Water intended for human consumption must meet the potability standards established by legal regulations. To ensure this, it is often necessary to carry out a series of treatment steps. These procedures typically involve the application of chemical agents, such as aluminum sulfate. However, the residual presence of these products in the water can lead to adverse impacts on the environment and human health. An alternative to address this issue is the adoption of cationic organic polymers as substitutes for conventional chemical agents. Chitosan, an organic polymer derived from chitin, plays a significant role in this context. However, under certain circumstances, modifications to the chitosan structure are required to enable its use as a cationic polysaccharide. One of the most commonly employed reagents for this purpose is 3-chloro-2-hydroxypropyltrimethylammonium chloride (CHPTAC). In this context, this research aimed to produce a cationic polysaccharide derived from chitosan through the cationization process in different aqueous media using the CHPTAC reagent. The final product was then applied in water treatment, with variations in dosages and pH. The treatment system was simulated using equipment known as the "Jar Test," followed by filtration with filter paper. The research revealed that the cationization of chitosan resulted in a degree of substitution of 1.39, 1.03, and 0.80, respectively, in QCSA, QCSB, and QCSN. The synthesized chitosans achieved removal efficiencies of up to 97.9% for turbidity and 97.2% for color. Unaltered chitosan (QP) achieved a removal percentage of 98.5% for turbidity and 99.1% for color. Among the evaluated dosages, those frequently mentioned with the highest removal percentages were 15 mg/L; however, higher dosages also demonstrated satisfactory results, especially for QP. Regarding the tested pH ranges, each flocculant analyzed exhibited better performance within a specific pH range, with acidic pH being the most frequent. The study demonstrated the effectiveness of chitosan, both in cationic and non-cationic forms, in the physicochemical water treatment process, playing a significant role in reducing color and turbidity. These results highlight that the use of organic flocculants is a viable alternative to replace widely employed inorganic coagulants. | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | Fundação de Amparo à Pesquisa do Rio Grande do Sul - FAPERS | A água destinada ao consumo humano deve cumprir os padrões de potabilidade estabelecidos por regulamentos legais, a fim de garantir isso muitas vezes se faz necessário realizar uma série de etapas de tratamento. Estes procedimentos geralmente envolvem a aplicação de agentes químicos, como o sulfato de alumínio, no entanto, a presença residual desses produtos na água pode induzir impactos adversos no meio ambiente e na saúde humana. Uma alternativa para abordar essa problemática é a adoção de polímeros orgânicos catiônicos como substitutos dos agentes químicos convencionais. A quitosana, um polímero orgânico, derivado da quitina, e desempenha um papel relevante nesse contexto. No entanto, em certas circunstâncias, é necessário efetuar modificações na estrutura da quitosana para viabilizar a sua utilização como um polissacarídeo catiônico. Um dos reagentes mais empregados para essa finalidade é o cloreto de 3-cloro-2-hidroxipropiltrimetilamônio (CHPTAC). Nesse contexto, esta pesquisa teve por objetivo a produção de um polissacarídeo catiônico derivado da quitosana por meio do processo de cationização em diferentes meios aquosos, fazendo uso do reagente CHPTAC. O produto final foi então aplicado no tratamento de água, variando as dosagens e o pH. O sistema de tratamento foi simulado através do uso do equipamento conhecido como "Jar Test," seguido de filtração com papel filtro. A pesquisa revelou que a cationização da quitosana resultou em grau de substituição de 1,39, 1,03 e 0,80, respectivamente em QCSA, QCSB e QCSN. As quitosanas sintetizadas obtiveram eficiência de remoção de até 97,9% para turbidez e 97,2% para cor. Enquanto que a quitosana não adulterada (QP) alcançou um percentual de remoção de 98,5% da turbidez e 99,1% da cor. Entre as dosagens avaliadas, aquelas frequentemente mencionadas com os maiores percentuais de remoção foram de 15 mg/L, contudo, dosagens mais elevadas também demonstraram resultados satisfatórios para QP. Com relação às faixas de pH testadas, cada floculante analisado mostrou melhor desempenho em uma faixa de pH específica, sendo que o pH ácido foi o mais frequente. O estudo evidenciou a eficácia da quitosana, tanto na forma catiônica quanto não catiônica, no processo de tratamento físico-químico da água, desempenhando um papel significativo na redução de cor e turbidez. Esses resultados destacam que o uso de agentes floculantes orgânicos são uma alternativa viável à substituição dos coagulantes inorgânicos amplamente empregados.

Abstract Hydrogel chitosan beads were used to evaluate the adsorption capacity of organic and inorganic compounds from a water sample. America’s company industrial grade natural chitosan was used for the chitosan beads creation. The materials obtained were characterized using optical microscopy, Fourier transform infrared (FTIR) and moisture loss. The experimental data wes adjusted to both Lagergren and Ho-McKay models to describe the kinetic behavior of the process. It was found that the hydrogel chitosan beads showed higher adsorption capacity for organic compounds however the adsorption rate is higher for inorganic compounds. Using waste materials such as chitin it is possible to produce value-added compounds for adsorption processes. | Resumen En este trabajo se evaluó la factibilidad del uso de hidrogeles de quitosano (HQ) en la recuperación de compuestos orgánicos e inorgánicos de muestras de agua. Quitosano grado industrial de origen natural marca América fue utilizado para la fabricación de las perlas. El material obtenido fue caracterizado por microscopía óptica, espectroscopia de infrarrojo por transformada de Fourier (FTIR) y perdida de humedad. Los datos experimentales fueron ajustados a los modelos de Lagergren y Ho-McKay para describir el comportamiento cinético del proceso. Se encontró que la capacidad de adsorción de los HQ fue mayor para compuestos orgánicos, mientras que la velocidad de adsorción fue mayor para compuestos inorgánicos. A partir del uso de materiales de desecho como la quitina es posible producir compuestos de valor agregado para procesos de adsorción.

Bacterial cellulose films synthesized by Komagataeibacter xylinus were combined with glycerol and chitosan to obtain composite films with improved UV-barrier. In part 2, the interaction among the compounds was analyzed by scanning electron microscopy, UV-Vis and FT-IR spectra, thermogravimetry, and differential scanning calorimetry. The water permeability, water solubility and water retention capacity were analyzed by response surface methodology. The optical properties indicated that glycerol and chitosan improved the UV-barrier properties, obtaining average transmittance values in the UV regions below 5.15%. This fact opens multiple possibilities for applications in foods and products sensitive to sunlight radiation. Hence, these properties would facilitate the application of BC–glycerol–chitosan films on fresh food, with high moisture content and susceptible to oxidation by the sunlight radiation. In addition, the thermal properties of the films showed that they could be applied in heat-treated foods at temperatures until 135°C.

[ES] Se elaboraron películas comestibles de almidón de trigo nativo (WS) y se evaluó la adición de diferentes concentraciones de quitosano (CH). Se adicionó glicerol como plastificante y fueron acondicionados a 5ºC-58%HR y 25°C-53%HR. Se caracterizaron las propiedades de la emulsión (reología, potencial-) y en los films fueron determinadas en sus propiedades mecánicas, barreras al vapor de agua y al oxigeno, microestructura y brillo. Se observo que al adicionar CH en la formulación se mejoran levemente las propiedades mecánicas (P<0,05), así como una mejora en las propiedades barrera tanto al vapor de agua y oxígeno, pero sin presentar diferencias significativas. Los films presentaron una estructura compacta y homogénea, sin presencia de poros ni separación de fases. El brillo de estos, aumento con la sustitución del WS por CH en la formulación. | [EN] Edible films were made out of native wheat starch (WS) addition of different concentrations of chitosan (CH) were evaluated. Glycerol was added as a plasticizer. The films were conditioned at 5C-58%RH y 25C-53% RH. Dispersions were characterized in their rheology and - potential. The films were characterized in their mechanical properties, water vapor and oxygen permeability, microstructure and gloss. It was observed that, by adding CH into the formulation, the mechanical properties, the water vapor and oxygen permeability were slightly improved. The films showed a homogenous and compact structure without the presence of pores, or phase separation. Gloss on the films increased by replacing WS by CH into the formulation. | [CA] Es van elaborar films comestibles a base de midó de blat natiu (WS) i es va avaluar l'addició de diferents concentracions de quitosano (CH). Es va addicionar glicerol com a plastificant i van ser condicionats a temperatures de 5ºC-50%HR i 25ºC-53%HR. Es van caracteritzar les propietats de l'emulsió (reologia, potencial ), i dels films, se'n van determinar les seues propietats mecàniques, les barreres al vapor d'aigua i a l'oxigen, la microestructura i la brillantor. Es va observar que en addicionar CH a la formulació, es millora lleument les propietats mecàniques (P<0,05), així com una millora en les propietats barrera tant al vapor d'aigua com a l'oxigen, però sense presentar diferències significatives. Els films van presentar una estructura compacta i homogènia, sense presència de porus ni sense separació de fases. La brillantor de estos, augment amb la substitució del WS per CH en la formulació. | Salgado Gonzalez, ID. (2012). Efecto de la adición de quitosano en las propiedades mecánicas, permeabilidad al vapor de agua y oxígeno, brillo y microestructura en films comestibles a base de almidón de trigo. http://hdl.handle.net/10251/28002.