Study of adsorption and preconcentration by using a new silica organomodified with [3-(2,2′-dipyridylamine)propyl] groups

In this work, a silica surface chemically modified with [3-(2,2′-dipyridylamine)propyl] groups, named [3-(2,2′- dipyridylamine)propyl]silica (Si-Pr-DPA) was prepared, characterized, and evaluated for its heavy metal adsorption characteristics from aqueous solution. To our knowledge, we are the first authors who have reported the present modification. The material was characterized using infrared spectroscopy, SEM, and NMR 29Si and 13C solid state. Batch and column experiments were conducted to investigate for heavy metal removal from dilute aqueous solution by sorption onto Si-Pr-DPA. From a number of studies the affinity of various metal ions for the Si-Pr-DPA sorbent was determined to follow the order Fe(III) > Cr(III) >> Cu(II) > Cd(II) > Pb(II) > Ni(II). Two standard reference materials were used for checking the accuracy and precision of the method. The proposed method was successfully applied to the analysis of environmental samples. This ligand material has great advantage for adsorption of transition-metal ions from aqueous medium due to its high degree of organofunctionalization associated with the large adsorption capacity, reutilization possibility, and rapidity in reaching the equilibrium. © 2013 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim.

Preconcentration and determination of metal ions from fuel ethanol with a new 2,2'-dipyridylamine bonded silica

A silica surface chemically modified with [3-(2,2'-dipyridylamine) propyl] groups was prepared, characterized, and evaluated for its metal ion preconcentration in fuel ethanol. To our knowledge, we are the first authors who have reported the present modification on silica gel surface. The material was characterized using infrared spectra, scanning electronic microscopy, and 13C and 29Si solid-state NMR spectra. Batch and column experiments were conducted to investigate for metal ion removal from fuel ethanol. The results showed that the Langmuir model describes the sorption equilibrium data of the metal ions in a satisfactory way. From the Langmuir isotherms, the following maximum adsorption capacities (in mmolg -1) were determined: 1.81 for Fe(III), 1.75 for Cr(III), 1.30 for Cu(II), 1.25 for Co(II), 1.15 for Pb(II), 0.95 for Ni(II), and 0.87 for Zn(II). Thermodynamic functions, the change of free energy (ΔG), enthalpy (ΔH), and entropy (ΔS) showed that the adsorption of metal ions onto Si-Pr-DPA was feasible, spontaneous, and endothermic. The sorption-desorption of the metal ions made possible the development of a preconcentration and quantification method of metal ions in fuel ethanol. © 2012 Elsevier Inc.

Adsorption of heavy metal ions and epoxidation catalysis using a new polyhedral oligomeric silsesquioxane

The objective of this research was the preparation of a silsesquioxane functionalized with eight chloropropyl chains (T8-PrCl) and of a new derivative functionalized with a pendant linear chain (2-amino-1,3,4-thiadiazole - ATD; T8-Pr-ATD). The two nanostructured materials were characterized by 13C and 29Si NMR, FTIR and elemental analysis. The new nanostructured material, octakis[3-(2-amino-1,3,4-thiadiazole)propyl] octasilsesquioxane (T8-Pr-ATD), was tested as a ligand for transition-metal ions with a special attention to adsorption isotherms. The adsorption was performed using a batchwise process and the organofunctionalized surface showed the ability to adsorb the metal ions Cu (II), Co (II), and Ni (II) from water and ethanol. The adsorption isotherms were fitted by Langmuir, Freundlich, Temkin and Dubinin-Radushkevich (D-R) model. The kinetics of adsorption of metals were performed using three models such as pseudo-first order, pseudo-second order and Elovich. The Langmuir and Elovich models were the most appropriate to describe the adsorption and kinetic data, respectively. Furthermore, the T8-Pr-ATD was successfully applied to the analysis of environmental samples (river and sea water). Subsequently, a new nanomaterial was prepared by functionalization of the T8-Pr-ATD with a Mo (II) organometallic complex (T8-Pr-ATD-Mo). Only a few works in the literature have reported this type of substitution, and none dealt with ATD and Mo (II) complexes. The new Mo-silsesquioxane organometallic nanomaterial was tested as precursor in the epoxidation of cyclooctene and styrene. © 2012 Elsevier B.V.

Synthesis and characterization of 3-[(thiourea)-propyl]-functionalized silica gel and its application in adsorption and catalysis

The objective of this research was the preparation of a silica gel functionalized successively with 3-chloropropyltrimethoxysilane (SG-PrCl) and thiourea (SG-Pr-THIO), and its application in adsorption and catalysis. The materials were characterized by 13C and 29Si NMR, FTIR, scanning electron micrographs (SEM), analysis of nitrogen and elemental analysis. Aiming at its application in adsorption, the [3-(thiourea)-propyl] silica gel (SG-Pr-THIO) was tested as an adsorbent for transition-metal ions using a batchwise process. The organofunctionalized surface showed the ability to adsorb the metal ions Cd(ii), Cu(ii), Ni(ii), Pb(ii) and Co(ii) from water, ethanol and acetone. The adsorption isotherms were fitted by Langmuir, Freundlich, Temkin and Dubinin-Radushkevich (D-R) models. The kinetics of adsorption of metals were performed using three models such as pseudo-first order, pseudo-second order and Elovich. The Langmuir and pseudo-first order models were the most appropriate to describe the adsorption and kinetic data, respectively. With the purpose of application in catalysis, the SG-Pr-THIO was reacted with a Mo(ii) organometallic complex, forming the new material SG-Pr-THIO-Mo. Only a few works in the literature have reported this type of reaction, and none dealt with thiourea and Mo(ii) complexes. The new Mo-silica gel organometallic material was tested as catalyst in the epoxidation of cyclooctene and styrene. © 2013 The Royal Society of Chemistry and the Centre National de la Recherche Scientifique.

Adsorção do corante reativo azul 19 em solução aquosa por lama vermelha tratada quimicamente com peró:xido de hidrogênio

Adsorption of Reactive Blue 19 dye onto activated red mud was investigated. Red mud was treated with hydrogen peroxide (LVQ) and heated at both 400 °C (LVQ400) and 500 °C (LVQ500). These samples were characterized by pH, specific surface area, point of zero charge and mineralogical composition. Adsorption was found to be significantly dependent on solution pH, with acidic conditions proving to be the most favorable. The adsorption followed pseudo-second-order kinetics. The Langmuir isotherm was the most appropriate to describe the phenomenon of dye removal using LVQ, LVQ400 and LVQ500, with maximum adsorption capacity of 384.62, 357.14 and 454.54 mg g-1, respectively.

Biosorption of cadmium (II) and lead (II) from aqueous solution using exopolysaccharide and biomass produced by Colletotrichum sp.

The biosorption of Cd(II) and Pb(II) ions on biomass and exopolysaccharide (EPS) produced by Colletotrichum sp. fungus has been investigated as a function of contact time, initial pH, initial metal ion concentration, and initial adsorbent concentration in a batch system. Adsorption equilibrium was described by Freundlich and Langmuir isotherms. Adsorption was characterized through granulometry, SEM and EDX analysis. Then, studies were performed to regenerate the adsorbent. Biosorption of metals by biomass and EPS were best described by the Langmuir and Freundlich isotherm, respectively. Results of thermodynamic investigations showed that adsorption reactions were spontaneous (ΔG° < 0), exothermal, and mainly physical. The EPS was able to remove 79 and 98% of cadmium and lead, respectively, and the biomass removed 85 and 84% of cadmium and lead, respectively, in a solution with initial concentration 100 mg L-1, and the four adsorption-desorption cycles of all adsorbents showed up with great regenerative capacity and relative stability after these four cycles, the high potential of these biological materials in sorption has been shown. © 2013 Copyright Balaban Desalination Publications.

Estudo da afinidade das proteínas rTgMIC1 e rTgMIC4 da Toxoplasma gondii com fetuína e asialofetuína utilizando técnica piezelétrica

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Análise comparativa da capacidade de remoção do corante direct blue 71 em solução pelos fungos Phanerochaete chrysosporium e Aspergillus oryzae

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Macauba palm (acrocomia aculeata) cake from biodiesel processing: an efficient and low cost substrate for the adsorption of dyes

The potential of natural and heat-treated Macauba palm cake as adsorbent for the removal of Methylene Blue (MB) and Congo Red (CR) from solution has been investigated. Equilibrium adsorption was attained in <7 h and the process was favored at pH 5.0 for MB and pH 6.5 for CR with an adsorbent (g):adsorbate (mL) ratio of 1:200 and an initial concentration of adsorbate of 25 mg L−1. The maximum adsorption capacities of the natural and heat-treated materials were, respectively, 25.80 and 32.30 mg g−1 for MB, and 32.00 and 20.30 mg g−1 for CR. The isotherm model proposed by Sips represented most adequately the adsorption of MB and CR. The adsorptions of the dyes were best described in terms of a pseudo second-order reaction. Thermodynamic parameters such as ΔHo, ΔSo and ΔGo were calculated. The adsorption process was found to be endothermic and spontaneous. Macauba palm cake is adequate for the removal of waste dye from industrial effluents by virtue of its abundance, low cost and efficiency of adsorption.

Remoção de antibióticos da água por meio do processo de adsorção em carvão ativado

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Adsorção e disponibilidade de fósforo para o crescimento inicial de mamoneira em solos com diferentes classes texturais

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Produção de carvão ativado a partir da biomassa residual da castanha do Brasil (Bertholletia excelsa L.) para adsorção de cobre (II)

Produziu-se carvão ativado a partir da casca da castanha-do-Brasil (Bertholletia excelsa L.) para ser utilizado na remoção de cobre (II), no processo de adsorção em sistema de batelada. A casca é resíduo do beneficiamento da castanha, que foi coletada, selecionada, lavada em água corrente e depois secada em estufa a 150ºC por 24 h. Os carvões foram carbonizados a 400 ºC por 3 h e ativados termicamente a 800ºC em tempos de 1, 2 e 3 h, quando receberam as respectivas codificaçõesCA1, CA2 e CA3. Depois foram caracterizadas quanto: à área superficial específica, ao volume e tamanho de poros, à difração de raios-X, à microscopia eletrônica de varredura (MEV) acoplada ao EDS(sistema de energia dispersiva por raios-X) e à espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). Ensaios preliminares foram realizados para avaliar a eficiência dos carvões quanto à remoção de cobre (II) em solução sintética de concentração inicial 50 mg L^-1. Como os resultados foram satisfatórios para CA1, CA2 e CA3 (93,43, 97,23 e 96, 92 % para os respectivos carvões), decidiu-se pelo que apresentou maior percentual de remoção. O CA2 foi produzido e caracterizado quanto: às densidades reais e aparentes, à porosidade em leito fixo, ao pH, à umidade (em base úmida), às cinzas, ao carbono fixo e aos grupos funcionais pelo método de Boehm. Realizaram-se ensaios para determinar a eficiência de remoção de cobre (II) quanto à influência do diâmetro da partícula do carvão, ao pH da solução, à influência do tempo de contato e à variação da concentração inicial. Os resultados de maior percentual de remoção foram para o diâmetro 0,595≤D≤1,19mm, pH 5,09, tempo de 5 min e concentrações de 50, 100 e 150mg L^-1.O modelo cinético de adsorção que melhor se ajustou aos dados foi o de pseudo2^a ordem. Os dados experimentais apresentaram bom ajuste aos modelos matemáticos de isotermas de Langmuir e Frendlich. Sendo assim, obteve-se carvão ativado de baixo custo a partir da casca da castanha-do-Brasil a qual apresentou boa eficiência na remoção de cobre (II) (acima de 90 % para maioria das análises) possibilitando também a utilização no tratamento de efluentes.

Modificação da superfície de carvão ativado comercial (CAG) para a aplicação na adsorção de benzeno e tolueno

Neste trabalho estudaram-se as características de superfície de CAG comercial in natura (CA-1) e tratado por (HNO3) (CA-2) e suas aplicações na adsorção de benzeno e tolueno. Caracterização dos adsorventes: área superficial específica - SBET e distribuição de poros (adsorção de N2/77 K), pH (norma ASTM D3838-05), grupos funcionais de superfície (FTIR e método de Boehm). Foram realizados ensaios de adsorção em sistema batelada (25°C/140 rpm/25 minutos) e sistema de coluna em leito fixo, onde as amostras foram quantificadas por cromatografia gasosa com extração por headspace método EPA 0010. A SBET e o volume médio dos poros do adsorvente CA-2 diminuíram com relação aos valores de CA1, bem como o valor do pH. Houve aumento de grupos funcionais ácidos determinados pelo método de Boehm do adsorvente CA-2 em relação ao CA-1, o que foi confirmado pela determinação de FTIR, na qual a intensidade das bandas de absorção foram mais intensas para CA-2. Obtiveram-se percentuais de remoção de benzeno de 92,6 e 93,6 (%) a partir de CA-1 e CA-2, respectivamente, e para tolueno de 93,2 e 94,3 (%) para CA-1 e CA-2. Os dados dos testes cinéticos foram ajustados satisfatoriamente pelo modelo matemático de pseudo-segunda ordem, baseado nos testes estatísticos aplicados, havendo diferenças estatísticas significativas entre o adsorvente tratado (CA-2) e o in natura (CA-1). Realizaram-se ensaios de equilíbrio de adsorção e correlacionaram-se os resultados pela Isoterma de Langmuir, com resposta satisfatória para o referido modelo. A partir do sistema de adsorção em coluna de leito fixo e considerando o maior valor de vazão volumétrica (Q=100 mL/min) utilizado no referido sistema obtiveram-se os resultados mais significativos de adsorção de benzeno e tolueno empregando (CA-2) como adsorvente.

Adsorção de cromo (VI) por carvão ativado granular de soluções diluídas utilizando um sistema batelada sob pH controlado

Na Amazônia o cromo é empregado principalmente na indústria de couro e de madeira, sendo responsável por vários problemas de saúde porque é tóxico para os seres vivos. A remoção de cromo de efluentes industriais é feita por meio de diversos processos como a adsorção. Este trabalho mostra os resultados da adsorção de Cr(VI) por carvão ativado granular comercial (CAG) como adsorvente de soluções diluídas empregando um sistema de adsorção batelada com controle de pH. Os grupos funcionais da superfície do CAG foram determinados pelo método de Boehm. Além disso, o efeito do pH na adsorção de Cr(VI), o equilíbrio e a cinética de adsorção foram estudados nas condições experimentais (pH = 6, MA = 6g, tempo de adsorção 90min.). Na superfície do CAG, os grupos carboxílicos foram determinados em maior concentração (MAS=0,43 mmol/gCAG), estes, presentes em concentrações elevadas aumentam a adsorção do metal, principalmente em valores de pH ácidos. A capacidade de adsorção é dependente do pH da solução, devido a sua influência nas propriedades de superfície do CAG e nas diferentes formas iônicas das soluções de Cr(VI). Os dados de equilíbrio da adsorção foram ajustados satisfatoriamente pela isoterma de Langmuir (R²=0,988), tipo favorável. A partir da cinética de adsorção a 5mg/L e 20mg/L, os resultados obtidos foram compatíveis com o valor limite preconizado na legislação nacional (Res. nº 357/05). Portanto, para o sistema experimental utilizando CAG foi eficiente na remoção de Cr(VI) a partir de correntes líquidas contendo baixas concentrações do metal.

Adsorção de molibdato em minerais de argilas naturais e modificadas com ácido sulfúrico, ácido húmico e uréia

Sedimentos argilosos provenientes do município Assis Brasil, Acre, foram lixiviados com soluções de ácido sulfúrico, ácido húmico e uréia, visando avaliar a capacidade de retenção de molibdato nesses materiais e investigar a viabilidade do processo de adsorção na interface sólido-solução. Os materiais foram caracterizados a partir de dados de difração de raios X, espectros FTIR, cargas superficiais e composição química. Os modelos de isotermas de Langmuir, Freundlich e Sips foram usados no ajuste dos dados experimentais de adsorção. Os minerais identificados nos sedimentos argilosos foram esmectita, caulinita, ilita, quartzo, albita, microclineo e calcita. A modificação química promoveu a amorfização da amostra modificada com ácido sulfúrico e delaminação ao longo do plano 001 da amostra modificada com uréia. Os ajustes matemáticos definidos pelos parâmetros (K_L,K_f) das isotermas de adsorção, avaliação de C_e vs. Q_e, pH vs. Q_e ,Qmáx (sips) e Kd indicaram que a amostra S10H15 é a mais eficiente na adsorção de MoO₄^2-, com q_Max = 6,83 mg.L^-1.