ABSTRACT Due to a significant amount of nutrients in its composition, swine manure (SM) is commonly used to complement or replace commercial agricultural fertilizers. However, an improper application in crops could cause negative environmental impacts, especially due to the excessive supply of nutrients in its composition. This paper aimed to evaluate the removal of total Kjedahl nitrogen (TKN) and total phosphorus (TP) from SM biodigested by the coagulation/flocculation (CF) process with organic polymers. The SM samples were collected in two distinct seasonal periods (rainy and dry seasons), with CF tests in two stages. During the first stage, slow mixing times (SMTs) of 15, 20, and 25 min were tested, and in the second stage, the coagulant (0 – 1.75 g L-1) and flocculant dosage (0 – 0.0025 g L-1) effects were evaluated. The results show that the optimal SMT was 15 min in both the seasons. In the rainy season, the highest phosphorus and nitrogen removals were 80 and 27%, respectively, while in the dry season, the highest phosphorus and nitrogen removals were 70 and 25%, respectively. The finding shows that the use of flocculants did not improve the removal of TP and TKN when compared with the control conditions. It is concluded that the CF process can be used to remove TP and TKN from SM, with a possible concentration of them in the generated sludge.

RESUMO Por conter uma quantidade significativa de nutrientes em sua composição, a água residual de suinocultura (ARS) é comumente utilizada para complementar ou substituir fertilizantes agrícolas comerciais. No entanto, a aplicação inadequada nas culturas pode causar impactos ambientais negativos, especialmente devido ao aporte excessivo de nutrientes presentes em sua composição. Neste estudo, o objetivo foi avaliar a remoção de nitrogênio total Kjedahl (NTK) e fósforo total (FT) da ARS biodigerida pelo processo de coagulação/floculação com polímeros orgânicos. As amostras de ARS foram coletadas em dois períodos sazonais distintos (estações de chuva e seca), com testes de coagulação/floculação (CF) em duas etapas. Na primeira etapa, foram testados tempos de mistura lenta (TML) de 15, 20 e 25 minutos, e na segunda etapa, foram avaliados os efeitos da dosagem do coagulante (0 – 1,75 g L-1) e do floculante (0 – 0,0025 g L-1). Os resultados indicaram que o TML ótimo foi de 15 minutos em ambas as estações. Na estação chuvosa, as maiores remoções de fósforo e nitrogênio foram de 80 e 27%, respectivamente, enquanto que na estação seca, as maiores remoções de fósforo e nitrogênio foram de 70 e 25%, respectivamente. Verificou-se que a utilização do floculante não trouxe melhorias nas remoções de FT e NTK. Conclui-se que o processo de CF pode ser empregado na remoção de FT e NTK da ARS, com possível concentração desses no lodo gerado.

RESUMO Em virtude dos índices de produção da cana-de-açúcar, o bagaço proveniente do processamento da cana na indústria sucroalcooleira é hoje o resíduo agroindustrial produzido em maior volume no Brasil. Em 2019 foram gerados cerca de 192 milhões de toneladas deste resíduo. A utilização deste resíduo tem sido alvo de pesquisas em todo o mundo, com destaque às aplicações que visam atender as prerrogativas do conceito de economia circular. Dentro desse cenário, o bagaço de cana-de açúcar (SB) foi tratado em meio alcalino, formando um material adsorvente, SBNaOH. Os efeitos do tratamento químico foram avaliados quanto a propriedades de superfície e quanto a remoção do herbicida glifosato em meio aquoso. O fenômeno adsortivo foi estudado por meio de ensaios de isotermas. Os resultados obtidos foram ajustados aos modelos clássicos de Langmuir, Freundlich e Dubinin-Radushkevich, onde cada material adsorvente se encaixou em um modelo diferente. A caracterização indicou que o tratamento químico promoveu alteração importante na superfície do resíduo, ampliando a área superficial. SB e o SBNaOH tiveram um comportamento favorável como adsorvente e boa performance na remoção do herbicida, apresentando valores maiores que 65% de em todas as condições de trabalho. A saturação teórica de adsorção regida por Dubinin-Radushkevich (qS) foi na ordem de 8,988 mg/g (R2=0,988) para o SB aos 120 minutos de contato e capacidade máxima encontrada por Langmuir (Qmáx) foi de 13,720 mg/g (R2=0,984) para o SBNaOH aos 40 minutos de contato. O processo foi governado por troca ou partilha de elétrons. O adsorvato se distribui de forma heterogênea na superfície SB, justificando a presença sítios ativos com maior força iônica, e homogeneamente sobre a superfície (monocamada) de SBNaOH. Em geral, o bagaço de cana tratado, provindo de um resíduo agroindustrial, se mostrou um biosorvente alternativo e promissor para remoção de glifosato de sistemas aquosos, gerando assim uma nova aplicação deste resíduo.

ABSTRACT Due to the production rates of sugarcane, nowadays, the sugarcane bagasse stemming in the sugar and alcohol industry is the agro-industrial waste produced in greater volume throughout in Brazil. In 2019, about 192 million tons of this waste were generated. The use of this waste has been the aim of researches around the world, with emphasis on applications that aim to meet the prerogatives of the concept of circular economy. Within this scenario, sugarcane bagasse (SB) was treated in an alkaline medium, forming an adsorbent material, SBNaOH. The effects of chemical treatment were evaluated for surface properties and for glyphosate removal in an aqueous medium. The adsorptive phenomenon was studied through isotherm tests. The results obtained were fitted to classical models of Langmuir, Freundlich and Dubinin-Radushkevich. The characterization indicated that the chemical treatment promoted an important change in the surface of the residue, increasing the surface area. SB and SBNAOH had a feasible behavior as adsorbent and good performance in the removal of the herbicide, presenting values greater than 65% of under all working conditions. The theoretical adsorption saturation governed by Dubinin-Radushkevich (qS) was in the order of 8.988 mg/g (R2=0.988) for SB at 120 minutes of contact and maximum adsorption capacity by Langmuir (Qmax) was 13.720 mg/g (R2=0.984) for SBNaOH at 40 minutes of contact. The process was governed by the exchange or sharing of electrons. The adsorbate is distributed heterogeneously on the SB surface, justifying the presence of active sites with greater ionic strength, and homogeneously on the SBNaOH surface (monolayer). In general, the treated sugarcane bagasse, coming from an agro-industrial residue, proved to be an alternative and promising biosorbent for the removal of glyphosate from aqueous systems, thus generating a new application of this residue.

Abstract There is a great demand to develop different techniques for the continuous removal, immobilization, and remediation of metallic ions from contaminated water. Human contamination by metallic ions could even occur by ingestion of seafood causing carcinogenic and mutagenic activities. In this study, a nanofibrous membrane of poly (vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene) (PVDF-HFP) produced by electrospinning technique and coated with polyaniline (PAni) was tested for the removal of chromium in low-concentration solutions. The viability of ZFL cells (zebrafish liver cells) was performed to evaluate the water quality enhancement after chromium adsorption. The results indicated that the nanofibrous membrane successfully adsorbed the chromium species in low-concentration ( Q e= 2.44 mg/g, at pH 4.5, room temperature (RT) and 24h) by Freundlich model and followed a pseudo-second-order kinetics model indicating a possible chemisorption in multilayers, at pH 4.5, RT and [CrVI] = 5.0 mg/L. At pH 2.0 (24h, RT and [CrVI] = 5.0 mg/L), the membrane adsorbed around 91.64% of CrVI contaminants. The thermodynamic studies revealed that the process was spontaneous and exothermic. The cells viability demonstrated the efficiency of the membrane tested in the aquatic ecosystem protection; the viability increased 19.2% in 5.0 mg/L CrVI solution. Thus, the results of this study shows that the nanofibrous membrane can be an alternative to remove low concentration of CrVI from aqueous solutions.