Resumo Biomassa de Saccharomyces cerevisiae foi ativada quimicamente e sua capacidade de biossorção foi explorada para a remoção do ibuprofeno (IBP) da solução aquosa. Os efeitos do pH (2-10), tempo de contato (0-90 min), concentração de IBP (5-35 mg L-1) e temperatura (20, 30, 40°C) foram avaliados em estudos de bateladas. Em pH 2,0 foram encontradas as maiores taxas de remoção de IBP. O modelo cinético de pseudo-segunda ordem foi o mais adequado para descrever os dados experimentais. Ambos os modelos de isoterma de Langmuir e Freundlich descreveram os dados de equilíbrio de forma satisfatória. A capacidade máxima de biossorção para IBP pela biomassa de Saccharomyces cerevisiae quimicamente ativada (CA-YB) foi estimada em 13,39 mg g-1 a 40°C. A energia de ativação calculada pelo modelo de isoterma de Dubinin-Radushkevich foi de 9,129 kJ mol-1, indicando que um processo químico mediou a biossorção de IBP por CA-YB. De acordo com os estudos termodinâmicos, a biossorção do IBP é espontânea e endotérmica. A análise de FTIR revelou que os grupos carboxila, hidroxila, fosforila e amino estavam envolvidos no processo de biossorção do IBP. Essas descobertas indicaram que CA-YB pode ser um biossorvente alternativo para a remoção de IBP do meio aquoso.

Abstract Saccharomyces cerevisiae biomass was activated chemically, and its ibuprofen (IBP) biosorption capabilities were assessed regarding IBP removal from an aqueous solution. The effects of pH (2-10), contact time (0-90 min), IBP concentration (5-35 mg L-1), and temperature (20, 30, 40°C) were evaluated in batch studies. Higher removal rates of IBP were found at pH 2.0. The pseudo-second-order kinetic model best described the experimental data. Both the Langmuir and Freundlich isotherm models described the equilibrium data satisfactorily. The maximum biosorption capacity for IBP onto chemically activated Saccharomyces cerevisiae biomass (CA-YB) was estimated at 13.39 mg g-1 at 40°C. The activation energy calculated by the Dubinin-Radushkevich isotherm model was 9.129 kJ mol-1, indicating that a chemical process mediated the biosorption of IBP onto CA-YB. According to thermodynamic studies, IBP biosorption is spontaneous and endothermic. FTIR analysis revealed that the carboxyl, hydroxyl, phosphoryl, and amino groups were involved in the biosorption process of IBP. These findings indicated that CA-YB could be an alternative biosorbent for IBP removal from aqueous media.

ABSTRACT In this study, the ability of chemically activated sugarcane bagasse (CASB) as a biosorbent for removing ibuprofen (IBP) from aqueous solution was evaluated. Sugarcane bagasse was activated using hexane and methanol. The effects of pH, contact time, IBP concentration, and temperature were evaluated in batch studies. Higher removal rates of IBP were found at pH 2.0. Kinetic studies indicated that the biosorption follows the pseudo-second-order model. The equilibrium biosorption isotherm was found to follow both Langmuir and Freundlich isotherm models. The maximum biosorption capacity of CASB was estimated at 7.75 mg g-1 at 20 °C. According to the Dubinin-Radushkevich isotherm model, the activation energy was calculated to be 7.07 kJ mol-1, indicating that a physical process mediated the IBP removal. Thermodynamic analysis suggests that the biosorption is exothermic in nature and non-spontaneous. The FTIR analysis confirmed the interactions between IBP molecules and biosorbent. We concluded that CASB exhibited the potential to be used in the removal of IBP from aqueous media.

RESUMO Neste estudo, avaliou-se o bagaço de cana-de-açúcar quimicamente ativado (CASB) como biossorvente na remoção de ibuprofeno (IBP) de solução aquosa. O bagaço da cana-de-açúcar foi ativado com hexano e metanol. Os efeitos do pH, tempo de contato, concentração de IBP e temperatura foram avaliados em estudos de bateladas. As taxas mais altas de remoção de IBP foram encontradas em pH 2,0. Estudos cinéticos indicaram que a biossorção segue o modelo de pseudo-segunda ordem. Os dados no equilíbrio se ajustaram aos modelos de isoterma de biossorção de Langmuir e Freundlich. A capacidade máxima de biossorção do CASB foi estimada em 7,75 mg g-1 a 20 °C. De acordo com o modelo de isoterma de Dubinin-Radushkevich, a energia de ativação foi calculada em 7,07 kJ mol-1, indicando que o processo de remoção do IBP é físico. A análise termodinâmica sugere que a biossorção é de natureza exotérmica e não espontânea. A análise de FTIR confirmou as interações entre as moléculas de IBP e o biossorvente. Concluímos que o CASB exibiu potencial para ser utilizado na remoção do IBP de meio aquoso.

Resumo Shewanella xiamenensis G5-03 isolada de solo contaminado de aterro sanitário foi eficiente em descolorir cinco corantes têxteis azos em condições estáticas. Um deles, Reactive Red 239 (RR239), foi completamente descolorido na faixa de pH de 7 a 11 (a 35°C) dentro de 3-6 h. A bactéria também foi eficiente em descolorir RR239 em uma ampla faixa de temperatura de 25-40°C (em pH 8). A cinética de descoloração do RR239 pela G5-03 se ajustou ao modelo de Michaelis-Menten (K m = 443,3 mg L-1, V max = 166,7 mg L-1 h-1). A descoloração do RR239 foi monitorada por espectroscopia UV-Vis e FTIR, que mostrou mudanças significativas nas posições dos picos quando comparadas ao espectro do corante. No geral, a capacidade de S. xiamenensis G5-03 para descolorir os corantes têxteis azo em uma ampla faixa de temperatura e pH (neutro-alcalino) indica que esta cepa é uma candidata em potencial para o tratamento de efluente contendo corante.

Abstract Shewanella xiamenensis G5-03 isolated from contaminated landfill soil efficiently decolorized five textile azo dyes under static conditions. One of them, Reactive Red 239 (RR239), was completely decolorized at a pH range of 7 to 11 (at 35°C) within 3-6 h. The bacterium was also efficiently decolorized RR239 in a wide temperature range of 25-40°C (at pH 8). The kinetics of RR239 decolorization by G5-03 fitted to the Michaelis-Menten Model (K m = 443.3 mg L-1, V max = 166.7 mg L-1 h-1). The decolorization of RR239 was monitored by UV-Vis and FTIR spectroscopy, which showed significant changes in peak positions when compared to the dye spectrum. Overall, the ability of S. xiamenensis G5-03 to decolorize textile azo dyes in a wide range of temperatures and pH (neutral-alkaline) indicate that this strain is a potential candidate for treating dye-containing effluent.

Resumo Neste estudo, compósitos de MnO2-levedura de pão, produzidos pela oxidação direta da levedura com KMnO4 sob condições ácidas, foram usados como biossorvente para remover o corante trifenilmetano verde Malaquita (VM) de solução aquosa. Os parâmetros que influenciam o processo de adsorção tais como pH, tempo de contato, temperatura, concentração inicial do corante e concentração do biossorvente foram avaliados em experimentos de bancada. As condições ótimas de descoloração foram observadas em pH 10 e concentração de biomassa igual a 1,0 g L-1. Os resultados de remoção do corante foram ajustados ao modelo cinético de pseudo segunda ordem. O processo de adsorção foi descrito pelo modelo isotérmico de Langmuir e a capacidade máxima de biossorção foi estimada em 243,9 mg g-1 (na temperatura de 25°C). Os valores negativos de ∆G° e valores positivos de ∆H° indicaram que a biossorção do VM pelo compósito MnO2-levedura é espontâneo e endotérmico. A técnica de espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier indicou que nanopartículas de MnO2 depositadas na superfície do compósito MnO2-levedura facilitaram a adsorção do VM. Concluiu-se que o compósito MnO2-levedura de pão possui potencial para ser usado como adsorvente na remoção de VM de solução aquosa.

Abstract In this study, baker’s yeast-MnO2 composites, produced by direct oxidation of yeast with KMnO4 under acidic conditions, were used as biosorbent to remove the triphenylmethane dye Malachite green (MG) from an aqueous solution. Parameters that influence the adsorption process, such as pH, contact time, temperature, initial dye concentration and biosorbent dosage, were evaluated in batch experiments. The optimum removal of MG was found to be 86.7 mg g-1 at pH 10, 1.0 g L-1 of biomass dosage and 45°C. The kinetic data of dye removal was better described by the pseudo-second-order model. The adsorption process followed the Langmuir isotherm model and the maximum biosorption capacity was estimated to be 243.9 mg g-1 (at 25°C). The negative values of ∆G° and the positive value of ∆H° indicated that the MG biosorption onto yeast-MnO2 composites is spontaneous and endothermic. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) indicated that the nano-MnO2 particles deposited on yeast-MnO2 composites surface facilitated the MG adsorption. It was concluded that baker’s yeast-MnO2 composites have potential for application as adsorbent for removal of MG from aqueous solution.