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Item Accumulation and oxidation of elemental mercury in tropical soils.(2015) Soares, Liliane Catone; Egreja Filho, Fernando Barboza; Linhares, Lucília Alves; Windmoller, Cláudia Carvalhinho; Yoshida, Maria IreneThe role of chemical and mineralogical soil properties in the retention and oxidation of atmospheric mercury in tropical soils is discussed based on thermal desorption analysis. The retention of gaseous mercury by tropical soils varied greatly both quantitatively and qualitatively with soil type. The average natural mercury content of soils was 0.08 ± 0.06 lg g 1 with a maximum of 0.215 ± 0.009 lg g 1. After gaseous Hg0 incubation experiments, mercury content of investigated soils ranged from 0.6 ± 0.2 to 735 ± 23 lg g 1, with a mean value of 44 ± 146 lg g 1. Comparatively, A horizon of almost all soil types adsorbed more mercury than B horizon from the same soil, which demonstrates the key role of organic matter in mercury adsorption. In addition to organic matter, pH and CEC also appear to be important soil characteristics for the adsorption of mercury. All thermograms showed Hg2+ peaks, which were predominant in most of them, indicating that elemental mercury oxidized in tropical soils. After four months of incubation, the thermograms showed oxidation levels from 70% to 100%. As none of the samples presented only the Hg0 peak, and the soils retained varying amounts of mercury despite exposure under the same incubation conditions, it became clear that oxidation occurred on soil surface. Organic matter seemed to play a key role in mercury oxidation through complexation/stabilization of the oxidized forms. The lower percentages of available mercury (extracted with KNO3) in A horizons when compared to B horizons support this idea.Item Adsorção do corante Amarelo Ouro Remazol em bagaço de cana-deaçúcar quimicamente modificado.(2021) Tanure, Natalia Roberta Marques; Gurgel, Leandro Vinícius Alves; Gurgel, Leandro Vinícius Alves; Dotto, Guilherme Luiz; Figueiredo, Rute Cunha; Soares, Liliane CatoneA contaminação dos recursos hídricos por corantes industriais é um dos principais problemas ambientais enfrentados atualmente, sendo o tratamento de efluentes têxteis um dos mais difíceis de serem realizados. Para a remediação ecológica, a biomassa tem sido usada como biossorvente nos processos de tratamento físico-químico e biológico. O Brasil, como principal expoente mundial na produção de cana-de-açúcar, tem o bagaço de cana como o maior resíduo agroindustrial do país e, por meio de uma modificação química, é possível transformá-lo em um adsorvente mais eficiente e, portanto, um produto de maior valor agregado. O objetivo deste trabalho é a adsorção do Amarelo Ouro Remazol (AOR), um corante aniônico de amplo uso na indústria têxtil, em bagaço de cana modificado com epicloridrina e trietilamina (BTEA). A incorporação dos grupos amônio quaternário em BTEA foi comprovada pela caracterização por ganho de massa, análise elementar (C, N, H e Cl), difração de raios-X, espectroscopia na região do infravermelho, ressonância magnética nuclear de carbono 13 no estado sólido, análise termogravimétrica, área superficial específica, distribuição de tamanho de poros e ponto de carga zero. Estudos de adsorção em batelada foram realizados para determinação das propriedades adsortivas e dessortivas de BTEA, permitindo assim a avaliação do seu reuso e sua aplicação em coluna de leito fixo para tratamento de efluentes. Os resultados mostraram que a melhor dosagem, velocidade de agitação e pH foram 0,2 g L-1 , 50 RPM e 7,00, respectivamente. A cinética de adsorção revelou um tempo de equilíbrio de 720 min e a capacidade máxima de adsorção foi de 369,2 mg g-1 . Os resultados da titulação calorimétrica isotérmica e os parâmetros termodinâmicos confirmaram que a adsorção do AOR em BTEA é um processo exotérmico, espontâneo e entropicamente dirigido. O BTEA apresentou bom desempenho na adsorção do AOR em coluna de leito fixo, sendo que a coluna pôde ser operada por 415, 390 e 315 min em cada ciclo consecutivo, com valores de capacidade de adsorção de 422, 371 e 332 mg g-1 , respectivamente. As curvas de ruptura foram modeladas pelos modelos de Thomas e Bohart-Adams (R 2 > 0,99). As eficiências de dessorção (Edes) de cada ciclo foram 60%, 71% e 68% e as eficiências de re-adsorção (Ere-ads) foram de 88% e 79%, valores esses superiores aos obtidos em batelada (Edes = 49,5% e Ere-ads = 46,7%). Os estudos de adsorção empregando efluente têxtil em batelada e em coluna de leito fixo apresentaram elevada porcentagem de remoção de cor por BTEA, atendendo a legislação. Por fim, os resultados obtidos demonstraram o potencial do BTEA para o tratamento de efluentes industriais, principalmente para uma etapa de polimento.Item Aminated cellulose as a versatile adsorbent for batch removal of As(V) and Cu(II) from mono- and multicomponent aqueous solutions.(2020) Pereira, Amanda Raimundi; Soares, Liliane Catone; Teodoro, Filipe Simões; Elias, Megg Madonyk Cota; Ferreira, Gabriel Max Dias; Savedra, Ranylson Marcello Leal; Savedra, Melissa Fabíola Siqueira; Martineau Corcos, Charlotte; Silva, Luis Henrique Mendes da; Prim, Damien; Gurgel, Leandro Vinícius AlvesA bioadsorbent (CEDA) capable of adsorbing As(V) and Cu(II) simultaneously was prepared by tosylation of microcrystalline cellulose (MC) and nucleophilic substitution of the tosyl group by ethylenediamine. MC, tosyl cellulose, and CEDA were characterized by elemental C, H, N, and S analysis, infrared spectroscopy, and 13C solid-state nuclear magnetic resonance spectroscopy. The adsorption of As(V) and Cu (II) on CEDA was evaluated as a function of solution pH, contact time, and initial solute concentration. The maximum adsorption capacities of CEDA for As(V) and Cu(II) were 1.62 and 1.09 mmol g1 , respectively. The interactions of As(V) and Cu(II) with CEDA were elucidated using thermodynamic parameters, molecular quantum mechanics calculations, and experiments with ion exchange of Cd(II) by Cu(II), and As(V) by SO4 2. Adsorption enthalpies were determined as a function of surface coverage of the CEDA, using isothermal titration calorimetry, with DadsH values of 32.24 ± 0.07 and 93 ± 2 kJ mol1 obtained for As(V) and Cu(II), respectively. The potential to reuse CEDA was evaluated and the interference of other ions in the adsorption of As(V) and Cu(II) was investigated. Multi-component experiments showed that Cd(II), Co(II), Ni(II), and Pb(II) did not interfere in the adsorption of Cu(II), while SO4 2 inhibited As(V) adsorption.Item Aplicação, aumento de escala e avaliação da viabilidade técnica e econômica da tecnologia bioadsorvente de arsênio preparada a partir do bagaço de cana-de-açúcar.(2022) Ferreira Junior, Jorge Eduardo Garcia; Gurgel, Leandro Vinícius Alves; Soares, Liliane Catone; Gurgel, Leandro Vinícius Alves; Soares, Liliane Catone; Speziali, Marcelo Gomes; Luna Wandurraga, Héctor JavierO arsênio é um elemento tóxico presente em fontes de água superficial, subterrânea e efluentes industriais que pode ser removido pelo bioadsorvente de ânions (BAA) desenvolvido pelo Grupo de Físico-Química Orgânica (GFQO) da Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP) e preparado a partir do bagaço de cana-de-açúcar. A produção do BAA foi realizada a partir da modificação química do bagaço de cana, um resíduo da indústria sucroalcooleira, largamente produzido no Brasil. O desenvolvimento de tecnologias a partir de subprodutos industriais contribui com o surgimento de produtos sustentáveis com elevado valor agregado para o mercado. Testes em laboratório comprovaram o desempenho satisfatório do BAA para a remoção de arsênio em meio aquoso, o que permitiu a validação das características críticas, classificando a tecnologia no nível de maturidade tecnológica 4 (TRL 4). Foram identificadas duas demandas para a aplicação do BAA: i) tratamento de efluente contaminado por arsênio gerado por mineradoras de ouro; ii) tratamento de água subterrânea contaminada por arsênio utilizada como fonte alternativa de abastecimento pela população de Ouro Preto, Minas Gerais. Os testes realizados em modo contínuo mostraram que o BAA é uma opção de base renovável satisfatória, sendo necessária a remoção dos ânionsinterferentes, antes da aplicação da tecnologia para remoção de arsênio. O desempenho do BAA foi similar ao da alumina ativada, demonstrando que a eficiência de remoção de arsênio pelo BAA alcançou níveis suficientes para competir com outras tecnologias no mercado. O processo de obtenção do BAA foi mapeado e otimizado, possibilitando a remoção da etapa de extração em Soxhlet e a recuperação de solventes nas etapas de lavagem. Foram identificadas as possíveis rotas de produção verde e o controle de cada produto químico empregado na produção do BAA. O aumento de escala do processo produtivo do BAA foi realizado em reator de aço inoxidável 304, com produção de 49,3 g do material. O adsorvente apresentou ganho de massa e capacidade de adsorção de 20,5 % e 19 ± 2 mg g -1, respectivamente. Além disso, o espectro na região do infravermelho e o teor de N (1,22 %) sugerem que a modificação química ocorreu com sucesso, sendo necessários ajustes operacionais para o alcance dos parâmetros de referência. A análise econômico-financeira do modelo de negócio inicial com aumento de produção gradativo ao longo de cinco anos, considerando a planta piloto do GFQO e o mercado potencial para os dispositivos acopláveis aos filtros de barro, obteve valor presente líquido de R$ 269.654,59, considerando uma taxa mínima de atratividade de 20 %, taxa interna de retorno de 28 %, payback de 3,0 anos, payback descontado de 3,4 anos e ponto de equilíbrio de 1,6 ano.Item Application of pyridine-modified chitosan derivative for simultaneous adsorption of Cu(II) and oxyanions of Cr(VI) from aqueous solution.(2021) Gonçalves, Fernanda Jorge; Gurgel, Leandro Vinícius Alves; Soares, Liliane Catone; Teodoro, Filipe Simões; Ferreira, Guilherme Max Dias; Coelho, Yara Luiza; Silva, Luis Henrique Mendes da; Prim, Damien; Gil, Laurent FrédéricThe bioadsorbent C1, which is a chitosan derivative prepared in a one-step synthesis, was successfully used to adsorb Cr(VI) and Cu(II) simultaneously. Here, for the first time the simultaneous adsorption of a cation and an anion was modeled using the Corsel model for kinetics and the Real Adsorbed Solution Theory model for equilibrium data. Batch studies of the adsorption of Cu(II) and Cr(VI) in single and binary aqueous solutions were performed as a function of initial solute concentration, contact time, and solution pH. The maximum adsorption capacities of C1 in single and binary aqueous solutions were 1.84 and 1.13 mmol g− 1 for Cu(II) and 3.86 and 0.98 mmol g− 1 for Cr(VI), respectively. The reuse of C1 was investigated, with Cu(II) ions being almost completely desorbed and fully re-adsorbed. For Cr(VI), the desorption was incomplete resulting in a lower re- adsorption. Energy-dispersive X-ray spectroscopy was used for mapping the distributions of Cr(VI) and Cu(II) adsorbed on the C1 surface in single and binary adsorption systems. Isothermal titration calorimetry experiments were performed for Cr(VI) and Cu(II) adsorption in single solutions. The thermodynamic parameters of adsorption showed that the adsorption of both metal ions was enthalpically driven, but entropically unfavorable.Item Batch and continuous adsorption of Cu(II) and Zn(II) ions from aqueous solution on bi‐functionalized sugarcane‐based biosorbent.(2022) Teodoro, Filipe Simões; Soares, Liliane Catone; Filgueiras, Jeferson Gonçalves; Azevedo, Eduardo Ribeiro de; Patino Agudelo, Alvaro Javier; Herrera Adarme, Oscar Fernando; Silva, Luis Henrique Mendes da; Gurgel, Leandro Vinícius AlvesA new one-pot synthesis method optimized by a 23 experimental design was developed to prepare a biosorbent, sugarcane bagasse cellulose succinate pyromellitate (SBSPy), for the removal of Cu(II) and Zn(II) from single-component aqueous solutions, in batch and continuous modes. The bi-functionalization of the biosorbent with ligands of diferent chemical structures increased its selectivity, improving its performance for removing pollutants from contaminated water. The suc- cinate moiety favored Cu(II) adsorption, while the pyromellitate moiety favored Zn(II) adsorption. Sugarcane bagasse (SB) and SBSPy were characterized using several techniques. Analysis by 13C Multi-CP SS NMR and FTIR revealed the best order of addition of each anhydride that maximized the chemical modifcation of SB. The maximum adsorption capacities of SBSPy for Cu(II) and Zn(II), in batch mode, were 1.19 and 0.95 mmol g-1, respectively. Homogeneous surface difusion, intraparticle difusion, and Boyd models were used to determine the steps involved in the adsorption process. Isothermal titration calorimetry was used to assess changes in enthalpy of adsorption as a function of SBSPy surface coverage. Fixed- bed column adsorption of Cu(II) and Zn(II) was performed in three cycles, showing that SBSPy has potential to be used in water treatment. Breakthrough curves were well ftted by the Thomas and Bohart-Adams models.Item Comparing chemometric and Langmuir isotherm for determination of maximum capacity adsorption of arsenic by a biosorbent.(2017) Vieira, Júlia Condé; Soares, Liliane Catone; Froes, Roberta Eliane SantosThe determination of themaximumadsorption capacity for a biosorbent is crucial to evaluate the adsorption performance. This parameter is usually obtained from the Langmuir isotherm because it involves very simple and low-cost procedures.Nevertheless, acquisition of adsorption isothermcan be very laborious.Multivariate optimization can be used to improve the determination of themaximumadsorption capacity. In thiswork, Central Composite Design (CCD) and Surface Response Methodology (SRM) are used for a reliable determination of maximum adsorption capacity of arsenic by a biosorbent of lettuce flour and the result was very close to the value obtained from the Langmuir isotherm.Item Desenvolvimento de metodologias de extração arsênio em grãos alimentícios e investigação da contaminação por arsênio em grãos cultivados na região de Paracatu/MG.(2016) Ribeiro, Roberto Vieira; Froes, Roberta Eliane Santos; Amorim, Flávia Regina de; Soares, Liliane Catone; Froes, Roberta Eliane SantosA região de Paracatu (MG) é um local onde há diversos estudos sobre a contaminação por arsênio oriundo da explotação de ouro no local. O arsênio é conhecidamente um dos elementos mais tóxicos ao ser humano, podendo causar diversos problemas de saúde e em especial levar ao desenvolvimento de câncer. As rochas que contêm ouro estão geralmente associadas à arsênio, assim durante a explotação do ouro tem-se a liberação de arsênio para o meio ambiente. Esta liberação é muito difícil de ser controlada já que o arsênio presente nas rochas prontamente se volatiliza ao entrar em contato com o ar, gerando assim um problema ambiental localizado. É importante, portanto, averiguar a contaminação em locais próximos a áreas com mineração de ouro. As principais formas de exposição ao arsênio são via consumo de água ou vegetais contaminados. Análises de água da região de Paracatu apresentaram concentrações de arsênio maiores que os permitidos pela legislação durante os períodos de seca, incluindo-se a água coletada em pontos onde se faz captação de água para irrigação. Análises de caracterização do solo da região demonstraram presença de minerais com tendência a fixar arsênio, porém a concentração de arsênio encontrada presente no solo se mostrou baixa. De modo a averiguar a possível contaminação das plantas cultivadas no local, uma metodologia de extração de arsênio assistida por banho ultrassônico foi proposta para milho, soja e feijão (principais grãos cultivados na região). A metodologia desenvolvida se mostrou altamente eficiente na extração de arsênio, com valores de recuperação consideravelmente maiores que os de metodologias convencionais por digestor micro-ondas. As análises dos vegetais demonstraram que todos os três tipos de grãos cultivados não apresentam concentração de arsênio maior que a estabelecida pelo órgão regulamentador. Porém gerou-se um alerta, pois, a concentração encontrada no feijão está próxima da concentração limite e problemas de rendimento na produção e de crescimento das plantas, mesmo com correções do solo, indicam que pode haver uma contaminação crônica de arsênio na região.Item Desenvolvimento de métodos de extração de mercúrio em vegetais e avaliação da contaminação no distrito de Antônio Pereira, Ouro Preto, MG.(2017) Vieira, Júlia Condé; Froes, Roberta Eliane Santos; Lena, Jorge Carvalho de; Froes, Roberta Eliane Santos; Amorim, Flávia Regina de; Soares, Liliane CatoneAntônio Pereira, distrito de Ouro Preto, MG, possui desde o século XVIII, quando foi fundado, a mineração como principal atividade. Uma situação atual vem alarmando a população local e Secretarias Públicas da região. Alguns casos de Pênfigo Foliáceo (PF) ou “fogo selvagem”, como também é conhecida a patologia, apareceram no distrito. Estudos apontam possíveis desencadeadores do fogo selvagem, e alguns deles se enquadram no contexto no qual se encontra Antônio Pereira. Um deles é a exposição ao mercúrio, metal muito utilizado na amálgama para extração do ouro, atividade ainda realizada por muitos garimpeiros na região. No Brasil, a endemia vem sendo historicamente associada à exploração do ouro e às contaminações ambientais decorrentes dessa atividade. O presente trabalho teve como intenção investigar a disponibilidade de um dos possíveis desencadeadores da doença na biota do distrito e averiguar a contaminação por metais pesados a fim de comparar com dados extraídos em anos anteriores da mesma região, já existentes em literatura. Para isso, amostras de água, sedimentos e vegetais foram coletadas em pontos estratégicos para o estudo, em períodos sazonais definidos. Essas amostras foram preparadas por digestão e/ou extração em Micro-ondas e Ultrassom e analisadas por Espectrometria de Absorção Atômica com Geração de Vapor Frio (CVAAS), Analisador Direto de Mercúrio (DMA), Espectrometria de Absorção Atômica com Geração de Hidretos (HG-AAS) e Espectrometria de Absorção Atômica por Chama (FAAS). Uma técnica analítica de extração de mercúrio por meio de banho ultrassônico em amostras de vegetais foi validada para análise por CVAAS, e comparada com técnicas de extração consolidadas. A técnica desenvolvida mostrou-se mais vantajosa, em termos de recuperação do analito, que as técnicas já existentes. A conclusão dos resultados obtidos com as matrizes estudadas poderá auxiliar em medidas de mitigação a serem adotadas no local da presente pesquisa.Item Emprego da folha e de material extraído da folha de ora-pro-nóbis (Pereskia aculeata Miller) na remoção de íons Cd2+ e Pb2+ de soluções aquosas.(2019) Oliveira, Josiane Lopes de; Froes, Roberta Eliane Santos; Soares, Liliane Catone; Froes, Roberta Eliane Santos; Mendes, Louise Aparecida; Speziali, Marcelo GomesA presença de contaminantes inorgânicos em águas residuais, industriais e efluentes tem sido um grande problema ambiental. Esse tipo de contaminação representa um risco não só para a população humana, mas também para a sobrevivência de outros animais, microrganismos e plantas. Os principais tratamentos utilizados para o devido lançamento de tais efluentes em corpos hídricos, muitas vezes, não têm se mostrado adequados e/ou são de custo elevado. Assim, o presente trabalho consistiu no emprego do pó da folha de ora-pro-nóbis (OPN) e do polímero natural arabinogalactano (aragal) extraído da mesma planta (que são materiais de baixo valor agregado) na remoção de íons Pb2+ e Cd2+ de soluções aquosas. Os dois materiais (OPN e aragal) foram caracterizados por FTIR, TG, Análise elementar, MEV, EDS, determinação de PCZ e número de funções ácidas. A eficiência de remoção de íons Pb2+ e Cd2+ por ambos os materiais foi avaliada em diferentes valores de pH e verificou-se que o pH 5,0 favorece a remoção dos íons de ambos os metais; que a utilização do OPN leva a uma percentagem de remoção de íons Cd2+ e Pb2+ maior em relação ao aragal e que ambos os materiais têm uma maior afinidade pelos íons Pb2+ em relação aos íons Cd2+ . Além disso, estudou-se a eficiência de remoção de íons Pb2+ e Cd2+ pelo OPN em sistema bicomponente para diferentes valores de pH inicial, assim como, a eficiência de remoção desses íons metálicos em função da concentração inicial para sistema monocomponente. As isotermas de adsorção de Cd2+ e Pb2+ pelo OPN foram modeladas pelos modelos de Langmuir e Freundlich sendo que o modelo de Langmuir ajustou melhor os dados de equilíbrio obtidos experimentalmente para ambos os íons. As capacidades máximas de adsorção determinadas experimentalmente utilizando-se o OPN como adsorvente foi 1,1360 ± 0,0006 mmol L-1 para o Cd2+ e 1,00 ± 0,03 mmol L-1 para o Pb2+ . Em relação à capacidade de adsorção de Cd2+ e Pb2+ empregando-se aragal, esse material apresentou uma capacidade de adsorção satisfatória. Investigou-se a força de interação íon-OPN através de ensaios de dessorção empregando-se como eluentes: água deionizada, solução de NaNO3 0,1 mol L-1 e solução de HNO3 0,1 mol L-1 . Este último eluente dessorveu cerca de 99% de Cd2+ e 89% de Pb2+, sendo assim indicado para a recuperação do metal retido, assim como, para se obter um material a ser reutilizado em outros ciclos de remoção de metais. Além disso, nessa etapa foi confirmado que a adsorção de íons Pb2+ acontece preferencialmente em sítios de maior energia enquanto a adsorção de íons Cd2+ acontece em maior escala em sítios menos energéticos.Item Extraction of pectin from agroindustrial residue with an ecofriendly solvent : use of FTIR and chemometrics to differentiate pectins according to degree of methyl esterification.(2020) Santos, Emylle Emediato; Amaro, Rodrigo Chaves; Bustamante, Constanza Catarina Cid; Andrade, Milton Hércules Guerra de; Soares, Liliane Catone; Froes, Roberta Eliane SantosPectins are members of the more complex class of high molecular weight heteropolysaccharides. They consist mainly of (1 → 4)-linked α-D-galacturonic acid residues, which may be partially methyl esterified. The quantity of methyl esterified groups throughout the chain influences the physico-chemical characteristics of the pectin, especially in terms of complexation and gel formation. There have been many studies of pectin extraction, but each experimental condition confers different characteristics to the product. This work used a green solvent (citric acid solution) and an ultrasonic bath to extract pectin from passion fruit peel, an important agroindustry waste. Response surface methodology and central composite design were used to evaluate the yield of pectin. Principal component analysis was applied to FTIR spectra in order to distinguish pectins according to their degree of methyl esterification.Item Mercúrio em solos da região sudeste do Brasil sem influência antropogênica e sua correlação com as características químicas e físicas.(2015) Soares, Liliane Catone; Linhares, Lucília Alves; Egreja Filho, Fernando Barboza; Windmoller, Cláudia Carvalhinho; Yoshida, Maria IreneA correlação entre as características físicas e químicas do solo e o teor de mercúrio natural é importante para identificar aquelas que mais influenciam na retenção desse elemento nesses solos e sua distribuição nos diversos compartimentos ambientais. Esse estudo teve por objetivos determinar o teor de Hg de solos sem influência antropogênica e correlacionar esse teor com as características físicas e químicas dos solos. A relevância deste trabalho se deve ao fato que a maioria das pesquisas é focada em solos contaminados e, em caso de solos tropicais, as pesquisas são ainda mais escassas. As características físicas e químicas de diferentes solos de mata natural do Estado de Minas Gerias e de um solo do Estado do Rio de Janeiro foram correlacionadas com os teores naturais de Hg dos solos. O teor de Hg foi determinado empregando-se o analisador direto de Hg DMA-80. A faixa de concentração de Hg encontrada foi de 0 a 215 μg kg-1 com média de 81 μg kg-1. O teor de Hg dos solos correlacionou-se principalmente com o teor de argila e o pH do solo. Não houve correlação entre o teor de Hg e o de C. Para solos com teores mais altos de Hg e mesma textura, a capacidade de troca catiônica passa a ser uma variável importante.Item Preparação de adsorvente de bagaço de cana-de-açúcar heterossubstituído e aplicação na remoção de metais tóxicos.(2021) Teodoro, Filipe Simoes; Gurgel, Leandro Vinícius Alves; Silva, Luís Henrique Mendes da; Gurgel, Leandro Vinícius Alves; Silva, Luís Henrique Mendes da; Soares, Liliane Catone; Nogueira, André Esteves; Vieira, Melissa Gurgel Adeodato; Azevedo, Eduardo Ribeiro deA poluição das águas superficiais e subterrâneas causada por metais tóxicos é uma séria preocupação global, tanto no âmbito ambiental quanto no que diz respeito à saúde humana. O excesso desses elementos em corpos d’água apresenta sérios riscos para as diversas formas de vida, inclusive a humana, devido à sua elevada toxicidade e carcinogenicidade, resultando em bioacumulação ao longo da cadeia alimentar. Dentre os métodos de remediação destes contaminantes, a adsorção é uma das técnicas que tem sido amplamente estudada devido à fácil implementação e elevada eficiência. Nos últimos anos, grandes esforços têm sido dedicados à busca de novos adsorventes derivados de biomassa vegetal, visto que estes materiais são de grande abundância na natureza, sendo que alguns deles são tratados como resíduos e descartados no meio ambiente. Este trabalho tem como objetivo a preparação de um adsorvente à base de bagaço de cana-de-açúcar (BSeP) utilizando dois anidridos (succínico e piromelítico) por meio de uma reação em única etapa para aplicação na remoção de íons Cu(II) e Zn(II) de soluções aquosas propositalmente contaminadas. A modificação química foi avaliada por meio de experimentos exploratórios e de um planejamento fatorial 23 , cujas variáveis independentes foram temperatura (T), tempo de reação com anidrido succínico (tAS) e fração molar de anidrido succínico (χAS), sendo as variáveis resposta as capacidades de adsorção de Cu(II) e Zn(II). Estes experimentos apontaram para a melhor condição de síntese em 100ºC, 1 h de reação com anidrido succínico e χAS de 0,62. O bagaço de cana modificado foi caracterizado por ganho de massa, pHPCZ, análise elementar (C, H e N), espectroscopia na região do infravermelho, análise termogravimétrica, difração de raios-X, ressonância magnética nuclear de carbono 13 em estado sólido, microscopia eletrônica de varredura juntamente com espectrometria de energia dispersiva de raios-X. O adsorvente foi utilizado em experimentos de adsorção/dessorção mono e bicomponente de Cu(II) e Zn(II) em batelada e em coluna de leito fixo. Os estudos de adsorção em batelada revelaram que o pH de melhor adsorção dos íons metálicos foi de 5,5. Os dados de cinética monocomponente foram modelados com os modelos de Boyd, difusão intrapartícula (DIP) e de difusão de superfície homogênea (HSDM) e as isotermas monocomponente foram modeladas com os modelos de Langmuir e Sips. As capacidades máximas de adsorção (Qmax) obtidas nos experimentos monocomponente foram de 1,19 e 0,95 mmol g-1 para Cu(II) e Zn(II), respectivamente. Foram realizados três ciclos de adsorção/dessorção monocomponente em coluna de leito fixo, os quais mostraram que a adsorção em contínuo de Cu(II) e Zn(II) é um processo de remediação tecnicamente viável. Os modelos de Thomas e Bohart-Adams foram utilizados para descrever a adsorção monocomponente em coluna de leito fixo com Qmax igual à 0,92 e 0,81 mmol g-1 para adsorção de Cu(II) e Zn(II), respectivamente. As medidas de calorimetria de titulação isotérmica e os parâmetros termodinâmicos indicaram que as variações de entalpia do processo de adsorção foram positivas, evidenciando um processo endotérmico e entropicamente dirigido. Estudos bicomponente em batelada foram realizados em três diferentes proporções molares de Cu(II) e Zn(II) (1:1, 3:1 e 1:3). Os dados de cinética e isoterma bicomponente foram modelados com os modelos de Corsel e RAST (Real Adsorbed Solution Theory), respectivamente. Os dados experimentais e os parâmetros obtidos nestes modelos demonstraram que a presença de Cu(II) influenciou antagonicamente na adsorção de Zn(II) em todas as proporções estudadas. Já a adsorção de Cu(II) em BSeP só foi afetada na proporção 1:3 (Cu:Zn). A adsorção bicomponente em coluna de leito fixo também foi realizada nas três proporções Cu(II):Zn(II) e o modelo de difusão no filme e no poro foi ajustado às curvas de ruptura. Os experimentos de mistura mostraram que o Cu(II) possui maior afinidade pelos sítios de adsorção que o Zn(II), causando a substituição destes íons adsorvidos, caracterizando o fenômeno de overshooting. Os experimentos para determinação da estequiometria da adsorção mostraram que a adsorção de um íon metálico envolve a interação com dois sítios de adsorção.Item A review on the use of lignocellulosic materials for arsenic adsorption.(2021) Maia, Luisa Cardoso; Soares, Liliane Catone; Gurgel, Leandro Vinícius AlvesIn this review, bibliometric analysis was made of recent studies and current trends concerning the application of lignocellulosic materials as bioadsorbents for the removal of arsenic from aqueous systems. Evaluation was made of lignocellulosic adsorbents and their chemical characteristics, as well as interactions involved in the adsorption of arsenic, bioadsorbent reusage (desorption and re-adsorption), competition between co-existing ions in multielement aqueous solutions, and applications of bioadsorbents in batch and continuous systems. Lignocellulosic biomass has been shown to be a promising source of new adsorbents, since it is a low-cost and renewable material. However, there seems to be no commercially available technology that uses bioadsorbents based on lignocellulosic biomass for arsenic removal. In addition, the structural modification of lignocellulosic biomass to improve its adsorption capacity and selectivity has proved to be a suitable strategy, with the service time and the selectivity of the bioadsorbent in the presence of co-existing ions the most critical aspects to be pursued. The competitive adsorption of co-existing anions (PO4 3− , SO4 2− , NO3 − , and Cl− ) by the adsorption sites, as well as life−cycle assessment and cost analysis are rarely reported. Complexation, electrostatic attraction, ion exchange and precipitation were the main interactions involved in the adsorption of arsenic on lignocellulosic materials. However, most studies have failed to prove the nature of the interactions. Macroscopic methods can be useful to evaluate the adsorption mechanism of arsenic on bioadsorbents of complex structure, such as lignocellulosic biomass (modified or not). Nevertheless, the elucidation of the adsorption mechanism requires experiments based on measurements at the microscopic level. The upscaling of biosorption technology for arsenic removal will only be possible through studies that investigate: i) the interactions involved in the adsorption process; ii) the transfer of bench-scale experiments to pilot-scale experiments with real contaminated water with low arsenic concentration; and iii) the life-cycle assessment of biosorbents produced from lignocellulosic biomass.Item Síntese e caracterização de um derivado de celulose aminado e sua utilização na remoção de Cu(II) e As(V) de soluções aquosas mono- e multicomponente.(2019) Pereira, Amanda Raimundi; Gurgel, Leandro Vinícius Alves; Soares, Liliane Catone; Egreja Filho, Fernando Barboza; Gil, Laurent Frédéric; Savedra, Ranylson Marcello Leal; Soares, Liliane Catone; Gurgel, Leandro Vinícius AlvesA contaminação dos recursos hídricos por elementos tóxicos é um problema global que tem despertado a atenção de pesquisadores nas últimas décadas. Estudos mostram que, em Ouro Preto (MG) e região, as águas são provenientes, geralmente, de nascentes ou minas de ouro abandonadas, e estas contêm considerável concentração de arsênio e outros elementos tóxicos. Os métodos de tratamento de água geralmente são de elevados custos e, por isso, há uma exigência na busca de métodos alternativos, eficazes e com custos reduzidos. Neste sentido, a bioadsorção é uma boa alternativa para a remoção de elementos tóxicos de soluções aquosas. Neste trabalho, a celulose foi empregada como matéria-prima para a preparação de um material adsorvente destinado à remoção simultânea de As(V) e Cu(II) de soluções aquosas sinteticamente contaminadas. Para isso, modificou-se a celulose com cloreto de p-toluenossulfonila e, em seguida, substituiu-se o grupo tosila por etilenodiamina, produzindo um adsorvente (CEDA) versátil (já que adsorve simultaneamente cátion e ânion) e eficiente, contendo cerca de 5,2 mmol g -1 de funções amina, determinadas por titulação condutimétrica. A modificação da celulose para obtenção da CEDA foi confirmada por análise elementar e pelas análises de DRX, FTIR e RMN 13C no estado sólido, além de análise térmica, que indicou que a CEDA apresenta ligeira menor estabilidade térmica que a celulose. A análise de MEV sugeriu que a CEDA não apresenta morfologia em macrofibras como a celulose, devido ao processo de dissolução. Foram realizados estudos de adsorção em batelada que determinaram o melhor pH para adsorção de As(V) e Cu(II) de 3,0 e 5,5, respectivamente, ambos valores abaixo do valor de pHPCZ da CEDA de 9,3. A CEDA apresentou capacidade máxima de adsorção (Qmáx) de 1,62 mmol g -1 de As(V) e 1,09 mmol g -1 de Cu(II). As cinéticas de adsorção de As(V) e Cu(II) foram ambas descritas pelo modelo de pseudo segunda ordem e foi ajustada, também, pelos modelos de difusão intrapartícula e de Boyd. O modelo de Langmuir ajustou bem os dados da isoterma de adsorção de ambos os íons. Os valores de ΔadsH°, determinados por calorimetria de titulação isotérmica, foram de - 32 kJ mol-1 para As(V) e -93 kJ mol-1 para Cu(II). O valor de ΔadsG° foi determinado utilizando-se a constante de Langmuir e, o valor de ΔadsS, pela equação fundamental da termodinâmica. Os parâmetros termodinâmicos de adsorção junto aos experimentos de adsorção em sistemas multicomponente (bicomponente Cu(II)/As(V), tricomponente de ânions e tricomponente de cátions), experimentos de troca de íons (troca de cátions e troca de ânions) e cálculos de mecânica quântica molecular foram utilizados para discutir os mecanismos de adsorção dos íons em CEDA, os quais sugeriram que a adsorção de As(V) e Cu(II) em CEDA ocorre, respectivamente, por interação eletrostática e formação de complexo de esfera interna. Os estudos de dessorção mostraram eficiência entre 92 e 93% para As(V) e de 66% para Cu(II) e, os estudos de re-adsorção, eficiência entre 82 e 95% para As(V) e de 53% para Cu(II), evidenciando que a CEDA possui bom potencial para reutilização.Item Use of a new zwitterionic cellulose derivative for removal of crystal violet and orange II from aqueous solutions.(2022) Martins, Luide Rodrigo; Soares, Liliane Catone; Gurgel, Leandro Vinícius Alves; Gil, Laurent FrédéricThis study describes the synthesis of a new bioadsorbent with zwitterionic characteristics and its successful application for removal of a cationic dye (crystal violet, CV) and an anionic dye (orange II, OII) from single component aqueous systems. The new bi-functionalized cellulose derivative (MC3) was produced by chemical modification of cellulose with succinic anhydride and choline chloride to introduce carboxylic and quaternary ammonium functional groups on the cellulose surface. MC3 was characterized by several wet chemical and spectroscopic methods. The effects of solution pH, contact time, and initial solute concentration on removal of CV and OII by MC3 were investigated. Studies of the desorption and re-adsorption of the dyes were also carried out. The isotherms for adsorption of CV and OII on MC3 were satisfactorily fitted using the Konda and Langmuir models. MC3 showed experimental maximum adsorption capacities of 2403 mg g-1 for CV and 201 mg g-1 for OII. The desorption and re-adsorption results showed that MC3 could be reused in successive adsorption cycles, which is essential for minimizing process costs and waste generation. The findings showed that MC3 is a versatile biosorbent capable of efficiently removing both cationic and anionic dyes.Item Uso de éster misto de bagaço de cana na remoção de Co2+ e Ni2+ de soluções aquosas em batelada e em coluna de leito fixo.(2019) Almeida, Francine Tatiane Rezende de; Gil, Laurent Frédéric; Gurgel, Leandro Vinícius Alves; Gil, Laurent Frédéric; Gurgel, Leandro Vinícius Alves; Gil, Rossimiriam Pereira de Freitas; Xavier, Amália Luísa Pedrosa; Cardoso, Marcus Vinicius; Soares, Liliane Catone; Baeta, Bruno Eduardo LoboNeste trabalho foi preparado um novo material derivado do bagaço da cana-de-açúcar. Esse material foi aplicado como adsorvente para a remoção de Co2+ e Ni2+ de soluções aquosas em sistemas mono e bicomponente em batelada e em coluna de leito fixo. O material (BST) foi preparado por meio da dupla esterificação do bagaço de cana com os anidridos succínico (AS) e trimelítico (AT) em uma reação de uma única etapa (one-pot). Realizou-se uma etapa de triagem para a síntese do BST, por meio de um planejamento experimental completo do tipo 23. As variáveis independentes investigadas foram tempo, temperatura e fração molar de AS (χAS). As respostas avaliadas foram capacidade de adsorção de Co2+ e Ni2+ (qCo2+ e qNi2+), ganho de massa (pgm) e quantidade total de funções ácido carboxílico introduzidas (nT,COOH). O material BST obtido a partir das melhores condições de síntese foi caracterizado por pgm, nT,COOH, análise elementar de C, H e N, espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier, análise termogravimétrica, ressonância magnética nuclear (RMN) de 13C no estado sólido, relaxometria por RMN, difração de raios-X (DRX), área superficial específica, distribuição de tamanho dos poros, microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva de raios-X (EDS) e pH do ponto de carga zero (pHPCZ). A melhor condição resultante do planejamento experimental (100ºC, 660 min e χAS de 0,2) produziu um material com pgm de 57,1%, nT,COOH de 4,48 mmol g-1 e qCo2+ e qNi2+ de 0,90 e 0,96 mmol g-1 , respectivamente. Os estudos de adsorção em batelada foram realizados em diferentes tempos de contato, valores de pH e concentrações iniciais das soluções contendo os íons metálicos. O modelo de Redlich-Peterson foi o que melhor se ajustou aos dados de equilíbrio para a adsorção monocomponente em batelada de ambos os íons e as capacidades máximas de adsorção (Qmax,est) estimadas por esse modelo foram 1,16 e 1,29 mmol g-1 para Co2+ e Ni2+ (pH 5,75, 25ºC), respectivamente. O modelo RAST (Real Adsorbed Solution Theory), implementado com o modelo de isoterma de Sips, foi o que melhor se ajustou aos dados de equilíbrio bicomponente em batelada para as proporções molares 1:1 e 2:1 (pH 5,75, 25ºC). Todos os modelos analisados (RAST-Sips e RAST-Langmuir) apresentaram falta de ajuste aos dados de equilíbrio bicomponente em batelada para a proporção molar 1:2. Realizou-se um estudo de dessorção monocomponente em batelada, obtendo-se valores de eficiências de dessorção e de readsorção próximos à 100%, possibilitando a recuperação dos íons metálicos e do adsorvente BST. Os valores de variação da entalpia padrão de adsorção (∆adsH) obtidos por titulação calorimétrica isotérmica (ITC) foram de 8,03 e 6,94 kJ mol- 1 para adsorção de Co2+ e Ni2+ , respectivamente. Foram realizados cinco ciclos sucessivos de adsorçãodessorção monocomponente em coluna de leito fixo, não ocorrendo redução significativa nos valores de Qmax,Co2+ e Qmax,Ni2+, resultando em elevadas eficiências de dessorção e readsorção em todos os ciclos. O modelo de Bohart-Adams foi o que melhor se ajustou aos dados da adsorção monocomponente em coluna de leito fixo para ambos os íons metálicos com Qmax,est igual à 0,95 e 1,02 mmol g-1 para adsorção de Co2+ e Ni2+, respectivamente. A adsorção bicomponente em coluna de leito fixo foi investigada por meio de um planejamento experimental de mistura. O Ni2+ apresentou maior afinidade pelos sítios de adsorção do BST. Os valores de Qmax,total foram próximos a 1,00 mmol g-1 em todos experimentos do planejamento de mistura. O modelamento das curvas de ruptura obtidas possibilitou afirmar que os mecanismos de convecção predominaram, com número de Péclet (Pe) >> 10 e, na maioria dos sistemas estudados, a resistência à difusão dentro das partículas foi maior que a transferência de massa no filme, com valores do número de Biot (Bi) maiores do que 30. Os experimentos para elucidação do mecanismo de adsorção dos íons Co2+ e Ni2+ no BST indicaram que a remoção desses íons ocorreu por meio da troca iônica. O estudo de adsorção em coluna de leito fixo a partir de uma solução sintética do processo hidrometalúrgico, mostrou que a capacidade de adsorção do Ni2+ (Qmax = 1,08 mmol g-1) (íon presente em maior concentração) manteve-se inalterada mesmo na presença dos outros íons, além de ter sido obtida uma eficiência de remoção dos íons Co2+, Cu2+, Mg2+ e Mn2+ acima de 56%.Item Vulnerability of tropical soils to heavy metals : a PLS-DA classification model for Lead.(2017) Soares, Liliane Catone; Binatti, Júnia de Oliveira Alves; Linhares, Lucília Alves; Egreja Filho, Fernando Barboza; Fontes, Maurício P. F.One of themost important components of the soil vulnerability to heavy metals is related to a situationwhere the critical load of the soil be exceeded, causing the releasing of retained metals. Soil vulnerability to a metal is a function mainly of the interaction forces between the metal and the soil matrix, which depends on the physical and chemical soil characteristics. This study aims to classify the soils as vulnerable or non-vulnerable for lead as a function of the soil characteristics using Partial Least Squares Discriminant Analysis (PLS-DA). The vulnerability was assessed by the determination of available fraction metal (AF), after a treatmentwith Pb2+. Percent AF, evaluated by extractionwith KNO3 solution,was used as reference only to separate the samples into two classes (vulnerable and non-vulnerable) before the model construction. The data about soil characteristics were treated by PLS-DA aiming to discriminate the above-mentioned classes, i.e. vulnerable and non-vulnerable. The employed PLS-DA model was built with 20 and 10 samples for the training and test sets, respectively, and in all cases they were properly separated. The developed methodology shows high sensitivities (rate of true positives) and specificities (rate of true negatives) for the two classes. Finally, it can be envisaged that this approach has potential to be applied in classification of the soil vulnerability to lead, just based on soil characteristics.