Effect of drying method on the adsorption isotherms and isosteric heat of passion fruit pulp powder

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Water adsorption isotherms and isosteric sorption heat of spray-dried and freeze-dried dehydrated passion fruit pulp with additives and skimmed milk

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

An investigation of cadmium(II) and nickel(II) adsorption by chitin graft covolymer

Chitin hydrogels of poly(vinylpyrrolidone) (VP) were prepared by means of the hydrogen peroxide graft copolymerization process. The effect of the VP grafted chain on water diffusion through the biopolymer was studied. Fourier transform infrared spectra of the VP-g-Ch showed an increase in the intensities of the hydroxyl and carbonyl stretching bands indicating a reduction in the hydrogen bonding of chitin. An investigation was undertaken regarding the adsorption of nickel(II) and cadmium(II) ions from aqueous solutions by the VP grafted chitin and the effects of the grafting degree on the Cd2+ and Ni2+ sorption were studied. The Cd2+ and Ni2+ adsorption equilibrium data correlate well with the Freundlich equation. The results indicate that the Ch-g-VP graft copolymer under investigation is a potentially powerful chelating material that can be employed for Ni2+ and Cd2+ ion removal from wastewater effluents. (C) 2004 Wiley Periodicals, Inc.

Effect of maltodextrin and arabic gum in water vapor sorption thermodynamic properties of vacuum dried pineapple pulp powder

Moisture equilibrium data of pineapple pulp (PP) powders with and without additives - 18% maltodextrin (MD) or 18% gum Arabic (GA) - were determined at 20, 30, 40 and 50 degrees C by using the static gravimetric method in a water activity range of 0.06-0.90. The obtained isotherms were sigmoid, typical type 111, and the Guggenhein-Anderson-de Boer (GAB) model was fitted to the experimental data of equilibrium moisture content versus water activity. Addition of additives was shown to affect the isotherms in such a way that, at the same water activity, samples PP + GA and PP + MD presented lower equilibrium moisture content and were not so affected by varying temperature. The net isosteric heats of sorption of pulp powders with additives were higher (less negative) than those of pineapple pulp powders, suggesting that there are more active polar sites in the product without addition of GA or MD. An empirical exponential relationship could describe the heat of sorption dependence on the material moisture content. (C) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Effect of drying method on the sorption isotherms and isosteric heat of persimmon pulp powder

Moisture equilibrium data of persimmon pulp powders with 50% maltodextrin (dry basis) obtained with different drying methods were determined at 20, 30, 40 and 50 degrees C. The spray-dryer gave a dry product with a higher adsorption capacity than the other methods. The vacuum- and freeze-dried products had the same adsorption capacity. The highest isosteric heat of sorption was observed for powders produced by spray-drying. The isokinetic temperature (T(B)) calculated for persimmon pulp powder obtained by vacuum-, spray- and freeze-drying were 541.4 K, 616.3 K, 513.2 K, respectively. The sorption process was spontaneous and enthalpy controlled.

Water sorption thermodynamic properties applied to persimmon skin and pulp

Moisture equilibrium data of persimmon skin and pulp were determined using the static gravimetric method. Adsorption and desorption isotherms were obtained in the range of 20-70°C, to water activities (a w) from 0.02 to 0.85. The application of the GAB model to the experimental results, using direct nonlinear regression analysis, provided a good agreement between experimental and calculated values. The net isosteric heat of sorption was estimated from equilibrium sorption data, using the Clausius-Clapeyron equation. Isosteric heats of sorption were found to increase with increasing temperature and could be well adjusted by an exponential relationship. The enthalpy-entropy compensation theory was applied to sorption isotherms and plots of ΔH versus ΔS for skin and pulp provided the isokinetic temperatures, indicating an enthalpy controlled sorption process. © 2000 Elsevier Science B.V.

Efecto del método de secado en las propiedades termodinámicas de pulpa de mora en polvo

Three different types of maltodextrin encapsulated dehydrated blackberry fruit powders were obtained using vibrofluidized bed drying (VF), spray drying (SD), vacuum drying (VD), and freeze drying (FD). Moisture equilibrium data of blackberry pulp powders with 18% maltodextrin were determined at 20, 30, 40, and 50°C using the static gravimetric method for the water activity range of 0.06-0.90. Experimental equilibrium moisture content data versus water activity were fit to the Guggenheim-Anderson-de Boer (GAB) model. Agreement was found between experimental and calculated values. The isosteric heat of sorption of water was determined using the Clausius-Clapeyron equation from the equilibrium data; isosteric heats of sorption were found to increase with increasing temperature and could be adjusted by an exponential relationship. For freeze dried, vibrofluidized, and vacuum dried pulp powder samples, the isosteric heats of sorption were lower (more negative) than those calculated for spray dried samples. The enthalpy-entropy compensation theory was applied to sorption isotherms and plots of ΔH versus ΔS provided the isokinetic temperatures, indicating an enthalpy-controlled sorption process.

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.

Solid-phase extraction of metal ions from fuel ethanol with a nanostructured adsorbent

This work describes the synthesis and characterization of a new octakis[3-(2,2'-dipyridylamine)propyl]octasilsesquioxane (T8-Pr-DPA), and a study of the metal ion preconcentration in fuel ethanol. Batch and column experiments were conducted to investigate for the removal of heavy metal ions from fuel ethanol. The results showed that the Langmuir allowed to describe the sorption equilibrium data of the metal ions on T8-Pr-DPA in a satisfactory way. The following maximum adsorption capacities (in mmolg-1) were determined: 3.62 for Fe (III), 3.32 for Cr (III), 2.15 for Cu (II), 1.80 for Co (II), 1.62 for Pb (II), 1.32 for Ni (II) and 0.88 for Zn (II). The thermodynamic parameters for the adsorption process such as free energy of adsorption (δG), enthalpy of adsorption (δH) and entropy of adsorption (δS) were calculated. Thermodynamic parameters showed that the system has favorable enthalpic, Gibbs free energy, and entropic values. The sorption-desorption of the metal ions has made possible the development of a preconcentration and determination method of metal ions at trace level in fuel ethanol. The method of quantitative analysis for Fe, Cu, Ni and Zn in fuel ethanol by Flame AAS was validated. Several parameters have been taken into account and evaluated for the validation of method, namely: linearity, limit of detection, limit of quantification, and the relative standard deviation and accuracy. The accuracy of the method was assessed by testing analyte recovery in the fuel ethanol samples. © 2013 Elsevier B.V.

Equilíbrio líquido-líquido dos sistemas biodiesel de castanha do Brasil + metanol + (glicerina ou água): determinação experimental e modelagem termodinâmica

O biodiesel é definido como sendo uma mistura de monoésteres de ácidos graxos derivados de gorduras animal ou óleos vegetais, obtido por meio do processo de transesterificação com alcoóis de cadeia curta. Durante a sua produção é utilizada uma quantidade em excesso de álcool e um catalisador para favorecer a reação de formação dos ésteres; desta forma a corrente de saída do reator contém o catalisador, o álcool que não reagiu e os produtos da transesterificação, biodiesel e glicerina, formando um sistema bifásico; dependendo do grau de solubilidade desses compostos, pode haver quantidades de biodiesel na fase rica em glicerina e quantidades de glicerina na fase rica em biodiesel. Durante o processo de purificação do biodiesel é necessário executar uma lavagem com água, para promover a retirada do catalisador e impurezas do produto de interesse. Devido à quantidade de compostos envolvidos na produção e purificação é essencial conhecer os dados de equilíbrio líquido-líquido para poder predizer as proporções em que os compostos coexistem e, posteriormente, proceder com a purificação sob condições adequadas para obtenção do biodiesel com maior rendimento e auxiliar no projeto do reator e sistemas de separação. Os objetivos desse trabalho foram produzir o biodiesel a partir de uma planta oleaginosa nativa da região, a castanha do Brasil (Bertholletia excelsa H. B. K.) e, determinar dados de equilíbrio líquido-líquido (ELL) para os sistemas ternários: biodiesel de castanha do Brasil + metanol + glicerina e biodiesel de castanha do Brasil + metanol + água nas temperaturas de 30°C e 50°C. O biodiesel produzido foi inicialmente caracterizado segundo as normas da Agência Nacional de Petróleo (ANP) utilizando métodos físico-químicos. Os dados obtidos foram posteriormente correlacionados com os modelos termodinâmicos NRTL e UNIQUAC para o calculo do coeficiente de atividade de cada componente na fase liquida, com estimativa de novos parâmetros de interação energética. Os resultados obtidos com a modelagem foram satisfatórios, e foi observado que o modelo NRTL representou melhor os dados experimentais.

Comportamento higroscópico da farinha de pupunha (Bactris gasipaes)

Avaliou-se o comportamento higroscópico da farinha de pupunha obtida por secagem em estufa a 70°C. Obteve-se dados de equilíbrio de adsorção de umidade a 15°C e 35°C, através de um método estático, onde recipientes de 500mL, contendo soluções saturadas de sais, foram utilizados como ambientes geradores de umidades relativas constantes, na faixa de 11% a 97%, aos quais foram submetidas amostras do produto. A partir dos dados de equilíbrio foram construídas isotermas de adsorção de umidade, sendo observadas isotermas do tipo III e, ainda, que a umidade de equilíbrio diminui com o aumento da temperatura. Determinou-se o calor isostérico de adsorção para diferentes níveis de umidade de equilíbrio e a umidade equivalente à monocamada, observando-se valores inferiores a 5g H₂O/100 g s.s. Verificou-se a aplicabilidade do modelo GAB na predição de dados de equilíbrio do produto. De acordo com os resultados obtidos, a farinha de pupunha apresenta baixa higroscopicidade, ou seja, baixa afinidade por moléculas de água.

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.

Obtenção e caracterização de carvão ativado de caroço de buriti (Mauritia flexuosa L. f.) para a avaliação do processo de adsorção de cobre (II)

Na região amazônica, algumas indústrias despejam cobre nos corpos receptores que, em elevadas concentrações, é tóxico para os seres vivos. A remoção de cobre de efluentes industriais é realizada por diversos processos como a adsorção. Neste trabalho mostrou-se o resultado da adsorção de cobre (II) em carvão ativado de caroço de buriti carbonizado a 400 °C e ativado a 900 °C. O carvão ativado foi caracterizado em termos de área específica, tamanho dos poros, densidades aparente e real, porosidade, microscopia eletrônica de varredura, conteúdo de cinzas, pH, umidade, carbono fixo e grupos funcionais de superfície. O estudo de equilíbrio de adsorção avaliou a influência do diâmetro das partículas do carvão, do tempo de contato adsorvente/adsorbato, do pH e da concentração inicial da solução de cobre (II) sobre a remoção de cobre (II). Com base nos resultados, concluiu-se que há uma maior eficiência de remoção de cobre (II) para diâmetro < 0,595 mm, tempo de contato de 300 minutos, pH 4,0 e concentrações iniciais de cobre (II) de 50 e 80 mg L^-1. O modelo matemático de Langmuir foi o que melhor se ajustou aos dados de equilíbrio de adsorção. A partir do tempo de contato de 15 minutos todas as concentrações de equilíbrio ficaram abaixo do máximo permitido de 1,0 mg L^-1 previsto pela legislação vigente para lançamento de efluentes em corpos receptores.

Adsorption of immunoglobulin Y in supermacroporous continuous cryogel with immobilized Cu2+ ions

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Intracellular biosynthesis and removal of copper nanoparticles by dead biomass of yeast isolated from the wastewater of a mine in the brazilian Amazonia

In this study was developed a natural process using a biological system for the biosynthesis of nanoparticles (NPs) and possible removal of copper from wastewater by dead biomass of the yeast Rhodotorula mucilaginosa. Dead and live biomass of Rhodotorula mucilaginosa was used to analyze the equilibrium and kinetics of copper biosorption by the yeast in function of the initial metal concentration, contact time, pH, temperature, agitation and inoculum volume. Dead biomass exhibited the highest biosorption capacity of copper, 26.2 mg g(-1), which was achieved within 60 min of contact, at pH 5.0, temperature of 30°C, and agitation speed of 150 rpm. The equilibrium data were best described by the Langmuir isotherm and Kinetic analysis indicated a pseudo-second-order model. The average size, morphology and location of NPs biosynthesized by the yeast were determined by scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) and transmission electron microscopy (TEM). The shape of the intracellularly synthesized NPs was mainly spherical, with an average size of 10.5 nm. The X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis of the copper NPs confirmed the formation of metallic copper. The dead biomass of Rhodotorula mucilaginosa may be considered an efficiently bioprocess, being fast and low-cost to production of copper nanoparticles and also a probably nano-adsorbent of this metal ion in wastewater in bioremediation process