Chemical and Spectroscopic Characterization of Algae Surfaces

Abstract

The surfaces of two algae species (Cyclotella cryptica, diatom; Chlamydomonas reinhardtii, green alga) were characterized with regard to their interactions with copper. Chemical and spectroscopic methods (FT-IR, continuous-wave EPR, and two-pulse ESEEM) gave information about the kinds of functional groups (-NH2, R-COOH, R-OH, and Si-OH) on the surfaces of the algae. Maximum proton binding capacities of 9.7 × 10-4 and 9.1 × 10-4 mol/g algae (dry weight) were determined for C. cryptica and C. reinhardtii, respectively. The maximum Cu(II) binding capacity was 7.6 × 10-7 mol/g for the diatom and 6.2 × 10-6 mol/g for the green alga with [Cu2+] = 10-13−10-11 in solution (at pH 6.9). Less than 1% of the total proton binding sites are occupied by copper under these conditions. The high conditional stability constants (log K = 11.9 for C. cryptica and log K = 11.3 for C. reinhardtii, at pH 6.9) demonstrate the strong binding of copper to the algae surfaces. These results are confirmed by the CW-EPR and two-pulse ESEEM spectroscopy, which indicate binding to N-ligands, with histidine being one of the possible ligands for copper. The binding sites on algae surfaces represent a buffer capacity for Cu2+ in natural waters.

Removal of Cd(II), Zn(II) and Pb(II) from aqueous solutions by brown marine macro algae: Kinetic modelling

“…The bands about 1250 cm -1 , represent -SO 3 stretching. The double peak at 1038 and 1079 cm -1 is probably caused by C-O stretching vibrations of alcoholic groups in carbohydrates [23]. L. hyperborea and B. bifurcata behave differently from the other two species in the wavenumber range 1600 -4000 cm -1 .…”

Field Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM) characterisation of the porous silica nanoparticulate structure of marine diatoms

“…Varied analytical apparatuses have been used for the characterisation of diatom frustules counting from scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), confocal microscopy, atomic force microscopy (AFM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray scattering (SAXS), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) [14][15][16][17][18][19]. Conventionally, SEM and TEM are most frequently used in the study of diatom morphology and taxonomy.…”

Estudo voltamétrico da adsorção de Cd(II) e Zn(II) na microalga marinha Tetraselmis gracilis

“…No caso da bioacumulação a interação entre o metal e o microrganismo se dá através do seu metabolismo. Na biossorção a captura dos íons metálicos pela biomassa é um processo que se dá por interações físico-químicas entre os íons e os grupos funcionais que se encontram na superfície do biossorvente (Kiefer, Sigg et al 1997). …”

“…Vários métodos espectroscópicos podem dar informações sobre os sítios ionizáveis na superfície de algas marinhas, sendo que a espectroscopia por IV é um método muito utilizado para caracterização dos grupos funcionais de biomassas (Kiefer, Sigg et al 1997). …”

“…Por exemplo, um total de 2,4 x 10 A maior parte dos estudos de caracterização ácido base de espécies de algas pelo modelo de distribuição de sítios discretos descrevem que as curvas de titulação podem ser ajustadas por duas (Kiefer, Sigg et al 1997;Vilar, Botelho et al 2009), três (Han, Wong et al 2006 Como as titulações foram realizadas em meio de alta força iônica (NaCl 0,60 mol L -1 ), os efeitos de interação eletrostática são minimizados. Com isso a divisão de grupos carboxílicos em duas classes pode ser atribuída predominantemente à heterogeneidade química da superfície da microalga e minoritariamente à influência de acumulação de cargas negativas resultantes da desprotonação desses grupos ao longo da titulação alcalimétrica afetando a ionização de sítios vizinhos.…”