O presente trabalho tem como objetivo estudar a biomassa seca e homogeneizada do macrófito aquático Salvinia herzogii como material sorvente de petróleos, e compostos orgânicos selecionados, dispersos, ou não, em meio aquoso. Amostras do macrófito foram coletadas em águas superficiais do Estado do Rio Grande do Sul, lavados, secados a 60°C, moídos, peneirados e embalados em sacos de polietileno. Propriedades físicas, químicas, interfaciais e bioquímicas da biomassa foram determinadas e realizaram-se estudos de sorção de óleos puros na ausência de água, de óleos espalhados em filmes sobre superfície de água, de óleos emulsificados em água e de compostos orgânicos solúveis em água. A biomassa seca da Salvinia herzogii mostrou-se eficiente na sorção de óleos com desempenho superior a um sorvente comercial, a Turfa ("Peat Sorb"). O processo de sorção ocorre por adsorção (forças hidrofóbicas) e por absorção (difusão) no interior de poros e vazios da biomassa. A capilaridade, característica das plantas vasculares contribui grandemente para a absorção dos óleos e compostos orgânicos. Na ausência de água os valores máximos de acumulação foram de 10,8 g de Nujol e 8,3 g de petróleo de Marlin por grama de biomassa seca. No tratamento de manchas de petróleo de Marlin sobre superfície de água a acumulação foi de 14,5 g de petróleo por grama de biomassa seca. A sorção do óleo emulsificado em água segue o modelo de Freundlich. Os valores máximos de acumulação foram de 340 mg de óleo por grama de biomassa seca Foram também feitos estudos empregando a biomassa seca prensada na forma de filtros e em leitos de colunas para o tratamento contínuo de emulsões óleo-água. Na fIltração de emulsões óleo-água foram retidos 90 % do óleo com uma acumulação de 1,33 g por grama de biomassa. Em coluna de fluxo ascendente para o tratamento de emulsões óleo-água foram tratados 2320 L de emulsão óleo-água através de um leito de 30 cm de altura com 700 g de biomassa que reteve 590 g de petróleo. A biomassa final contendo o óleo apresentou um poder calorífico superior de 4700 cal/g. A filtração de soluções de azul de metileno (AM) e de tensoativo resultaram na acumulação de 66 mg de AM e de 370 mg de tensoativo por grama de biomassa respectivamente. O custo aproximado de obtenção da biomassa foi estimado em US$ 0,65 por kg, sem considerar investimentos de instalações. A alternativa técnica apresenta um grande potencial como polimento final no tratamento de efluentes e derrames oleosos. As vantagens do processo são a cinética elevada, alta capacidade de retenção e o baixo custo. Os resultados são discutidos em termos de propriedades químicas e fisico-químicas envolvidas nos processos apresentados sendo discutidas as questões relativas à hidrofobicidade. / The present work aims to study the dry and homogenised biomass of the aquatic macrophyte Salvinia herzogii as a sorbing material for petroleum and organic compounds dispersed or not in aquatic medium. Samples of the macrophyte were collected in water sources from Rio Grande do Sul, dried at 60°C, grinded, sieved and packed in polystyrene bags. Physical, chemical, interfacial and biochemical properties of the biomass have been determined; sorption studies of pure oils in the absence of water, oil film's spread on the water surface, emulsified oils in water and water soluble organic compounds have been carried out. The dried biomass of Salvinia herzogii showed efficiency in oil sorption with a performance superior to the commercial Peat Sorb. The sorption process occurs through adsorption (hydrophobic forces) and absorption (diffusion) inside the biomass pores and holes. The dried biomass of Salvinia herzogii was efficient for oil sorption with a better performance than commercial sorbents (peat Sorb). The capillarity, characteristic of vascular plants, greatly contributes to the adsorption of oils and organic compounds. In the absence of water maximum accumulation values were 10.8 grams of Nujol and 8.3 of grams Marlin oil (petroleum) per gram of dried biomass. In the treatment of Marlin oil spilled on water the accumulation was 14.5 grams of oil per gram of dried biomass. In the treatment of Marlin oil spilled on water the accumulation was 14.5 grams of oil per gram of dried biomass. The sorption of oil emulsified with water follows the Freundlich model. Maximum accumulation values were 340 mg of oil per gram of dried biomass. Experiments with the dried biomass pressed as a filter and column beds for continuous treatment of oil-water emulsions were also made. In the filtration of water-oil emulsions 90% ofthe oil was retained with an accumulation of 1.33 gram per gram of biomass. In an ascendant flow column for water-oil emulsion treatment, 2320 L of wateroil emulsion were treated in a 30 cm height bed containing 700 grams of biomass which retained 590 grams of oil. The final oil containing biomass showed a heat power bigger than 4700 cal/g. The filtration of methylene blue solutions (MB) and surfactant resulted in the accumulation of 66 mg of MB and 0.37 g of surfactant per gram of dried biomass respectively. The approximated biomass cost was estimated as US$ 0.65 per kg, without taking into account facilities investments. The technical alternative presents great potential as fmal polishing in effluent treatment and oil spills. Process advantages are fast kinetics, high retention capacity and low cost. Results are discussed in terms of chemical and physico chemical properties involved in the studied processes and questions related to hydrophobicity are also discussed.

O presente trabalho tem como objetivo estudar a biomassa seca e homogeneizada do macrófito aquático Salvinia herzogii como material sorvente de petróleos, e compostos orgânicos selecionados, dispersos, ou não, em meio aquoso. Amostras do macrófito foram coletadas em águas superficiais do Estado do Rio Grande do Sul, lavados, secados a 60°C, moídos, peneirados e embalados em sacos de polietileno. Propriedades físicas, químicas, interfaciais e bioquímicas da biomassa foram determinadas e realizaram-se estudos de sorção de óleos puros na ausência de água, de óleos espalhados em filmes sobre superfície de água, de óleos emulsificados em água e de compostos orgânicos solúveis em água. A biomassa seca da Salvinia herzogii mostrou-se eficiente na sorção de óleos com desempenho superior a um sorvente comercial, a Turfa ("Peat Sorb"). O processo de sorção ocorre por adsorção (forças hidrofóbicas) e por absorção (difusão) no interior de poros e vazios da biomassa. A capilaridade, característica das plantas vasculares contribui grandemente para a absorção dos óleos e compostos orgânicos. Na ausência de água os valores máximos de acumulação foram de 10,8 g de Nujol e 8,3 g de petróleo de Marlin por grama de biomassa seca. No tratamento de manchas de petróleo de Marlin sobre superfície de água a acumulação foi de 14,5 g de petróleo por grama de biomassa seca. A sorção do óleo emulsificado em água segue o modelo de Freundlich. Os valores máximos de acumulação foram de 340 mg de óleo por grama de biomassa seca Foram também feitos estudos empregando a biomassa seca prensada na forma de filtros e em leitos de colunas para o tratamento contínuo de emulsões óleo-água. Na fIltração de emulsões óleo-água foram retidos 90 % do óleo com uma acumulação de 1,33 g por grama de biomassa. Em coluna de fluxo ascendente para o tratamento de emulsões óleo-água foram tratados 2320 L de emulsão óleo-água através de um leito de 30 cm de altura com 700 g de biomassa que reteve 590 g de petróleo. A biomassa final contendo o óleo apresentou um poder calorífico superior de 4700 cal/g. A filtração de soluções de azul de metileno (AM) e de tensoativo resultaram na acumulação de 66 mg de AM e de 370 mg de tensoativo por grama de biomassa respectivamente. O custo aproximado de obtenção da biomassa foi estimado em US$ 0,65 por kg, sem considerar investimentos de instalações. A alternativa técnica apresenta um grande potencial como polimento final no tratamento de efluentes e derrames oleosos. As vantagens do processo são a cinética elevada, alta capacidade de retenção e o baixo custo. Os resultados são discutidos em termos de propriedades químicas e fisico-químicas envolvidas nos processos apresentados sendo discutidas as questões relativas à hidrofobicidade. / The present work aims to study the dry and homogenised biomass of the aquatic macrophyte Salvinia herzogii as a sorbing material for petroleum and organic compounds dispersed or not in aquatic medium. Samples of the macrophyte were collected in water sources from Rio Grande do Sul, dried at 60°C, grinded, sieved and packed in polystyrene bags. Physical, chemical, interfacial and biochemical properties of the biomass have been determined; sorption studies of pure oils in the absence of water, oil film's spread on the water surface, emulsified oils in water and water soluble organic compounds have been carried out. The dried biomass of Salvinia herzogii showed efficiency in oil sorption with a performance superior to the commercial Peat Sorb. The sorption process occurs through adsorption (hydrophobic forces) and absorption (diffusion) inside the biomass pores and holes. The dried biomass of Salvinia herzogii was efficient for oil sorption with a better performance than commercial sorbents (peat Sorb). The capillarity, characteristic of vascular plants, greatly contributes to the adsorption of oils and organic compounds. In the absence of water maximum accumulation values were 10.8 grams of Nujol and 8.3 of grams Marlin oil (petroleum) per gram of dried biomass. In the treatment of Marlin oil spilled on water the accumulation was 14.5 grams of oil per gram of dried biomass. In the treatment of Marlin oil spilled on water the accumulation was 14.5 grams of oil per gram of dried biomass. The sorption of oil emulsified with water follows the Freundlich model. Maximum accumulation values were 340 mg of oil per gram of dried biomass. Experiments with the dried biomass pressed as a filter and column beds for continuous treatment of oil-water emulsions were also made. In the filtration of water-oil emulsions 90% ofthe oil was retained with an accumulation of 1.33 gram per gram of biomass. In an ascendant flow column for water-oil emulsion treatment, 2320 L of wateroil emulsion were treated in a 30 cm height bed containing 700 grams of biomass which retained 590 grams of oil. The final oil containing biomass showed a heat power bigger than 4700 cal/g. The filtration of methylene blue solutions (MB) and surfactant resulted in the accumulation of 66 mg of MB and 0.37 g of surfactant per gram of dried biomass respectively. The approximated biomass cost was estimated as US$ 0.65 per kg, without taking into account facilities investments. The technical alternative presents great potential as fmal polishing in effluent treatment and oil spills. Process advantages are fast kinetics, high retention capacity and low cost. Results are discussed in terms of chemical and physico chemical properties involved in the studied processes and questions related to hydrophobicity are also discussed.

O presente trabalho tem como objetivo estudar a biomassa seca e homogeneizada do macrófito aquático Salvinia herzogii como material sorvente de petróleos, e compostos orgânicos selecionados, dispersos, ou não, em meio aquoso. Amostras do macrófito foram coletadas em águas superficiais do Estado do Rio Grande do Sul, lavados, secados a 60°C, moídos, peneirados e embalados em sacos de polietileno. Propriedades físicas, químicas, interfaciais e bioquímicas da biomassa foram determinadas e realizaram-se estudos de sorção de óleos puros na ausência de água, de óleos espalhados em filmes sobre superfície de água, de óleos emulsificados em água e de compostos orgânicos solúveis em água. A biomassa seca da Salvinia herzogii mostrou-se eficiente na sorção de óleos com desempenho superior a um sorvente comercial, a Turfa ("Peat Sorb"). O processo de sorção ocorre por adsorção (forças hidrofóbicas) e por absorção (difusão) no interior de poros e vazios da biomassa. A capilaridade, característica das plantas vasculares contribui grandemente para a absorção dos óleos e compostos orgânicos. Na ausência de água os valores máximos de acumulação foram de 10,8 g de Nujol e 8,3 g de petróleo de Marlin por grama de biomassa seca. No tratamento de manchas de petróleo de Marlin sobre superfície de água a acumulação foi de 14,5 g de petróleo por grama de biomassa seca. A sorção do óleo emulsificado em água segue o modelo de Freundlich. Os valores máximos de acumulação foram de 340 mg de óleo por grama de biomassa seca Foram também feitos estudos empregando a biomassa seca prensada na forma de filtros e em leitos de colunas para o tratamento contínuo de emulsões óleo-água. Na fIltração de emulsões óleo-água foram retidos 90 % do óleo com uma acumulação de 1,33 g por grama de biomassa. Em coluna de fluxo ascendente para o tratamento de emulsões óleo-água foram tratados 2320 L de emulsão óleo-água através de um leito de 30 cm de altura com 700 g de biomassa que reteve 590 g de petróleo. A biomassa final contendo o óleo apresentou um poder calorífico superior de 4700 cal/g. A filtração de soluções de azul de metileno (AM) e de tensoativo resultaram na acumulação de 66 mg de AM e de 370 mg de tensoativo por grama de biomassa respectivamente. O custo aproximado de obtenção da biomassa foi estimado em US$ 0,65 por kg, sem considerar investimentos de instalações. A alternativa técnica apresenta um grande potencial como polimento final no tratamento de efluentes e derrames oleosos. As vantagens do processo são a cinética elevada, alta capacidade de retenção e o baixo custo. Os resultados são discutidos em termos de propriedades químicas e fisico-químicas envolvidas nos processos apresentados sendo discutidas as questões relativas à hidrofobicidade. / The present work aims to study the dry and homogenised biomass of the aquatic macrophyte Salvinia herzogii as a sorbing material for petroleum and organic compounds dispersed or not in aquatic medium. Samples of the macrophyte were collected in water sources from Rio Grande do Sul, dried at 60°C, grinded, sieved and packed in polystyrene bags. Physical, chemical, interfacial and biochemical properties of the biomass have been determined; sorption studies of pure oils in the absence of water, oil film's spread on the water surface, emulsified oils in water and water soluble organic compounds have been carried out. The dried biomass of Salvinia herzogii showed efficiency in oil sorption with a performance superior to the commercial Peat Sorb. The sorption process occurs through adsorption (hydrophobic forces) and absorption (diffusion) inside the biomass pores and holes. The dried biomass of Salvinia herzogii was efficient for oil sorption with a better performance than commercial sorbents (peat Sorb). The capillarity, characteristic of vascular plants, greatly contributes to the adsorption of oils and organic compounds. In the absence of water maximum accumulation values were 10.8 grams of Nujol and 8.3 of grams Marlin oil (petroleum) per gram of dried biomass. In the treatment of Marlin oil spilled on water the accumulation was 14.5 grams of oil per gram of dried biomass. In the treatment of Marlin oil spilled on water the accumulation was 14.5 grams of oil per gram of dried biomass. The sorption of oil emulsified with water follows the Freundlich model. Maximum accumulation values were 340 mg of oil per gram of dried biomass. Experiments with the dried biomass pressed as a filter and column beds for continuous treatment of oil-water emulsions were also made. In the filtration of water-oil emulsions 90% ofthe oil was retained with an accumulation of 1.33 gram per gram of biomass. In an ascendant flow column for water-oil emulsion treatment, 2320 L of wateroil emulsion were treated in a 30 cm height bed containing 700 grams of biomass which retained 590 grams of oil. The final oil containing biomass showed a heat power bigger than 4700 cal/g. The filtration of methylene blue solutions (MB) and surfactant resulted in the accumulation of 66 mg of MB and 0.37 g of surfactant per gram of dried biomass respectively. The approximated biomass cost was estimated as US$ 0.65 per kg, without taking into account facilities investments. The technical alternative presents great potential as fmal polishing in effluent treatment and oil spills. Process advantages are fast kinetics, high retention capacity and low cost. Results are discussed in terms of chemical and physico chemical properties involved in the studied processes and questions related to hydrophobicity are also discussed.

Submitted by Irene Nascimento (irene.kessia@ufpe.br) on 2016-09-14T17:38:02Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese_Manuella_CD.compressed.pdf: 1849105 bytes, checksum: 255cf6adccc643118949e52251fe3a3e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-14T17:38:02Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese_Manuella_CD.compressed.pdf: 1849105 bytes, checksum: 255cf6adccc643118949e52251fe3a3e (MD5) Previous issue date: 2014-12-19 / A disponibilidade de água doce, em diversas regiões, vem diminuindo em função do crescimento da demanda de recursos hídricos, do crescimento da demanda por alimentos (agricultura e pecuária) e dos efeitos da mudança climática em nível mundial devido ao crescimento da população mundial. As práticas agrícolas inadequadas podem levar à poluição das águas superficiais e subterrâneas com pesticidas, fármacos, poluentes, nutrientes e sedimentos. O aumento da demanda na pecuária é um dos fatores que conduziu a um aumento do uso de antibióticos, como o sulfametoxazol, e apesar da grande quantidade utilizada tanto na medicina humana como na veterinária, e do risco de contaminação dos aquíferos associados a essa molécula, seu destino no solo ainda não está claro e é pobremente documentado. Os objetivos deste trabalho foram estudar as interações físico-químicas e biológicas, o impacto associado à resistência bacteriana e o transporte do sulfametoxazol (SMX) em dois solos distintos, embora com características granulométricas semelhantes. Os solos são de diferentes origens geográficas (Recife, Brasil e Macon, França), usos (urbano e agrícola) e condições climáticas (tropical e temperada). Os ensaios de sorção foram divididos em: cinética, isoterma de sorção e sorção em função do pH, uma vez que o sulfametoxazol é uma molécula ionizável. Os ensaios de biodegradação foram realizados em três concentrações diferentes do sulfametoxazol (10-3, 10-4 e 10-5M) para avaliar o efeito das características dos solos e da concentração do SMX sobre a biodegradação da molécula do SMX. Os solos não tratados Macon e Recife têm uma diversidade equivalente, segundo o cálculo do índice de Shannon (H'), e do índice de Simpson. Os ensaios de deslocamento miscível em colunas de solo com o KBr e o sulfametoxazol foram satisfatórios para as vazões de 0,2; 0,45 e 0,7 mL.min-1. A identificação dos mecanismos envolvidos no processo de transporte e a determinação dos parâmetros hidrodispersivos dos solos, através das curvas de eluição do KBr e do sulfametoxazol, foram realizadas utilizando o modelo CDE (convecção-dispersão). A cinética de sorção foi melhor descrita com o modelo de segunda ordem e as isotermas de sorção foram não lineares. O modelo CDE representou adequadamente os dados experimentais das curvas de eluição do sulfametoxazol. O solo Recife, em relação ao Macon, apresentou o menor risco de contaminação do lençol freático existente nessa região. / The availability of fresh water in various regions, has been decreasing due to the increasing demand of water resources, the growing demand for food (agriculture and livestock) and the effects of climate change on a global level due to global population growth. Inadequate agricultural practices can lead to pollution of surface and groundwater with pesticides, pharmaceuticals, pollutants, nutrients and sediments, since the main entry of these products into the environment is resulting from their use in human and veterinary medicine. Increased demand in livestock is one of the factors that led to an increased use of antibiotics, such as sulfamethoxazole, and despite the large amount of sulfamethoxazole that is used both in human medicine and in veterinary medicine, and the risk of contamination of aquifers associated this molecule, its fate in soil is still unclear and poorly documented. Thus, the physicochemical, biological interactions were studied, the impact associated with bacterial resistance and the transport of sulfamethoxazole (SMX) in two different soils but having similar particle size characteristics; the soils are of different geographical origins (Recife, Brazil and Macon, France), uses (urban and rural) and climatic conditions (tropical and temperate). The sorption tests were divided into kinetics of sorption isotherm and sorption in function of pH, since sulfamethoxazole is an ionizable molecule. The biodegradation tests were performed at three different concentrations of sulfamethoxazole (10-3, 10-4 and 10-5 M) to evaluate the effect of soil characteristics and concentration of the SMX on biodegradation of SMX molecule. The untreated soils, Macon and Recife, have an equivalent diversity, according to the calculation of the Shannon index (H ') and Simpson index. Assays of miscible displacement in soil columns with KBr and sulfamethoxazole were satisfactory for flow rates 0.2; 0.45 and 0.7 mLmin-1. The concentration of sulfamethoxazole was determined by high performance liquid chromatography. Identification of the mechanisms involved in the transport process and the determination of soil hidrodispersive parameters through the elution curves of KBr and sulfamethoxazole were performed using the CDE model (convection-dispersion) through CXTFIT program. Sorption kinetics was best described with the second-order model and the sorption isotherms were linear. The CDE model adequately represents the experimental data of the elution curves of the sulfamethoxazole. The soil Recife, relative to Macon, had the lowest risk of groundwater contamination existing in that region.

Made available in DSpace on 2014-06-12T23:15:48Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo9107_1.pdf: 2626502 bytes, checksum: cd998fa00f613ba2fcdcb4ff45f04030 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2006 / O aumento nas áreas cultivadas com manga, no mundo e no Brasil, conduziu a um aumento no uso de reguladores de crescimento vegetal, como o paclobutrazol. Apesar da grande quantidade de paclobutrazol que é aplicada às culturas e do risco de contaminação dos aqüíferos associados a essa molécula, seu destino no solo ainda não está claro e é pobremente documentado. Neste trabalho foram estudadas as interações físico-químicas e os mecanismos envolvidos no transporte da molécula do paclobutrazol na forma pura e formulada/comercial (Cultar® 250 SC), em dois solos com plantio de manga (Mangifera indica L. cv. Tommy Atkins) irrigada, sem histórico de aplicação deste composto: um Argissolo-Amarelo da estação experimental de Bebedouro, Petrolina-PE e um Vertissolo da estação experimental de Mandacaru, Juazeiro-BA, ambas pertencentes à EMBRAPA Semi-Árido. Os ensaios de cinética, as isotermas de sorção do paclobutrazol e os ensaios de deslocamento miscível em colunas de solos com KBr e o pacobutrazol, nas vazões de 0,4 e 1,6 cm3 min-1, foram realizados em laboratório a 25°C. A concentração de paclobutrazol foi determinada por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). A identificação dos mecanismos envolvidos no processo de transporte e a determinação dos parâmetros hidrodispersivos, por intermédio das curvas de eluição do KBr e do paclobutrazol, foram realizadas utilizando os modelos CDE (Convecção Dispersão), CDE-MIM (duas regiões de água Móvel e IMóvel) e CDE a 2 Sítios de Sorção por intermédio do programa CXTFIT 2.0. Para os solos, a cinética de sorção do paclobutrazol é melhor descrita com um modelo de segunda ordem e as isotermas de sorção são lineares. Para ambos os solos, a interação do paclobutrazol ocorre preponderantemente com a matéria orgânica, e praticamente inexiste com os argilominerais. No caso do Argissolo Amarelo, alguma interação ocorre com o óxido de ferro, a goethita. No transporte do paclobutrazol, o não-equilibrio químico ocorre em ambos os solos; a taxa de recuperação é menor para a vazão de 0,4 cm3 min-1; a quantidade não-recuperada pode ser sobretudo atribuída à histerese no processo de sorção, sendo a dessorção mais lenta que a sorção, e a sorção irreversível. O modelo CDE a 2 Sítios de Sorção representa adequadamente os dados experimentais das curvas de eluição do paclobutrazol. O paclobutrazol é mais facilmente transportado no Vertissolo que no Argissolo Amarelo. E, finalmente, os resultados obtidos no presente trabalho mostram que o paclobutrazol, utilizado em pomares com manga irrigada cujos solos foram o Argissolo-Amarelo e o Vertissolo, oferece risco real de contaminação das águas subterrâneas da região

Orientador: Claudio Airoldi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-15T18:58:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lima_ElaineCristinaNogueiraLopesde_D.pdf: 2049043 bytes, checksum: 6dec47e8291a9f96cd3710c4f642bd76 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O biopolímero quitosana foi submetido a uma série de reações com a finalidade de explorar a reatividade do grupo amino livre da cadeia polimérica, através de reações com cloretos orgânicos e compostos aminados. Foram utilizados nas modificações químicas o dicloreto de isoftaloíla e o cloreto cianúrico, com posterior reação com etilenodiamina e dietilenotriamina. Os novos biopolímeros foram caracterizados por análise elementar, espectroscopia de absorção na região do infravermelho, ressonância magnética nuclear de carbono 13, difratometria de raios X, análises térmicas e microscopia eletrõnica de varredura. Essas superfícies foram aplicadas na remoção de metais de soluções aquosas, sendo que a sorção dos cátions metálicos, em quitosana não modificada apresentou a ordem: Cu > Cd > Ni > Pb > Co > Zn, com os valores de N, capacidade máxima de sorção: 2,09±0,05, 1,39±0,03, 1,33±0,02, 1,05±0,02, 1,04±0,02 e 0,76±0,02 mmol g, respectivamente. A mesma ordem foi seguida para as quitosanas quimicamente modificadas, sendo que essas, de um modo geral, apresentaram valores de N superiores ao da quitosana não modificada. Os resultados obtidos a partir da técnica de titulação calorimétrica mostraram que a sorção dos metais na quitosana e em seus derivados trata-se de um processo exotérmico com valores DH variando entre -1,95 a -61,89 kJ mol. Em geral, os biopolímeros modificados quimicamente apresentaram valores entálpicos maiores que o da quitosana não modificada, corroborando com os resultados obtidos nos estudos de sorção. A espontaneidade do processo de sorção foi comprovada através dos valores negativos de DG, em torno de -20 kJ mol. Os valores entrópicos negativos sugerem o ordenamento do sistema a partir do processo de complexação do metal com os centros básicos das cadeias pendentes dos polímeros. Os resultados obtidos através dos estudos de sorção e calorimétricos sugerem que as quitosanas modificadas quimicamente apresentam maior capacidade de sorção em solução aquosa, quando comparados com a não modificada. Portanto, estes materiais podem ser empregados com êxito na remoção de cátions metálicos de efluentes industriais, atuando como agentes na diminuição dos efeitos tóxicos causados por metais pesados e também na renovação do ecossistema / Abstract: The biopolymer chitosan was submitted to a series of reactions, with the purpose to explore the free amino group reactivity polymeric chain through reactions involving organic chlorides and primary amines compounds. Isophthaloyl dichloride and cyanuric chloride were used in the modifications, following by reactions with ethylenediamine or diethylenetriamine. The new biopolymers were characterized by elemental analysis, infrared spectroscopy, carbon 13 nuclear magnetic resonance, X-ray diffratometry, thermal analysis and scanning electronic microscope. These surfaces were applied as a metal remover from aqueous solution. The pristine chitosan presents the following sorption order for metallic cations on surface: Cu > Cd > Ni > Pb > Co > Zn, with maximum values of sorption capacity being N: 2,09±0,05, 1,39±0,03, 1,33±0,02, 1,05±0,02, 1,04±0,02 and 0,76±0,02 mmol g, respectively. The same order was found to the chemically modified chitosans, but in this case they had presented higher N values in comparison to the non modified chitosan. The calorimetric results showed that the metals sorption on chitosan and its derivatives is an exothermic process with DH values varying between -1,95 a -61,89 kJ mol. In general, the chemical modified chitosan presented higher enthalpic values than chitosan, which behavior follows the sorption process. The spontaneity of the sorption process was proven through the negative DG values, about -20 kJ mol. The negative entropic values suggest a system ordering from the metal complexation with the available basic center in the pendant chair bonded in polymer. The sorption and calorimetric results suggest that chemically modified chitosan present higher sorption capacity from aqueous solution, when compared with chitosan. Therefore, these materials can be successfully used in metal removal of industrial effluents, decreasing toxic effects caused by heavy metals, with the purpose to renew an ecosystem / Doutorado / Quimica Inorganica / Doutor em Ciências

Tese de Doutoramento. Ciências de Engenharia. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2005

A mineralogia e a química do solo são duas áreas inseparáveis. Este trabalho abordou questões teóricas, metodológicas e práticas de química de solos com mineralogias diferentes e sob plantio convencional ou sistema de plantio direto. Estudos com um Argissolo Vermelho, um Latossolo Vermelho e um Latossolo Bruno foram apresentados em quatro capítulos: 1) revisão bibliográfica focada na interação de em óxidos de ferro (Fe), fósforo (P) e matéria orgânica; 2) mineralogia de óxidos de Fe e adsorção e dessorção de P; 3) difusão de P no solo e a resposta das plantas na absorção de P e distribuição radicular; 4) avaliação da adsorção de P em amostras de solo indeformadas, buscando verificar o efeito de características físicas do solo na adsorção. As principais conclusões foram: 1) maior teor de óxidos de Fe, especialmente goethita (Gt), induziu à maior adsorção de P no solo; 2) o sistema de manejo do solo não afetou a adsorção máxima de solos com alto teor de Gt; 3) o óxido de Fe Gt relacionou-se negativamente na dessorção de P no solo; 4) a difusão de P foi influenciada pelo teor de óxidos de Fe, principalmente pelo conteúdo de Gt; 5) alta adsorção ou muito alta disponibilidade de P anulou o efeito da fertilização fosfatada sobre o crescimento das plantas; 6) o P acumulado pelas plantas foi dependente da massa seca de raízes; 7) as plantas desenvolveram mais raízes na camada onde o fertilizante fosfatado foi adicionado; 8) propriedades físicas ou alto conteúdo de C orgânico de amostras indeformadas do Latossolo Bruno diminuíram a adsorção de P em comparação às amostras deformadas; e 9) amostras indeformadas de solo sob plantio direto exibiram maior dessorção de P do que as de CT. Estudos sobre a interface mineralogia e química do solo devem ser desenvolvidos para o melhor entendimento da dinâmica do P. / Mineralogy and chemistry of soil are inseparable. This work reported theorical, methodological and practical matter about soil chemistry with different mineralogy under conventional tillage and no-tillage. Studies with a Rhodic Paleudult, a Rhodic Hapludox and a Humic Hapludox were showed in four chapters: 1) a review focusing in the interaction of iron oxides, phosphorus (P) and organic matter; 2) iron oxides mineralogy and phosphorus adsorption and desorption; 3) phosphorus diffusion in soil and its effects on plant P uptake and root distribution; 4) evaluating of P adsorption in undisturbed soil samples verifying the effect of soil physic characters on adsorption. The main conclusions were: 1) greater iron oxides content, especially goethite (Gt), induces to a higher soil P adsorption; 2) soil management system did not affect P adsorption in soil with high Gt content; 3) Gt negatively correlated with soil P desorption; 4) P diffusion was affected by iron oxides content, especially by Gt content; 5) high adsorption or much high P availability cancelled the effect of phosphate fertilization on plant growth; 6) P stored in plant was dependent on root dry biomass; 7) plants developed more root in the layer where P fertilizer was added; 8) physics properties or high organic C content in undisturbed sample from Humic Hapludox induced to decrease P adsorption relative to disturbed soil samples; and 9) undisturbed sample of soil under no-tillage exhibited higher P desorption than those under conventional tillage. Studies about soil mineralogy and chemistry must be assessed in order to improve understudying of P dynamic.

A mineralogia e a química do solo são duas áreas inseparáveis. Este trabalho abordou questões teóricas, metodológicas e práticas de química de solos com mineralogias diferentes e sob plantio convencional ou sistema de plantio direto. Estudos com um Argissolo Vermelho, um Latossolo Vermelho e um Latossolo Bruno foram apresentados em quatro capítulos: 1) revisão bibliográfica focada na interação de em óxidos de ferro (Fe), fósforo (P) e matéria orgânica; 2) mineralogia de óxidos de Fe e adsorção e dessorção de P; 3) difusão de P no solo e a resposta das plantas na absorção de P e distribuição radicular; 4) avaliação da adsorção de P em amostras de solo indeformadas, buscando verificar o efeito de características físicas do solo na adsorção. As principais conclusões foram: 1) maior teor de óxidos de Fe, especialmente goethita (Gt), induziu à maior adsorção de P no solo; 2) o sistema de manejo do solo não afetou a adsorção máxima de solos com alto teor de Gt; 3) o óxido de Fe Gt relacionou-se negativamente na dessorção de P no solo; 4) a difusão de P foi influenciada pelo teor de óxidos de Fe, principalmente pelo conteúdo de Gt; 5) alta adsorção ou muito alta disponibilidade de P anulou o efeito da fertilização fosfatada sobre o crescimento das plantas; 6) o P acumulado pelas plantas foi dependente da massa seca de raízes; 7) as plantas desenvolveram mais raízes na camada onde o fertilizante fosfatado foi adicionado; 8) propriedades físicas ou alto conteúdo de C orgânico de amostras indeformadas do Latossolo Bruno diminuíram a adsorção de P em comparação às amostras deformadas; e 9) amostras indeformadas de solo sob plantio direto exibiram maior dessorção de P do que as de CT. Estudos sobre a interface mineralogia e química do solo devem ser desenvolvidos para o melhor entendimento da dinâmica do P. / Mineralogy and chemistry of soil are inseparable. This work reported theorical, methodological and practical matter about soil chemistry with different mineralogy under conventional tillage and no-tillage. Studies with a Rhodic Paleudult, a Rhodic Hapludox and a Humic Hapludox were showed in four chapters: 1) a review focusing in the interaction of iron oxides, phosphorus (P) and organic matter; 2) iron oxides mineralogy and phosphorus adsorption and desorption; 3) phosphorus diffusion in soil and its effects on plant P uptake and root distribution; 4) evaluating of P adsorption in undisturbed soil samples verifying the effect of soil physic characters on adsorption. The main conclusions were: 1) greater iron oxides content, especially goethite (Gt), induces to a higher soil P adsorption; 2) soil management system did not affect P adsorption in soil with high Gt content; 3) Gt negatively correlated with soil P desorption; 4) P diffusion was affected by iron oxides content, especially by Gt content; 5) high adsorption or much high P availability cancelled the effect of phosphate fertilization on plant growth; 6) P stored in plant was dependent on root dry biomass; 7) plants developed more root in the layer where P fertilizer was added; 8) physics properties or high organic C content in undisturbed sample from Humic Hapludox induced to decrease P adsorption relative to disturbed soil samples; and 9) undisturbed sample of soil under no-tillage exhibited higher P desorption than those under conventional tillage. Studies about soil mineralogy and chemistry must be assessed in order to improve understudying of P dynamic.

A mineralogia e a química do solo são duas áreas inseparáveis. Este trabalho abordou questões teóricas, metodológicas e práticas de química de solos com mineralogias diferentes e sob plantio convencional ou sistema de plantio direto. Estudos com um Argissolo Vermelho, um Latossolo Vermelho e um Latossolo Bruno foram apresentados em quatro capítulos: 1) revisão bibliográfica focada na interação de em óxidos de ferro (Fe), fósforo (P) e matéria orgânica; 2) mineralogia de óxidos de Fe e adsorção e dessorção de P; 3) difusão de P no solo e a resposta das plantas na absorção de P e distribuição radicular; 4) avaliação da adsorção de P em amostras de solo indeformadas, buscando verificar o efeito de características físicas do solo na adsorção. As principais conclusões foram: 1) maior teor de óxidos de Fe, especialmente goethita (Gt), induziu à maior adsorção de P no solo; 2) o sistema de manejo do solo não afetou a adsorção máxima de solos com alto teor de Gt; 3) o óxido de Fe Gt relacionou-se negativamente na dessorção de P no solo; 4) a difusão de P foi influenciada pelo teor de óxidos de Fe, principalmente pelo conteúdo de Gt; 5) alta adsorção ou muito alta disponibilidade de P anulou o efeito da fertilização fosfatada sobre o crescimento das plantas; 6) o P acumulado pelas plantas foi dependente da massa seca de raízes; 7) as plantas desenvolveram mais raízes na camada onde o fertilizante fosfatado foi adicionado; 8) propriedades físicas ou alto conteúdo de C orgânico de amostras indeformadas do Latossolo Bruno diminuíram a adsorção de P em comparação às amostras deformadas; e 9) amostras indeformadas de solo sob plantio direto exibiram maior dessorção de P do que as de CT. Estudos sobre a interface mineralogia e química do solo devem ser desenvolvidos para o melhor entendimento da dinâmica do P. / Mineralogy and chemistry of soil are inseparable. This work reported theorical, methodological and practical matter about soil chemistry with different mineralogy under conventional tillage and no-tillage. Studies with a Rhodic Paleudult, a Rhodic Hapludox and a Humic Hapludox were showed in four chapters: 1) a review focusing in the interaction of iron oxides, phosphorus (P) and organic matter; 2) iron oxides mineralogy and phosphorus adsorption and desorption; 3) phosphorus diffusion in soil and its effects on plant P uptake and root distribution; 4) evaluating of P adsorption in undisturbed soil samples verifying the effect of soil physic characters on adsorption. The main conclusions were: 1) greater iron oxides content, especially goethite (Gt), induces to a higher soil P adsorption; 2) soil management system did not affect P adsorption in soil with high Gt content; 3) Gt negatively correlated with soil P desorption; 4) P diffusion was affected by iron oxides content, especially by Gt content; 5) high adsorption or much high P availability cancelled the effect of phosphate fertilization on plant growth; 6) P stored in plant was dependent on root dry biomass; 7) plants developed more root in the layer where P fertilizer was added; 8) physics properties or high organic C content in undisturbed sample from Humic Hapludox induced to decrease P adsorption relative to disturbed soil samples; and 9) undisturbed sample of soil under no-tillage exhibited higher P desorption than those under conventional tillage. Studies about soil mineralogy and chemistry must be assessed in order to improve understudying of P dynamic.