Avaliação da adsorção do herbicida 2,4-D em carvão ativado em pó utilizando água com diferentes qualidades

O 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D) é um dos herbicidas mais consumidos no Brasil e é preferencialmente usado devido a sua boa seletividade e baixo custo. Possui alta toxidade e baixa biodegradabilidade, oferecendo risco à saúde humana e ao meio ambiente, podendo ser encontrado em solos, águas superficiais e subterrâneas. Estudos mostram que o tratamento convencional da água possui baixa eficácia na remoção de microcontaminantes, com isso várias técnicas têm sido utilizadas na remoção de compostos em água, como a adsorção por carvão ativado. Apresenta-se a adsorção em carvão ativado tem se demonstrado como tecnologia eficiente na remoção de diversos contaminantes, dentre eles os agrotóxicos. Assim, o presente trabalho objetivou avaliar a adsorção do 2,4-D por três carvões ativados em pó (CAP) em água ultrapura e em água bruta do Rio Santa Maria da Vitória. A quantificação do herbicida foi analisada por cromatografia líquida de alta eficiência, após concentração da amostra pelo método de extração em fase sólida. Os ensaios de adsorção foram realizados com carvões ativados derivados da casca de coco (CAP-01), pinus (CAP-02) e palha de café (CAP-03), que foram caracterizados e avaliados na sua capacidade de remoção do 2,4-D nas duas matrizes de água. Dois modelos de isoterma de adsorção, Langmuir e Freundlich, foram aplicados para descrever os dados de adsorção, que indicaram o CAP-02 como o carvão que apresentou a melhor capacidade de adsorção do 2,4-D entre os carvões estudados, tanto em água ultrapura quanto em água bruta. Nos ensaios realizados em água bruta, houve redução da adsorção do 2,4-D para as três amostras de CAP, quando comparado com os ensaios realizados em água ultrapura, indicando interferência de compostos, como a matéria orgânica, no processo de adsorção.

Adsorção e formas de fósforo em latossolos: influência da mineralogia e histórico de uso

Neste trabalho, avaliou-se a influência da mineralogia e o histórico de uso na adsorção e formas de P em Latossolos. Empregaram-se cinco Latossolos (LAx, LAd, LVw e dois LVdf, desenvolvidos de gabro, LVdfg, e de tufito, LVdft), de modo a abranger uma ampla faixa de proporções de hematita, goethita, caulinita (Ct) e gibbsita (Gb). Estes solos foram coletados em áreas nunca cultivadas e em áreas adjacentes já cultivadas por longos períodos, onde receberam calagens e adubações fosfatadas periódicas. Procedeu-se à caracterização física, química e mineralógica, envolvendo: granulometria, Fe em formas menos cristalinas (Feo), óxidos livres (Fed) e "totais" (Fes), além do fracionamento e disponibilidade de P. Com o uso da difração de raios-x, obteve-se a composição mineralógica das frações: argila desferrificada e argila ferro-concentrada, e, por análise térmica diferencial, a razão Ct/(Ct + Gb), na fração argila desferrificada. A adsorção de P foi estudada, empregando-se 24 h de agitação e concentrações de 0; 5; 10; 15; 25; 50; 75; 100 e 200 mg L-1, para calcular a isoterma de adsorção, de onde se obteve a capacidade máxima de adsorção de fósforo (CMAF). Os resultados mostraram que, à medida que a mineralogia dos Latossolos tornou-se mais oxídica, aumentaram a adsorção de P, o teor total e as formas ligadas mais fortemente a Al e Fe. O cultivo influenciou, de modo diferenciado, a adsorção de P e aumentou as formas de P ligado a Ca em todos os solos. As formas pouco lábeis de P predominaram nos Latossolos estudados, destacando-se as orgânicas associadas a compostos húmicos naqueles não cultivados e as inorgânicas ligadas a Fe e Al nos cultivados.

Adsorção de cádmio e chumbo em solos tropicais altamente intemperizados

O objetivo deste trabalho foi determinar a capacidade de adsorção de cádmio e de chumbo e avaliar a influência das propriedades dos solos sobre os parâmetros de adsorção desses elementos em solos tropicais altamente intemperizados. Foram utilizados quatro Latossolos e um Argissolo. Amostras de 1 g de solo foram agitadas por 16 horas, com soluções de CaCl2 0,01 mol L-1, às quais foram adicionadas 0, 10, 20, 30, 40, 60 e 80 µg mL-1 de cádmio e 0, 10, 20, 40, 60, 80, 100 e 120 µg mL-1 de chumbo na forma de nitrato. As quantidades adsorvidas foram determinadas mediante análise dos elementos no sobrenadante, e os dados foram ajustados às isotermas de Langmuir e de Freundlich. Os resultados experimentais ajustaram-se aos modelos estudados. A adsorção máxima de cádmio variou de 136 a 1.604 µg g-1 e a de chumbo, de 988 a 1.660 µg g-1. As energias de ligação variaram de 0,0036 a 0,0403 µg mL-1 e de 0,0282 a 1,0425 µg mL-1 para cádmio e chumbo, respectivamente. Os atributos dos solos correlacionados à adsorção de cádmio foram o pH e a capacidade de troca de cátions, e à adsorção de chumbo foram o pH e os níveis de óxidos de ferro e de alumínio.

Utilização do farelo de conchas de vôngole na adsorção de fósforo e como corretivo da acidez do solo

Teve-se o objetivo de, com a realização deste trabalho, obter a curva de neutralização do pH de amostras dos horizontes A e B de um Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico, utilizando-se de farelo de conchas de vôngole (Anomalocardia brasiliana); além disso, avaliar a capacidade de adsorção de fósforo, obtendo-se a isoterma de adsorção de melhor ajuste aos dados obtidos. Verificou-se que o farelo de concha de vôngole apresenta potencial para uso como corretivo de acidez do solo e que a dose recomendada para correção do pH do horizonte A do Latossolo Vermelho Amarelo distrófico estudado foi de 2,92 t ha-1, enquanto, para correção do horizonte B, foi de 3,35 t ha-1. O farelo de conchas de vôngole também apresentou alta capacidade de adsorção de fósforo, o que indica possibilidades de sua utilização em sistemas que visem à remoção deste elemento químico de águas residuárias. Os modelos de Langmuir e Freundlich ajustaram-se bem aos dados e podem ser utilizados para representar a isoterma de adsorção de fósforo.

Estudos de adsorção de tetraciclina e cromoglicato em partículas de quitosana

Among the polymers that stand out most in recent decades, chitosan, a biopolymer with physico-chemical and biological promising properties has been the subject of a broad field of research. Chitosan comes as a great choice in the field of adsorption, due to their adsorbents properties, low cost and abundance. The presence of amino groups in its chain govern the majority of their properties and define which application a sample of chitosan may be used, so it is essential to determine their average degree of deacetylation. In this work we developed kinetic and equilibrium studies to monitor and characterize the adsorption process of two drugs, tetracycline hydrochloride and sodium cromoglycate, in chitosan particles. Kinetic models and the adsorption isotherms were applied to the experimental data. For both studies, the zeta potential analyzes were also performed. The adsorption of each drug showed distinct aspects. Through the studies developed in this work was possible to describe a kinetic model for the adsorption of tetracycline on chitosan particles, thus demonstrating that it can be described by two kinetics of adsorption, one for protonated tetracycline and another one for unprotonated tetracycline. In the adsorption of sodium cromoglycate on chitosan particles, equilibrium studies were developed at different temperatures, allowing the determination of thermodynamic parameters

Estudos de adsorção de tetraciclina em partículas de quitosana

Due to its physico-chemical and biological properties, related to the abundance and low cost of raw material, chitosan has been recognized as a material of wide application in various fields, such as in drug delivery systems. Many of these properties are associated with the presence of amino groups in its polymer chain. A proper determination of these amino groups is very important, in order to properly specify if a given chitosan sample can be used in a particular application. Thus, in this work, initially, a comparison between the determination of the deacetylation degree by conductometry and elemental analysis was carried out using a detailed analysis of error propagation. It was shown that the conductometric analysis resulted in a simple and safe method for the determining the degree of deacetylation of chitosan. Subsequently, experiments were performed to monitor and characterize the adsorption of tetracycline on chitosan particles through kinetic and equilibrium studies. The main models of kinetics and adsorption isotherms, widely used to describe the adsorption on wastewater treatment systems and the drug loading, were used to treat the experimental data. Firstly, it was shown that an apparent linear t/q(t) × t relationship did not imply in a pseudo-second-order adsorption kinetics, differently of what has been repeatedly reported in the literature. It was found that this misinterpretation can be avoided by using non-linear regression. Finally, the adsorption of tetracycline on chitosan particles was analyzed using insights obtained from theoretical analysis, and the parameters generated were used to analyze the kinetics of adsorption, the isotherm of adsorption and to ropose a mechanism of adsorption

Recuperação e purificação do antígeno 503 de Leishmania i. chagasi expresso em E. coli e remoção de endotoxina utilizando adsorção em leito expandido

The growing interest and applications of biotechnology products have increased the development of new processes for recovery and purification of proteins. The expanded bed adsorption (EBA) has emerged as a promising technique for this purpose. It combines into one operation the steps of clarification, concentration and purification of the target molecule. Hence, the method reduces the time and the cost of operation. In this context, this thesis aim was to evaluate the recovery and purification of 503 antigen of Leishmania i. chagasi expressed in E. coli M15 and endotoxin removal by EBA. In the first step of this study, batch experiments were carried out using two experimental designs to define the optimal adsorption and elution conditions of 503 antigen onto Streamline chelating resin. For adsorption assays, using expanded bed, it was used a column of 2.6 cm in diameter by 30.0 cm in height coupled to a peristaltic pump. In the second step of study, the removal of endotoxin during antigen recovery process was evaluated employing the non-ionic surfactant Triton X-114 in the washing step ALE. In the third step, we sought developing a mathematical model able to predict the 503 antigen breakthrough curves in expanded mode. The experimental design results to adsorption showed the pH 8.0 and the NaCl concentration of 2.4 M as the optimum adsorption condition. In the second design, the only significant factor for elution was the concentration of imidazole, which was taken at 600 mM. The adsorption isotherm of the 503 antigen showed a good fit to the Langmuir model (R = 0.98) and values for qmax (maximum adsorption capacity) and Kd (equilibrium constant) estimated were 1.95 mg/g and 0.34 mg/mL, respectively. Purification tests directly from unclarified feedstock showed a recovery of 59.2% of the target protein and a purification factor of 6.0. The addition of the non-ionic surfactant Triton X-114 to the washing step of EBA led to high levels (> 99%) of LPS removal initially present in the samples for all conditions tested. The mathematical model obtained to describe the 503 antigen breakthrough curves in Streamline Chelanting resin in expanded mode showed a good fit for both parameter estimation and validation steps. The validated model was used to optimize the efficiencies, achieving maximum values of the process and of the column efficiencies of 89.2% and 75.9%, respectively. Therefore, EBA is an efficient alternative for the recovery of the target protein and removal of endotoxin from an E. coli unclarified feedstock in just one step.

Purificação, modelagem e simulação da adsorção de bioprodutos por troca iônica em coluna de leito expandido

A produção de proteínas através de microrganismos tornou-se uma técnica muito importante na obtenção de compostos de interesse da indústria farmacêutica e alimentícia. Extratos brutos nos quais as proteínas são obtidas são geralmente complexos, contendo sólidos e células em suspensão. Usualmente, para uso industrial destes compostos, é necessário obtê-los puros, para garantir a sua atuação sem interferência. Um método que vem recebendo destaque especialmente nos últimos 10 anos é o uso da cromatografia de troca iônica em leito expandido, que combina em uma única etapa os passos de clarificação, concentração e purificação da molécula alvo, reduzindo assim o tempo de operação e também os custos com equipamentos para realização de cada etapa em separado. Combinado a este fato, a última década também é marcada por trabalhos que tratam da modelagem matemática do processo de adsorção de proteínas em resinas. Está técnica, além de fornecer informações importantes sobre o processo de adsorção, também é de grande valia na otimização da etapa de adsorção, uma vez que permite que simulações sejam feitas, sem a necessidade de gasto de tempo e material com experimentos em bancada, especialmente se é desejado uma ampliação de escala. Dessa forma, o objetivo desta tese foi realizar a modelagem e simulação do processo de adsorção de bioprodutos em um caldo bruto na presença de células, usando inulinase e C-ficocianina como objeto de estudo e purificar C-ficocianina utilizando resina de troca iônica em leito expandido. A presente tese foi então dividida em quatro artigos. O primeiro artigo teve como objeto de estudo a enzima inulinase, e a otimização da etapa de adsorção desta enzima em resina de troca iônica Streamline SP, em leito expandido, foi feita através da modelagem matemática e simulação das curvas de ruptura em três diferentes graus de expansão (GE). As máximas eficiências foram observadas quando utilizadas maiores concentrações de inulinase (120 a 170 U/mL), e altura de leito entre 20 e 30 cm. O grau de expansão de 3,0 vezes foi considerado o melhor, uma vez que a produtividade foi consideravelmente superior. O segundo artigo apresenta o estudo das condições de adsorção de C-ficocianina em resina de troca iônica, onde foi verificado o efeito do pH e temperatura na adsorção e após construída a isoterma de adsorção. A isoterma de adsorção da C-ficocianina em resina Streamline Q XL feita em pH 7,5 e a 25°C (ambiente), apresentou um bom ajuste ao modelo de Langmuir (R=0,98) e os valores qm (capacidade máxima de adsorção) e Kd (constante de equilíbrio) estimados pela equação linearizada da isoterma, foram de 26,7 mg/mL e 0,067mg/mL. O terceiro artigo aborda a modelagem do processo de adsorção de extrato não clarificado de C-ficocianina em resina de troca iônica Streamline Q XL em coluna de leito expandido. Três curvas de ruptura foram feitas em diferentes graus de expansão (2,0, 2,5 e 3,0). A condição de adsorção de extrato bruto não clarificado de C-ficocianina que se mostrou mais vantajosa, por apresentar maior capacidade de adsorção, é quando se alimenta o extrato até atingir 10% de saturação da resina, em grau de expansão 2,0, com uma altura inicial de leito de 30 cm. O último artigo originado nesta tese foi sobre a purificação de C-ficocianina através da cromatografia de troca iônica em leito expandido. Uma vez que a adsorção já havia sido estudada no artigo 2, o artigo 4 enfoca na otimização das condições de eluição, visando obter um produto com máxima pureza e recuperação. A pureza é dada pela razão entre a absorbância a 620 nm pela absorbância a 280 nm, e dizse que quando C-ficocianina apresenta pureza superior a 0,7 ela pode ser usada em como corante em alimentos. A avaliação das curvas de contorno indicou que a faixa de trabalho deve ser em pH ao redor de 6,5 e volumes de eluição próximos a 150 mL. Tais condições combinadas a uma etapa de pré-eluição com 0,1M de NaCl, permitiu obter C-ficocianina com pureza de 2,9, concentração 3 mg/mL, e recuperação ao redor de 70%.

Avaliação físico-química e aplicação de modelos matemáticos na predição do comportamento de polpas de manga desidratadas em pó

A manga é uma fruta tropical muito popular em virtude das suas características exóticas e do seu valor nutritivo, sendo bastante apreciada na culinária e na alimentação da população brasileira. Este trabalho teve como objetivo analisar o comportamento higroscópico dos pós de manga das variedades Rosa e Tommy Atkins através de isotermas de adsorção, e as características físico-químicas e minerais tanto destes pós quanto das frutas na sua forma in natura. A partir dos resultados obtidos das análises físico-químicas e minerais para as amostras in natura e em pó, observa-se que as variedades Rosa e Tommy Atkins são estatisticamente semelhantes entre si na maioria dos parâmetros analisados. No entanto, observa-se que a variedade Rosa apresentou uma melhor qualidade nutricional que a variedade Tommy Atkins, notadamente no que se refere ao teor de vitamina C e carotenóides. Para o ajuste das isotermas de adsorção, os modelos de GAB e de Oswin se ajustaram satisfatoriamente aos dados experimentais dos pós de manga, exceto para a variedade Rosa. Também foi detectado que em ambientes com atividade de água elevada (a partir de 0,70) os pós das variedades Rosa e Tommy Atkins apresentam um comportamento mais higroscópico.

Sorção de selênio em solos do bioma cerrado

O estudo da distribuição de Se em solos é de extremo interesse devido à estreita faixa entre níveis de deficiência e toxidez. A espécie química de Se com maior potencial toxicológico é o ânion selenato, em razão de sua alta mobilidade em solos, sendo assim de grande importância a compreensão de seu comportamento em solos tropicais. Foi realizado um experimento de adsorção, utilizando-se 2 g de solo em 20 mL de solução, contendo dez diferentes concentrações de Se na forma de Na2SeO4, com tempo de agitação de 24 h, em solução eletrolítica de NaNO3 0,03 mol L-1. Para estudar o efeito do tempo na adsorção, realizou-se um experimento nas mesmas condições das do ensaio de adsorção, porém foi utilizada somente a concentração de 1 mg L-1 Se, variando o tempo de agitação de 15 min a 72 h. A isoterma de adsorção de Freundlich foi a de melhor ajuste aos dados experimentais. Para o estudo cinético, o melhor modelo foi o de pseudossegunda ordem, e o tempo necessário para a adsorção do Se atingir o equilíbrio foi de aproximadamente 4 h. De modo geral, os valores obtidos para Kd foram baixos; assim, conclui-se que o Se tende a ficar mais em solução do que retido nas partículas do solo. Portanto, os solos mais intemperizados, gibbsíticos e goethíticos e com maior conteúdo de argila foram os que tiveram maior afinidade pelo selênio. Nos solos com textura média ou arenosa, esse elemento tende a ser menos retido, razão pela qual pode ser absorvido pelas plantas ou ser facilmente lixiviado, podendo causar malefícios ao ecossistema.

Propriedades físicas de substitutos do cacau

O cacau em pó é obtido a partir da pasta de cacau, preparada com sementes que passaram pelos processos de fermentação, secagem, torrefação, moagem e prensa (para separação da manteiga de cacau). Nos últimos anos, houve aumento na oferta de gorduras substitutas à manteiga de cacau, diminuindo a dependência da indústria alimentícia em relação a esta, mas aumentando a demanda por cacau em pó. Nos países líderes de produção, o preço do cacau é afetado pelo clima, pragas e fatores políticos. Substitutos de cacau são substâncias que podem entrar na formulação de produtos que utilizam cacau em pó para substituí-lo parcial ou totalmente, com a finalidade de reduzir o preço do produto final, garantir a qualidade dos produtos dependentes de cacau na entressafra ou mesmo na possível ausência do cacau em pó no mercado. Os substitutos avaliados foram: farinha tostada de alfarroba, cupuaçu em pó, composto da semente de cacau e aromas. O objetivo neste trabalho foi avaliar fisicamente o cacau e seus substitutos por meio das análises de compactação, densidade, ângulo de repouso, isoterma de adsorção de umidade, tamanho de partícula, molhabilidade e umidade crítica relativa. Concluiu-se que os produtos analisados apresentaram diferentes propriedades físicas daquelas do cacau, sendo estas refletidas nas formulações em que serão aplicados e no melhor tipo de embalagem a ser utilizada.

Análise de atividade de água em alimentos armazenados no interior de granjas de integração avícola.

Na avicultura algumas integrações têm a prática de estocar as dietas por vários dias dentro da granja e muitas vezes, essas são submetidas a condições inadequadas de armazenamento. Os dados relacionados aos fatores ambientais, especialmente temperatura e umidade relativa do ambiente, tempo de estocagem e principalmente atividade de água (aw) do alimento, são fatores importantes que influenciam o crescimento fúngico e produção de micotoxinas no substrato, tornando-se importantes para o estabelecimento de um programa de prevenção e controle deste agente (ORRIS, 1999). Este trabalho objetivou analisar a atividade de água em dietas animais para verificar o potencial de crescimento fúngico e a forma de armazenamento do produto. Desta forma, foi estudada a atividade de água da dieta comercial de empresa de integração avícola no Rio Grande do Sul, antes da entrega ao criador e no último dia de armazenamento, nas diferentes estações do ano. Assim, buscou-se contribuir para a verificação das condições de conservação do alimento e dos possíveis riscos de contaminação, contribuindo para a prevenção de fungos e toxinas de importância avícola e com reflexos na saúde pública, avaliando o potencial de crescimento de microrganismos no alimento, com a possibilidade de se fornecer uma ferramenta de monitoramento das rações armazenadas, dentro de um programa com critérios fundamentados de prevenção e controle. Também foi determinada a umidade e a isoterma de adsorção destes alimentos, para auxiliar na compreensão sobre a forma de armazenamento. Pelos resultados encontrados ficou confirmado o aumento da atividade de água após o período de armazenamento da dieta, correspondendo ao valor de 0.681 de aw na fábrica e 0.693 de aw na granja. No entanto, os valores de atividade de água não estavam inseridos nos limites mínimos de crescimento fúngico (0.78 de aw) e produção de aflatoxinas (0.86 de aw). Houve correlação linear positiva entre atividade de água e umidade da ração, tanto na fábrica quanto na granja. A isoterma de adsorção apresentou aumento da umidade com o aumento da atividade de água. Não houve correlação entre atividade de água e ppb de aflatoxina encontrados nas dietas.

Remoção, por flotação, de óleo em águas produzidas na indústria de petróleo: eficiência e modelagem do processo

The separation oil-water by the use of flotation process is characterized by the involvement between the liquid and gas phases. For the comprehension of this process, it s necessary to analyze the physical and chemical properties command float flotation, defining the nature and forces over the particles. The interface chemistry has an important role on the flotation technology once, by dispersion of a gas phase into a liquid mixture the particles desired get stuck into air bubbles, being conduced to a superficial layer where can be physically separated. Through the study of interface interaction involved in the system used for this work, was possible to apply the results in an mathematical model able to determine the probability of flotation using a different view related to petroleum emulsions such as oil-water. The terms of probability of flotation correlate the collision and addition between particles of oil and air bubbles, that as more collisions, better is the probability of flotation. The additional probability was analyzed by the isotherm of absorption from Freundlich, represents itself the add probability between air bubbles and oil particles. The mathematical scheme for float flotation involved the injected air flow, the size of bubbles and quantity for second, the volume of float cell, viscosity of environment and concentration of demulsifier. The results shown that the float agent developed by castor oil, pos pH variation, salt quantity, temperature, concentration and water-oil quantity, presented efficient extraction of oil from water, up to 95%, using concentrations around 11 ppm of demulsifier. The best results were compared to other commercial products, codified by ―W‖ and ―Z‖, being observed an equivalent demulsifier power between Agflot and commercial product ―W‖ and superior to commercial product ―Z‖

Síntese e caracterização da cerâmica 'Ti IND. x''('Sm IND. 0,2''Ce IND. 0,8') IND. (1-x)''O IND. (2-Б) para aplicação como anodo em células a combustível de óxido sólido

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Emprego de carvão ativado e resinas de troca ionica na remoção de substâncias orgânicas contaminantes do alcool etílico

This work had with objective to characterize and evaluate the performance of the combined system, involving activated charcoal and ionic exchange resins in the removal of substances organic contaminating of the ethyl alcohol from the fermentation of the cassava starch. To testing was used ethyl alcohol PA 96 oGL, conductivity of 0.90 μS/cm at 25 oC, acidity of 60 mg/L and Barbet test of 43 minutes at 15 oC. The contaminated alcohol was composed of ethyl alcohol additive of higher alcohols, organic acids, ester, diol, aldehydes, ketone and ether. Contaminated alcohol was added 2% activated charcoal and after the adsorption isotherm in ionic exchange resins was tested. The adsorption with activated charcoal was performed in a Water Bath at 30 oC for one hour and a half and shaking. Already adsorption ionic exchange columns occurred at room temperature on columns of 93,4 cm in filling height and diameter of 2.29 cm, for flows of 180 mL/min and 90 mL/min. Samples were collected in the tests with charcoal and with each one of the resins and the following analyses were performed: conductivity, acidity and Barbet test. The medium values for conductivity, acidity and Barbet test after the adsorption in charcoal and cation and anion resins were respectively: conductivity was 240; 354 and 465 μS/cm to 25 oC; acidity of 1.081; 1.103 and 1.062 mg/L and the Barbet test was 21; 20 and 9 minutes to 15 oC. It was observed that the addition of 2% of activated charcoal and the permanence in the columns of adsorption was not sufficient to remove the organic substances contaminating of the ethyl alcohol.