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.

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.

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:07:53Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo8025_1.pdf: 255230 bytes, checksum: eb2e7829cab7a3171d1da359c2f7b653 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2003 / Na indústria têxtil, os corantes são envolvidos no processo de tingimento e parte deles são eliminados na forma de efluentes, causando sérios danos a fauna e flora dos corpos hídricos receptores. Diante desta realidade, é necessário o desenvolvimento de tecnologias que removam os corantes dos efluentes têxteis visando uma melhoria nas condições de vida das populações via proteção do meio ambiente e controle da poluição. Várias técnicas são estudadas para a remoção desses corantes, sendo a adsorção a mais utilizada por apresentar-se como um método de custo relativamente moderado comparado com outras técnicas pesquisadas, considerando como vantagens um menor investimento e menor tempo de processamento. Neste trabalho, foi usado como adsorvente o pó do mesocarpo do coco verde, por ser um produto de baixo custo e existir em abundância na região Nordeste do Brasil. O coco foi coletado em um sítio localizado no município de Olinda (PE) e depois de seco a 60ºC foi triturado em moinho de faca e tratado com albumina (40 g/L de água) para remoção do tanino. Um planejamento fatorial de dois níveis foi empregado para analisar a influência da velocidade de agitação (300-700 rpm), do pH (4,0-7,2), e da granulometria do adsorvente (>0,149-0,42 mm), num sistema de banho finito contendo uma solução sintética do corante Remazol Black B simulando um efluente típico de indústria têxtil, operando à temperatura ambiente (30ºC) e à pressão atmosférica. Experimentos de cinética de adsorção foram conduzidos em béqueres de 50 mL onde foram colocados o adsorvente e a solução do corante na concentração de 10 mg/L em tampão fosfato de potássio monobásico fosfato de sódio dibásico, pH 4,0, sendo filtrado e realizadas as leituras da concentração do corante em espectrofotômetro FEMTO-435 no comprimento de onda de 597 nm. Experimentos de equilíbrio foram realizados em erlermeyer utilizando 0,5 g do adsorvente na granulometria de >0,149 mm em 25 mL da solução do corante com concentração de 10-70 mg/L em agitação de 700 rpm. A concentração do corante foi quantificada através de uma curva de calibração previamente elaborada. Os resultados indicaram que 88,0% do total do corante foi removido a partir de uma concentração inicial de 70,0 mg/L, obtendo-se uma capacidade máxima de adsorção de 2,93 mg/g e a constante de equilíbrio de adsorção Keq de 0,26 L/mg. Os resultados experimentais foram ajustados com o modelo de Langmuir de segunda ordem, obtendo uma constante cinética de adsorção de 3,31 L/g.h

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.

Made available in DSpace on 2017-07-10T17:37:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ana_Paula_Meneghel.pdf: 2989715 bytes, checksum: 136e12222e85fa359b47c8034195e54b (MD5) Previous issue date: 2012-03-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O objetivo deste trabalho foi avaliar a eficácia do uso da torta de moringa como biossorvente na remoção dos metais pesados tóxicos cádmio (Cd), chumbo (Pb) e cromo (Cr) de águas contaminadas. O material adsorvente foi caracterizado por microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de infravermelho (IV) e determinação do ponto de carga zero (pHPCZ). Os efeitos na variação da massa do adsorvente, pH da solução, tempo de contato e temperatura foram avaliados na busca de condições ótimas de adsorção. Nos estudos preliminares variaram-se as massas do adsorvente (200-1200 mg) e as condições de pH (5,0; 6,0 e 7,0). Os estudos de tempo foram realizados em um intervalo de 20-180 min e os estudos de temperatura na faixa de 25 a 65 °C. A massa utilizada para os estudos relacionados ao tempo, temperatura e isotermas de adsorção foi de 400 mg para os três metais estudados. Com relação aos valores de pH da solução, houve diferença entre eles, sendo que para o Cd a maior quantidade removida ocorreu em condição de pH 7,0, para o Pb em pH 6,0 e para o Cr em pH 5,0. O tempo para que o sistema atingisse o equilíbrio também variou entre os metais estudados, sendo 160 min para o Cd, 20 min para o Pb e 120 min para o Cr. As isotermas de equilíbrio foram obtidas com base nas condições ótimas pré-estabelecidas para cada metal e os ajustes matemáticos foram realizados por meio dos modelos matemáticos de Langmuir, Freundlich e Dubinin-Radushkevich (D-R). Para o Cd e para o Pb os melhores ajustes foram obtidos pelos modelos de Freundlich e D-R e para o Cr o melhor ajuste foi obtido pelo modelo de Langmuir. O valor estimando da capacidade máxima de adsorção (Qm) de Cd sobre a torta das sementes de moringa foi de 7,864 mg g-1, para o Pb de 12,243 mg g-1 e para o Cr de 3,191 mg g-1. O processo mostrou possuir natureza química para os três metais conforme os resultados de pseudossegunda ordem e dos valores da energia média de sorção (E). Foram realizados estudos comparativos com o carvão ativado, utilizando as mesmas condições otimizadas das isotermas de adsorção e do processo de dessorção. De acordo com a porcentagem de dessorção observada, concluiu-se que o biossorvente possui forte interação com os três metais. Os resultados mostraram que o biossorvente proveniente da moringa pode constituir uma alternativa sustentável de baixo custo, por não ter sofrido tratamento prévio e por se tratar de um coproduto na remoção dos cátions metálicos (Cd, Pb e Cr) presentes em águas. Tais conclusões, se somadas aos resultados de um plantio bem-sucedido da espécie, ao elevado teor de óleo vegetal e a riqueza nutricional de suas folhas, fazem com que a espécie mereça maior atenção nas diversas regiões brasileiras / O objetivo deste trabalho foi avaliar a eficácia do uso da torta de moringa como biossorvente na remoção dos metais pesados tóxicos cádmio (Cd), chumbo (Pb) e cromo (Cr) de águas contaminadas. O material adsorvente foi caracterizado por microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de infravermelho (IV) e determinação do ponto de carga zero (pHPCZ). Os efeitos na variação da massa do adsorvente, pH da solução, tempo de contato e temperatura foram avaliados na busca de condições ótimas de adsorção. Nos estudos preliminares variaram-se as massas do adsorvente (200-1200 mg) e as condições de pH (5,0; 6,0 e 7,0). Os estudos de tempo foram realizados em um intervalo de 20-180 min e os estudos de temperatura na faixa de 25 a 65 °C. A massa utilizada para os estudos relacionados ao tempo, temperatura e isotermas de adsorção foi de 400 mg para os três metais estudados. Com relação aos valores de pH da solução, houve diferença entre eles, sendo que para o Cd a maior quantidade removida ocorreu em condição de pH 7,0, para o Pb em pH 6,0 e para o Cr em pH 5,0. O tempo para que o sistema atingisse o equilíbrio também variou entre os metais estudados, sendo 160 min para o Cd, 20 min para o Pb e 120 min para o Cr. As isotermas de equilíbrio foram obtidas com base nas condições ótimas pré-estabelecidas para cada metal e os ajustes matemáticos foram realizados por meio dos modelos matemáticos de Langmuir, Freundlich e Dubinin-Radushkevich (D-R). Para o Cd e para o Pb os melhores ajustes foram obtidos pelos modelos de Freundlich e D-R e para o Cr o melhor ajuste foi obtido pelo modelo de Langmuir. O valor estimando da capacidade máxima de adsorção (Qm) de Cd sobre a torta das sementes de moringa foi de 7,864 mg g-1, para o Pb de 12,243 mg g-1 e para o Cr de 3,191 mg g-1. O processo mostrou possuir natureza química para os três metais conforme os resultados de pseudossegunda ordem e dos valores da energia média de sorção (E). Foram realizados estudos comparativos com o carvão ativado, utilizando as mesmas condições otimizadas das isotermas de adsorção e do processo de dessorção. De acordo com a porcentagem de dessorção observada, concluiu-se que o biossorvente possui forte interação com os três metais. Os resultados mostraram que o biossorvente proveniente da moringa pode constituir uma alternativa sustentável de baixo custo, por não ter sofrido tratamento prévio e por se tratar de um coproduto na remoção dos cátions metálicos (Cd, Pb e Cr) presentes em águas. Tais conclusões, se somadas aos resultados de um plantio bem-sucedido da espécie, ao elevado teor de óleo vegetal e a riqueza nutricional de suas folhas, fazem com que a espécie mereça maior atenção nas diversas regiões brasileiras

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-09-26T14:23:41Z No. of bitstreams: 1 MORGANA FABÍOLA CUNHA SILVA CANUTO - DISSERTAÇÃO PPGEQ 2007..pdf: 11947934 bytes, checksum: 493b8b41a0683172ddfe091d9f129285 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-26T14:23:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MORGANA FABÍOLA CUNHA SILVA CANUTO - DISSERTAÇÃO PPGEQ 2007..pdf: 11947934 bytes, checksum: 493b8b41a0683172ddfe091d9f129285 (MD5) Previous issue date: 2007-05-31 / CNPq / O aumento das atividades industriais intensificou os problemas com poluição ambiental por metais pesados e principalmente por cádmio, por ser dentre os metais pesados, muito utilizados em vários processos industriais e por ser extremamente tóxico em baixas concentrações, além de causar sérios problemas de saúde. A biossorção, vem se colocando como uma alternativa potencialmente atrativa para uma grande variedade de efluentes industriais. Este processo vem adquirindo suma importância por utilizar biossorventes de baixo custo operacional, além de que os mesmos podem apresentar alta seletividade e taxa de remoção. Dentre os biossorventes utilizados para retenção dos metais pesados em efluentes industriais destacam-se os fungos, a exemplo da Saccharomyces cerevisiae que pode ser utilizado neste processo por possuir grande capacidade de retirar metais pesados dos efluentes industriais. Uma outra vantagem é que se trata de um resíduo facilmente obtido em grandes quantidades como subproduto de processos industriais, tendo em vista que o Brasil é o maior produtor mundial de álcool etílico via processo fermentativo, utilizando-se deste microrganismo como agente da fermentação. Experimentos da cinética de biossorção do íon cádmio utilizando a Saccharomyces cerevisiae foram realizados, sendo os mesmos conduzidos em tanques agitados. Os modelos empíricos cinéticos utilizados foram o modelo empírico de dois parâmetros e o pseudo-segunda ordem, os mesmos apresentaram boa reprodutibilidade para o parâmetro qe (capacidade adsortiva), como também se obteve bom ajuste nas curvas cinéticas, exceto quando se trabalhou com concentração elevada e na maior temperatura. A técnica de planejamento experimental foi utilizada para avaliar os efeitos das variáveis concentração inicial do íon metálico e temperatura sobre os parâmetros cinéticos. A concentração inicial do íon metálico estudado foi a variável que apresentou influência significativa quando comparado com o efeito da temperatura nas condições estudadas. Os melhores resultados de capacidade de adsorção foram obtidos com o aumento da concentração do metal. / The increase in the industrial activities has intensified the problems of environmental pollution by heavy metals and mainly due to cadmium. Cadmium metal is the one which is mostly used in various industrial processes and is extremely toxic in low concentrations, besides causing serious health problems. The biosorption process is becoming a potentially attractive alternative for a great variety of industrial effluents. This process is important as it utilizes biosorbents of low operational cost, higher selectivity and high metal removal rates. Amongst the biosorbents used for heavy metal retention from industrial effluents, the fungi are distinguished. For example, the Saccharomyces cerevisiae can be used for such purpose as it has higher capacity of metal removal from industrial effluents. Another advantage is that, it is a residue which is easily obtained in big amounts as by-product of industrial processes. Brazil is world-wide big producer of ethanol and utilizes this microorganism as fermentation agent. Kinetic experiments for cadmium ion biosorption using Saccharomyces cerevisiae in agitated recipient were carried out. The empirical kinetic models used were the empiric model of two parameters and the pseudo-secondorder. These models presented a good reproduction for the parameter qe (adsorption capacity), as well as showed a good fit for experimental kinetic curves, except when high concentration and temperature were used. To evaluate the effect of initial concentration of the metal ion and temperature variables on the kinetic parameters the experimental design methodology was used. The initial metal ion concentration was the variable that had significant influence when compared with the effect of the temperature, in the conditions studied. The best adsorption capacity results were obtained when the metal ion concentration was increased.

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.

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

Um dos principais impactos causados pela indústria é a poluição hídrica por meio da eliminação de compostos metálicos em efluentes, gerando acúmulo destes na cadeia alimentar e causando efeitos toxicológicos na biota aquática e na saúde da população. O cádmio e o níquel são exemplos desses tipos de contaminantes, geralmente presentes na mineração de cobre e zinco. Novas tecnologias têm buscado reduzir a concentração destes metais em efluentes de uma forma mais sustentável. Entre elas, a adsorção utiliza adsorventes que apresentam em sua superfície sítios com cargas que podem ser ativadas, sendo capazes de reter íons em solução, como os cátions metálicos. Entre os biossorventes, micro-organismos como as bactérias podem apresentar características para recuperação dos metais, gerando assim o interesse por tecnologias sustentáveis que possam aproveitar rejeitos industriais. Essa técnica utiliza a interação entre os grupos funcionais presentes nos biossorventes com os íons metálicos. Para este estudo, como pH, concentração de adsorventes e metais, tempo de contato e condições de tratamento de biossorventes foram avaliados por meio da utilização de bacterianos presentes no solo de uma região com histórico de contaminações industriais. Foi utilizado sistema em batelada por meio de erlenmeyers com soluções monoelementares de cádmio (II) e níquel (II). Com os resultados obtidos foi concluído que dentre os parâmetros mencionados, o que mais influenciou na biossorção foi o pH; a concentração de biomassa que apresentou maior captação metálica foi a de 0,1g.L-1; o adsorvente que apresentou a maior captação metálica de Cd2+ e Ni2+ foi a biomassa autoclavada, com captação metálica (qe) 294 mg.g-1 para Cd2+ e 46 mg.g-1 para Ni2+. / One of the main impacts caused by the industry is the water pollution by means of the elimination of metallic compounds in effluents, generating accumulation of these in the food chain and causing toxicological effects in the aquatic biota and the health of the population. Cadmium and nickel are examples of these types of contaminants, usually present in copper and zinc mining. New technologies have sought to reduce the concentration of these metals in effluents in a more sustainable way. Among them, the adsorption uses adsorbents that have on their surface sites with charges that can be activated, being able to retain ions in solution, such as metallic cations. Among biosorbents, microorganisms such as bacteria may have characteristics for metal recovery, thus generating interest in sustainable technologies that can take advantage of industrial waste. This technique uses the interaction between the functional groups present in the biosorbents with the metallic ions. For this study, parameters such as pH, concentration of adsorbents and metals, contact time and biosorbent treatment conditions were evaluated through the use of bacterial consortium present in the soil of a region with a history of industrial contamination. A batch system was used with erlenmeyers with monoelement solutions of cadmium (II) and nickel (II). With the results obtained it was concluded that among the mentioned parameters, what influenced biosorption most was the pH; the concentration of biomass that presented the greatest metallic uptake was that of 0.1g.L-1; the adsorbent that presented the highest Cd2+ and Ni2+ metal uptake was the autoclaved biomass, with metal uptake (qe) of the values obtained in the Langmuir isotherms around 294 mg.g-1 for Cd2+ and 46 mg.g-1 for Ni2+.