O Fenol e compostos fenolicos foram classificados como poluentes primarios pela Environmental Protection Agency (EPA USA). Eles sao geralmente encontrados em efluentes industriais como: poupa e papel; madeireiras; plasticos e polimeros sinteticos; farmaceuticos, pesticidas, oleo e petroquimicas. Os tratamentos de agua convencionais tem mostrado ineficiencia em altas concentracoes de fenol. Este trabalho visa o tratamento de solucao aquosa de fenol via Processos Oxidativos Avancados (POAs) com o objetivo de aumentar a biodegradabilidade possibilitando a aplicacao de um processo convencional (lodos ativados) como pos-tratamento. O pre-tratamento e usado para modificar a estrutura do fenol levando-o a seus subprodutos como substancias aromaticas e acidos carboxilicos. Os experimentos mostraram a eficiencia do pre-tratamento atraves do parametro de biodegradabilidade (DBO5/DQO) apresentando 0,19 em 30 min de reacao foto- Fenton, com concentracao inicial de fenol de 1000 mg.L-1 de Carbono Organico Total (TOC), 1 mmol.L-1 de FeSO4 e 100 mmol.L-1 de H2O2, dosado durante 2 horas de reacao. Apos pre-tratada fotoquimicamente, esta mesma solucao foi utilizada como fonte de carbono em um sistema continuo de lodos ativados para remocao da materia organica residual, apresentando reducao de 92% do TOC inicial. Estes resultados evidenciam a eficiencia da integracao entre os processos foto-Fenton e lodo ativado no tratamento de efluentes contendo compostos recalcitrantes. / Phenol and phenolic compounds have been listed as priority-pollutants by the Environmental Protection Agency (EPA USA). They are often found in industrial effluents such as from pulp and paper, timber, plastics and synthetic polymer, pharmaceutical, pesticide, oil and petrochemical industries. Most of the traditional wastewater treatments have shown inefficiency against high phenol concentrations. This work aims to treat phenol solution via Advanced Oxidation Processes (AOP´s) to enhance medium biodegradability and using it as an effluent in a continuous activated sludge process. The purpose of the pre treatment is to modify the phenol structure leading it to its byproducts such as aromatics compounds and carboxylic acids. The experiments have shown the effectiveness of the pre-treatment by the biodegradability parameter BOD5/COD which was achieved 0,19 at 30 min of photo- Fenton reaction with a initial phenol concentration of 1000 mg.L-1 of TOC, 1 mmol.L-1 of FeSO4 and 100 mmol.L-1 of H2O2, added with a peristaltic pump along 2 hours of reaction. After the photochemical pre treatment, the same solution was used as a carbon source in a continuous activated sludge system for removing residual organic matter, with a reduction of 92% of the TOC initial. Those results have shown the efficiency when integrating photo-Fenton and activated sludge processes on the treatment of effluents containing recalcitrant organic compounds.

Bisphenol A (BPA) is widely used in the production of plastics, epoxy resins and polycarbonates. It is a toxic, endocrine disruptor compound. Different studies have shown the presence of BPA in several environmental systems, classifying it as a worldwide persistent pollutant which may act synergistically with other pollutants. In this context, advanced oxidation processes (AOP) have received great attention due to their ability to degrade pollutants with such characteristics, through their transformation into less hazardous compounds or even their mineralization. Although there are investigations on the use of AOPs for BPA degradation, systematic studies on the effects of process variables, coupled with the statistical interpretation of the results are virtually non-existent. Furthermore, to the best of our knowledge, a rigorous kinetic model has not yet been proposed for the degradation of this pollutant by the H2O2/UV process. The objective of this work was to evaluate BPA degradation by the H2O2/UV process, investigating the effects of the initial H2O2 concentration and the specific rate of photons emission (EP,0) by means of a Doehlert experimental design, combined with the response surface methodology. The experiments were performed in a photochemical tubular reactor equipped with a 254-nm UV lamp, for [H2O2]0 and EP,0 in the ranges 1.6-9.6 mmol L-1 and 0.87 × 1018-3.6 × 1018 photons L-1 s-1, respectively. Total BPA degradation was achieved after 60 min of irradiation in all experiments. The best conditions were [H2O2]0 = 7.6 mmol L-1 and EP,0 = 3.6 × 1018 photons L-1 s-1, for which the best performance was obtained regarding the BPA degradation rate, BPA degradation after 15 min, and the second highest TOC removal after 180 min. However, in most experiments less than 75% TOC removal was observed, with 95% mineralization obtained only for the superior [H2O2]0 and EP,0. A mathematical model was developed, considering the reactor characteristics and the radiation field, based on the line source with parallel emission (LSPP) approach, in combination with the radiative transfer equation (RTE), mass balances, and a detailed kinetic model of the H2O2/UV process. The steady-state approximation was applied for all radical species. In the estimation of unknown kinetic constants, the non-linear least squares method was employed. The model was able to satisfactorily fit experimental BPA and H2O2 concentrations as a function of time. This work shows that the H2O2/UV process is a good alternative for BPA removal from aqueous streams, with total degradation of the target compound and adequate percent mineralization under optimal operating conditions. Such conditions may serve as first guidelines for pilot-plant and industrial processes operation. In addition, simulations using the proposed kinetic model may provide useful information for the design and scale-up of pre- or post-treatment of effluents containing this pollutant. / O bisfenol A (BPA) é amplamente utilizado na fabricação de plásticos, resinas epóxi e policarbonatos. Trata-se de um composto tóxico e um desregulador endócrino. Diferentes estudos evidenciam a presença do BPA em diversos compartimentos ambientais em todo planeta, identificando-o como um poluente persistente e resistente à degradação biológica, que apresenta efeitos sinergéticos com outros poluentes. Nesse contexto, os processos oxidativos avançados (POA) têm recebido atenção devido a sua capacidade em degradar poluentes com tais características, transformando-os em compostos menos perigosos ou até mesmo mineralizando-os totalmente. Apesar de haver trabalhos na literatura acerca da utilização de POA para degradação de BPA, estudos sistemáticos dos efeitos de variáveis de processo junto com a interpretação estatística dos resultados são virtualmente inexistentes. Além disso, até onde se sabe um modelo cinético rigoroso ainda não foi proposto para a degradação desse poluente por meio do processo H2O2/UV. Este trabalho teve por objetivo avaliar a degradação do BPA pelo processo H2O2/UV, investigando os efeitos da concentração inicial de H2O2 e da taxa específica de emissão de fótons (EP,0) por meio de um projeto experimental Doehlert, combinado com a análise de superfície de resposta. Os experimentos foram realizados em um reator tubular fotoquímico equipado com uma lâmpada UV de 254 nm, para [H2O2]0 e EP,0 entre 1,6-9,6 mmol L-1 e 0,87 × 1018 - 3,6 × 1018 fótons L-1 s-1, respectivamente. Todos os experimentos sob H2O2/UV resultaram em total degradação do BPA após 60 min de irradiação. Nesse caso, as melhores condições foram [H2O2]0 = 7,6 mmol L-1 e EP,0 = 3,6 × 1018 fótons L-1 s-1, para as quais se obteve o melhor desempenho quanto à taxa de degradação de BPA e à remoção após 15 min, e a segunda maior remoção de COT após 180 min. Entretanto, na maioria dos experimentos menos de 75% de remoção de COT foram observados, com 95% de mineralização obtida apenas para os maiores [H2O2]0 e EP,0. Elaborou-se um modelo matemático que considera as características do reator utilizado e o campo de radiação, baseado no modelo de fonte linear de emissão em planos paralelos (LSPP), combinado à equação de transferência radiativa (RTE), aos balanços materiais e a um modelo cinético detalhado do processo H2O2/UV. Foi empregada a aproximação de estado estacionário para todas as espécies radicalares. Na estimativa das constantes cinéticas desconhecidas, utilizou-se o método de mínimos quadrados não linear. Esse modelo foi capaz de ajustar satisfatoriamente as concentrações experimentais de BPA e de H2O2 em função do tempo. Este trabalho mostra que o processo H2O2/UV constitui uma alternativa conveniente para a degradação de BPA em matrizes aquosas, com total degradação do composto alvo e porcentagem de mineralização adequada nas condições ótimas de operação. Tais condições podem servir como diretrizes iniciais de processamento em escalas piloto e industrial. Por sua vez, simulações empregando o modelo matemático proposto permitem gerar informações úteis para projeto e aumento de escala de processos de pré- ou pós-tratamento de efluentes contendo esse poluente.

FundaÃÃo de Amparo à Pesquisa do Estado do Cearà / Neste trabalho foram realizados estudos de adsorÃÃo em batelada e de oxidaÃÃo avanÃada para a remoÃÃo de fenol (F), 2-nitrofenol (2NF) e 4-nitrofenol (4NF) em soluÃÃo aquosa. Nos estudos de adsorÃÃo foram empregados como adsorventes o pà de bagaÃo da casca de coco in natura (BIN), pà de bagaÃo in natura tratado com HCl 1,0 M (BT) e carvÃo ativado (CA) proveniente da carbonizaÃÃo a 250ÂC do pà de bagaÃo tratado com Ãcido. Experimentos de equilÃbrio e cinÃtica de adsorÃÃo foram realizados nas temperaturas de 28, 40 e 50ÂC. Isotermas de Langmuir e Freundlich correlacionaram bem os dados de equilÃbrio, indicando capacidades de adsorÃÃo (qmÃx) que aumentaram na ordem: CA >>> BT > BIN. Este comportamento denota uma adsorÃÃo caracterizada pelas interaÃÃes entre os elÃtrons  dos anÃis aromÃticos e os elÃtrons  das camadas grafÃticas do carvÃo, a qual à mais intensa que a verificada nos materiais celulÃsicos onde predomina a formaÃÃo de complexos doador-receptor entre os sÃtios oxigenados localizados na superfÃcie do adsorvente e o anel aromÃtico dos compostos fenÃlicos. Os melhores resultados de qmÃx em carvÃo ativado e pà de bagaÃo tratado com Ãcido foram obtidos para a adsorÃÃo de 2-nitrofenol à temperatura ambiente (28ÂC), correspondentes aos valores de 17,1 e 1,39 mg/g, respectivamente. Do ponto de vista cinÃtico o modelo de pseudo-segunda ordem apresentou melhor ajuste dos dados experimentais. Por outro lado, processos oxidativos avanÃados (POAs) das molÃculas fenÃlicas foram conduzidos para os tratamentos fotolÃtico (UV), fotoquÃmico (UV/H2O2), Fenton (Fe2+/H2O2) e eletroquÃmico com anodos dimensionalmente estÃveis (ADEs) de Ru0,3Ti0,7O2, Ru0,3Ti0,4Sn0,3O2 e Ru0,3Sn0,7O2. Os processos Fenton e fotoassistidos apresentaram condiÃÃes Ãtimas nas concentraÃÃes de 1,0 mM em Ãons Fe2+e 3,0 mM em H2O2 e taxa de radiaÃÃo (I0) de 64 mW/cm2. Os Ãxidos eletrocatalÃticos foram preparados por termodecomposiÃÃo de cloretos precursores a 500oC atà a formaÃÃo de filmes com 2,0 Âm de espessura sobre um suporte de titÃnio. A caracterizaÃÃo pelas tÃcnicas de EDX, MEV e Voltametria CÃclica mostrou composiÃÃes praticamente estequiomÃtricas, morfologia estrutural tipo cracked mud e elevado sobrepotencial para a reaÃÃo de desprendimento de oxigÃnio (RDO). Estudos de oxidaÃÃo para as molÃculas fenÃlicas mostraram o 2-nitrofenol como a espÃcie mais oxidÃvel e o fenol comum como a espÃcie menos reativa. As eficiÃncias de degradaÃÃo dos processos fotoassistidos foram particularmente elevadas (superiores a 80%) enquanto o sistema Fenton apresentou taxas de remoÃÃo entre 60 e 78%. A modelagem cinÃtica segundo o modelo de pseudo-primeira ordem adotado permitiu um bom ajuste dos dados experimentais. Os valores da constante cinÃtica 1/ (min-1) a 28ÂC mostraram a seguinte ordem: Fenton (8,16 min-1) > fotoquÃmico (6,95 min-1) >> fotolÃtico (1,98 min-1). Em adiÃÃo, estudos usando anodos eletrocatalÃticos (ADEs) a potencial constante de eletrÃlise de 2,0 V mostraram degradaÃÃes superiores a 93% para os nitrofenÃis e entre 65 e 86% para o fenol. Em termos, considerado o tipo de ADE empregado, a eficiÃncia de eletrooxidaÃÃo à temperatura ambiente obedece a seguinte ordem de eficiÃncia: Ru0,3Ti0,7O2 > Ru0,3Ti0,4Sn0,3O2 > Ru0,3Sn0,7O2. A anÃlise espectroscÃpica para identificaÃÃo de co-produtos indicou completa mineralizaÃÃo dos compostos fenÃlicos nos processos fotoquÃmico e eletroquÃmico, enquanto que nos processos Fenton e fotolÃtico foram detectados traÃos de produtos hidroxilados. Em geral, os resultados obtidos confirmam os processos adsortivos e oxidativos como tratamentos promissores para a despoluiÃÃo de sistemas aquosos contendo fenÃis e nitrofenÃis / In the present work the batch adsorption and advanced oxidation of phenol (F), 2-nitrophenol (2NF) and 4-nitrophenol (4NF) in aqueous phase has been studied. The adsorption experiments were conducted onto coconut shell powder (BIN), coconut shell powder treated with HCl 1.0M (BT) and coconut shell-based activated carbon (CA) obtained from carbonization at low temperature (250ÂC). Equilibrium and kinetic studies were carried out at temperatures of 28, 40 and 50ÂC. Langmuir and Freundlich isotherms correlated well the equilibrium data, indicating the adsorption capacity (qmax) increased in the order: AC>>> BT> BIN. This behavior denotes an adsorption characterized by dispersive interactions between the -electrons of the graphitic carbon basal planes and those of the aromatic rings of the adsorbate, which is more intense when compared to the cellulose materials where are dominant the donor-acceptor complex formation between the oxygenated sites onto adsorbent and aromatic rings of phenol compounds. The best results of qmax in activated carbon and coconut shell powder treated with acid were obtained for the adsorption of 2-nitrophenol at room temperature (28ÂC), corresponding to values of 17.1 and 1.39 mg/g, respectively. In all cases, the adsorption kinetics could be satisfactorily fitted by a pseudo-second order model. Advanced oxidation processes (AOP) were carried out for treatments such photolytic (UV), photochemical (UV/H2O2), Fenton (Fe2+/H2O2) and electrochemical oxidation with dimensionally stable anodes (DSA) type Ti/Ru0.3Ti0.7O2, Ti/Ru0.3Ti0.4Sn0.3O2 and Ti/Ru0,3Sn0,7O2. The Fenton and photoassisted tests were performed to optimized conditions of 1.0 mM of Fe2+ ions, 3.0 mM of H2O2 and radiation intensity (I0) of 64 mW/cm2. Particularly, electrocatalytic oxides were prepared by thermal decomposition of chloride precursors to 500oC until the formation of films with thickness constant of 2μm on titanium support. The characterization by EDX, SEM and Cyclic Voltammetry techniques showed a nearly stoichiometric composition, morphology type âcracked mudâ and elevated overpotencial from oxygen evolution reaction (OER). Degradation efficiencies in photoassisted processes were particularly high (> 80%) while in the Fenton system this values ranged between 60 and 78%. The kinetic modelling using the equation of pseudo-first order adopted allowed a good fit of experimental data. The values of kinetic constant 1/ (min-1) at room temperature showed the following order: Fenton (8.16 min-1) > Photochemical (6.95 min-1) >> photolytic (1.98 min-1). In addition, studies using the electrocatalytic anodes at constant potential electrolysis of 2.0 V showed almost total degradation for the nitrophenols (> 93%) and moderate removal efficiencies for phenol (between 65 and 86%). In terms, considered the type of anode employed the electrooxidation efficiency at room temperature increase in the following order of reactivity: Ru0.3Ti0.7O2 > Ru0.3Ti0.4Sn0.3O2 > Ru0.3Sn0.7O2. Thus, the results confirm the applicability of adsorption and advanced oxidation processes as promising treatments in the remediation of aqueous systems containing phenol and nitrophenols

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This reaction proceeds by catalytic decomposition of hydrogen peroxide (H2O2), in acid pH, by oxidizing Fe+2 to Fe+3 with the subsequent generation of the hydroxyl radical. In the Fenton’s reaction, some intermediate reactions give a unique characteristic to the process during the treatment which stand out hydrolysis of Fe+2 and Fe+3 forming a series of aqueous ferrous and ferric complexes which enable the occurrence of Process coagulation / flocculation with subsequent formation of sludge. The integration of these two technologies confers the treated wastewater a significant increase in contaminant removal, because, from this stage, the process of sedimentation, there is the drag of a large amount of non-degraded organic matter via chemical oxidation, in the form of sludge. In this work the application of integrated Fenton’s reaction to coagulation / flocculation in the treatment of cosmetic wastewater sunscreen lotion production line. The treatment was performed at Jar Test equipment with one liter volume: carried out rapid mixing at 300 rpm for 20 seconds after the addition of ferrous sulfate heptahydrate, subsequently slow mixing at 30 rpm for 6 minutes and 10 seconds after the addition of hydrogen peroxide. After this sequence, each test was allowed to rest on sedimentation for 60 minutes. The entire process took place at ambient temperature. At first the treatment was executed in a simulated wastewater from a sunscreen acquired in a cosmetics industry in the metropolitan area of Goiânia. After optimization of the concentration of 22,12 mgL-1 Fe+2, 500 mgL-1 H2O2 and pH 4.0, we observed a reduction of 82.56% in the chemical oxygen demand (COD) , 97.33% and 98.00% in turbidity in absorbance which indicated a high efficiency of the treatment in regard to an adjustment to CONAMA Resolution 430 2011. Other parameters were analyzed in order to obtain reliable information about the proposed treatment, and a reduction of 91.49% of Total Organic Carbon (TOC), 99.67% of oils and greases, 98.81% of total suspended solids (TSS), 73.05% of surfactants and 64.68 % of total phenols. The total treatment time was 226 minutes and 30 seconds. With these removal treatment with the actual wastewater was considered extremely efficient for a possible application of this methodology in the industrial segment, it should be observed that when applied in an isolated way, the advanced oxidation processes do not have good efficiency, however, in this study the treatment means Fenton’s reaction integrated technology coagulation / flocculation has a high capacity for a full-scale application in the cosmetic segment. / Os processos oxidativos avançados são tecnologias consolidadas em se tratando de tratamento de efluentes industriais. Tais processos são baseados na geração do radical hidroxila (•OH) que possui elevado potencial de oxidar a matéria orgânica (2,8eV). Estes, por serem pouco seletivos e altamente reativos, oxidam a matéria orgânica promovendo desde um aumento na fração biodegradável até uma possível mineralização total do contaminante presente no efluente. Dentre os processos oxidativos avançados, o reagente de Fenton se destaca pela sua simplicidade, baixo tempo de tratamento e baixo valor econômico. Esta reação se processa pela decomposição catalítica do peróxido de hidrogênio (H2O2), em meio ácido, através da oxidação de Fe+2 a Fe+3 com a posterior geração do radical hidroxila. Durante a reação de Fenton, algumas reações intermediárias dão ao processo uma particularidade ímpar durante o tratamento, das quais, se destacam a hidrólise dos íons Fe+2 e Fe+3 formando uma série de complexos aquo-ferrosos e férricos que possibilitam a ocorrência do processo de coagulação/floculação com a posterior formação de lodo. A integração destas duas tecnologias confere ao efluente tratado um aumento significativo na remoção de contaminantes, pois, a partir desta etapa, com o processo de sedimentação, ocorre o arraste de grande quantidade da matéria orgânica não degradada via oxidação química, na forma de lodo. Neste trabalho foi estudada a aplicação da reação de Fenton integrada à coagulação/floculação no tratamento de efluente cosmético da linha de produção de filtro solar. O tratamento foi realizado no equipamento JAR TEST com volume de um litro: Realizou-se a mistura rápida a 300 rpm por 20 segundos, logo após a adição de sulfato ferroso hepta-hidratado, posteriormente a mistura lenta, a 30 rpm por 6 minutos e 10 segundos com a adição de peróxido de hidrogênio. Após esta sequência, cada teste ficou em repouso para sedimentação por 60 minutos. Todo processo ocorreu em temperatura ambiente. Em um primeiro momento o tratamento foi realizado em um efluente simulado a partir de um filtro solar adquirido em uma indústria cosmética da região metropolitana de Goiânia. Após a otimização da concentração de 22,12 mgL-1 de Fe+2, 500 mgL-1 H2O2 e valor de pH 4,0, foi possível observar uma redução de 82,56% na Demanda Química de Oxigênio (DQO), 97,33% na turbidez e 98,00% na absorvância o que indicou uma elevada eficiência do tratamento no que diz respeito a uma adequação à resolução CONAMA 430 de 2011. Outros parâmetros foram analisados a fim de obter informações mais seguras a cerca do tratamento proposto, e com redução de 91,49% de Carbono Orgânico Total (COT), 99,67% de óleos de graxas, 98,81% de sólidos suspensos totais (SST), 73,05% de surfactantes e 64,68% de fenóis totais, a reação de Fenton foi considerada um processo de elevada eficiência no tratamento de efluente da linha de produção de filtro solar. Após a aplicação deste tratamento em efluente simulado, o próximo passo foi à aplicação da metodologia ao efluente cosmético real da linha de produção de filtro solar. Com o processo de otimização, a concentração “ótima” de Fe+2 e H2O2 foi de 110 mgL-1 e 700 mgL-1, respectivamente e um valor de pH 4,5. Nestas condições, as mesmas análises do efluente simulado foram realizadas e os valores de remoção foram 90,75% de Demanda Química de Oxigênio (DQO), 99,61% de turbidez, 98,24% de absorvância, 96,24% de Carbono Orgânico Total (COT), 99,26% de óleos e graxas, 97,36% de sólidos suspensos totais (SST), 73,12% de surfactantes e 81,85% de fenóis totais. O tempo total de tratamento foi de 226 minutos e 30 segundos. Com estas remoções o tratamento com o efluente real foi considerado de extrema eficiência para uma possível aplicação da metodologia no segmento industrial, cabe salientar que quando aplicados de maneira isolada, os processos oxidativos avançados não apresentam boa eficiência, no entanto, neste trabalho o tratamento via reação de Fenton integrado à tecnologia coagulação/floculação apresentou elevada capacidade para uma aplicação em escala real no segmento cosmético.

nÃo hà / O elevado crescimento industrial, alavancado pelo alto consumo em virtude do crescimento populacional e de melhores condiÃÃes de renda, tem como indicador um tipo de indÃstria, a de embalagens. Os efluentes das fÃbricas de embalagens que realizam impressÃo possuem forte coloraÃÃo. Uma vez descartados no meio ambiente alÃm de causar problemas estÃticos causam tambÃm sÃrios impactos ambientais por prejudicarem os processos de fotossÃntese nos corpos receptores. Este trabalho tem como objetivo a remoÃÃo de cor de um efluente industrial de uma fÃbrica de embalagens utilizando POA (H2O2/UV) apÃs ser tratado por um processo fÃsico-quÃmico. As amostras do efluente foram submetidas ao tratamento proposto atravÃs de um fotoreator de 0,5 L de volume Ãtil com uma potÃncia de 210 W. A amostras (10 L cada) foram recirculadas durante 8 h onde foram retiradas amostras no perÃodo de 1 h, 2 h, 3 h, 4 h e 8 h. Em uma primeira fase buscou-se o melhor ajuste operacional variando a vazÃo de recirculaÃÃo (4,0 L/min e 1,0 L/min) como tambÃm a dosagem do H2O2 (1,0%, 0,5% e 0,25%). A remoÃÃo de cor foi conseguida em todas as variaÃÃes de aplicaÃÃo sendo que o teste com 1,0% de perÃxido com uma vazÃo de 1,0 L/ min apresentou uma remoÃÃo de cor em um tempo curto de recirculaÃÃo e apresentou uma elevada remoÃÃo de DQO. Na segunda fase do trabalho otimizou-se o melhor resultado encontrado na primeira fase (1,0% de H2O2 e 1,0 L/min) fazendo o efluente passar por uma coluna de carvÃo ativado granular onde obteve-se um aumento na eficiÃncia da remoÃÃo de DQO em apenas 4 h de recirculaÃÃo. Os resultados obtidos revelam que o POA (H2O2/UV) à eficiente na remoÃÃo da cor de efluentes de indÃstria de embalagens que realizam impressÃo. Entretanto devem-se realizar estudos para diminuir custos de implantaÃÃo para um sistema em escala real. / The high industrial growth, driven by high consumption due to population growth and better income, is an indicator of industry type, the packaging industry. Effluents produced from packing manufacture in the print works industry carry strong color. If the effluent is disposed in the environment, it can cause esthetical problems besides significant environmental impacts causing serious damage to the photosynthesis process in the water sources. The objective of this study is to remove the color of an industrial effluent from a packing plant using an advanced oxidation process (AOP), after it has been treated by a physic-chemical process. He effluent samples were subjected to the treatment proposed by a photoreactor of 0,5L, with power of 210W. The samples (10,0L each sample) were circulated during 8 hours, when samples were taken within 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 and 8h. In a first stage was established to a best operational adjustment, by varying of the flow (4,0L/min e 1,0L/min) as also as the dosage of H2O2 (1,0%, 0,5% and 0,25%). The removal of the color was achieved in all variations of dosages applied, but the test with 1,0% H2O2 using the flow of 1,0L/min showed a removal of color quickly (short time of circulation) and a significant removal of DQO in just four hours of circulation. The results reveal that the POA (H2O2/UV) is effective in removing color from effluents from the packaging industry that perform printing. However studies should be performed to reduce deployment costs for a full-scale system.

FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / No Brasil, estudos de avaliaÃÃo de micropoluentes emergentes em matrizes ambientais como esgotos sanitÃrios e hospitalares, e corpos de Ãgua, ainda sÃo bastante incipientes, assim como a remoÃÃo desses compostos em EstaÃÃes de Tratamento de Esgotos (ETEs) de baixo custo como lagoas de estabilizaÃÃo, assim como em sistemas de lodos ativados e sistemas anaerÃbio-aerÃbio compactos. O presente trabalho teve como objetivo geral investigar a presenÃa de micropoluentes em matrizes ambientais como esgotos sanitÃrios e hospitalares, e Ãgua superficial, avaliar a remoÃÃo destes compostos em ETEs de baixo custo e aplicar o processo de oxidaÃÃo avanÃada (POA) UV/H2O2 como opÃÃo de pÃs-tratamento. Os principais micropoluentes emergentes estudados foram: 2,4,6-triclorofenol, pentaclorofenol, cafeÃna (CAF), dipirona (DIP), diclofenaco de sÃdio (DCF), bis (2-etil-hexil) ftalato (DEHP), estrona (E1), 17β-estradiol (E2), β-estradiol 17-acetato (EA2), 17α-etinilestradiol (EE2) e colesterol (COL). As amostras foram coletadas em ETEs localizadas em Fortaleza e em sua regiÃo metropolitana. Os corpos receptores investigados foram o Rio Maranguapinho e o Riacho Paupina. Para a prÃ-concentraÃÃo dos micropoluentes utilizou-se extraÃÃo em fase sÃlida (SPE) com cartuchos C-18 e extraÃÃo lÃquido-lÃquido (ELL). A SPE foi a tÃcnica mais eficiente na concentraÃÃo da maioria dos micropoluentes emergentes, e a ELL se mostrou a melhor tÃcnica para compostos organoclorados. Foram realizados estudos de otimizaÃÃo das condiÃÃes de detecÃÃo dos compostos pelo uso de tÃcnicas de cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas (GC/MS). Foram identificados compostos farmacÃuticos e desreguladores endÃcrinos em todas as amostras de esgotos com as seguintes faixas de concentraÃÃes efluentes: CAF (3,0-15,8 μg/L), DIP (0,3 μg/L), DCF (1,9 μg/L), DEHP (0,01-8,5μg/L), E1 (0,04-1,7 μg/L), E2 (0,03-4,0 μg/L), EA2 (0,14-9,3 μg/L), EE2 (1,0 μg/L) e COL (0,01-6,2 μg/L). Nos dois corpos receptores estudados (Rio Maranguapinho e Riacho Paupina) foram identificados desreguladores endÃcrinos. Os tratamentos realizados pelas ETEs nÃo foram suficientes para remoÃÃo total de todos os micropoluentes estudados, no entanto, a eficiÃncia para a maioria dos compostos foi acima de 50%. Em se tratando da avaliaÃÃo em sistemas de lagoas de estabilizaÃÃo, o estudo revelou boas eficiÃncias de remoÃÃo em sistemas constituÃdos de lagoa anaerÃbia seguida de facultativa e de maturaÃÃo, sendo os menores valores de remoÃÃo alcanÃados quando uma Ãnica lagoa facultativa primÃria estava presente. A avaliaÃÃo do uso do POA por meio do planejamento fatorial multivariado revelou que as melhores condiÃÃes para remoÃÃo de micropoluentes emergentes foram pH Ãcido (pH 3), concentraÃÃo de perÃxido de hidrogÃnio acima de 400 mg/L e tempos de detenÃÃo hidrÃulica no reator acima de 50min. / In Brazil, studies evaluating emerging micropollutants in environmental matrices such as sewage and hospital wastewater, as well as surface waters, are still quite incipient as well as the removal of these compounds in low cost Wastewater Treatment Plants (WWTPs) such as stabilization ponds, as well as in activated sludge systems or anaerobic/aerobic compact systems. This work aimed to investigate the presence of micropollutants in environmental matrices such as sewage and hospital wastewaters, and in surface waters. Additionally, this study evaluated the removal of these compounds in low-cost WWTPs and studied the advanced oxidation process (AOP) â UV/H2O2 â as a post-treatment option. The main emerging micropollutants studied were: 2,4,6-trichlorophenol, pentachlorophenol, caffeine (CAF), dipyrone (DIP), sodium diclofenac (DCF), bis (2-ethylhexyl) phthalate (DEHP), estrone (E1), 17β-estradiol (E2), estradiol acetate (EA2), 17α-ethinyl estradiol (EE2) and cholesterol (CHO). The samples were collected from WWTPs located in Fortaleza and its metropolitan region. The receiving surface waters investigated were: Maranguapinho River and Paupina Creek. For the pre-concentration studies of micropollutants, solid phase extraction (SPE) with C-18 cartridges was used, as well as the liquid-liquid extraction (LLE) method. The SPE technique was the most efficient method in concentrating the majority of emerging micropollutants, and the LLE proved to be the best technique for organochlorine compounds. Optimization studies were performed to detect the ideal conditions to determine the compounds by using gas chromatography (GC) and gas chromatography-mass spectrometry (GC/MS) techniques. In all wastewater samples pharmaceuticals and endocrine disrupting compounds were identified, and the range of effluent concentrations were: CAF (3.0-15.8 μg/L), DIP (0.3 μg/L), DCF (1.9 μg/L), DEHP (0.01-8.5μg/L), E1 (0.04-1.7 μg/L), E2 (0.03-4.0 μg/L), EA2 (0.14-9.3 μg/L), EE2 (1.0 μg/L) and CHO (0.01-6.2 μg/L). Endocrine disrupting compounds were identified in the Maranguapinho River and Paupina Creek. The wastewater treatment in the WWTPs was not enough for the complete removal of all micropollutants studied; however, the efficiency level for most of compounds was above 50%. Regarding the evaluation in stabilization ponds systems, the study revealed good removal of micropollutants in systems composed of anaerobic pond followed by facultative and maturation ponds, in which the lowest efficiency levels were verified when a single facultative pond was present. The evaluation of the AOP as a post-treatment option by multivariate factorial design showed that the optimal conditions for the removal of emerging micropollutants were acidic pH (pH 3), hydrogen peroxide concentration above 400 mg/L and hydraulic retention times in the reactor above 50 minutes.

Neste trabalho, foram sintetizados complexos de cobre e ferro, com ligantes imínicos, obtidos a partir de 2-acetilpiridina e 2-(2-aminoetilpiridina) (apyepy), ou 2-acetilpiridina e 2-(aminometil)benzimidazol (apyambi), e com ligantes comerciais (ácido nitrilotriacético ou picolínico), capazes de catalisar a oxidação de poluentes, como benzeno, tolueno, etilbenzeno e xilenos (BTEX). Foi utilizado o tolueno como composto-modelo destes poluentes, que foi degradado com o uso de peróxido de hidrogênio, persulfato de sódio, ácido peracético ou peróxidos de metais alcalinos como agentes oxidantes. Os ligantes imínicos foram obtidos a partir de precursores carbonílicos e amínicos adequados, através de reações de condensação, e os correspondentes complexos metálicos de cobre(II), ferro(II) ou ferro(III) foram isolados utilizando métodos usuais de nosso laboratório. A caracterização dos compostos foi feita através de diversas técnicas analíticas e espectroscópicas: UV/Vis, infravermelho (IV) e de ressonância paramagnética eletrônica (EPR). Posteriormente, foi feita a inserção desses complexos de ferro e de cobre sintetizados em matrizes inorgânicas de niobatos e a verificação de sua reatividade em comparação com as mesmas espécies em solução. Monitorou-se a degradação do tolueno pelo peróxido de hidrogênio por cromatografia gasosa e os resultados obtidos indicaram boa atividade catalítica dos complexos, tanto em solução como inseridos em matrizes de niobato. Em solução, os complexos imínicos foram mais ativos que os de ligantes comerciais. Os compostos de ferro com ambos os ligantes imínicos mostraram-se melhores catalisadores que os correspondentes de cobre e um dos ligantes testados foi o mais eficiente (apyepy) com ambos os metais. A inserção em niobatos, aparentemente, preserva o catalisador e mantém sua atividade por mais tempo, mostrando que a inserção em niobatos beneficia o processo / In this work, iron and copper complexes were synthesized, with imine ligands obtained from 2-acetylpyridine and 2-(2-aminethylpiridine) (apyepy), or 2- acetylpyridine and 2- (aminomethyl)benzimidazole (apyambi) and commercial ligands (nitriletriacetic and picolinic acids) that are able to catalyze the oxidation of pollutant compounds as benzene, , ethylbenzene and xilenes (BTEX). Toluene was used as model compound of those pollutants, and its degradation was verified by using hydrogen peroxide, alkaline peroxide, sodium persulfate, or peracetic acid as oxidant agent. The imine ligands were obtained from adequate carbonyl and amine precursors, in condensation reactions, and the corresponding copper(II), iron(II) and iron(III) complexes were isolated by usual methods developed in our laboratory. Their characterization was carried out by analytical and spectroscopic techniques (UV/Vis, IR and EPR). Those complexes were then inserted in inorganic matrices (niobates) e its reactivity were compared to that of the analogous species in solution. Toluene degradation by hydrogen peroxide was monitored by gas chromatography, and the results showed good catalytic activity of all the complexes, both in solution and inserted into niobate matrices. In solution, the imine complexes were more efficient than the species with commercial ligands. The iron compounds with both imine ligands acted as better catalysts than the corresponding copper species, and for both metals those with the ligand apyepy were the most efficient in both cases. The insertion in niobates apparently preserves the catalyst and maintains its activity for longer, attesting that the insertion ameliorated the process.

O impacto da oxidação com ozônio na transformação de compostos orgânicos de elevada massa molar (HMW) para o aumento da biodegradabilidade dos efluentes da indústria de celulose e papel foi investigado sob diferentes doses de ozônio. Os experimentos foram realizados utilizando-se os efluentes primário e de extração alcalina de duas indústrias de celulose sob dois valores iniciais de pH (12 e 7). Utilizou-se um reator em escala de laboratório equipado com um difusor de bolhas finas para a aplicação do ozônio. Os resultados revelaram o potencial da aplicação de ozônio como uma etapa de tratamento anterior ao processo biológico convencional. Para o efluente primário, a aplicação de 0,70 mg\'O IND.3\'/mL efluente elevou a razão DBO5/DQO de 0,18 para 0,35 e foi alcançada uma remoção de cor na ordem de 87%. Para o efluente de extração alcalina da indústria Howe Sound, a razão DBO5/DQO foi elevada de 0,07 para 0,15 (pH inicial 12) e para 0,20 (pH inicial 7) e obteve-se uma remoção de cor por volta de 44% com a aplicação de 0,80 mg\'O IND.3\'/mL efluente. Para o efluente de extração alcalina da indústria Catalyst Paper, obteve-se uma remoção de cor por volta de 78% e a razão DBO5/DQO foi elevada de 0,07 para 0,16 após a aplicação de uma dose de ozônio de 0,80 mg\'O IND.3\'/mL efluente. Essas modificações foram alcançadas por uma redução nas frações de elevada massa molar durante a aplicação de ozônio. Para o efluente primário, observou-se uma elevada redução da faixa de maior massa molecular ( > 2kDa) após a aplicação de 0,72 mg\'O IND.3\'/mL efluente. Alcançaram-se 85% e 61% de remoção da faixa superior a 5 kDa para os efluentes de extração alcalina da indústria Howe Sound sob pH inicial 7 e 12, respectivamente, com a aplicação de cerca de 0,72 mg\'O IND.3\'/mL efluente. A faixa de maior massa molar ( > 10 kDa) dos efluentes de extração alcalina da indústria Catalyst Paper foi removida com a aplicação de aproximadamente 0,80 mg \'O IND.3\'/mL efluente. O papel do ozônio molecular disponível sob pH neutro parece ser de fundamental importância quando o objetivo é a redução dos compostos de elevada massa molecular. / The impact of ozone oxidation in transforming high molecular weight (HMW) organic compounds in order to improve the biodegradability of pulp and paper effluents was investigated under different ozone doses. The experiments were conducted uppon a primary treated effluent and an alkaline bleach plant effluent taken from two pulp mills. The effluents were investigated under different initial pH (7 and 12). Ozone was applied using a semi-batch reactor equipped with fine bubble diffuser. The results showed the potential for using ozone as a pre-treatment to the conventional biological process. Applying 0.70 mg\'O IND.3\'/mLww to the primary treated effluent enhanced the ratio of BOD5/COD was from 0.18 to 0.35 and decreased the colour by 87%. The ratio of BOD5/COD was increased from 0.07 to 0.15 (initial pH 12) and to 0.20 (initial pH 7) and colour was reduced by 44% after applying 0.80 mg\'O IND.3\'/mLww to the alkaline bleach effluent from Howe Sound\'s mill. A similar behavior was observed after 0.80 mg\'O IND.3\'/mLww was applied to the alkaline bleach effluent from Catalyst\'s mill. The ratio of BOD5/COD was increased from 0.07 to 0.16 and the effluent colour decreased by 78%. These changes were primarily driven by reductions of the HMW fractions of the effluent during ozonation. Organics with molecular range higher than 2 kDa were completely removed from the primary treated effluent. Aproximately 85% and 61% of the organics higher than 5 kDa were removed from the Howe Sound\'s alkaline bleach effluent under initial pH 7 and 12, respectively, after applying 0.72 mg\'O IND.3\'/mLww. Organic compounds with molecular weight higher than 10 kDa were completely removed from the Catalyst\'s alkaline bleach effluent after applying 0.80 mg\'O IND.3\'/mLww. Molecular ozone available under neutral conditions seems to play an important role when the removal of the high molecular weight organic compounds is the main objective.

Orientador: Edson Tomaz / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-26T01:44:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fujimoto_TaniaMiyoko_M.pdf: 3195882 bytes, checksum: 017f2daada97280db73d8fb4da0b097e (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Compostos orgânicos voláteis (COV) representam uma categoria de substâncias poluentes que geram diferentes impactos ambientais. Eles são responsáveis pelo aumento das concentrações de ozônio ao nível do solo e pela formação de aerossóis orgânicos secundários. Além disso, alguns deles contribuem para a degradação do ozônio estratosférico e a ampliação do efeito estufa. Alguns componentes têm um caráter carcinogênico, teratogênico ou mutagênico. Há estudos envolvendo o tratamento dos COV pelos mais diversos métodos, tais como: incineração, adsorção e absorção. Reatores fotocatalíticos, muito estudados em aplicação em fase aquosa e com grande sucesso na oxidação de contaminantes orgânicos, aparecem como uma alternativa pouco estudada. A fotocatálise em fase gasosa usando o TiO2 como catalisador se apresenta como uma solução interessante para o tratamento de compostos orgânicos voláteis, por não requerer operação em altas temperaturas, pelo baixo custo do TiO2, por ser seletiva na absorção de radiação e por gerar como produtos da reação CO2 e água, o que dispensa demais tratamentos. Estudos demonstram que a adição de metais nobres ao TiO2 comprova uma melhoria na eficiência fotocatalítica das reações de oxidação de compostos orgânicos voláteis. Dentro deste escopo, este trabalho tem como objetivo testar a eficiência do processo de oxidação de COV em fase gasosa por fotocatálise heterogênea com catalisador de dióxido de titânio (TiO2) impregnado com 1% de paládio (Pd) sob luz ultravioleta. O método de impregnação de paládio em TiO2 pela redução com NaBH4 mostrou-se adequado pelas técnicas de caracterização por DRX, XPS, UV ¿Vis, BET, MEV e Quimissorção de H2, pois há a impregnação do metal na superfície do catalisador sem promover modificações estruturais no TiO2 e não ocorreu alterações na razão de anatase/rutilo. Por XPS indicou a presença de metal em sua forma elementar. Além disso, os resultados da oxidação dos compostos n-hexano, ciclohexano, metil-ciclohexano, n-octano e iso-octano demonstraram aumento significativo na eficiência da conversão, pois foram obtidos valores acima de 90% em tempos de residência de aproximadamente 35 s / Abstract: Volatile organic compounds (VOCs) represent a category of pollutants substances that generate different impacts. They are responsible for increase concentrations of tropospheric ozone and also the formation of secondary organic aerosols. In addition, some of them contribute to the degradation of stratospheric ozone and greenhouse gas intensification. Some components have a carcinogenic, teratogenic or mutagenic character. There are studies involving the treatment of VOCs with various methods, such as: incineration, adsorption and absorption. Photocatalytic reactors, extensively studied in aqueous and with great success to destroy organic contaminants, appears as an alternative understudied. The photocatalysis gas phase using TiO2 as catalyst shows an interesting solution for the treatment of volatile organic compounds, because does not require operation at high temperatures, the low cost of TiO2, being selective in absorbing radiation and the products of reactions are CO2 and water, which eliminates other treatments. Studies prove that the addition of noble metals on TiO2 can improve the photocatalytic efficiency in the oxidation of volatile organic compounds. Therefore, this paper aims to test the efficiency of oxidation of volatile organic compounds (VOC) in gas phase catalysts through heterogeneous photocatalysis with titanium dioxide (TiO2), and their impregnation with 1% palladium (Pd) and UV light. The method for impregnate palladium on TiO2 with NaBH4 reduction was appropriated according to techniques for characterization like XRD, XPS, UV-vis, BET, SEM and H2 chemisorption, because all analysis confirmed that the impregnation of the metal on the catalyst surface do not structurally modify TiO2, neither changes occurred in the ratio of anatase/rutile. XPS indicated the presence of metal in elemental form. The results the oxidation of compounds n-hexane, cyclohexane, methyl cyclohexane, n-octane and iso-octane indicated a significant increase in conversion efficiency; the values were above 90% at residence times around 35 s / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestra em Engenharia Química

Le principal objectif de la thèse est l'optimisation d'un procédé d'oxydation avancée par la mise en œuvre des outils de l'automatique moderne.Le procédé considéré concerne l'ozonation catalytique utilisé pour traiter les eaux résiduaires industrielles. L'optimisation de ce procédé consiste à contrôler l'abattement des polluants tout en minimisant le coût de fonctionnement du procédé. La mesure en ligne de la concentration en polluant est fournie par l'absorbance, grandeur corrélée à la DCO. Le procédé est alors considéré comme un système à une entrée, la puissance du générateur d'ozone, et deux sorties, l'ozone dans les évents et l'absorbance.L'identification du procédé a mené à l'estimation d'un modèle linéaire pour construire les lois de commande et d'un modèle non-linéaire, de type modèle de Wiener, pour tester les correcteurs en simulation avant les essais expérimentaux.Les trois commandes testées, la commande par modèle interne, la commande optimale et la commande H∞, permettent de rejeter des perturbations sur la concentration en polluant dans les effluents à traiter. Des analyses de stabilité du système bouclé, vis-à-vis de retards sur la commande, ont été menées.Les résultats expérimentaux obtenus ont permis de conclure sur les gains significatifs apportés par ces développements.La méthodologie développée pour cette application peut être étendue à d'autres procédés afin de faciliter le développement industriel des procédés d'oxydation avancée. / The main goal of the PhD thesis focuses on the optimization of an advanced oxidation process by implementing the modern control tools.The considered process is a lab-scale pilot of industrial wastewater treatment by catalytic ozonation. The optimization of this process is achieved by controlling the pollutant abatement while minimizing the high operating costs. The online measurement of the pollutant concentration is provided by the absorbance which is correlated with COD. Therefore, the process is considered as a system with one input, the ozone generator power, and two outputs, the ozone gas concentration at the top of the reactor and the absorbance.A linear model of the process was identified. It allowed calculating the control laws. And a nonlinear model, with a so-called Wiener model structure, was also identified to test the controllers in simulation before the experiments.The three control methods applied, the internal model control, the optimal control and the H∞ control, allow rejecting disturbance on the pollutant concentration of the effluent to be treated.The stability of closed-loop system with delayed control input was analyzed.The experimental results show the significant benefits provided by this closed-loop system.The methodology developed for this application can be extended to other processes to facilitate the industrial development of advanced oxidation processes.