotherm and kinetics ternary models. The highest sorption capacity was observed with raw coffee husk, with approximate values of 2 mg/g of U (total), 40 x10-6 mg/g of Am-241 and 50 x10-9 mg/g of Cs-137 and, also, with activated coconut fiber, with values of 2 mg/g of U (total), 70 x10-6 mg/g of Am-241 and 40 x10-9 mg/g of Cs-137. The properties evaluated to determine the quality of the immobilization product were free water, mechanical strength, workability and setting time. The best immobilization products for these biomasses were obtained with a water/cement ratio of 0.30, containing 5%, 10% and 15% of raw coffee husk, activated coconut fiber and activated raw coffee husk, respectively. These results suggest that biosorption with raw coffee husk and activated coconut fiber can be applied in the treatment of radioactive liquid organic wastes containing uranium, americium-241 and cesium-137.

Neste trabalho é apresentado o potencial de remoção de íons estrôncio de soluções aquosas pelas fibras de coco na forma bruta e na forma ativada com peróxido de hidrogênio, 1% e 4%, em meio básico. Os experimentos de biossorção foram realizados em batelada com 2 mg.L-1 de solução de Sr(NO3)2 e foram estudadas as influências dos seguintes parâmetros: tempo de contato, pH e a eficiência de biossorção das fibras ativadas em comparação com a fibra de coco bruta (FCB). A caracterização das fibras antes e após o tratamento, e a presença de Sr2+ nas fibras foram realizadas por microscopia de varredura eletrônica com detector de espectroscopia de energia dispersiva, espectroscopia de difração de raios X, espectroscopia de infravermelho e por análise térmica. Dentre as fibras estudadas, a fibra de coco ativada com 1% H2O2 (FCA 1) apresentou a maior capacidade de biossorção: 3,6 mg.g-1, nas seguintes condições: 5 mg de biomassa em pH 6, após 90 minutos de tempo de contato à temperatura ambiente. A fibra de coco ativada com 4% H2O2 (FCA 2) levou a uma maior degradação dos constituintes da fibra e consequentemente a uma menor remoção de íons de Sr2+.Para os estudos de modelos de isotermas de biossorção de Sr2+, tanto a FCB quanto a FCA 1 ajustaram-se melhor ao modelo de Langmuir e à cinética de pseudo-segunda ordem. Os parâmetros termodinâmicos energia livre de Gibbs (ΔG) e coeficiente de distribuição (KD) foram -0,90 kJ.mol-1 e 265,3L.Kg-1 para a FCB e de -7,2 kJ.mol-1 e 824,3 L.Kg-1 para a FCA1. Esses resultados demonstraram que a FCA 1 possui uma boa eficiência para remover íons de Sr2+de resíduos químicos aquosos e é uma boa alternativa no tratamento de rejeitos radioativos líquidos contendo íons 90Sr. / This work presents the potential of strontium ions removal from aqueous solutions using coconut fiber in raw and treated form with hydrogen peroxide, 1% and 4%, in alkaline conditions. The biosorption experiments were performed in batch mode with 2 mg.L-1 solution of Sr(NO3)2 and the influence of the following parameters were studied: contact time and pH. It was also evaluate the biosorption efficiency of the treated coconut fibers in comparison with the raw coconut fiber (RCF). The fibers characterizations before and after treatment and the presence of the Sr2+ in the fibers were performed by scanning electron microscopy with a detector energy dispersive spectroscopy, diffraction of x-ray spectroscopy, infrared spectroscopy and thermal analysis. Among the studied fibers, the treated coconut fiber with 1% of H2O2 (TCF 1) showed the major biosorption capacity of 3.6 mg.g-1 in the following conditions: 5 mg of biomass at pH 6, 90 minutes of contact time at room temperature. Treated coconut fiber with 4% H2O2 (TCF 2) showed the lowest Sr2+ ions removal due to degradation of the fibers constituents. For studies of biosorption isotherms, both raw and treated coconut fiber (TCF 1) were fitted better to Langmuir model and the kinetics reaction was of pseudo-second order. The thermodynamic parameters Gibbs free energy (ΔG) and distribution coefficient (KD) were -0.90 kJ.mol-1 and 265.3 L.Kg-1 for RCF and of -7,2 kJ.mol-1 and 824.3L.Kg-1 for TCF 1. These results demonstrated that the TCF 1 has good efficiency for removing Sr2+ ions in the aqueous chemical waste and is a good alternative in treatment of liquid radioactive wastes containing 90Sr.

Tese de mestrado. Engenharia do Ambiente. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto, Instituto Politécnico do Porto. Instituto Superior de Engenharia. 2007