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In this research, coproducts from rice harvesting and manufacturing, such as straw and husks, were submitted to subcritical water hydrolysis in order to obtain a hydrolyzed liquid containing fermentable sugars and a solid residue with an adsorption capacity higher than the fresh biomass. The assays were carried out at a laboratory-scale unit containing 50 mL hydrolysis reactor heated by thermal resistance, preheating baths, temperature sensors and controllers, pressure gauges, and pressure/flow control valves. The following process variables were studied: temperature (180, 220 and 260°C) and water / solids mass ratio (7.5 and 15 g water/g initial biomass). The pressure was set at 25 MPa and the total reaction time was defined as 15 minutes. Some responses were analyzed in order to identify the best process condition: reducing sugar (RS) yield, compositions of fermentable sugars and inhibitors, modification in the morphology and surface area of the hydrolyzed biomass, and residual adsorption capacity. In the experimental assays with rice straw, the highest RS yield of 33.4 ± 4.3 g/100 g rice straw (dry basis) was obtained at 220°C and water / solids mass ratio of 7.5 g water/g initial biomass (220°C / R-7.5; it corresponds to the flow rate of 10 mL/min). For rice husks, the best yield of RS was 18.3 ± 2.3 g/100 g of rice husks (dry basis) in the condition of 220 °C / R-7.5. The analysis of the hydrolyzed medium by high performance liquid chromatography indicated the presence of arabinose, cellobiose, glucose and xylose, and also inhibitors such as furfural and hydroxymethylfufural. When the surface area for the hydrolyzed rice straw was evaluated, the best condition was 260°C / R-7.5, with a surface area of 10.60 m2/g. For rice husks, the highest surface area was 24.24 m2/g for the same condition: 260°C / R-7.5. The rice straw submitted to subcritical water hydrolysis at 180°C / R-7.5 (g water / g initial biomass) presented the highest adsorption capacity of 2-nitrophenol at pH 7 (92.97 ± 1.31 mg/g). Nesta pesquisa, coprodutos da colheita e da manufatura do arroz, como palha e cascas, foram submetidos à hidrólise com água subcrítica com a finalidade de se obter um líquido hidrolisado contendo açúcares fermentescíveis e um resíduo sólido com capacidade de adsorção maior que a das biomassas in natura. Os ensaios foram realizados em uma unidade em escala de laboratório contendo um reator de hidrólise de 50 mL aquecido por resistência térmica, banhos de pré-aquecimento, sensores e controladores de temperatura, manômetros e válvulas de controle de pressão/vazão. Para os ensaios de hidrólise, foram estudadas as variáveis de processo: temperatura (180, 220 e 260°C) e razão mássica água/sólidos (7,5 e 15 g água/g biomassa inicial). A pressão foi fixada em 25 MPa e o tempo de reação total foi de 15 minutos. Várias respostas foram analisadas com o objetivo de verificar a melhor condição de processo, sendo as principais: rendimento cinético em açúcares redutores (AR), composições de açúcares fermentescíveis e inibidores, modificação na morfologia e na área superficial das biomassas hidrolisadas e capacidade de adsorção do sólido residual. Nos experimentos com palha de arroz, os resultados mostraram o maior rendimento de AR de 33,4 ± 4,3 g/100 g de palha de arroz em base seca sob 220°C e razão mássica água/sólidos de 7,5 g água/g biomassa inicial (220°C / R-7,5; corresponde à vazão de 10 mL/min). Para as cascas de arroz, os AR tiveram maior rendimento de 18,3 ± 2,3 g/100 g de cascas de arroz em base seca também na condição de 220°C / R-7,5. As análises do meio hidrolisado por cromatografia líquida de alta eficiência indicaram a presença de arabinose, celobiose, glicose e xilose, além de inibidores como furfural e hidroximetilfufural. Avaliando-se a área superficial para a palha de arroz hidrolisada, observou-se que a melhor condição foi a de 260°C / R-7,5, com área superficial de 10,60 m2/g. Para as cascas de arroz, a maior área superficial foi de 24,24 m2/g, verificada para a mesma condição: 260°C / R-7,5. A capacidade de adsorção dos sólidos restantes do processo de hidrólise subcrítica foi avaliada frente ao composto 2-nitrofenol. A palha de arroz submetida à hidrólise subcrítica na condição 180°C /R-7,5 apresentou maior capacidade de adsorção em pH 7 (92.97 ± 1.31 mg/g).

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES The objectives of this work were to develop polyacrylonitrile (PAN) nanofibers modified with the commercial Cyanex 272 extractor (bis-2,4,4-trimethylpentyl phosphinic acid) and apply them for the recovery of gallium present in aqueous solution. The nanofibers were produced using the centrifugation technique, employing Forcespinning® equipment. The average nanofiber diameter ranged from 530 to 840 nm. The highest adsorption of gallium was achieved at pH 2.5, with the pseudo-second order kinetic model and the Freundlich equilibrium isotherm model providing the best fits of the experimental data. The thermodynamic parameters showed that the adsorption was spontaneous, favorable, and endothermic. The maximum capacity of the PAN/Cyanex 272 nanofibers for the recovery of gallium was 38.93 mg g-1. In successive reuse cycles, the nanofibers showed a small decrease of the adsorption capacity for the metal after the first cycle, while the efficiency remained constant in the subsequent cycles, indicating good stability of the material. The findings demonstrated that PAN/Cyanex 272 nanofibers have excellent potential for use as adsorbents, providing good capacity for the recovery of gallium and satisfactory stability during reuse in five cycles. O principal objetivo do trabalho foi desenvolver nanofibras de poliacrilonitrila (PAN) modificadas com ácido bis(2,4,4-trimetilpentil) fosfínico, comercialmente conhecido como Cyanex 272 e avaliar a capacidade de adsorção de gálio em solução aquosa utilizando este material. A produção das nanofibras foi realizada por técnica centrífuga, utilizando o equipamento de Forcespinning®. Os resultados mostraram que, os diâmetros médios das nanofibras variaram entre 530 e 840 nm. Nos ensaios experimentais, o melhor pH que favoreceu a adsorção de gálio foi em 2,5. O modelo cinético que melhor representou os dados experimentais foi o modelo de pseudo- segunda ordem. Na representação das isotermas de equilíbrio, o modelo que melhor se ajustou aos dados experimentais foi o modelo de Freundlich. Os parâmetros termodinâmicos demonstraram que a adsorção foi espontânea, favorável e endotérmica. A capacidade máxima obtida na recuperação do gálio utilizando as nanofibras PAN/CYANEX 272 foi de 38,93 mg g-1. Os ciclos sequenciais de uso e reuso das nanofibras demonstraram que apesar de uma pequena redução na capacidade de adsorção do metal após o primeiro ciclo, a eficiência se manteve constante nos ciclos seguintes, indicando boa estabilidade do material. Com isso, esse estudo demonstrou que as nanofibras PAN/CYANEX 272 apresentam um grande potencial como adsorventes devido a boa capacidade de recuperação de gálio e estabilidade no uso e reuso das nanofibras por cinco ciclos.