Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6345.pdf: 6459574 bytes, checksum: 0efe347b5498f9533e1f1366f1759ad1 (MD5) Previous issue date: 2014-10-03 / Financiadora de Estudos e Projetos / Anaerobic systems have been widely studied and used in treatment of wastewater from agriculture and others. Among the existing technologies, there are the EGSB (Expanded Granular Sludge Bed) reactors, which have emerged as improvement of UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) reactors. It was sought to evaluate the performance of an EGSB reactor using synthetic swine wastewater as substrate, increasing the volumetric organic load (2, 4, 8, 10 and 15 kgCOD.m-3.d-1) and the upflow velocity (6 and 10 m.h-1). Efficiencies higher than 83% were obtained in removal of COD, however there was a buildup of volatile acids and a possible microbial imbalance after the application of the load 10 kgDQO.m-3.d-1. The reactor showed homogeneity in microorganisms along the reactor, with the presence of bacilli of different sizes, coccus, and similar to the genera Methanosaeta and Methanosarcina. It was developed a mathematical model aiming to study in more detail the hydrodynamics of EGSB, generally regarded as continuous complete mix reactors (CSTR). For that, it was used a phenomenological model based on the mass balance of the reactor, and after the adjustment to the experimental data, it was observed that the EGSB reactor can be worked as a series of five continuous complete mix reactors (CSTR), three in the tube region and two in the separator region with kinetic intrinsic rate at approximately 7,5.10-5 L.mgSSV-1.h-1 and kinetic rate constant decreasing with increase in organic load. / Sistemas anaeróbios vêm sendo muito estudados e utilizados no tratamento de efluentes agroindústrias, entre outros. Dentre as tecnologias existentes, têm-se os reatores EGSB (Expanded Granular Sludge Bed), que surgiram como aperfeiçoamento dos reatores UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket). Buscou-se avaliar o desempenho de um reator EGSB utilizando água residuária sintética de suinocultura como substrato, aumentando a carga orgânica volumétrica (2, 4, 8, 10 e 15 kgDQO.m-3.d-1) e a velocidade ascensional (6 e 10 m.h-1). Foram obtidas eficiências superiores a 83% na remoção de DQO, porém ocorreu acúmulo de ácidos voláteis, e provável desequilíbrio microbiano após aplicação da carga de 10 kgDQO.m-3.d-1. O reator apresentou certa homogeneidade nos microrganismos presentes ao longo do reator, com presença de bacilos de diferentes dimensões, cocos, e microrganismos semelhantes aos gêneros Methanosaeta e Methanosarcina. Desenvolveu-se um modelo matemático buscando estudar de maneira mais detalhada a hidrodinâmica do EGSB, geralmente considerados como reatores contínuos de mistura completa (CSTR). Para isto, utilizou-se um modelo fenomenológico, baseado no balanço de massa do reator, e após ajuste aos dados experimentais, observou-se que o reator EGSB pode ser trabalhado como uma série de cinco reatores contínuos de mistura completa (CSTR), sendo três na região do tubo do EGSB e dois na região do separador, com constante cinética intrínseca de aproximadamente 7,5.10-5 L.mgSSV-1.h-1 e com constante cinética aparente diminuindo com o aumento da carga orgânica.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-03-22T19:38:42Z No. of bitstreams: 1 FranciscoCanindeDeSousaJunior_TESE.pdf: 1665223 bytes, checksum: a3c9c1fa573d5e42243d0808e537d798 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-03-28T19:44:15Z (GMT) No. of bitstreams: 1 FranciscoCanindeDeSousaJunior_TESE.pdf: 1665223 bytes, checksum: a3c9c1fa573d5e42243d0808e537d798 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-28T19:44:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FranciscoCanindeDeSousaJunior_TESE.pdf: 1665223 bytes, checksum: a3c9c1fa573d5e42243d0808e537d798 (MD5) Previous issue date: 2015-02-27 / O crescente interesse e aplica??es dos produtos biotecnol?gicos v?m aumentando o desenvolvimento de novos processos de recupera??o e purifica??o de prote?nas. A adsor??o em leito expandido (ALE) tem se destacado como uma t?cnica promissora para essa finalidade, pois combina em uma ?nica opera??o as etapas de clarifica??o, concentra??o e purifica??o da prote?na alvo, reduzindo assim tempo e custos de opera??o. Neste contexto, o objetivo desta tese foi avaliar a recupera??o e purifica??o do ant?geno 503 de Leishmania i. chagasi expresso em E. coli M15 e a remo??o de endotoxina por ALE. Na primeira etapa do trabalho foram realizados ensaios em taques agitados sob a forma de dois planejamentos experimentais, para definir as condi??es ?timas de adsor??o e elui??o do ant?geno na resina Streamline chelating. Nos ensaios de adsor??o usando o leito na forma expandida empregou-se uma coluna de 2,6 cm de di?metro por 30,0 cm de altura, acoplada a uma bomba perist?ltica. Na segunda etapa do trabalho, avaliou-se a remo??o de endotoxina durante o processo de recupera??o do ant?geno, empregando o tensoativo n?oi?nico triton X-114 na etapa de lavagem da ALE. Na terceira etapa, buscou-se elaborar um modelo matem?tico capaz de prever as curvas de ruptura do ant?geno 503 em coluna na forma expandida. Os resultados do planejamento experimental para adsor??o do ant?geno 503 mostraram o pH 8,0 e a concentra??o de NaCl de 2,4 M como melhores condi??es de adsor??o. No segundo planejamento, o ?nico fator significativo para elui??o foi a concentra??o de imidazol, definida em 600 mM. A isoterma de adsor??o do ant?geno 503 mostrou bom ajuste ao modelo de Langmuir (R=0,98) e os valores de qmax (capacidade m?xima de adsor??o) e Kd (constante de equil?brio) estimados foram de 1,95 mg/g e 0,34 mg/mL, respectivamente. Atrav?s dos testes de purifica??o diretamente do homogeneizado n?o clarificado obteve-se uma recupera??o de 59,2% da prote?na de interesse e um fator de purifica??o de 6,0. A adi??o do tensoativo n?o-i?nico Triton X-114 ? etapa de lavagem da ALE proporcionou altos valores (>99%) de remo??o do LPS inicialmente presente nas amostras para todas as condi??es estudadas. O modelo matem?tico obtido para descrever a curva de ruptura do ant?geno 503 na resina Streamline Chelanting em leito expandido apresentou bom ajuste aos dados experimentais, tanto para etapa de estimativa de par?metros quanto para de valida??o. O modelo validado foi utilizado na otimiza??o das efici?ncias, obtendo-se os valores m?ximos de efici?ncia do processo e efici?ncia da coluna de 89,2% e 75,9%, respectivamente. Portanto, ALE mostrou ser uma alternativa eficiente na recupera??o da prote?na-alvo e remo??o de endotoxina a partir de um extrato de E. coli n?o clarificado em apenas uma etapa. / The growing interest and applications of biotechnology products have increased the development of new processes for recovery and purification of proteins. The expanded bed adsorption (EBA) has emerged as a promising technique for this purpose. It combines into one operation the steps of clarification, concentration and purification of the target molecule. Hence, the method reduces the time and the cost of operation. In this context, this thesis aim was to evaluate the recovery and purification of 503 antigen of Leishmania i. chagasi expressed in E. coli M15 and endotoxin removal by EBA. In the first step of this study, batch experiments were carried out using two experimental designs to define the optimal adsorption and elution conditions of 503 antigen onto Streamline chelating resin. For adsorption assays, using expanded bed, it was used a column of 2.6 cm in diameter by 30.0 cm in height coupled to a peristaltic pump. In the second step of study, the removal of endotoxin during antigen recovery process was evaluated employing the non-ionic surfactant Triton X-114 in the washing step ALE. In the third step, we sought developing a mathematical model able to predict the 503 antigen breakthrough curves in expanded mode. The experimental design results to adsorption showed the pH 8.0 and the NaCl concentration of 2.4 M as the optimum adsorption condition. In the second design, the only significant factor for elution was the concentration of imidazole, which was taken at 600 mM. The adsorption isotherm of the 503 antigen showed a good fit to the Langmuir model (R = 0.98) and values for qmax (maximum adsorption capacity) and Kd (equilibrium constant) estimated were 1.95 mg/g and 0.34 mg/mL, respectively. Purification tests directly from unclarified feedstock showed a recovery of 59.2% of the target protein and a purification factor of 6.0. The addition of the non-ionic surfactant Triton X-114 to the washing step of EBA led to high levels (> 99%) of LPS removal initially present in the samples for all conditions tested. The mathematical model obtained to describe the 503 antigen breakthrough curves in Streamline Chelanting resin in expanded mode showed a good fit for both parameter estimation and validation steps. The validated model was used to optimize the efficiencies, achieving maximum values of the process and of the column efficiencies of 89.2% and 75.9%, respectively. Therefore, EBA is an efficient alternative for the recovery of the target protein and removal of endotoxin from an E. coli unclarified feedstock in just one step.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:01:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JorgeSC_TESE.pdf: 1730447 bytes, checksum: 39fc94239eeb6e994140c5c0f9a2cc23 (MD5) Previous issue date: 2010-06-22 / Expanded Bed Adsorption plays an important role in the downstream processing mainly for reducing costs as well as steps besides could handling cells homogenates or fermentation broth. In this work Expanded Bed Adsorption was used to recover and purify whey proteins from coalho cheese manufacture using Streamline DEAE and Streamline SP both ionic resins as well as a hydrophobic resin Streamline Phenyl. A column of 2.6 cm inner diameter with 30 cm in height was coupled to a peristaltic pump. Hydrodynamics study was carried out with the three resins using Tris-HCl buffer in concentration of 30, 50 and 70 mM, with pH ranging from 7.0 to 8.0. In this case, assays of the expansion degree as well as Residence Time Distribution (RTD) were carried out. For the recovery and purification steps, a whey sample of 200 mL, was submitted to a column with 25mL of resin previously equilibrated with Tris/HCl (50 mM, pH 7.0) using a expanded bed. After washing, elution was carried out according the technique used. For ionic adsorption elution was carried out using 100 mL of Tris/HCl (50 mM, pH 7.0 in 1M NaCl). For Hydrophobyc interaction elution was carried out using Tris/HCl (50 mM, pH 7.0). Adsorption runs were carried out using the three resins as well as theirs combination. Results showed that for hydrodynamics studies a linear fit was observed for the three resins with a correlation coefficient (R2) about 0.9. In this case, Streamline Phenyl showed highest expansion degree reaching an expansion degree (H0/H) of 2.2. Bed porosity was of 0.7 when both resins Streamline DEAE and Streamline SP were used with StremLine Phenyl showing the highest bed porosity about 0.75. The number of theorical plates were 109, 41.5 and 17.8 and the axial dipersion coefficient (Daxial) were 0.5, 1.4 and 3.7 x 10-6 m2/s, for Streamline DEAE, Streamline SP and Streamline Phenyl, respectively. Whey proteins were adsorved fastly for the three resins with equilibrium reached in 10 minutes. Breakthrough curves showed that most of proteins stays in flowthrough as well as washing steps with 84, 77 and 96%, for Streamline DEAE, Streamline SP and Streamline Phenyl, respectively. It was observed protein peaks during elution for the three resins used. According to these peaks were identified 6 protein bands that could probably be albumin (69 KDa), lactoferrin (76 KDa), lactoperoxidase (89 KDa), β-lactoglobulin (18,3 KDa) e α-lactoalbumin (14 KDa), as well as the dimer of beta-lactoglobulin. The combined system compound for the elution of Streamline DEAE applied to the Streamline SP showed the best purification of whey proteins, mainly of the α-lactoalbumina / A adsor??o em leito expandido vem se destacando como uma t?cnica promissora dentro do downstream processing por ser de f?cil manuseio, baixo custo, diminuir etapas de processamento e utilizar o material particulado no seu estado natural. Portanto, o presente trabalho teve como objetivo recuperar e purificar prote?nas presentes no soro de queijo tipo coalho, atrav?s da t?cnica de adsor??o em leito expandido, utilizando resinas de troca ani?nica Streamline DEAE e troca cati?nica Streamline SP e intera??o hidrof?bica Streamline Phenyl,. Foi utilizada uma coluna de 2,6 cm de di?metro interno por 30 cm de altura, acoplada a uma bomba perist?ltica. Para o estudo do sistema foram realizados testes de hidrodin?mica e corridas de adsor??o, com as tr?s resinas, na presen?a de tamp?es Tris-HCl nas concentra??es 30, 50 e 70 mM, com pHs ajustados usando HCl para 7,0; 7,5 e 8,0. Para os testes hidrodin?micos foram estudados a expans?o do leito e a Distribui??o do Tempo de Resid?ncia (DTR). Na etapa de recupera??o e purifica??o, uma amostra de solu??o de soro de 200 mL foi aplicada, a temperatura ambiente, a uma coluna contendo resina (25 mL) previamente equilibrada em tamp?o Tris/HCl (50 mM e pH 7,0), ap?s lavagem efetuou-se a elui??o de acordo com o tipo de t?cnica utilizada. Dessa forma, para adsor??o com troca i?nica a elui??o ocorria com adi??o do eluente 100 mL Tris/HCl (50 mM, pH 7,0 em NaCl 1M). No caso de intera??o hidrof?bica, o eluente consistia de Tris/HCl (50 mM e pH 7,0). Os ensaios de adsor??o foram realizados com as resinas Streamline DEAE, Streamline SP e Streamline Phenyl e suas combina??es. Os resultados mostraram que para as condi??es em que foram realizados os ensaios fluidodin?micos e para o tipo de coluna utilizada, houve uma tend?ncia a linearidade, o coeficiente de correla??o (R2) foi da ordem de 0,9 e que a resina Streamline Phenyl obteve um maior grau de expans?o que as outras resinas, chegando a uma rela??o H0/H de 2,2. A porosidade do leito usando as resinas DEAE e SP foi de 0,70 e da resina Phenyl foi um pouco maior, em torno de 0,75. O n?mero de pratos te?ricos foi 109, 41,5 e 17,8 e o coeficiente de dispers?o axial (Daxial) foi de 0,5, 1,4 e 3,7 x 10-6 m2/s, para as resinas Streamline DEAE, Streamline SP e Streamline Phenyl, respectivamente. As prote?nas do soro s?o adsorvidas nas tr?s resinas e a concentra??o de prote?na em solu??o diminui rapidamente nos primeiros instantes do processo de adsor??o, sendo o equil?brio alcan?ado nos primeiros 10 minutos. Ao se aplicar o soro bruto sem tratamento para as tr?s resinas at? a satura??o (ruptura), embora exista adsor??o das prote?nas para essas resinas, perde-se grande parte dessas prote?nas nas etapas de passante e lavagem. Essas perdas somam 84, 77 e 96%, para as resinas Streamline DEAE, Streamline SP e Strealine Phenyl, respectivamente. Entretanto, pode-se recuperar 16, 23 e 4%, respectivamente, para as tr?s resinas. As tr?s resinas estudadas apresentaram picos de prote?nas na elui??o. De acordo com esses picos, foram identificadas 6 bandas de prote?nas. Provavelmente essas prote?nas sejam: albumina (69 KDa), lactoferrina (76 KDa) e lactoperoxidase (89 KDa), β-lactoglobulina (18,3 KDa) e α-lactoalbumina (14 KDa), d?mero da β -lactoglobulina. Portanto, as resinas estudadas s?o compat?veis para serem utilizadas em leito expandido. O sistema formado pela elui??o da Streamline DEAE quando foi aplicada na resina Streamline SP, tende a uma melhor purifica??o das prote?nas do soro, principalmente da α-lactoalbumina

Os reatores anaeróbios de tratamento de esgoto possibilitam elevada remoção de matéria orgânica, com menor custo em comparação com os processos aeróbios. Entretanto, esses reatores geralmente são pouco eficientes na remoção de nutrientes e seu efluente pode apresentar valores relativamente elevados de DQO e de sólidos suspensos. Por isso, investigou-se a aplicação de cloreto férrico e auxiliares de floculação no afluente de um reator anaeróbio de leito expandido em escala real (Volume = 32 m3; TDH = 3,2 h), no intuito de elevar as eficiências de remoção de DQO, turbidez, fósforo e sólidos. Foram realizados testes de Atividade Metanogênica para avaliar a toxicidade do cloreto férrico ao lodo do reator, mas nenhum efeito tóxico foi detectado para concentrações de até 500 mg FeCl3/l. Em seguida, foram realizados testes em reator de bancada (jar test), quando foi investigado o uso de cloreto férrico (dosagens entre 40 e 200 mg/l) em conjunto com um polímero catiônico, um polímero aniônico e amido natural de batata (dosagens entre 0,5 e 2,0 mg/l), sendo obtidos os melhores resultados com cloreto férrico e polímero aniônico. As eficiências médias diárias de remoção no reator de leito expandido foram elevadas de 64% para 71%, para DQO; de 47% para 59%, para turbidez; de 17% para 31%, para fósforo; e de 52% para 77%, para SST, quando aplicadas dosagens de 40 mg/l de cloreto férrico e 1,0 mg/l de polímero aniônico. / Anaerobic reactors for wastewater treatment have high capacity in removing organic matter and lower costs in comparison with aerobic processes. Nevertheless, anaerobic reactors generally are less efficient in nutrient removal and their effluents may present relatively high COD and total suspended solid (TSS) concentrations. Hence, the application of ferric chloride (FeCl3) and flocculant aids to a full-scale (Volume = 32 m3; HRT = 3,2 h) anaerobic expanded bed reactor influent was investigated to improve removal of COD, turbidity, phosphorous and solids. Methanogenic activity tests were conducted to evaluate toxicity of ferric chloride against methanogenic anaerobic reactor sludge. Tests showed that no toxic effect occurred before concentrations of FeCl3 reached 500 mg/l. Conventional bench-scale jar tests were conducted and ferric chloride was tested in combination with a cationic polymer, an anionic polymer and natural potato starch. Best results were obtained when ferric chloride was employed with anionic polymer. Average daily removal rates were increased from 64% to 71% for COD, from 47% to 59% for turbidity, from 17% to 31% for phosphorous and from 52% to 77% for TSS when dosages close to 40 mg/l of ferric chloride and 1,0 mg/l of anionic polymer were applied to anaerobic expanded bed reactor influent.

Os reatores anaeróbios de concepção mais moderna (e.g., UASB e RALEx) possibilitam a remoção de 65 a 75% de matéria orgânica do esgoto sanitário, com custos de implantação e operação relativamente baixos, em comparação com os processos aeróbios convencionais. Entretanto, esses reatores geralmente são pouco eficientes na remoção de nutrientes e seus efluentes podem apresentar concentrações relativamente elevadas de material orgânico e de sólidos suspensos. Para melhorar a qualidade dos efluentes desses reatores, algumas configurações de pós-tratamento têm sido empregadas no Brasil, dentre as quais os sistemas de lodo ativado e a coagulação/precipitação com sais metálicos, geralmente seguida de flotação por ar dissolvido. Nesta pesquisa, foi avaliada a aplicabilidade da coagulação/precipitação com cloreto férrico, a partir de testes em unidades de coagulação em escala de bancada (jar test e flotateste), para três sistemas de pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios, a saber: coagulação/precipitação do efluente de um reator anaeróbio (RALEx); co-precipitação em um sistema de lodo ativado; e pós-precipitação do efluente do sistema de lodo ativado. Cada um desses sistemas foi testado com separação de sólidos por sedimentação ou por flotação por ar dissolvido, constituindo seis distintas configurações de pós-tratamento. O pós-tratamento do efluente do reator anaeróbio por coagulação/precipitação se mostrou uma alternativa viável técnica e economicamente, tanto para a sedimentação quanto para a flotação por ar dissolvido. Os diagramas de coagulação obtidos tanto nos ensaios de sedimentação quanto nos de flotação demonstraram que a coagulação/precipitação do efluente do RALEx ocorria de modo mais eficiente para valores de pH entre 5 e 7. A coagulação/precipitação do licor misto com cloreto férrico também se mostrou uma opção atrativa, propiciando a obtenção de efluente bastante clarificado, com possibilidades de reúso. Nessa opção, obtiveram-se eficiências adicionais (i.e., em relação ao sobrenadante do licor misto) de remoção de turbidez, DQO e fósforo de, respectivamente, 80%, 72% e 85%, com dosagem de 80 mg de \'FE\'\'CL IND.3\'.6\'H IND.2\'O/L (48 mg de \'FE\'\'CL IND.3\'/L). Para a coagulação com cloreto férrico, a flotação não apresentou bons resultados na remoção de turbidez, DQO e fósforo para separação de sólidos do licor misto. O mesmo ocorreu para o efluente final da ETE quando a etapa de separação de sólidos foi a sedimentação. Quando a separação de sólidos foi feita por flotação, obtiveram-se eficiências de remoção de turbidez, DQO e fósforo de, respectivamente, 68%, 53% e 83%, com dosagem de 80 mg de \'FE\'\'CL IND.3\'.6\'H IND.2\'O/L / The anaerobic reactors of modern conception (e.g., UASB and RALEx) remove from 65 to 75% of sanitary wastewater organic matter with relatively low construction, operation, and maintenance costs, in comparison with conventional aerobic processes. Nevertheless, that reactors are usually little efficient in nutrient removal and their effluents may present relatively high organic matter and suspended solid concentrations. In order to improve the quality of effluents from anaerobic reactors, some post-treatment concepts have been employed in Brazil, among which activated sludge systems and coagulation/precipitation with metallic salts, generally followed by dissolved air flotation. In this research, coagulation/precipitation with ferric chloride was assessed using sedimentation and flotation lab-scale test units (jar test and flotateste, respectively) to three post-treatment systems, namely: coagulation/precipitation of effluent from anaerobic reactor; co-precipitation (in the mixed liquor from activated sludge system); and post-precipitation of effluent from activated sludge system. Each system was assessed with solids separation with sedimentation and dissolved air flotation, constituting six different post-treatment scenarios. Coagulation/precipitation of the effluent from the anaerobic reactor showed to be technical and economically attractive, not only for sedimentation but also for dissolved air flotation. Coagulation diagrams obtained in sedimentation and flotation essays showed that coagulation/precipitation of the effluent from RALEX was more efficient when pH values were between 5 and 7. The mixed liquor coagulation/flocculation with ferric chloride were also an attractive option, resulting in a low turbidity effluent suitable for reuse. In this option, additional removals (i.e., in relation to decanted mixed liquor) of turbidity, COD e phosphorus were obtained: 80%, 72% and 85%, respectively, with the dosage of 80 mg \'FE\'\'CL IND.3\'.6\'H IND.2\'O/L (48 mg \'FE\'\'CL IND.3\'/L). Flotation did not presented good results in the removal of turbidity, COD and phosphorus in mixed liquor coagulation/precipitation with ferric chloride. The same was to the effluent from the WWTP when sedimentation was employed in the solids separation step. When solids separation was made using flotation, the removal efficiencies of turbidity, COD and phosphorus were, respectively, 68%, 53%, and 83% for the dosage of 80 mg \'FE\'\'CL IND.3\'.6\'H IND.2\'O/L

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:01:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CarlosEAP_DISSERT.pdf: 1904684 bytes, checksum: 4fd2147b17a381ad69d921436b5c83de (MD5) Previous issue date: 2013-12-18 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / Expanded Bed Adsorption (EBA) is an integrative process that combines concepts of chromatography and fluidization of solids. The many parameters involved and their synergistic effects complicate the optimization of the process. Fortunately, some mathematical tools have been developed in order to guide the investigation of the EBA system. In this work the application of experimental design, phenomenological modeling and artificial neural networks (ANN) in understanding chitosanases adsorption on ion exchange resin Streamline? DEAE have been investigated. The strain Paenibacillus ehimensis NRRL B-23118 was used for chitosanase production. EBA experiments were carried out using a column of 2.6 cm inner diameter with 30.0 cm in height that was coupled to a peristaltic pump. At the bottom of the column there was a distributor of glass beads having a height of 3.0 cm. Assays for residence time distribution (RTD) revelead a high degree of mixing, however, the Richardson-Zaki coefficients showed that the column was on the threshold of stability. Isotherm models fitted the adsorption equilibrium data in the presence of lyotropic salts. The results of experiment design indicated that the ionic strength and superficial velocity are important to the recovery and purity of chitosanases. The molecular mass of the two chitosanases were approximately 23 kDa and 52 kDa as estimated by SDS-PAGE. The phenomenological modeling was aimed to describe the operations in batch and column chromatography. The simulations were performed in Microsoft Visual Studio. The kinetic rate constant model set to kinetic curves efficiently under conditions of initial enzyme activity 0.232, 0.142 e 0.079 UA/mL. The simulated breakthrough curves showed some differences with experimental data, especially regarding the slope. Sensitivity tests of the model on the surface velocity, axial dispersion and initial concentration showed agreement with the literature. The neural network was constructed in MATLAB and Neural Network Toolbox. The cross-validation was used to improve the ability of generalization. The parameters of ANN were improved to obtain the settings 6-6 (enzyme activity) and 9-6 (total protein), as well as tansig transfer function and Levenberg-Marquardt training algorithm. The neural Carlos Eduardo de Ara?jo Padilha dezembro/2013 9 networks simulations, including all the steps of cycle, showed good agreement with experimental data, with a correlation coefficient of approximately 0.974. The effects of input variables on profiles of the stages of loading, washing and elution were consistent with the literature / A adsor??o em leito expandido (ALE) ? uma t?cnica integrativa que alia conceitos de cromatografia e fluidiza??o de s?lidos. A diversidade de par?metros envolvidos e seus efeitos sinerg?ticos dificultam a tarefa de otimiza??o da opera??o. Felizmente, algumas ferramentas matem?ticas foram desenvolvidas de modo a direcionar as investiga??es do sistema ALE. Assim, o presente trabalho prop?e a aplica??o do planejamento experimental, modelagem fenomenol?gica e redes neurais artificiais (RNAs) na compreens?o da adsor??o de quitosanases na resina de troca i?nica Streamline? DEAE. A cepa Paenibacillus ehimensis NRRL B-23118 foi respons?vel pela produ??o das quitosanases. Nos ensaios de adsor??o usando o leito na forma expandida foi utilizada uma coluna de 2,6 cm de di?metro por 30,0 cm de altura, acoplada a uma bomba perist?ltica. Na base da coluna existia um distribuidor de microesferas de vidro com altura de 3,0 cm. Os ensaios de determina??o de tempo de resid?ncia (DTR) revelaram elevado grau de mistura, entretanto, os coeficientes de Richardson-Zaki mostraram que a coluna estava no limiar da estabilidade. Pelas regress?es das isotermas puderam-se ajustar os dados de equil?brio de adsor??o, na presen?a de diferentes sais da escala liotr?pica. O resultado do planejamento apontou que a for?a i?nica e a velocidade influenciam a recupera??o e pureza das quitosanases. As massas moleculares das duas esp?cies de quitosanases foram estimadas por SDS-PAGE, obtendo-se aproximadamente 23 kDa e 52 kDa. A modelagem fenomenol?gica foi direcionada para descrever as opera??es em batelada e na coluna cromatogr?fica. As simula??es foram executadas no Microsoft Visual Studio, usando a linguagem Fortran. O modelo de taxa constante ajustou-se ?s curvas cin?ticas com excel?ncia, nas condi??es de atividade iniciais 0,232, 0,142 e 0,079 UA/mL. As curvas de ruptura simuladas apresentaram algumas disparidades com os dados experimentais, principalmente quanto ? inclina??o. Os testes de sensibilidade do modelo sobre a velocidade superficial, dispers?o axial e concentra??o inicial mostraram conformidade com artigos publicados. A rede neural foi constru?da no ambiente MATLAB, por meio da Neural Network Toolbox. A valida??o cruzada foi usada para melhorar a capacidade de generaliza??o. Carlos Eduardo de Ara?jo Padilha dezembro/2013 6 Aperfei?oaram-se os par?metros da RNA at? se obter as configura??es 6-6 (atividade enzim?tica) e 9-6 (prote?nas totais), fun??o de ativa??o tansig e algoritmo de treinamento Levenberg-Marquardt. As simula??es da rede neural, incluindo todo o ciclo da opera??o, mostraram boa concord?ncia com os dados experimentais, com coeficiente de correla??o da ordem de 0,974. Os efeitos das vari?veis de entrada sobre os perfis das etapas de carga, lavagem e elui??o foram compat?veis com a literatura

Os reatores anaeróbios de concepção mais moderna (e.g., UASB e RALEx) possibilitam a remoção de 65 a 75% de matéria orgânica do esgoto sanitário, com custos de implantação e operação relativamente baixos, em comparação com os processos aeróbios convencionais. Entretanto, esses reatores geralmente são pouco eficientes na remoção de nutrientes e seus efluentes podem apresentar concentrações relativamente elevadas de material orgânico e de sólidos suspensos. Para melhorar a qualidade dos efluentes desses reatores, algumas configurações de pós-tratamento têm sido empregadas no Brasil, dentre as quais os sistemas de lodo ativado e a coagulação/precipitação com sais metálicos, geralmente seguida de flotação por ar dissolvido. Nesta pesquisa, foi avaliada a aplicabilidade da coagulação/precipitação com cloreto férrico, a partir de testes em unidades de coagulação em escala de bancada (jar test e flotateste), para três sistemas de pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios, a saber: coagulação/precipitação do efluente de um reator anaeróbio (RALEx); co-precipitação em um sistema de lodo ativado; e pós-precipitação do efluente do sistema de lodo ativado. Cada um desses sistemas foi testado com separação de sólidos por sedimentação ou por flotação por ar dissolvido, constituindo seis distintas configurações de pós-tratamento. O pós-tratamento do efluente do reator anaeróbio por coagulação/precipitação se mostrou uma alternativa viável técnica e economicamente, tanto para a sedimentação quanto para a flotação por ar dissolvido. Os diagramas de coagulação obtidos tanto nos ensaios de sedimentação quanto nos de flotação demonstraram que a coagulação/precipitação do efluente do RALEx ocorria de modo mais eficiente para valores de pH entre 5 e 7. A coagulação/precipitação do licor misto com cloreto férrico também se mostrou uma opção atrativa, propiciando a obtenção de efluente bastante clarificado, com possibilidades de reúso. Nessa opção, obtiveram-se eficiências adicionais (i.e., em relação ao sobrenadante do licor misto) de remoção de turbidez, DQO e fósforo de, respectivamente, 80%, 72% e 85%, com dosagem de 80 mg de \'FE\'\'CL IND.3\'.6\'H IND.2\'O/L (48 mg de \'FE\'\'CL IND.3\'/L). Para a coagulação com cloreto férrico, a flotação não apresentou bons resultados na remoção de turbidez, DQO e fósforo para separação de sólidos do licor misto. O mesmo ocorreu para o efluente final da ETE quando a etapa de separação de sólidos foi a sedimentação. Quando a separação de sólidos foi feita por flotação, obtiveram-se eficiências de remoção de turbidez, DQO e fósforo de, respectivamente, 68%, 53% e 83%, com dosagem de 80 mg de \'FE\'\'CL IND.3\'.6\'H IND.2\'O/L / The anaerobic reactors of modern conception (e.g., UASB and RALEx) remove from 65 to 75% of sanitary wastewater organic matter with relatively low construction, operation, and maintenance costs, in comparison with conventional aerobic processes. Nevertheless, that reactors are usually little efficient in nutrient removal and their effluents may present relatively high organic matter and suspended solid concentrations. In order to improve the quality of effluents from anaerobic reactors, some post-treatment concepts have been employed in Brazil, among which activated sludge systems and coagulation/precipitation with metallic salts, generally followed by dissolved air flotation. In this research, coagulation/precipitation with ferric chloride was assessed using sedimentation and flotation lab-scale test units (jar test and flotateste, respectively) to three post-treatment systems, namely: coagulation/precipitation of effluent from anaerobic reactor; co-precipitation (in the mixed liquor from activated sludge system); and post-precipitation of effluent from activated sludge system. Each system was assessed with solids separation with sedimentation and dissolved air flotation, constituting six different post-treatment scenarios. Coagulation/precipitation of the effluent from the anaerobic reactor showed to be technical and economically attractive, not only for sedimentation but also for dissolved air flotation. Coagulation diagrams obtained in sedimentation and flotation essays showed that coagulation/precipitation of the effluent from RALEX was more efficient when pH values were between 5 and 7. The mixed liquor coagulation/flocculation with ferric chloride were also an attractive option, resulting in a low turbidity effluent suitable for reuse. In this option, additional removals (i.e., in relation to decanted mixed liquor) of turbidity, COD e phosphorus were obtained: 80%, 72% and 85%, respectively, with the dosage of 80 mg \'FE\'\'CL IND.3\'.6\'H IND.2\'O/L (48 mg \'FE\'\'CL IND.3\'/L). Flotation did not presented good results in the removal of turbidity, COD and phosphorus in mixed liquor coagulation/precipitation with ferric chloride. The same was to the effluent from the WWTP when sedimentation was employed in the solids separation step. When solids separation was made using flotation, the removal efficiencies of turbidity, COD and phosphorus were, respectively, 68%, 53%, and 83% for the dosage of 80 mg \'FE\'\'CL IND.3\'.6\'H IND.2\'O/L