O uso de biomassas para biossorção de metais pesados é bem documentado na literatura e vários tipos de espécies de microrganismos e algas já foram testados. A maior parte destes trabalhos foi realizada com biomassa seca para prevenir qualquer resposta metabólica indesejável. Vários estudos na literatura sugerem o uso de biomassa seca sobre condições moderadas, tais como secagem ao sol; por outro lado, vários trabalhos recomendam a faixa de 313K a 353K para garantir completa inativação da biomassa. O efeito da biomassa seca ao sol a 303K e seca a 333K em estufa na remoção de Cd2+ é aqui reportado. A avaliação dos resultados foi baseada na cinética e capacidade de remoção do metal pela alga Sargassum filipendula. Os resultados indicam que a adsorção máxima de metal não foi notadamente reduzida quando a biomassa seca em estufa foi usada, para concentrações de cádmio na faixa de 10,0 a 500,0 mg L-1. O estudo cinético realizado indicou que o modelo de pseudo segunda ordem ajustou melhor os dados experimentais, tanto para uma solução diluída (10 mg L-1) quanto para a concentrada (100 mg L-1). Em ambos os casos, os efeitos da secagem em estufa, a 60C refletiu-se suavemente na remoção do metal. Os dados experimentais foram melhor ajustados pelo modelo de Langmuir em comparação com o modelo de Freundlich. Análises termogravimétricas mostraram que não havia dano estrutural no biossorvente devido à secagem em estufa. O espectro de infravermelho não indicou diferença entre a biomassa in natura e seca. O efeito da temperatura na biossorção do metal significativo na faixa de 303K a 328K, refletindo-se na capacidade de remoção do cádmio / The use of biomass for biosorption of heavy metals is well documented in the literature and several types of microbial species and seaweeds were already tested. Most of these works are conducted with dry biomass in order to prevent any undesirable metabolic response. Several literature reports suggest drying the biomass under mild conditions, such as sun-drying; on the other hand, several reports recommend the range from 313 K to 353 K to ensure complete inactivation of the biomass. The effect of sun-drying the biomass at 303 K and oven-drying at 333 K in Cd2+ ions remotion is here reported. Evaluation of results was based on the kinetics and uptake capacity of the metal by the seaweed Sargassum filipendula. Results indicated that the maximum metal uptake was not markedly reduced when oven-dried biomass was used, for cadmium concentrations ranging from 10.0 to 500.0 mg L-1. Kinetic tests performed indicated a better fit of the experimental data to the pseudo second order model, both for a dilute (10 mg L-1) and a concentrated solution (100 mg L-1). In both cases the effect of drying in an oven, at 333 K was slightly reflected in the uptake. Results were best represented by the Langmuir model in comparison to the Freundlich model. Thermogravimetric analysis confirmed that no structural damage due to drying at high temperatures was observed. Infrared spectra indicated no difference between the in natura and dried biomass. The effect of temperature on the metal uptake was significant in the range from 303 to 328 K, reflected in the cadmium uptake capacity

No presente trabalho, pretendeu-se avaliar a alga marinha Sargassum filipendula na sua capacidade de remoção do metal cobre na presença do metal cálcio, de modo a verificar o efeito da presença do cálcio, proveniente do hidróxido de cálcio (cal hidratada), utilizado no tratamento primário de efluentes por precipitação química. Para tanto, foi realizado primeiramente o estudo da cinética de biossorção de cobre e cálcio em regime de batelada, nas concentrações de 50 e 200 g/mL, e em seguida foi estudado o equilíbrio da biossorção de cobre e cálcio, também em regime de batelada, utilizando soluções isoladas e combinadas de cobre e cálcio, em concentrações variadas, com biomassa lavada com água corrente e com HCl 0,1 mol/L, de modo a verificar se houve melhora na biossorção com a protonação da biomassa. Os resultados do estudo cinético da biossorção do cobre e do cálcio mostraram, em todos os casos, que o equilíbrio ocorreu até os 30 minutos iniciais e que os resultados do cobre se ajustaram melhor a um modelo cinético de segunda ordem, enquanto que os resultados do cálcio não se ajustaram a nenhum dos dois modelos propostos. Foi possível verificar ainda uma relação direta entre biossorção de cobre e liberação de elementos alcalinos e alcalino-terrosos, sugerindo o envolvimento de troca-iônica durante o processo. Já com os resultados de estudo do equilíbrio da biossorção dos metais cobre e cálcio, foi possível obter algumas conclusões, dentre as quais podemos destacar a predileção pelo modelo de isotermas de Langmuir e a interferência na biosorção do cobre causada pela presença do cálcio na solução. Nesta etapa, foi possível ainda estabelecer novamente a correlação de permuta entre os metais cobre e alcalinos/alcalino terrosos. Os modelos de pseudo-primeira ordem e segunda ordem foram utilizados para avaliar a cinética de adsorção dos íons metálicos pela biomassa, enquanto que os modelos das isotermas de Langmuir e de Freundlich, foram utilizados para a representação do equilíbrio da biossorção / In the present work it was intended to evaluate the seaweed Sargassum filipendula in its ability to remove the copper metal in the presence of calcium metal in order to verify the effect of the presence of calcium from the calcium hydroxide (hydrated lime) used in primary treatment of effluents by chemical precipitation. Therefore, it was first carried out to study the kinetics of sorption of copper and calcium under batch, at concentrations of 50 and 200 g/mL, and then was studied equilibrium sorption of copper and calcium, also under batch, using solutions isolated and combined calcium and copper in varied concentrations, with biomass washed with water and with 0.1 M HCl in order to check if an improvement in biosorption with the protonation of biomass. Results from the kinect study of copper and calcium showed in all cases that the balancing occur until the first 30 minutes and the results of copper were best fitted to a second order kinetic model, while the results of the calcium not adjusted to either of the two proposed models. It was also possible to see a direct relationship between biosorption of copper and release of alkaline elements, alkaline - earth metals, suggesting the involvement of ion exchange during the process. Already with the results of the results of the study of equilibrium biosorption of copper and calcium, it was possible to obtain some conclusions, among which we can highlight the predilection for the Langmuir isotherm model and interference in biosorption of copper caused by the presence of calcium in the solution. At this stage, it was still possible to re establish the correlation between the exchange of copper and alkali / alkaline earth. The models of pseudo- first order and second order were used to evaluate the kinetics of adsorption of metal ions by biomass, while the models of Langmuir isotherm and Freundlich, will be used to represent the equilibrium of biosorption

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A biossorção é o termo aplicado à tecnologia de adsorção de íons metálicos em solução, por meio de materiais de natureza biológica inativa, comparável à adsorção utilizando-se adsorventes convencionais. A biossorção depende da temperatura, pH, concentração inicial do íon metálico, e tipo de biosorvente. O objetivo principal dessa dissertação é estudar e comparar os processos de adsorção de cobre iônico a partir de soluções aquosas utilizando Sargassum sp., alginato de cálcio úmido e desidratado e carvão ativo em pó e granular, em regime de batelada e contínuo. O alginato de cálcio foi preparado através de uma solução 4% (m/v) de alginato de sódio gotejada em solução 37% (m/v) de cloreto de cálcio dihidratado. O alginato de cálcio apresentou uma umidade de 89% após secagem em estufa a 100C por 24 horas. Os parâmetros da biossorção foram fixados em: a dose de adsorventes de 2 g/L; a temperatura em 30C; pH da solução em 5,0; e velocidade de rotação da chapa rotatória em 150 rpm. Para os estudos de cinética e equilíbrio, os ensaios foram feitos em regime de batelada. Nos ensaios cinéticos para duas concentrações medias (0,16 e 3,15 mmol/L) variou-se o tempo de contato (1 a 120 min) para se atingir o equilíbrio. Nos ensaios de equilíbrio variou-se as concentrações (0,16 a 15,72 mmol/L) utilizando o tempo de equilíbrio determinado nos ensaios cinéticos. Foram utilizadas duas modelagens cinéticas (a de pseudo-primeira ordem e a de segunda ordem) e duas modelagens do equilíbrio (Langmuir e Freundlich). O modelo cinético de segunda ordem ajustou melhor os resultados. O tempo de equilíbrio para adsorção do cobre foi de 60 minutos para Sargassum sp. e pellets de alginatos de cálcio úmido e desidratado. Para os carvões ativos os tempos de equilíbrio para a adsorção do cobre foram mais rápidos, mas a capacidade de remoção do cobre foram muito baixas. Com base nos resultados desfavoráveis obtidos para os carvões ativos eles foram descartados para se prosseguir com os ensaios de equilíbrio. A isoterma de Freundlich melhor ajusta os dados experimentais para Sargassum sp. e alginato de cálcio úmido. A capacidade de adsorção máxima calculada pelo modelo de Freundlich: na concentração de equilíbrio de 11,66 0,06 mmol/L foi de 1,97 0,07 mmol/g para Sargassum sp.; e na concentração de equilíbrio de 12,12 0,03 mmol/L foi de 1,69 0,04 mmol/g para alginato de cálcio úmido. O processo de biossorção em regime contínuo, com alturas de leito variável de 10 a 40 cm, teve melhor desempenho com a altura de 40 cm. Em regime de batelada, o desempenho da Sargassum sp. foi superior ao dos alginatos de cálcio (úmido melhor que o desidratado), que por sua vez foram superiores ao desempenho dos carvões ativos em pó e granular (em pó melhor que o granular). O sistema contínuo com concentração inicial de cobre de 8,5 mmol/L deve ser operado com altura de leito igual ou superior a 40 cm, ou com sistemas multicolunas para soluções mais concentradas / Biosorption is the term applied to the adsorption technology of metallic ions in solution than through materials of inactive biological nature. Its close to adsorption using conventional adsorbents. Biosorption depends on temperature, pH, initial concentration of metal ion and type of biosorbents. The main objective of this dissertation is to study and compare the adsorption of copper ions from aqueous solution in batch and continuous system using Sargassum sp.; wet and dehydrated calcium alginate; powder and granular activated carbon. Calcium alginate was prepared by 4% w/v sodium alginate solution dropwise into 37% w/v calcium chloride dehydrate. Calcium alginate presented 89% of moisture after dry in an oven at 100C for 24 hours. Biosorption parameters were set as follow: dose of adsorbent 2 g/L; temperature at 30C, pH at 5.0, and stirring speed of the rotating plate at 150 rpm. For the kinetic and equilibrium studies, the tests were done in a batch system. In kinetic assays for two concentrations (0.16 and 3.15 mmol/L) was varied contact time (1-120 min) to reach equilibrium. In equilibrium assays were varied concentrations (0.16 to 15.72 mmol/L) using the time determined in kinetic experiments. It was used two kinetic modeling (the pseudo-first-order and second-order) and two equilibrium modeling (Langmuir and Freundlich). The second-order kinetic model better fitted the results. The equilibrium time for adsorption of copper was 60 minutes for Sargassum sp. and wet and dehydrated calcium alginate pellets. For the activated carbon, equilibrium times for the adsorption of copper were obtained faster, but the capacity of copper removal were extremely low. Based on the unfavorable results obtained for the activated carbon they were discharged to proceed with tests of equilibrium. The Freundlich isotherm fitted the experimental data for Sargassum sp. and wet calcium alginate. The maximum adsorption capacity calculated using Freundlich model: at equilibrium concentration of 11.66 0.06 mmol/L was 1.97 0.07 mmol/g for Sargassum sp. and at equilibrium concentration of 12.12 0.03 mmol/L was 1.69 0.04 mmol/g for wet calcium alginate. Biosorption in a continuous system, with bed heights from 10 to 40 cm, had the best performance with a height of 40 cm. In a batch system, the performance of Sargassum sp. was higher than calcium alginate (wet rather than dehydrated), which in turn were higher than the performance of powder and granular active carbon (powder better than granular). The continuous system with initial copper concentration of 8.5 mmol/L, must be operated with a bed height equal or greater 40 cm, or with multicolumn systems for more concentrated solutions

Submitted by Marilene Donadel (marilene.donadel@unioeste.br) on 2018-10-29T23:59:53Z No. of bitstreams: 1 Gessica_Wernke_2016.pdf: 922626 bytes, checksum: 30a185f73d96f9bfc6546fd05ef03857 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-29T23:59:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gessica_Wernke_2016.pdf: 922626 bytes, checksum: 30a185f73d96f9bfc6546fd05ef03857 (MD5) Previous issue date: 2016-03-01 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This study aims to evaluate the efficiency of Moringa oleifera as bark biosorbent to remove Diuron® herbicide, batch and fixed bed column. The characterization of biosorbent was performed by spectroscopy method infrared Fourier transform (FTIR), scanning electron microscopy (MEV) and textural properties by the BET method before and after biosorption process in fixed bed column. For batch systems the evaluated experimental conditions were biosorbent mass, particle size, pH, temperature and stirring speed. From studies in batch experimental conditions were determined for study in a fixed bed column, such experimental conditions were the amount of mass of the biosorbent (0,750, 1,5 and 3 g), concentration of the adsorvate (5; 10; 17 , 20 and 33 mg L- 1), feed flow (1, 2 and 3 ml min-1) and pH (4, 7 and 10). The results biosorption in a fixed bed column had a higher percentage removal in low- flow operating conditions (47,44 %) , larger bed height (50,55%), 5 mg L- 1 (47,07 %) and pH 7 (55,10 %). In the evaluation of the biosorbent regeneration capacity were used the best experimental conditions obtained in the study in a fixed bed column, which was used as solvent ultra-pure water. With study analysis biosorption/desorption was observed that there was a complete regeneration of the biosorbent after six cycles. To describe the experimental data of breakthrough curves obtained in a fixed bed column, the mathematical models available in the literature were used. The most satisfactory model that represented the initial process of experimental data was the internal resistance can be regarded as limiting mass transfer step the biosorption process Diuron® herbicide. / Este trabalho visa avaliar a eficiência da casca da Moringa oleifera como biossorvente para remoção do herbicida Diuron®, em batelada e em coluna de leito fixo. A caracterização do biossorvente foi realizada pelo método de espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e as propriedades texturais pelo método BET antes e após o processo de biossorção em coluna de leito fixo. Para o sistema em batelada as condições experimentais avaliadas foram de massa de biossorvente, granulometria, pH, temperatura e velocidade de agitação. A partir dos estudos em batelada foram determinadas as condições experimentais para o estudo em coluna de leito fixo, tais condições experimentais foram a quantidade de massa do biossorvente (0,750, 1,5 e 3 g), concentração do adsorvato (5; 10; 17; 20 e 33 mg L-1), vazões de alimentação (1, 2 e 3 mL min-1) e pH (4, 7 e 10). Os resultados de biossorção em coluna de leito fixo apresentaram uma maior porcentagem de remoção nas condições operacionais de menor vazão (47,44%), maior altura de leito (50,55%), concentração de 5 mg L-1 (47,07%) e pH 7 (55,10%). Na avaliação da capacidade de regeneração do biossorvente foram utilizadas as melhores condições experimentais obtidas no estudo em coluna de leito fixo, na qual foi utilizada como solvente a água ultra-pura. Com a análise do estudo de biossorção/dessorção, observou-se que houve uma completa regeneração do biossorvente após seis ciclos. Para descrever os dados experimentais das curvas de ruptura obtidos em coluna de leito fixo, foram utilizados os modelos matemáticos disponíveis na literatura. O modelo mais satisfatório que representou o processo inicial dos dados experimentais foi a resistência interna, podendo ser considerado como a etapa de transferência de massa limitante ao processo de biossorção do herbicida Diuron®.

Made available in DSpace on 2017-07-10T17:40:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_Tese_Angela_Laufer_Rech.pdf: 2697260 bytes, checksum: a821a9dcb688dc836fc560b40b6280b2 (MD5) Previous issue date: 2014-02-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The biosorption configures as alternative for the remediation of contaminated waters. Thus, this study aimed to investigate the potential of the use of endocarp of açaí berry (Euterpe oleracea M.) as alternative adsorbent for the removal of Cd2+, Pb2+, Cr3+, Cu2+ and Zn2+ of aqueous contaminated solutions. After the biosorbent characterization by scanning electron microscopy and infrared spectroscopy were performed adsorption tests aiming to determine the ideal conditions of pH, adsorbent mass and contact time for the adsorption process. The kinetics of adsorption was evaluated by the models of pseudo first order, pseudo second order, Elovich and intraparticle diffusion. Also were performed comparative studies with active coal. Besides, were evaluated the desorption capacity of adsorbents and the influence of temperature in the adsorption process. By the obtained results were built adsorption isotherms, which were linearized by mathematical models of Langmuir, Freundlich and Dubinin-Radushkevich. The structural characterization of the biosorbent allowed identifying functional groups such as lignin and celluloses, and the morphological characterization shown a lamelar structure. By the presence of all the above characteristics the biosorbent present favorable conditions for metallic ions adsorption. The studies relating adsorbent mass of endocarp of açaí berry and pH of contaminated solution indicate an ideal pH of 6.0 and 5.0 for Cd2+, Pb2+ and 4.0 for Cr3+, Cu2+ and Zn2+, as well the use of 8, 20 and 12 g L-1 (adsorbent mass by solution volume). The time for dynamic equilibrium for biosorption process was 60 min. The kinetic models suggest for all metallic ions evaluated, the limiting pass for biosorption may be chemisorption. According to adsorption isotherms, the model which represented the best fitting for biosorption of Cd2+, Cr3+, Cu2+ and Zn2+ was Langmuir, indicating a monolayer adsorption. However, for Pb2+ the model with best fitting was Freundlich, which assumes a multilayer adsorption. The values for desorption were low, indicating a strong interaction of the metals with adsorbent surface. The thermodynamic parameters indicate that for Cd2+, Pb2+, Cu2+ and Zn2+ the biosorption process is spontaneous and endothermic. For Cr3+, the process is not spontaneous and from exothermic nature. In general, by the obtained results, it can be concluded that the use of endocarp from açaí berry as biosorbent is an alternative for remediation of contaminated waters, once this material is natural and with low cost and high availability / A biossorção configura como alternativa promissora para a remediação de águas contaminadas. Assim, este trabalho teve como objetivo investigar a potencialidade do uso de caroço de açaí (Euterpe oleracea M.) como adsorvente alternativo na remoção de Cd2+, Pb2+, Cr3+, Cu2+ e Zn2+ de soluções aquosas monoelementares fortificadas. Após a caracterização do biossorvente por meio de microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia na região do infravermelho, foram realizados testes de adsorção objetivando determinar as condições ideais de pH, massa de adsorvente e tempo de contato para o processo de adsorção. A cinética de adsorção foi avaliada pelos modelos de pseudoprimeira ordem, pseudossegunda ordem, Elovich e difusão intrapartícula. Ainda, foram realizados estudos comparativos com o carvão ativado. Além disso, foram avaliados a capacidade de eluição dos adsorventes e a influência da temperatura no processo de adsorção. A partir dos resultados obtidos, foram construídas as isotermas de adsorção, as quais foram linearizadas conforme os modelos matemáticos de Langmuir, Freundlich e Dubinin-Radusckevich. A caracterização estrutural do biossorvente permitiu identificar grupos funcionais que indicam a presença de lignina e celulose, e a caracterização morfológica indicou uma estrutura lamelar, assim, por apresentar tais características, o biossorvente apresenta condições favoráveis para a adsorção dos íons metálicos estudados. Os estudos em função da massa do biossorvente caroço de açaí e do pH das soluções aquosas indicaram, o pH ideal de 6,0 e 5,0 para Cd2+, Pb2+ e de 4,0 para Cr3+, Cu2+ e Zn2+, bem como, a utilização de 8, 20 e 12 g L-1 (massa do biossorvente por volume de solução) para Cd2+, Pb2+ e Cr3, respectivamente, e a utilização de 8 g L-1 para Cu2+ e Zn2+. O tempo de equilíbrio dinâmico ideal para o processo de biossorção foi de 60 min. Com a aplicação dos modelos cinéticos sugere-se que para todos os íons metálicos estudados, o principal passo limitante para a biossorção pode ser a quimiossorção. Quanto às isotermas de adsorção, o modelo que representou o melhor ajuste para a biossorção de Cd2+, Cr3+, Cu2+ e Zn2+ foi o de Langmuir, indicando uma adsorção em monocamadas. Já, em termos do íon Pb2+, o modelo que melhor se ajustou foi o de Freundlich, o qual assume que a adsorção ocorre em sistema de multicamadas. Os valores de eluição foram baixos, indicando uma forte interação dos metais com a superfície do adsorvente. Os parâmetros termodinâmicos indicaram que, para os íons Cd2+, Pb2+, Cu2+ e Zn2+ o processo de biossorção é espontâneo e endotérmico. Para o íon Cr3+, o processo não é espontâneo e apresenta natureza exotérmica. De maneira geral, pelos resultados obtidos, pode-se concluir que a utilização de caroço de açaí como biossorvente é uma alternativa para remediação de águas contaminadas, uma vez que este material é natural, de baixo custo e de alta disponibilidade

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

No presente trabalho foi avaliada a capacidade de síntese de nanopartículas de cobre pelo fungo filamentoso Hypocrea lixii. Para tanto, o cultivo do fungo foi otimizado em função da concentração celular e do aspecto das hifas. Verificou-se que o cultivo realizado com inóculo de suspensão de esporos congelados em meio contendo extrato de malte forneceu concentração celular de 10g/L consistentemente, além de um aspecto sem aglomerados de células. A capacidade de biossorção de íons cobre (II) da biomassa não viável do fungo Hypocrea lixii foi avaliada, utilizando-se isotermas de biossorção. Verificou-se que o valor máximo de remoção calculado através do modelo de Langmuir é de 17,4mg/g, que foi considerado condizente com o valor reportado na literatura para o mesmo fungo. Para a síntese de partículas, inicialmente foram utilizadas biomassa viável e não viável do fungo. Após análise de microscopia eletrônica de transmissão (MET) constatou-se a formação de nanopartículas de diâmetro médio de 15nm no interior e na parede das células para a biomassa não viável. Para a biomassa viável verificou-se a formação de partículas apenas no exterior das células, com diâmetro médio de 30nm. Foi investigado o uso de extratos de suspensão de biomassa viável e não viável, obtidos através do contato das biomassas com água deionizada por 24 horas. Análises de microscopia eletrônica para esses extratos indicaram a formação de partículas de diâmetro médio de 12nm, para o extrato de biomassa viável, e de 10nm para o extrato de biomassa não viável. Um método de obtenção de extrato através de centrifugação de células não viáveis também foi investigado para a síntese de nanopartículas. Análises de microscopia eletrônica de transmissão confirmaram a formação de nanopartículas de diâmetro médio igual a 13nm. Foi realizada análise de EDS (energy dispersive X-ray spectroscopy) nas partículas obtidas em amostras de extrato proveniente de centrifugação de células não viáveis e verificou-se que são compostas apenas de cobre, confirmando a capacidade de síntese de nanopartículas metálicas. Outras técnicas de caracterização como difração de raios-X (DRX), espectroscopia de infravermelho (FT-IR) e espectrofotometria (UV-Vis) foram realizadas, porém não forneceram resultados conclusivos. Como forma de verificar os compostos que poderiam estar envolvidos na síntese das partículas através dos diferentes extratos, foram realizadas análises de espectrometria de massas (MALDI-TOF) e cromatografia gasosa. Através dessas análises foi possível verificar que os compostos que interagem com os íons cobre (II) são aminoácidos, ácidos graxos e açúcares. Apenas no extrato de centrifugação de células não viáveis foi possível verificar a presença de compostos com peso molecular na faixa entre 4kDa e 20kDa, compatível com proteínas. Uma vez confirmada a capacidade de síntese através de diferentes métodos, foi realizado um delineamento de experimentos central rotacional completo como forma de investigar a influência dos parâmetros pH e temperatura no diâmetro das partículas formadas com o extrato de centrifugação de células não viáveis. O diâmetro das partículas sintetizadas em cada ensaio foi medido através de análise de espalhamento de luz dinâmico (DLS). Através dos resultados, um modelo de segundo grau foi calculado utilizando-se o software Minitab® e verificou-se que tanto o pH quanto a temperatura não possuem contribuição significativa no tamanho das partículas sintetizadas. Além disso, observou-se que os diâmetros obtidos para os ensaios foram consideravelmente maiores que o obtido através das análises de microscopia eletrônica de transmissão (MET). Considerou-se que essa observação é resultado da presença de ligantes que atuam como estabilizadores das partículas e que contribuem para o aumento virtual do diâmetro medido. Esses ligantes podem ser compostos presentes no extrato e que não aparecem nas análises de microscopia por falta de contraste. Além disso, a análise de DLS é uma medida indireta de diâmetro e são necessárias outras análises para confirmar os resultados obtidos. Através dos resultados obtidos no presente trabalho, houve confirmação da capacidade de síntese de nanopartículas de cobre do fungo Hypocrea lixii e apresentação de metodologias promissoras que podem, após mais estudos, tornar-se um processo industrial. / In this work, the synthesis of copper nanoparticles using fungus Hypocrea lixii was evaluated. Therefore, the culture of the fungus was optimized in terms of cell concentration and hyphae qualitative aspect. It was found that cultures inoculated through frozen spore suspensions and using nutrient rich medium containing malt extract reached cell concentrations of 10g/L consistently, in addition to an aggregates-free hyphae aspect. The biossorption of copper (II) ions using non-viable biomass of Hypocrea lixii was measured, and sorption isotherms were constructed. It was found that the maximum removal calculated using the Langmuir model was 17,4mg/g, which was considered consistent with the value previously reported for this fungus. For the nanoparticle synthesis, the viable and non-viable biomasses of the fungus were initially used. Transmission electron microscopy (TEM) analysis demonstrated the formation of nanoparticles of 15nm of mean diameter inside the cells and in the cell wall for the non-viable biomass. For the viable biomass the particles obtained had 30nm of mean diameter and were located exclusively outside the cells. The use of viable and non-viable biomass suspension extracts was also investigated. The extracts were obtained after contact with double deionized water for 24 hours. Transmission electron microscopy (TEM) analysis showed the formation of particles with mean diameter of 12nm, for the viable biomass extract, and 10nm for the non-viable biomass extract. A method of obtaining cell extracts through centrifugation was also evaluated for the synthesis of copper nanoparticles. Transmission electron microscopy (TEM) analysis confirmed the formation of nanoparticles with mean diameter of 13nm. Energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) was performed on the particles found in samples of the centrifuged cells extract and they were found to be composed of copper only, endorsing the ability of synthesis for this extract. Other characterization techniques such as X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) and spectrophotometry (UV-Vis) were performed but the results were inconclusive. In order to define which compounds present in the cell extracts could be involved in the synthesis reaction, mass spectrometry (MALDI-TOF) and gas chromatography analyses were performed for the different extracts produced. Through the results of those analyses it was seen that the compounds that interact with the copper (II) ions are amino acids and sugars. Only for the centrifuged cells extract it was possible to confirm the presence of compounds with molecular weights between 4kDa and 20kDa, compatible with proteins. Having confirmed the ability of the fungus of synthesizing copper nanoparticles through different methods, a central rotational composite design of experiments was established as a way of assessing the influence of the pH and temperature on the diameter of the particles formed using the centrifuged cells extract. The diameter of the particles was measured using dynamic light scattering (DLS). Through the results, a second order model was calculated using the software Minitab® and it was found that neither the pH nor the temperature had significant contributions to the size of the particles. Moreover, the diameter found for the experiments were considerably larger than the observed through transmission electron microscopy. It was considered that this observation was a result of the presence of ligands that act as stabilizers for the particles and that contribute to a virtual increase of the diameter measured. These ligands are compounds present in the extract and that are not shown in electron microscopy due to the lack of contrast. Furthermore, the DLS analysis is an indirect measurement of the diameter and other analyses are needed to confirm the results obtained. Through the results found in this work, there was a confirmation of the ability of the fungus Hypocrea lixii to synthesize copper nanoparticles. Promising methodologies were proposed that might, after further studies, become an industrial process.

O crescente aumento no uso de metais e outros produtos químicos nos processos industriais tem resultado na geração de grandes quantidades de efluentes aquosos que contém altos níveis de metais tóxicos, o que gera sérios problemas ambientais associados ao descarte destes efluentes. O objetivo deste trabalho foi realizar uma investigação da biossorção do íon manganês II de uma solução aquosa utilizando a biomassa seca Sargassum filipendula. O processo foi conduzido em batelada com um posterior estudo dinâmico do processo em regime contínuo em um reator de leito fixo. No processo em batelada, a influência de diferentes parâmetros experimentais foram avaliados: pH inicial, tempo de biossorção, temperatura e concentração inicial do íon manganês II no equilíbrio de biossorção do sistema. No processo em regime contínuo, foi utilizada uma coluna de leito fixo, sendo avaliados os seguintes parâmetros: vazão de alimentação e concentração inicial de manganês II em solução. Os resultados obtidos indicam que a capacidade de biossorção não foi afetada pelo pH na faixa de 3,0 a 7,0, mas diminuiu de modo significativo para pH inferior a 3,0. A isoterma de Langmuir foi a que melhor descreveu o equilíbrio de biossorção, que foi pouco afetado pela temperatura. O processo de biossorção obedeceu a uma cinética de pseudo segunda-ordem, cuja taxa também não sofreu efeito significativo da temperatura. Os resultados obtidos nos estudos em batelada indicam que a Sargassum filipendula possui potencial para a remoção de íons manganês, apresentando capacidade de adsorção igual a 0,80 mmol/g, valor comparável àqueles observados para outros íons tóxicos. Os valores para capacidade de biossorção calculados no sistema contínuo foram superiores aos encontrados para o estudo em batelada, o que foi associado às diferentes condições de equilíbrio existentes nos dois sistemas. O processo de biossorção do manganês em leito fixo, mostrou-se eficiente para concentrações iniciais do efluente menores que 500 mg/L. Para uma concentração inicial de 60 mg/L, com 9 horas de processo o ponto de ruptura foi alcançado, 26 L de solução foram tratados de acordo com a concentração exigida pelo CONAMA para o despejo em um corpo receptor. / The increasing use of metals and other chemicals in industrial processes has resulted in the generation of large quantities of aqueous effluents containing high levels of toxic metals, which cause serious environmental problems associated with the disposal of effluents. This work was doing a research on removing manganese II ions of an aqueous solution using the dry biomass Sargassum filipendula. A basic investigation on the removal of manganese II ions from aqueous solutions by dead Sargassum filipendula was conducted in batch and in a fixed- bed column. The influence of different experimental parameters was evaluated in batch conditions: initial pH, sorption time, temperature, and initial concentrations of manganese II ions on metal uptake. Continuous-flow sorption experiments were conducted in a fixed-bed column. The parameters evaluated were: effluent flow rate and initial concentration of manganese II solution. The results indicate that the metal uptake capacity was not affected by pH in the range of 3.0 to 7.0, but decreased significantly to less than pH 3.0. The equilibrium biosorption was better described by Langmuir isotherm, which was little affected by temperature. The process of biosorption followed the kinetics of a pseudo-second order, whose rate also has not suffered significant effect of temperature. The results obtained in a batch studies indicate that the Sargassum filipendula has potential for the removal of manganese ions, its maximum uptake capacity equal 0.80 mmol/g, a result comparable to those observed for other toxic ions. The results for capacity of biosorption calculated in continuous system were higher than those found in batch for the study, which was associated with the different conditions of balance in the two existing systems. The process of biosorption of manganese in fixed-bed reactor, has proved effective for initial concentrations lower than 500 mg/L. For an initial concentration of 60 mg/L, with nine hours to process the breaking point was reached, 26 L of solution were treated in accordance with the concentration required by CONAMA for emptying into a body receiver.

O crescente aumento no uso de metais e outros produtos químicos nos processos industriais tem resultado na geração de grandes quantidades de efluentes aquosos que contém altos níveis de metais tóxicos, o que gera sérios problemas ambientais associados ao descarte destes efluentes. O objetivo deste trabalho foi realizar uma investigação da biossorção do íon manganês II de uma solução aquosa utilizando a biomassa seca Sargassum filipendula. O processo foi conduzido em batelada com um posterior estudo dinâmico do processo em regime contínuo em um reator de leito fixo. No processo em batelada, a influência de diferentes parâmetros experimentais foram avaliados: pH inicial, tempo de biossorção, temperatura e concentração inicial do íon manganês II no equilíbrio de biossorção do sistema. No processo em regime contínuo, foi utilizada uma coluna de leito fixo, sendo avaliados os seguintes parâmetros: vazão de alimentação e concentração inicial de manganês II em solução. Os resultados obtidos indicam que a capacidade de biossorção não foi afetada pelo pH na faixa de 3,0 a 7,0, mas diminuiu de modo significativo para pH inferior a 3,0. A isoterma de Langmuir foi a que melhor descreveu o equilíbrio de biossorção, que foi pouco afetado pela temperatura. O processo de biossorção obedeceu a uma cinética de pseudo segunda-ordem, cuja taxa também não sofreu efeito significativo da temperatura. Os resultados obtidos nos estudos em batelada indicam que a Sargassum filipendula possui potencial para a remoção de íons manganês, apresentando capacidade de adsorção igual a 0,80 mmol/g, valor comparável àqueles observados para outros íons tóxicos. Os valores para capacidade de biossorção calculados no sistema contínuo foram superiores aos encontrados para o estudo em batelada, o que foi associado às diferentes condições de equilíbrio existentes nos dois sistemas. O processo de biossorção do manganês em leito fixo, mostrou-se eficiente para concentrações iniciais do efluente menores que 500 mg/L. Para uma concentração inicial de 60 mg/L, com 9 horas de processo o ponto de ruptura foi alcançado, 26 L de solução foram tratados de acordo com a concentração exigida pelo CONAMA para o despejo em um corpo receptor. / The increasing use of metals and other chemicals in industrial processes has resulted in the generation of large quantities of aqueous effluents containing high levels of toxic metals, which cause serious environmental problems associated with the disposal of effluents. This work was doing a research on removing manganese II ions of an aqueous solution using the dry biomass Sargassum filipendula. A basic investigation on the removal of manganese II ions from aqueous solutions by dead Sargassum filipendula was conducted in batch and in a fixed- bed column. The influence of different experimental parameters was evaluated in batch conditions: initial pH, sorption time, temperature, and initial concentrations of manganese II ions on metal uptake. Continuous-flow sorption experiments were conducted in a fixed-bed column. The parameters evaluated were: effluent flow rate and initial concentration of manganese II solution. The results indicate that the metal uptake capacity was not affected by pH in the range of 3.0 to 7.0, but decreased significantly to less than pH 3.0. The equilibrium biosorption was better described by Langmuir isotherm, which was little affected by temperature. The process of biosorption followed the kinetics of a pseudo-second order, whose rate also has not suffered significant effect of temperature. The results obtained in a batch studies indicate that the Sargassum filipendula has potential for the removal of manganese ions, its maximum uptake capacity equal 0.80 mmol/g, a result comparable to those observed for other toxic ions. The results for capacity of biosorption calculated in continuous system were higher than those found in batch for the study, which was associated with the different conditions of balance in the two existing systems. The process of biosorption of manganese in fixed-bed reactor, has proved effective for initial concentrations lower than 500 mg/L. For an initial concentration of 60 mg/L, with nine hours to process the breaking point was reached, 26 L of solution were treated in accordance with the concentration required by CONAMA for emptying into a body receiver.

The growth of anthropogenic actions, especially industrial development and urbanization, has increased the release of heavy metals in the environment, including hexavalent chromium, Cr (VI), requiring, as a matter of urgency, new processes for pollutants removal, among which are the adsorption processes, which are the focus of this work. Biosorption is an efficient, economical, high selectivity and low energy consumption technique. The main objective of this work was the production of a biosorbent from the crop residues of Cocos nucifera, enhancing it with superparamagnetic properties, as a viable technical and economical alternative, able to adsorb hexavalent chromium ions, Cr (VI), applicable to the treatment of industrial wastewater, expanding pollution control strategies and minimizing environmental impacts. Thus, low concentration coprecipitation routes for the synthesis of nanoparticle (NPs) were proposed, conveying magnetic property to the Cocos nucifera biomass. During the biosorption of hexavalent chromium ions, Cr (VI), the saturation conditions (equilibrium) and the kinetic parameters were evaluated to determine the maximum removal capacity and equilibrium time for the biosorption, besides the optimum conditions for pH, initial concentration, biosorbent content, particle size (grain size), stirring velocity and temperature, providing the fitting of equilibrium models and kinetic constants determination. The biosorbents were characterized by scanning electron microscopy techniques with dispersive energy spectroscopy (SEM/EDS), Fourier transform infrared spectrometry (FT-IR), X-ray diffraction (EDX), X-ray fluorescence with dispersive energy (FR-X/WD), thermogravimetric analysis (TGA), magnetization measurements, zero load point analysis (pCZ), and specific surface analysis through the Brunauer, Emmet and Teller (BET) method. The leachate effluent obtained in the production of the magnetized fibers was characterized through the parameters biochemical oxygen demand (BOD), chemical oxygen demand (COD), total organic carbon (TOC) and pH. The characterization of biosorbents and the determination of kinetic and equilibrium parameters provided the main mechanisms of the biosorption process, giving arise to a possible application on an industrial scale, helping to solve serious environmental problems. / O crescimento das atividades antrópicas, sobretudo o desenvolvimento industrial e o crescimento das cidades têm como consequência o aumento do descarte de metais pesados no ambiente com destaque para o cromo hexavalente, Cr(VI), demandando, urgentemente, novos processos para remoção destes poluentes, dentre os quais os processos adsortivos, que são o foco do presente trabalho. A biossorção tem se destacado como uma técnica eficaz, econômica, de alta seletividade e baixo consumo energético. O objetivo principal desse trabalho é a produção de um biossorvente a partir de rejeitos agrícolas de fibra de Cocos nucifera com propriedades superparamagnética, capaz de adsorver íons de cromo hexavalente, Cr(VI), facilmente aplicável as indústrias, como uma alternativa técnica e econômica viável, ampliando as estratégias de controle de poluentes e minimizando os impactos ambientais. Com essa finalidade foram propostas rotas de síntese de coprecipitação de nanoparticulas (NPs) de magnetita, em baixas concentrações, promovendo propriedade magnética à biomassa das fibras do Cocos nucifera. No processo de biossorção dos íons cromo hexavalente, Cr(VI), foram avaliadas as condições de saturação (equilíbrio) e os parâmetros cinéticos para determinar a capacidade máxima de remoção e o tempo de equilíbrio da biossorção, além das condições ótimas de pH, concentração inicial e carga dos biossorventes, tamanho das partículas (granulometria), velocidade de agitação e temperatura, definindo os modelos de equilíbrio e as constantes cinéticas. Os biossorventes foram caracterizados pelas técnicas de microscopia eletrônica de varredura com espectroscopia de energia dispersiva (MEV/EDS), espectrometria de infravermelho por transformada de Fourier (FT-IR), difratometria de raios-X (EDX), fluorescência de raios-X por energia dispersiva (FR-X/WD), análise termogravimétrica (TGA), medidas de magnetização, análise do ponto de carga zero (pCZ) e análise superficial especifica pelo método de Brunauer, Emmet e Teller (B.E.T). O lixiviado, efluente obtido na produção das fibras magnetizadas, foi caracterizado pelas determinações da demanda bioquímica de oxigênio (DBO), demanda química de oxigênio (DQO), carbono orgânico total (COT) e pH. Como resultado da caracterização dos biossorventes e dos cálculos dos parâmetros cinéticos e de equilíbrio, foi possível sugerir os principais mecanismos do processo de biossorção, facilitando uma possível aplicação em escala industrial, remediando sérios problemas ambientais.