Comparative study of toxicity of azo dye Procion Red MX-5B following biosorption and biodegradation treatments with the fungi Aspergillus niger and Aspergillus terreus

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Biossorção & biodegradação de azo corante: desenvolvimento de processos utilizando resíduos como fonte de microorganismos = Azo dye biosorption & biodegradation : process development with residues as source of microorganisms

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Metal biosorption onto dry biomass of Arthrospira (Spirulina) platensis and Chlorella vulgaris: Multi-metal systems

Binary and ternary systems of Ni2+, Zn2+, and Pb2+ were investigated at initial metal concentrations of 0.5, 1.0 and 2.0 mM as competitive adsorbates using Arthrospira platensis and Chlorella vulgaris as biosorbents. The experimental results were evaluated in terms of equilibrium sorption capacity and metal removal efficiency and fitted to the multi-component Langmuir and Freundlich isotherms. The pseudo second order model of Ho and McKay described well the adsorption kinetics, and the FT-IR spectroscopy confirmed metal binding to both biomasses. Ni2+ and Zn2+ interference on Pb2+ sorption was lower than the contrary, likely due to biosorbent preference to Pb. In general, the higher the total initial metal concentration, the lower the adsorption capacity. The results of this study demonstrated that dry biomass of C. vulgaris behaved as better biosorbent than A. platensis and suggest its use as an effective alternative sorbent for metal removal from wastewater. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Use of Spirulina platensis micro and nanoparticles for the removal synthetic dyes from aqueous solutions by biosorption

In this research, micro and nanoparticles of Spirulina platensis dead biomass were obtained, characterized and employed to removal FD&C red no. 40 and acid blue 9 synthetic dyes from aqueous solutions. The effects of particle size (micro and nano) and biosorbent dosage (from 50 to 750 mg) were studied. Pseudofirst order, pseudo-second order and Elovich models were used to evaluate the biosorption kinetics. The biosorption nature was verified using energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS). The best results for both dyes were found using 250 mg of nanoparticles, in these conditions, the biosorption capacities were 295 mg g−1 and 1450 mg g−1, and the percentages of dye removal were 15.0 and 72.5% for the FD&C red no. 40 and acid blue 9, respectively. Pseudo-first order model was the more adequate to represent the biosorption of both dyes onto microparticles, and Elovich model was more appropriate to the biosorption onto nanoparticles. The EDS results suggested that the dyes biosorption onto microparticles occurred mainly by physical interactions, and for the nanoparticles, chemisorption was dominant.

Biosorption of Cr(III) using in natura and chemically treated tropical peats

The physicochemical characteristics of three Brazilian pears were investigated using elemental analysis, scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffractometry (XRD) and studies of Cr(III) biosorption based on adsorption isotherms. Adsorption of Cr(III) by in natura peat from Santo Amaro das Brotas (Sergipe State) was much greater than by peats from either Ribeirao Preto (São Paulo State) or Itabaiana (Sergipe State), with adsorption capacities (q) of 4.90 +/- 0.01, 1.70 +/- 0.01 and 1.40 +/- 0.01 mgg (1), respectively. Pre-treatments with HCl and NaOH + HCl reduced adsorption by the Santo Amaro clas Brotas peat, showing that adsorption efficiency was associated with the amount of organic matter present. Conversely, increase in the mineral content following pre-treatment increased adsorption of Cr(III) by the Ribeirao Preto and Itabaiana peats. Highest adsorption (retention >95.0%) was achieved at equilibrium pH 4.0 using the Santo Amaro das Brotas peat. Experimental data for the adsorption of Cr(III) from aqueous solution onto this peat were fitted to the Langmuir equation, from which an equilibrium adsorption capacity, q(max), of 5.60 mgg(-1) was obtained, which was close to the experimentally determined value. (c) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Evaluation of dry protonated calcium alginate beads for biosorption applications and studies of lead uptake

Alginate polysaccharide is a promising biosorbent for metal uptake. Dry protonated calcium alginate beads for biosorption applications were prepared, briefly characterized and tested for lead uptake. Several advantages of this biosorbent are reported and discussed in comparison with other alginate-based sorbents. The alginate beads contained 4.7 mmol/g of COOH groups, which suffered hydrolysis near pH 4. The Weber and Morris model, applied to kinetic results of lead uptake, showed that intraparticle diffusion was the rate-controlling step in lead sorption by dry alginate beads. Equilibrium experiments were performed and the data were fitted with different isotherm models. The Langmuir equation was the most adequate to model lead sorption. The maximum uptake capacity (qmax) was estimated as 339 mg/g and the Langmuir constant (b) as 0.84 l/mg. These values were compared with that of other sorbents found in the literature, indicating that dry protonated calcium alginate beads are among the best biosorbents for the treatment and recovery of heavy metals from aqueous streams.

Evaluation of dry protonated calcium alginate beads for biosorption applications and studies of lead uptake

Alginate polysaccharide is a promising biosorbent for metal uptake. Dry protonated calcium alginate beads for biosorption applications were prepared, briefly characterized and tested for lead uptake. Several advantages of this biosorbent are reported and discussed in comparison with other alginate-based sorbents. The alginate beads contained 4.7 mmol/g of COOH groups, which suffered hydrolysis near pH 4. The Weber and Morris model, applied to kinetic results of lead uptake, showed that intraparticle diffusion was the rate-controlling step in lead sorption by dry alginate beads. Equilibrium experiments were performed and the data were fitted with different isotherm models. The Langmuir equation was the most adequate to model lead sorption. The maximum uptake capacity (qmax) was estimated as 339 mg/g and the Langmuir constant (b) as 0.84 l/mg. These values were compared with that of other sorbents found in the literature, indicating that dry protonated calcium alginate beads are among the best biosorbents for the treatment and recovery of heavy metals from aqueous streams.

Removal of hexavalent chromium using coffee husk

The potential to remove chromium(VI) from aqueous solutions through biosorption using coffee husk was investigated. The effects of pH, contact time, initial concentration and adsorbent dosage on the adsorption of Cr(VI) were studied. The data obeyed Langmuir and Freundlich adsorption isotherms. The Langmuir adsorption capacity was found to be 44.95 mg/g. The Freundlich constants K-f and n were 1.027 mg/g (litre/mg)(n)] and 1.493, respectively. Desorption studies indicated the removal of 60% of the hexavalent chromium. Infrared spectral studies revealed the presence of functional groups, such as hydroxyl and carboxyl groups, on the surface of the biomass, which facilitates biosorption of Cr(VI).

Biodegradation of some organic reagents from mineral process effluents

The utility of a soil microbe, namely Bacillus polymyxa, in the removal of organic reagents such as dodecylamine, ether diamine, isopropyl xanthate and sodium oleate from aqueous solutions is demonstrated. Time-bound removal of the above organic reagents from an alkaline solution was investigated under different experimental conditions during bacterial growth and in the presence of metabolites by frequent monitoring of residual concentrations as a function of time, reagent concentration and cell density. The stages and mechanisms in the biodegradation process were monitored through UV-visible and FTIR spectroscopy. Surface chemistry of the bacterial cells as well as the biosorption tendency for various organics were also established through electrokinetic and adsorption density measurements. Both the cationic amines were found to be biosorbed followed by their degradation through bacterial metabolism. The presence of the organic reagents promoted bacterial growth through effective bacterial utilization of nitrogen and carbon from the organics. Under optimal conditions, complete degradation and bioremoval of all the organics could be achieved.

Biossorção de tório e urânio pela macroalga marinha sargassum filipendula

Por ser um material de baixo custo e apresentar propriedades ligantes, a macroalga marinha Sargassum filipendula vem sendo utilizada como material biossorvente no processo de biossorção de metais. No presente trabalho a alga marrom foi utilizada no estudo cinético e de equilíbrio dos íons de tório e urânio individuais e os resultados comparados à biossorção desses metais em sistema binário. Os testes foram realizados nas concentrações 1 e 10 mg/L e pH= 1,0 e 4,0 na temperatura de 25 1C. A melhor condição para biossorção de tório foi encontrada para 1 mg/L e pH= 1,0, enquanto que para urânio foi em 1 mg/L e pH= 4,0. O estudo cinético de biossorção de tório mostrou que o modelo de segunda ordem descreve melhor os dados experimentais em 1 mg/L (R2= 0,9987) e 10 mg/L (R2= 0,9919) em pH= 1,0 e 1 mg/L (R2= 0,9976) em pH= 4,0, enquanto em 10 mg/L (R2= 0,9787) pH= 4,0 a curva encontrada representou uma cinética de primeira ordem. Para a cinética de urânio os dois modelos se adequaram bem aos dados em ambas as condições experimentais. O estudo de equilíbrio mostrou um perfil crescente de captação de tório, com uma remoção de 96% e 54% do metal em pH= 1,0 e 4,0, respectivamente, a partir da Co= 1 mg/L. A melhor eficiência de captação dos íons de urânio foi de 33% para Co= 100 mg/L em pH= 1,0 e 71% para Co= 1 mg/L em pH= 4,0. Os dados experimentais da isoterma de tório mostraram-se mais adequados ao modelo de Freundlich para pH= 1,0, enquanto que para o pH= 4,0 esses foram melhor representados pelo modelo de Langmuir, com valores de coeficiente de determinação superiores. Em relação à isoterma do urânio, o modelo de Freundlich representou bem os dados experimentais. Os parâmetros de equilíbrio calculados a partir do modelo de Langmuir (kL, qmax ) e Freundlich (kF, n) indicaram uma maior afinidade da biomassa pelos íons de tório em ambas as condições experimentais. O estudo de equilíbrio do sistema binário mostrou que a biossorção dos íons de tório não é afetada pela presença do urânio em solução. Por outro lado, a sorção do urânio foi fortemente afetada pela coexistência com os íons de tório.

Avaliação da sorção de Cu (II) e Hg (II) pela Sargassum sp modificado com epicloridrina

É crescente o aumento da preocupação do homem com a contaminação de ambientes aquáticos uma vez que da subsistência dos mesmos depende o bem estar de todos. Ao mesmo tempo em que cresce a preocupação tem aumentado a quantidade de pesquisas em busca de tecnologias alternativas ao tratamento e remediação de efluentes aquosos contaminados pelas mais diversas substâncias incluindo os metais pesados. Nas últimas décadas, tem crescido o número de trabalhos avaliando a capacidade de sorção e a viabilidade da utilização de biossorventes de baixo custo na captação de íons metálicos e um desses materiais são as biomassas de algas pardas. Dentre os vários gêneros existentes no planeta o território brasileiro é rico na macroalga do gênero Sargassum. Muito embora a composição dessas biomassas varie o principal constituinte das mesmas é o ácido algínico e seus sais alcalinos na forma de um copolímero linear, homopolimérico, com unidades do ácido manurônico, (M), (1-4)-β-D- ligado e seu epímero em C-5 nos resíduos α-L-gulurônicos, (G), respectivamente, covalentemente ligados entre si em sequencias diferenciadas ou em blocos. Os monômeros podem aparecer em blocos homopoliméricos consecutivos, resíduos G (unidades G), resíduos consecutivos M (unidades M), pequenas unidades alternadas M e G (blocos MG), ou em blocos aleatoriamente organizados. A proposta dessa dissertação é realizar a modificação do copolímero existente na biomassa com epicloridrina, avaliar e comparar a captação de íons Cu (II) e Hg (II) pela biomassa da alga Sargassum sp., com a biomassa não modificada e resultados publicados na literatura

Biossorção de vanádio pela macroalga marinha Sargassum filipendula

Muitos biossorventes naturais têm sido pesquisados por possuírem baixo custo e apresentarem propriedades ligantes, como é o caso da macroalga marinha Sargassum filipendula (S. filipendula) que vem sendo utilizada como material biossorvente no processo de biossorção de metais pesados. No presente trabalho a alga marrom foi utilizada para estudos realizados em batelada, onde se determinou o pH ideal de biossorção de vanádio, a relação sólido/líquido ideal e a importância da velocidade de agitação. O estudo cinético e de equilíbrio dos íons metálicos também foram realizados em bateladas nas seguintes condições de ensaio: (1) 0,10 g de biomassa, 25,0 mL de solução de vanádio igual a 18,0 mg L-1, temperatura 25,0 C e 150 rpm de agitação; (2) 0,10 g de biomassa, 25,0 mL de solução de vanádio igual a 36,0 mg L-1, temperatura 25,0 C e 150 rpm de agitação. A melhor condição para biossorção de vanádio foi encontrada para 36,0 mg L-1 e pH= 2,0. O estudo cinético de biossorção de vanádio mostrou que o modelo de segunda ordem descreve melhor os dados experimentais em 36,0 mg L-1 (R2= 0,9825). O estudo de equilíbrio mostrou um perfil crescente de remoção de vanádio. A melhor eficiência de captação dos íons de vanádio foi de 61,0 % para Co= 40,0 mg L-1 em pH= 2,0. Os dados experimentais da isoterma de vanádio mostraram-se mais adequados ao modelo de Langmuir para pH= 2,0, Os parâmetros de equilíbrio calculados a partir do modelo de Langmuir (b, qmax ) 0,009 e 43,3 mg/g, respectivamente, corroboram melhor para a interpretação dos resultados quando comparados com o modelo de Freundlich (kF, n) 1,56 e 2,41, visto que o coeficiente de correlação é maior para Langmuir

Biossorção de tório com emprego de Sargassum filipendula

Com o aumento do rigor para descarte de efluentes contaminado com metais pesados, as pesquisas têm se intensificado na busca de métodos de remoção, que tragam bons resultados de captação dos metais, aliado a um baixo custo. O uso de biomassas como bactérias, fungos e algas marinhas como material adsorvente, tem se apresentado como uma alternativa, principalmente para soluções com baixo teor de metais. Neste trabalho, a alga marinha Sargassum filipendula foi avaliada na sua capacidade de remoção do metal tório de uma solução sintética e do efluente dos laboratórios de análises ambientais do IRD. A cinética desta biossorção foi estudada em regime de batelada e o equilíbrio foi alcançado com 180 min de reação. Dois modelos cinéticos foram utilizados nesta avaliação, um de primeira ordem e um modelo de pseudo segunda ordem, tendo o modelo de segunda ordem apresentado um melhor ajuste dos dados. Na avaliação da capacidade máxima de captação do tório pela biomassa marinha em regime de batelada, foi construída a isoterma que apresentou um perfil crescente na captação alcançando um máximo de 2,59 mol/g. Os modelos de Langmuir e Freundlich foram utilizados para ajustar os dados da isoterma, tendo apresentado maior correlação com os dados o modelo de Langmuir, resultando num valor de captação máxima calculado pelo modelo de 2,92 mol/g. A capacidade de remoção do metal tório da alga Sargassum filipendula também foi avaliada em regime contínuo. Um estudo de altura crítica de leito foi realizado preenchendo-se uma coluna com diferentes massas de alga correspondendo a diferentes alturas de leito. A concentração de tório residual foi quantificada na solução de saída e a menor concentração na saída foi alcançada com 40 cm de leito ou 96 g de biomassa. Após este estudo um sistema contínuo com duas colunas, com 96 g de biomassa cada, e uma bomba peristáltica foi utilizado para o tratamento do efluente real do IRD, contendo não apenas o metal tório, mas outros metais como urânio, cálcio, cromo, ferro, chumbo, etc. Cento e cinco litros de efluente foram tratados numa concentração de 6 mg/L, a concentração do efluente de saída foi de 3,75 mg/L. A caracterização do efluente quanto aos metais presentes foi realizada em ICP-MS, os resultados demonstraram que não houve competição pelos sítios ligantes da biomassa entre o tório e os demais metais. Além disso, alguns metais como cálcio, ferro e magnésio, tiveram um aumento na concentração de saída indicando a presença do mecanismo de troca iônica na biossorção do tório por Sargassum filipendula

Efeito da temperatura de incubação na cinética e no equilíbrio da biossorção do cádmio por Sargassum filipendula

O uso de biomassas para biossorção de metais pesados é bem documentado na literatura e vários tipos de espécies de microrganismos e algas já foram testados. A maior parte destes trabalhos foi realizada com biomassa seca para prevenir qualquer resposta metabólica indesejável. Vários estudos na literatura sugerem o uso de biomassa seca sobre condições moderadas, tais como secagem ao sol; por outro lado, vários trabalhos recomendam a faixa de 313K a 353K para garantir completa inativação da biomassa. O efeito da biomassa seca ao sol a 303K e seca a 333K em estufa na remoção de Cd2+ é aqui reportado. A avaliação dos resultados foi baseada na cinética e capacidade de remoção do metal pela alga Sargassum filipendula. Os resultados indicam que a adsorção máxima de metal não foi notadamente reduzida quando a biomassa seca em estufa foi usada, para concentrações de cádmio na faixa de 10,0 a 500,0 mg L-1. O estudo cinético realizado indicou que o modelo de pseudo segunda ordem ajustou melhor os dados experimentais, tanto para uma solução diluída (10 mg L-1) quanto para a concentrada (100 mg L-1). Em ambos os casos, os efeitos da secagem em estufa, a 60C refletiu-se suavemente na remoção do metal. Os dados experimentais foram melhor ajustados pelo modelo de Langmuir em comparação com o modelo de Freundlich. Análises termogravimétricas mostraram que não havia dano estrutural no biossorvente devido à secagem em estufa. O espectro de infravermelho não indicou diferença entre a biomassa in natura e seca. O efeito da temperatura na biossorção do metal significativo na faixa de 303K a 328K, refletindo-se na capacidade de remoção do cádmio