Adsorción de un complejo de hierro sobre nanocristales de dióxido de titanio utilizando un residuo piridina / Adsorption of an iron complex on nanocrystals of titanium dioxide using a pyridine residue / Adsorção de um complexo de ferro em nanocristais de dióxido de titânio usando um resíduo de piridina

Resumen Debido a que los fenómenos de adsorción de tinturas sobre óxidos metálicos son de gran importancia en la búsqueda de sistemas de conversión de energía solar, en este trabajo se presenta el comportamiento espectroscópico y electroquímico del complejo [Fe(pytpy2)] (PF6)2 (donde pytpy es 4'-(piridin-4-il)-2,2':6',2"-terpiridina) en solución fluida y anclado sobre una película delgada de nanocristales de dióxido de titanio. La constante de formación del aducto se estimó utilizando el modelo isotérmico de Langmuir y se encontró un valor de 1,03x105 M-1 para dicho complejo. El anclaje del complejo sobre la superficie del óxido metálico semiconductor se debe a la interacción del residuo de piridina con los sitios ácidos de Lewis presentes en la superficie del TiO2. Se observó que las propiedades espectroscópicas y electroquímicas del complejo no se ven modificadas por la adsorción.

Abstract Because the phenomena of adsorption of tinctures on metal oxides are of great importance in the search for solar energy conversion systems, this paper presents the spectroscopic and electrochemical behavior of the complex [Fe(pytpy2)](PF6)2 (where pytpy is 4'-(4-pyridyl)-2,2':6',2''-terpyridine) in a fluid solution and anchored on a thin film of nanocrystals of titanium dioxide. The adduct formation constant was estimated using the Langmuir isothermal model, with a value of 1.03x105 M-1 for the complex. The anchoring of the complex on the surface of the semiconductor metal oxide is due to the interaction of the pyridine residue with the Lewis acid sites presented on the TiO2 surface. Results indicated that the spectroscopic and electrochemical properties of the complex are not modified by the adsorption.

Resumo Os fenômenos de adsorção de tinturas em óxidos metálicos são de grande importância na busca por sistemas de conversão de energia solar, motivo pelo qual neste trabalho o comportamento espectroscópico e eletroquímico do complexo [Fe(pytpy2)] (PF6)2 (onde pytpy é 4'-(piridin-4-il)-2,2':6',2"-terpiridina) em uma solução fluida e ancorada em um filme fino de nanocristais de dióxido de titânio. A constante de formação de aduto foi estimada pelo modelo isotérmico de Langmuir, com valor de 1.03x105 M-1 para o referido complexo. A ancoragem do complexo na superfície do óxido de metal semicondutor é devida à interação do resíduo de piridina com os sítios de ácido de Lewis presentes na superfície do TiO2, observando que as propriedades espectroscópicas e eletroquímicas do complexo não são modificadas pela adsorção.

Adsorption and availability of phosphorus in response to humic acid rates in soils limed with CaCO3 or MgCO3 / Adsorção e disponibilidade de fósforo em resposta a doses de ácido húmico em solos corrigidos por CaCO3 ou MgCO3

ABSTRACT Humic acid (HA) may reduce adsorption and increase soil P availability, however, the magnitude of this effect is different when Ca2+ prevails over Mg2+ in limed soils. The objective of this study was to evaluate the effects of HA rates and carbonate sources on the adsorption, phosphate maximum buffering capacity (PMBC), and P availability in two contrasting soils. Oxisol and Entisol samples were firstly incubated with the following HA rates: 0, 20, 50, 100, 200 and 400 mg kg-1, combined with CaCO3 or MgCO3, to evaluate P adsorption. In sequence, soil samples were newly incubated with P (400 mg kg-1) to evaluate P availability. The least P adsorption was found when 296 mg kg-1 of HA was added to Oxisol. Applying HA rates decreased maximum adsorption capacity, increased P binding energy to soil colloids and did not alter PMBC of Entisol. Available P contents in Oxisol increased with HA rates, but it did not change in Entisol. Choosing the right HA rate can decrease PMBC up to 40% and increase the Oxisol P availability by 17%. Application of MgCO3 instead of CaCO3 decreased P adsorption in both soils. Thus, a positive correlation between Ca2+ content and PMBC was verified. Optimum rate of HA and the preponderance of Mg2+ instead of Ca2+ in soil volume fertilized with P are effective practices to reduce adsorption and increase P availability, especially in clayey Oxisol.

RESUMO O ácido húmico (AH) pode reduzir a adsorção e aumentar a disponibilidade de P nos solos, entretanto, a magnitude desse efeito é diferente quando o Ca2+ prevalece sobre Mg2+ em solos com acidez corrigida. Objetivou-se avaliar os efeitos de doses de AH e fontes de carbonato na adsorção, fator capacidade de P máximo (FCPm) e disponibilidade de P em solos contrastantes. Amostras de Latossolo e Gleissolo foram primeiramente incubadas com as seguintes doses de AH: 0, 20, 50, 100, 200 e 400 mg kg-1, combinadas com CaCO3 ou MgCO3, para avaliar a adsorção de P. Em sequência, as amostras de solo foram novamente incubadas com P (400 mg kg-1), para determinar a disponibilidade de P. A aplicação de doses de AH reduziu a capacidade máxima de adsorção, aumentou a energia de ligação do P e não alterou a FCPm do Gleissolo. O teor de P disponível aumentou com o acréscimo das doses de AH no Latossolo, contudo, não foram alterados no Gleissolo. A escolha correta da dose de AH reduziu a FCPm em até 40% e aumentou a disponibilidade de P no Latossolo em 17%. A aplicação de MgCO3 em vez do CaCO3 reduziu a adsorção de P em ambos os solos. Assim, houve correlação positiva entre o teor de Ca2+ e a FCPm. A dose ótima de AH e a predominância de Mg2+ sobre Ca2+ no volume de solo adubado com P são práticas efetivas para reduzir a adsorção e aumentar a disponibilidade de P, especialmente, no Latossolo argiloso.

ADSORCIÓN DE PLOMO (II) EN SOLUCIÓN ACUOSA CON TALLOS Y HOJAS DE Eichhornia crassipes / ADSORPTION OF LEAD (II) WITH STEMS AND LEAVES OF Eichhornia crassipes IN AQUEOUS SOLUTION

La presencia de metales pesados, como el plomo (Pb+2), en los cuerpos de agua genera alteraciones sobre la calidad ambiental y la salud pública, debido a su solubilidad y su capacidad de acumulación en la cadena trófica, problemática que se puede incrementar por la acumulación de Eichhornia crassipes, una maleza acuática con alta capacidad invasora, cuya presencia en los ecosistemas acuáticos favorece los procesos de eutrofización y crecimiento de microorganismos patógenos, vectores de enfermedades. Como alternativa para la eliminación de metales pesados y el aprovechamiento de tallos TEC y hojas HEC de E. crassipes, se evaluó la capacidad de adsorción y de eficiencia de remoción de Pb+2 en solución acuosa, de dicha biomasa. Inicialmente, se realizaron ensayos batch, para analizar la influencia de la dosis de adsorbente, tiempo de contacto y pH de la solución. Como método de disposición final, se analizó la calcinación, a temperaturas de 700 y 800°C. Los datos experimentales de equilibrio fueron correlacionados, utilizando los modelos de Langmuir y Freundlich. El modelo que mejor se ajustó fue el de Langmuir, con R² = 0,9816 TEC y R² = 0,9854 HEC, lográndose una máxima capacidad de adsorción de 172,41mg/g TEC y 131,58mg/g HEC, con 0,2g de biomasa/200mL, pH 5,5 y 3h de contacto. En todos los ensayos, se lograron remociones de Pb+2 superiores al 97%. Los ensayos de calcinación indican que, a temperaturas ≥800°C, es posible estabilizar la biomasa residual, impidiendo que los cationes metálicos removidos sean liberados de la matriz biológica, por efectos de soluciones lixiviantes de bajo pH.

The presence of heavy metals such as lead (Pb+2) in water bodies causes alterations in environmental quality and public health due to their solubility and capacity of accumulation in the food chain. Problems that can be increased by the accumulation of Eichhornia crassipes an aquatic weed with high invasive capacity whose presence in the aquatic ecosystems favors the processes of eutrophication and growth of pathogenic microorganisms vectors of diseases. As an alternative for the removal of heavy metals and the use of TEC stems and HEC leaves of E. crassipes, the adsorption capacity and removal efficiency of Pb+2 in aqueous solution of this biomass were evaluated. Initially batch tests were performed to analyze the influence of the adsorbent dose, contact time and solution pH. As final disposal method, the calcination was analyzed at temperatures of 700 and 800°C. The equilibrium experimental data were correlated using the Langmuir and Freundlich models. The best fit model was the Langmuir model with R²=0.9816 TEC and R²=0.9854 HEC, achieving a maximum adsorption capacity of 172.41mg/g TEC and 131.58mg/g HEC with 0.2 g Of biomass/200mL, pH 5.5 and 3h of contact. Pb+2 removals above 97% were achieved in all tests. Calcination tests indicate that at temperatures ≥800°C it is possible to stabilize the residual biomass by preventing the removed metal cations from being released from the biological matrix by the effects of low pH leaching solutions.

Prediction of boron adsorption on some soils of State Paraná, Brazil / Adsorção de boro em alguns solos do Estado do Paraná

Boron adsorption in soils affects their behavior in the environment and their availability to plants. This study investigated the effect of liming on B adsorption in different soils from Paraná State, and to correlate these values with some physical and chemical properties of the soils. Surface samples (0–0.2 m) of nine soils with different parent material and physicochemical properties were used. Samples with or without lime application were incubated for 60 days. Boron adsorption was accomplished by shaking 4.0g soil, for 24 h, with 20 mL of 0.01 mol L–1 CaCl2 solution containing different concentrations of B (0, 1, 2, 4, 8 and 16 mg L–1). Sorption was fitted to non-linear form of the Langmuir adsorption isotherm. Boron adsorption increased as concentration increased. Maximum adsorption capacity (MAC) of B ranged from 2.3 to 42.9 mg kg–1 (without lime) and 22.7 to 109.9 mg kg–1 (with lime). The two Arenic Hapludalf have had the highest B adsorption capacity, whereas the sandy-textured Arenic Hapludult (Ult1) had the lowest values. Liming increased the amount of adsorbed B on the soils, except in the Typic Hapludox (Ox4) and Arenic Hapludult (Ult2). The bonding energy (K) decreased with the lime in most soils, indicating that at higher pH values the B is adsorbed more weakly. The soil pH, the organic matter, and the contents of silicon oxide (SiO2) and aluminum oxide (Al2O3) were the soils properties that affecting the B adsorption on Paraná soils.(AU)

A adsorção de B pelo solo afeta o seu comportamento no meio ambiente e sua disponibilidade para às plantas. Este estudo teve como objetivo avaliar o efeito da calagem na adsorção de B em solos do Estado do Paraná, e correlacionar estes valores com os atributos químicos e físicos do solo. Foram utilizadas amostras da camada superficial, de 00.2 m, de nove solos, escolhidas por apresentarem variação no material de origem, as quais contemplaram as Ordens Latossolo, Nitossolo, Argissolo e Neossolo. Para determinar a quantidade de B adsorvido amostras com e sem calagem, após incubadas durante 40 dias, foram mantidas em contato, mediante agitação por 24 h, com solução de CaCl2 0,01 mol L–1 contendo diferentes concentrações de B (0, 1, 2, 4, 8 e 16 mg L–1 de B). O ajuste dos resultados experimentais foi realizado pela forma não-linear da isoterma de Langmuir. A adsorção máxima de B variou de 2,28 a 42,89 mg kg–1 (sem calagem) e de 22,73 a 109,89 mg kg–1 (com calagem), sendo que, os Nitossolos foram os solos que apresentaram maior capacidade de adsorção de B. A calagem aumentou a quantidade de B adsorvido nos solos, exceto no Latossolo Vermelho-Amarelo e no Argissolo Vermelho-Amarelo. A energia de ligação de B no solo diminuiu com a calagem, na maioria dos solos, indicando que em valores de pH mais elevados a B é adsorvida mais fracamente. O pH do solo, a matéria orgânica e os teores de óxidos de silício (SiO2) e de alumínio (Al2O3) foram as propriedades do solo que se correlacionaram diretamente com a adsorção de B.(AU)

Prediction of boron adsorption on some soils of State Paraná, Brazil / Adsorção de boro em alguns solos do Estado do Paraná

Boron adsorption in soils affects their behavior in the environment and their availability to plants. This study investigated the effect of liming on B adsorption in different soils from Paraná State, and to correlate these values with some physical and chemical properties of the soils. Surface samples (0–0.2 m) of nine soils with different parent material and physicochemical properties were used. Samples with or without lime application were incubated for 60 days. Boron adsorption was accomplished by shaking 4.0g soil, for 24 h, with 20 mL of 0.01 mol L–1 CaCl2 solution containing different concentrations of B (0, 1, 2, 4, 8 and 16 mg L–1). Sorption was fitted to non-linear form of the Langmuir adsorption isotherm. Boron adsorption increased as concentration increased. Maximum adsorption capacity (MAC) of B ranged from 2.3 to 42.9 mg kg–1 (without lime) and 22.7 to 109.9 mg kg–1 (with lime). The two Arenic Hapludalf have had the highest B adsorption capacity, whereas the sandy-textured Arenic Hapludult (Ult1) had the lowest values. Liming increased the amount of adsorbed B on the soils, except in the Typic Hapludox (Ox4) and Arenic Hapludult (Ult2). The bonding energy (K) decreased with the lime in most soils, indicating that at higher pH values the B is adsorbed more weakly. The soil pH, the organic matter, and the contents of silicon oxide (SiO2) and aluminum oxide (Al2O3) were the soils properties that affecting the B adsorption on Paraná soils.

A adsorção de B pelo solo afeta o seu comportamento no meio ambiente e sua disponibilidade para às plantas. Este estudo teve como objetivo avaliar o efeito da calagem na adsorção de B em solos do Estado do Paraná, e correlacionar estes valores com os atributos químicos e físicos do solo. Foram utilizadas amostras da camada superficial, de 0– 0.2 m, de nove solos, escolhidas por apresentarem variação no material de origem, as quais contemplaram as Ordens Latossolo, Nitossolo, Argissolo e Neossolo. Para determinar a quantidade de B adsorvido amostras com e sem calagem, após incubadas durante 40 dias, foram mantidas em contato, mediante agitação por 24 h, com solução de CaCl2 0,01 mol L–1 contendo diferentes concentrações de B (0, 1, 2, 4, 8 e 16 mg L–1 de B). O ajuste dos resultados experimentais foi realizado pela forma não-linear da isoterma de Langmuir. A adsorção máxima de B variou de 2,28 a 42,89 mg kg–1 (sem calagem) e de 22,73 a 109,89 mg kg–1 (com calagem), sendo que, os Nitossolos foram os solos que apresentaram maior capacidade de adsorção de B. A calagem aumentou a quantidade de B adsorvido nos solos, exceto no Latossolo Vermelho-Amarelo e no Argissolo Vermelho-Amarelo. A energia de ligação de B no solo diminuiu com a calagem, na maioria dos solos, indicando que em valores de pH mais elevados a B é adsorvida mais fracamente. O pH do solo, a matéria orgânica e os teores de óxidos de silício (SiO2) e de alumínio (Al2O3) foram as propriedades do solo que se correlacionaram diretamente com a adsorção de B.

Remoción de crooo hexavalente de aguas contamindas usando quitosano obtenido dde exoesqueleto de camarón / Removalof hexavaalent chromium from contaminated water sing chitosan oobtained from shrimp exoskeleton / Remoção de cromo hexavalente de aguas contaminadas usando quitosaa obtido de exooesqueleto de camarão

El exoesqueleto de camarón desechado por la industria puede ser aprovechado para la obtención de quitina y quitosano con la utilización de reactivos comerciales de muy bajo costo. El quitosano es un biopolímero que tiene diversos usos, entre ellos, la remoción de metales pesados a partir de aguas residuales. En este estudio se utilizó quitosano para la remoción de cromo hexavalente a partir de muestras de aguas residuales del proceso de galvanizado (cromado) de una industria de Cartagena. La remoción de cromo se realizó por un proceso discontinuo, a un pH óptimo encontrado en este estudio de 2.0 y una temperatura de 26 °C. La cinética de adsorción fue estudiada mediante el uso de la isoterma de Langmuir, siendo la capacidad máxima de adsorción (Qmax) de 200 mg/g. La remoción de cromo hexavalente a partir de las muestras de aguas residuales fue del 99.98 %.

The exoskeleton of shrimp discarded by the industry, can be used for the production of chitin and chitosan with the use of very low cost commercial reagents. Chitosan is a biopolymer that has many uses, including heavy metals removal from wastewater. In this study, chitosan was used to remove hexavalent chromium from wastewater samples from the galvanizing process (chrome) of an industry in the city of Cartagena. The chromium removal was performed by a batch process at an optimum pH found in this study of 2.0 and a temperature of 26 °C. The adsorption kinetics was studied by using the Langmuir isotherm, being the maximum adsorption capacity (Qmax.) of 200 mg/g. The removal of hexavalent chromium from wastewater samples was 99.98 %.

O exoesqueleto de camarão desperdiçado pela indústria pode ser aproveitado para a obtenção de quitina e quitosana usando reagentes comerciais de baixo custo. A quitosana é um biopolimero que tem diversos usos como a remoção de metais pesados de aguas residuais. Neste estudo se usou quitosana para a remoção de cromo hexavalente de amostras de aguas residuais do processo de galvanizado (cromado) de uma indústria da cidade de Cartagena (Colômbia). A remoção do cromo se realizou através de um processo continuo em um pH de 2.0 como condição ótima encontrada durante a realização deste estudo e uma temperatura de 26 °C. A cinética de adsorção foi estudada através do uso da isoterma de Langmuir, sendo a capacidade máxima de adsorção (Qmax) de 200 mg/g. A remoção de cromo hexavalente a partir das amostras residuais foi de 99.98 %.

RELACION ENTRE LA ENTALPÍA DE INMERSIÓN DE UN CARBÓN ACTIVADO EN SOLUCIONES ACUOSAS DE Pb2+ Y LOS PARAMETROS DE ADSORCIÓN / THE RELATION BETWEEN IMMERSION ENTHALPY AND ADSORPTION PARAMETERS FOR AN ACTIVATED CARBON IN AQUEOUS Pb2+SOLUTIONS

Se prepara un carbón activado a partir de carbón mineral por impregnación con solución al 50% de ácido fosfórico, el cual presenta un área superficial de 586 m².g-1 y un volumen total de poro de 0,37 cm³g-1; en lo que respecta a características químicas el carbón activado presenta un mayor contenido de sitios ácidos, 0,92 meq g-1, que de sitios básicos, 0,63 meq g-1, que le proporcionan una característica aproximadamente neutra con un pHpzc de 7,4. La cantidad adsorbida de Pb2+ y la entalpía de inmersión en soluciones de a diferentes valores de pH, muestran que estos valores son máximos para pH 4 con valores de 15,7 mgg-1 y 27,6 Jg-1 respectivamente. Se establecen comportamientos semejantes de la entalpía de inmersión y la cantidad adsorbida en función del pH; y se obtienen relaciones del tipo función de segundo grado entre la constante de adsorción y la entalpía de inmersión y entre dicha constante y el pH de la solución.

We report the preparation of an activated carbon obtained by impregnation of mineral carbon samples with phosphoric acid solution (50%). The obtained material, exhibits a superficial area of 586 m².g-1 and a total pore volume of 0,37 cm³g-1. With respect to the chemical properties, the activated carbon shows an increased number of acidic sites (0,92 meq g-1) compared to basic sites (0,63 meq g-1 ) which yields a material with almost neutral characteristics (pHpzc: 7,4). At a pH: 4.0 the amount of Pb2+ absorbed and the immersion enthalpy values for the activated carbon reached maxima with values of 15.7 mg-1 y 27,6 Jg-1 respectively. It was established that similar behaviour occurs for the two properties, absorption and immersion enthalpy, as a function of pH. In addition, a second order function that relates the adsorption constant and immersion enthalpy, and the adsorption constant and pH of the solution are presented.