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.

Cross linked Poly (4-Vinylpyridine-Ethylene Glycol Dimethacrylate) Used for Preconcentration of Cd(II) and its Determination by Flow Injection Flame Atomic Absorption Spectrometry

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Measured Stark widths of several spectral lines of Pb III

The Stark full widths at half of the maximal line intensity (FWHM, ω) have been measured for 25 spectrallines of PbIII (15 measured for the first time) arising from the 5d106s8s, 5d106s7p, 5d106s5f and 5d106s5g electronic configurations, in a lead plasma produced by ablation with a Nd:YAG laser. The optical emission spectroscopy from a laser-induced plasma generated by a 10 640 Å radiation, with an irradiance of 2 × 1010 W cm− 2 on a lead target (99.99% purity) in an atmosphere of argon was analysed in the wavelength interval between 2000 and 7000 Å. The broadening parameters were obtained with the target placed in argon atmosphere at 6 Torr and 400 ns after each laser light pulse, which provides appropriate measurement conditions. A Boltzmann plot was used to obtain the plasma temperature (21,400 K) and published values of the Starkwidths in Pb I, Pb II and PbIII to obtain the electron number density (7 × 1016 cm− 3); with these values, the plasma composition was determined by means of the Saha equation. Local Thermodynamic Equilibrium (LTE) conditions and plasma homogeneity has been checked. Special attention was dedicated to the possible self-absorption of the different transitions. Comparison of the new results with recent available data is also presented.

Complexes of 1-thia-4,7,10-triazacyclododecane ([12]aneN(3)S) - Synthesis, structure and stability constants

The 12-membered macrocyclic ligand 1-thia-4,7, 10-triazacyclododecane ([12]aneN(3)S) has been synthesised, although upon crystallization from acetonitrile a product in which carbon dioxide had added to one secondary amine in the macrocyclic ring (H[12]aneN(3)SCO(2). H2O) was isolated and subsequently characterised by X-ray crystallography. The protonation constants for [12]aneN(3)S and stability constants with Zn(II), Pb(II), Cd(II) and Cu(II) have been determined either potentiometrically or spectrophotometrically in aqueous solution, and compared with those measured or reported for the ligands 1-oxa-4,7,10-triazacyclododecane ([12]aneN(3)O) and 1,4,7,10-tetraazacyclododecane ([12]aneN(4)). The magnitudes of the stability constants are consistent with trends observed previously for macrocyclic ligands as secondary amine donors are replaced with oxygen and thioether donors although the stability constant for the [Hg([12]aneN(4))](2+) complex has been estimated from an NMR experiment to be at least three orders of magnitude larger than reported previously. Zinc(II), mercury(II), lead(II), copper(II) and nickel(II) complexes of [12]aneN(3)S have been isolated and characterised by X-ray crystallography. In the case of copper(II), two complexes [Cu([12]aneN(3)S)(H2O)](ClO4)(2) and [Cu-2([12]aneN(3)S)(2)(OH)(2)](ClO4)(2) were isolated, depending on the conditions employed. Molecular mechanics calculations have been employed to investigate the relative metal ion size preferences of the [3333], asym-[2424] and sym-[2424] conformation isomers. The calculations predict that the asym-[2424] conformer is most stable for M-N bond lengths in the range 2.00-2.25 Angstrom whilst for the larger metal ions the [3333] conformer is dominant. The disorder seen in the structure of the [Zn([12]aneN(3)S)(NO3)](+) complex is also explained by the calculations. (C) 1999 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Desenvolvimento de um sensor óptico para determinação de Norfloxacina

A presente dissertação descreve o desenvolvimento e a caracterização de sensores ópticos com base em membranas de poli(cloreto de vinilo), PVC, para determinação de Norfloxacina em amostras do sector da aquacultura. Estes sensores basearam-se na reacção colorimétrica entre um metal imobilizado em PVC e a Norfloxacina. O metal foi escolhido com base em ensaios prévios de reacção colorimétrica entre a Norfloxacina e várias espécies metálicas, nomeadamente, Fe(III), Al(III), Pb(II), Aluminon, Mo(II), Mn(II), Ni(II), Cu(II), Co(II), Sn(II) e V(V). A reacção mais intensa foi obtida com o Fe(III). Neste sentido, numa primeira fase foram desenvolvidos sensores baseados em Fe(III). O efeito de alguns parâmetros experimentais na resposta desses sensores foi avaliado de modo univariado. Incluem-se aqui o efeito do pH, avaliado entre 2,00 e 6,00, e o da concentração de Fe(III), variada entre cerca de 1,00x10-5 M e 2,00x10-4 M. Os melhores valores foram obtidos a pH 3, para o qual se verificou um comportamento linear entre cerca de 1,00x10-5 M e 1,70x10-4 M de Fe(III). Utilizando as condições seleccionadas anteriormente, procedeu-se à caracterização do complexo sob ponto de vista químico. Os valores obtidos apontaram para a necessidade de um excesso de Fe(III) de, pelo menos, 10 vezes, no sentido de garantir a máxima extensão de complexação. O complexo referido apresentou, nestas condições, um comportamento linear ao longo do intervalo de concentrações de cerca de 7,00x10-5 M a 7,00x10-4 M em NOR. O complexo formado foi estável ao longo de 90 minutos. As condições óptimas para análise desse complexo numa superfície sólida foram obtidas após avaliação do efeito da quantidade de Fe(III) e do tipo e quantidade de solvente mediador (o-nitrofenil octil éter, di-n-octilftalato, dibutilftalato, bis(etilhexil)sebacato, bis(etilhexil)ftalato). O bis(etilhexil)sebacato foi o solvente mediador escolhido e a relação de quantidade entre o PVC e o solvente mediador foi igual a 1:2. O procedimento de preparação do sensor sólido e subsequente optimização foi aplicado a outras espécies metálicas, para além do Fe(III), tais como, Cu(II), Mn(II) e aluminon. A conjugação de todos estes metais permitiu desenvolver um array de sensores para despistagem de Norfloxacina em águas de aquacultura. Algumas membranas sensoras foram aplicadas com sucesso no controlo de Norfloxacina em amostras de águas ambientais dopadas. Os resultados obtidos com membranas de Fe(III) e Cu(II) foram exactos, tendo-se registado valores de concentração próximos dos reais. O método proposto permitiu, por isso, a despistagem rápida e eficaz da presença de um antibiótico em águas ambientais, permitindo ainda o seu doseamento a um baixo custo. Numa perspectiva de rotina, e tendo em vista a despistagem deste antibiótico, este método revelou-se mais rápido e mais barato do que os demais métodos descritos na literatura para este efeito.

Monitorização do adoçante ciclamato de sódio através de sensor óptico

O presente trabalho pretendeu desenvolver e testar um sensor óptico para detectar ciclamato de sódio, um adoçante artificial utilizado nas bebidas em geral. A primeira abordagem neste sentido baseou-se na preparação de um sensor óptico através da formação de complexos corados entre o ciclamato e várias espécies metálicas, nomeadamente Hg(II), Ba(II), Fe(II), Ag(II), Pb(II), Cd(II), Mn (II), Ni(II), Cu(II), Co(II), Sn(II) e Mg(II). Perante a ausência de resultados satisfatórios optou-se por explorar a acção do ciclamato de sódio na transferência/partilha de um corante entre duas fases líquidas imiscíveis. As fases líquidas utilizadas foram a água e o clorofórmio. Testaram-se várias famílias de corantes mas só uma classe se mostrou com as características apropriadas para o objectivo pretendido. Dentro dessa família de corantes, seleccionou-se aquele que, à partida, garantiu o melhor desempenho. O sensor foi testado em diferentes condições de pH e também na presença de potenciais interferentes de forma a estabelecer as melhores condições de utilização. O método mostrou-se bastante simples de executar, rápido na obtenção de resultados e com boas características para ser avaliado visualmente, mas sempre de acordo com os critérios de objectividade que um trabalho deste tipo requer. Além o disso permitiu ser calibrado de uma forma rápida e simples, características essenciais para a aplicação deste método na despistagem de ciclamato em análises de rotina. O método desenvolvido foi ainda aplicado à análise de vinho dopado com diferentes concentrações de ciclamato de sódio. Destes testes verificou-se a necessidade de optimização do método através da introdução de outras substâncias na fase não aquosa diminuindo a vulnerabilidade do sensor a outros interferentes. Como conclusão, o método correspondeu às expectativas, mostrando-se viável para aplicação à análise de vinhos, ainda com uma margem significativa de desenvolvimento no sentido de o tornar mais fiável e preciso.

Dispositivos moleculares fluorescentes contendo receptores poliamínicos

O objectivo desta tese é a caracterização global de algumas famílias de compostos poliamínicos com grupos aromáticos fluorescentes. Estes têm potencial deaplicação como dispositivos moleculares, incluindo quimiossensores, interruptores moleculares,máquinas moleculares ou sistemas de processamento de informação moleculares. Estes compostos possuem poliaminas que podem actuar como unidades receptoras de várias espécies químicas, como protões, iões metálicos ou aniões, e os tornam solúveis em água. Contêm também grupos aromáticos fluorescentes (naftaleno, antraceno, pireno), que actuam como unidades sinalizadoras do estado do receptor. No Capítulo 1 são apresentados métodos de síntese e purificação de compostos poliamínicos, juntamente com descrições pormenorizadas das sínteses. Nos Capítulos 2 a 8 são caracterizados diversos compostos, quando livres em solução aquosa, e na presença de iões de metais de transição e de ATP. São usadas técnicas de espectrofotometria no UV-visível, espectrofluorimetria no estado estacionário e de contagem de fotão único correlacionada no tempo, complementadas com dados potenciométricos e de RMN fornecidos pelo grupo do Prof. Enrique García-España da Universidade de Valência, Espanha. No Capítulo 2 estudam-se compostos com grupos antraceno. Verifica-se supressão de emissão a pH básico, comum a todos os compostos poliamínicos, e caracterizam-se factores que influenciam nesse fenómeno. No Capítulo 3 analisam-se compostos de naftaleno. Verificam-se excímeros intramoleculares em compostos com dois grupos naftaleno. Para os formar ocorre um movimento fotoinduzido de flexão, pelo que esses compostos podem ser considerados máquinas moleculares. No Capítulo 4 estudam-se compostos com grupos pireno. Observam-se excímeros intramoleculares nos compostos com dois fluoróforos. No Capítulo 5 caracterizam-se compostos com dois grupos aromáticos diferentes(vários compostos com naftaleno e antraceno, um com pireno e antraceno e um com pireno e naftaleno). Verifica-se transferência de energia do grupo naftaleno para o antraceno (que parece evoluir de acordo com a teoria de Förster), de pireno para antraceno e de naftaleno para pireno. No Capítulo 6 examinam-se dois compostos de antraceno na presença de iões metálicos. Verifica-se aumento de emissão presença de Zn(II) e Cd(II), e supressão de emissão na presença de Cu(II) e Ni(II). Caracteriza-se o comportamento de um deles do ponto de vista de operações lógicas ao nível molecular. No Capítulo 7 caracteriza-se um composto de naftaleno na presença de vários iões metálicos. Verifica-se supressão de emissão com iões de metais de transição do 3ºperíodo com níveis na presença de Zn(II), Cd(II) e Al(III). Não se verifica efeito na presença de iões alcalinos, alcalino-terrosos, lantanídeos, Sn(II) e Pb(II). No Capítulo 8 estuda-se a interacção de compostos poliamínicos com ATP. Verifica-se em qualquer pH a ocorrência de empilhamento aromáticos do ATP e composto poliamínico, e ancoragem do grupo polifosfato do ATP com a poliamina. Verifica-se supressão de emissão do composto poliamínico a pH ácido, principalmente por transferência electrónica fotoinduzida do seu grupo aromático para o grupo adenina protonado do ATP. Num composto com antraceno e naftaleno, continua-se a verificar transferência de energia d incompletamente preenchidos, e com Hg(II), e aumento de emissãoπ-π entre os grupos

Complexação de íons de metais por matéria orgânica dissolvida: modelagem e aplicação em sistemas reais

Os íons de metais pesados são conhecidos tanto pela sua importância fisiológica e industrial, bem como pelo risco ambiental e à saúde humana. Para elucidar o comportamento dessas espécies nos corpos hídricos, os quais recebem grande parte da descarga de metais, seja de origem antrópica ou por fontes naturais, é necessário entender as interações que elas apresentam com o meio, principalmente a especiação química. Um dos mais importantes processos pelos quais passam as espécies metálicas em corpos aquáticos naturais é a interação com a matéria orgânica dissolvida (MOD), que pode ser por adsorção, reações de troca iônica ou por complexação. Neste trabalho foram realizados vários experimentos com o objetivo de descrever o comportamento da complexação de três importantes cátions Cu(II), Cd(II) e Pb(II) com a matéria orgânica (ácido húmico comercial), sob condições diversas de força iônica em meio tamponado. Os resultados foram avaliados de acordo com o modelo de van den Berg e Kramer para a complexação de metais. O modelo foi aplicado na determinação da capacidade de complexação dos íons em amostras reais, oriundas de três rios maranhenses que integram a Amazônia legal: Itapecuru, Bacanga e Pericumã. Nas águas dos rios utilizou-se o parâmetro carbono orgânico dissolvido (COD) para expressar a MOD. Os resultados confirmaram forte interação entre a MOD e íons de metais pesados e que o modelo de van den Berg e Kramer é satisfatório para se estimar a constante de complexação (K) e a concentração de sítios de complexação (Lt). Nas amostras simuladas em laboratório a ordem de complexação dos metais foi Cu(II) > Cd(II) > Pb(II) e a capacidade de complexação mostrou ser linear em função da concentração de ácido húmico comercial. Acredita-se que por ter menor raio iônico, o íon Cu(II) possui maior afinidade com os sítios de complexação. Nas amostras retiradas dos corpos aquáticos, observou-se que o rio com maior concentração de COD (rio Bacanga) apresentou maior capacidade de complexação; entretanto, a ordem foi Pb(II) > Cu(II) > Cd(II) provavelmente devido à presença de íons Cu(II) em maior quantidade nas águas dos rios.

Potencialidades do dióxido de chumbo eletrodepositado como sensor potenciométrico

This paper proposes an experiment to be performed in both instrumental analysis and experimental physical-chemistry curricular disciplines in order to open options to develop challenging basic research activities. Thus the experimental procedures and the results obtained in the preparation of electrodeposited lead dioxide onto graphite and its evaluation as potentiometric sensor for H3O+ and Pb2+ ions, are presented. The data obtained in acid-base titrations were compared with those of the traditional combination glass electrode at the same conditions. Although a linear sub-Nernstian response to free hydrogen ions was observed for the electrodeposited PbO2 electrode, a good agreement was obtained between them. Working as lead(II) sensing electrode, the PbO2 showed a linear sub-Nernstian behavior at total Pb2+ concentrations ranging from 3,5 x 10-4 to 3,0 x 10-2 mol/L in nitrate media. For the redox couple PbO2/Pb(II) the operational slope converges to the theoretical one, as the acidity of the working solution increases.

Complexos metálicos com o herbicida glifosato: revisão

We present studies involving metallic ions and the herbicide glyphosate. The metallic complexes of Cu(II), Zn(II), Mn(II), Ni(II), Cd(II), Pb(II), Cr(III), Fe(III), Co(III), ammonium, sodium, Ag(I), alkaline earth metals and of some lanthanides ions are described. The complexes are discussed in terms of their synthesis, identification, stability and structural properties, based on data from the current literature.

Determinação voltamétrica de metais em águas e fluidos biológicos empregando mineralização de amostras com radiação ultravioleta

This work describes the optimization of pretreatment steps for the destruction of organic matter in samples of waters and biological fluids, by using an UV irradiation system with a high power UV radiation source (400 W). The efficiency of the system constructed for the photo-decomposition of samples of model waters, natural waters and biological fluids was investigated by performing recovery experiments of the metallic species Zn(II), Cd(II), Pb(II), Cu(II), Al(III) and Fe(III). The use of UV irradiation allowed the liberation of metals bound to the organic matrix and the determination of the total content of elements in the samples.

Uses of natural zeolite in the removal of Pb2+ from contaminated water

In this paper, we carry out a study on the process of sorption of lead in polluted waters usingnatural zeolites, with the objective of analyzing their behavior in the purification of water.Experiments are carried out under static and dynamic conditions to determine the influence of other metal ions, such as: Ca (II), Mg (II), K (I) and Na (I), on this process. We demonstrate that the affinity of Pb (II) with regard to zeolite is higher than that of the ions mentioned above. It allows us to use this material in the capture of lead in residual waters. A lineal model of regression was obtained using a computer program called Eureka which relates the capacity of interchange of zeolite with respect to the concentration of the metal ions present in waters. We also studied the selectivity of zeolite in the process of sorption of Pb (II) compared with other heavy metals like Zn (II) and Cd (II).The results achieved in both cases increase the expectancy about the usage of zeolite as a low cost material for purifing waters.

Dióxido de chumbo eletrodepositado sobre grafite como sensor potenciométrico à ions chumbo e sulfato

No presente trabalho, foi desenvolvido um eletrodo de PbO2 eletrodepositado sobre grafite a partir do eletrólito metanosulfonato de chumbo-ácido metanosulfônico contendo o agente tensoativo brometo de cetiltrimetilamônio (BCTA). Foram avaliadas a resposta potenciométrica do eletrodo de PbO2 como sensor à íons Pb2+ e SO4(2-), em pH e força iônica constante. A aplicação deste eletrodo em titulações potenciométricas de precipitação em meio hidro-etanólico também foi investigada. Os resultados demonstraram que o eletrodo de PbO2 eletrodepositado pode ser utilizado como sensor potenciométrico alternativo à íons Pb(II) apresentando uma linearidade na faixa de concentração de 3,98x10-4 a 3,09x10-2 mol L-1 em meio de íons nitrato com limite de detecção de (4,98 ± 0,11)x10-4 mol L-1. Para íons sulfato o eletrodo de PbO2 não responde diretamente porém, estes íons podem ser dosados indiretamente por titulação potenciométrica com solução padrão de Pb(II), em meio ácido, em uma mistura 1:1 (v/v) de etanol-água, com boa definição dos volumes de equivalência. A repetitividade dos potenciais e dos volumes de equivalência obtidos em amostras de concentração milimolar em sulfato, indicam a viabilidade deste eletrodo na dosagem de íons sulfato.

Comportamento fotofísico do antraceno em sistemas micro-heterogêneos argila-surfactantes-íons metálicos

Argilas constituem uma classe de complexos micro-heterogêneos e podem ser utilizados como substrato para adsorção. O seu comportamento de sorção em fase sólida intensificada pela presença de surfactantes, argilas organofílicas, é um importante fenômeno explorado pela tecnologia ambiental para a remoção de compostos orgânicos policíclicos (hidrocarbonetos aromáticos policíclicos, HPA) da água, introduzidos no ambiente por fontes antropogênicas. Este trabalho tem por objetivo estudar o comportamento fotofísico do antraceno, como modelo de HPA, em sistemas micro-heterogêneos argila-surfactantes-íons metálicos (M(II)= Cd(II), Cu(II), Hg(II), Ni(II) e Pb(II); surfactantes: CTACl; SDS; TR-X100). Os estudos foram conduzidos pelo monitoramento na mudança das propriedades de fluorescência estática e na supressão da emissão do antraceno utilizado como sonda fluorescente. Como supressores foram utilizados os cátions metálicos: Cd(II), Cu(II), Hg(II), Ni(II) e Pb(II). O perfil do espectro de fluorescência e os resultados dos ensaios de supressão da fluorescência da sonda permitiram inferir na localização do sítio de solubilização do antraceno nos sistemas micro-heterogêneos estudados e na conseqüente organização dos mesmos.

EDTA- and DTPA-functionalized silica gel and chitosan adsorbents for the removal of heavy metals from aqueous solutions

Adsorbents functionalized with chelating agents are effective in removal of heavy metals from aqueous solutions. Important properties of such adsorbents are high binding affinity as well as regenerability. In this study, aminopolycarboxylic acid, EDTA and DTPA, were immobilized on the surface of silica gel, chitosan, and their hybrid materials to achieve chelating adsorbents for heavy metals such as Co(II), Ni(II), Cd(II), and Pb(II). New knowledge about the adsorption properties of EDTA- and DTPA-functionalizedadsorbents was obtained. Experimental work showed the effectiveness, regenerability, and stability of the studied adsorbents. Both advantages and disadvantages of the adsorbents were evaluated. For example, the EDTA-functionalized chitosan-silica hybrid materials combined the benefits of the silica gel and chitosan while at the same time diminishing their observed drawbacks. Modeling of adsorption kinetics and isotherms is an important step in design process. Therefore, several kinetic and isotherm models were introduced and applied in this work. Important aspects such as effect of error function, data range, initial guess values, and linearization were discussed and investigated. The selection of the most suitable model was conducted by comparing the experimental and simulated data as well as evaluating the correspondence between the theory behind the model and properties of the adsorbent. In addition, modeling of two-component data was conducted using various extended isotherms. Modeling results for both one- and twocomponent systems supported each other. Finally, application testing of EDTA- and DTPA-functionalized adsorbents was conducted. The most important result was the applicability of DTPA-functionalized silica gel and chitosan in the capturing of Co(II) from its aqueous EDTA-chelate. Moreover, these adsorbents were efficient in various solution matrices. In addition, separation of Ni(II) from Co(II) and Ni(II) and Pb(II) from Co(II) and Cd(II) was observed in two- and multimetal systems. Lastly, prior to their analysis, EDTA- and DTPA-functionalized silica gels were successfully used to preconcentrate metal ions from both pure and salty waters