[pt] Efluentes contendo cianeto estão presentes em indústrias de importância como a minero-metalúrgica, siderúrgica, entre outras, constituindo estes potenciais riscos para os ecossistemas, devido à elevada toxicidade do cianeto. O alvo do presente trabalho foi estudar a cinética de degradação do cianeto com ácido de Caro (H2SO5), um poderoso oxidante produto da reação entre o H2SO4 e H2O2, e desenvolver um modelo matemático que envolvesse a oxidação de CN - e a decomposição simultânea do H2SO5. Os ensaios foram realizados em regime de batelada, e as amostras utilizadas na degradação foram soluções sintéticas de CN - livre. A metodologia experimental envolveu um desenho fatorial 24, levando em conta 4 variáveis: [CN-] mg/L, razão molar [H2SO5]:[CN-], pH e tipo de ácido de Caro, com a finalidade de avaliar o efeito de cada variável na cinética da degradação. A análise estatística mostrou que as variáveis mais preponderantes na cinética de degradação foram [CN-] mg/L e [H2SO5]:[CN-]. Uma avaliação físicoquímica mostrou também uma maior velocidade de degradação a um pH 9 em relação a um pH 11, enquanto que um tipo de [H2SO5] de razão molar H2SO4//H2O2 igual a 3:1 teve uma maior eficiência que utilizando um [H2SO5] de razão estequiométrica 1:1. O ácido de Caro mostrou-se efetivo na degradação de cianeto, permitindo que em condições de: [CN-]o = 400 mg/L, , pH = 9, razão molar [H2SO5]/[CN-] = 3:1, e tipo de [H2SO5] = 3:1, atingi-se uma concentração final de [CN-] < 0,2 mg/L em um t = 10 min. / [en] Effluents containing cyanides are generated in important industrial áreas such as mining-metallurgical, steelmaking, petrochemical, amongst others, carrying potential risks to the environment due to the high toxicity of cyanide. The aim of the present work is to study the kinetics of cyanide degradation with Caro s Acid (H2SO5), a powerful oxidant generated by the reaction between concentrated grades of H2SO4 and H2O2, and to develop a mathematical model involving CN - oxidation and simultaneous self-decomposition of H2SO5. The experiments were conducted in batches using synthetic solutions of free cyanide. The experimental methodology employed involved a 24 factorial design with the four factors: initial [CN-] mg/L, molar rate [H2SO5]:[CN-], pH e type of Caro s acid, with the aim to evaluate the effect of these factors in the process reaction kinetics. The statistical analyses showed that the most affecting variables were initial [CN-] mg/L and [H2SO5]:[CN-] molar ratio. Nevertheless a physicalchemical evaluation showed that also pH and type of Caro s Acid made of 1 or 3 moles of H2SO4 with 1 mole of H2O2, had effect on the kinetics. The highest observed reaction rate was obtained in the following conditions: initial [CN-] = 400 mg/L, molar ratio [H2SO5]/[CN-]= 3:1, pH = 9 and type of Caro s acid = 3 moles H2SO4 to 1 mole H2O2, achieving a value of [CN-] < 0,2 mg/L in t = 10 min.

[pt] Para remover metais de águas e efluentes aquosos, geralmente são empregados métodos tradicionais, os quais envolvem a neutralização, com posterior hidrólise e precipitação de hidróxidos, utilizando uma base.O manganês deve ser removido de águas e efluentes aquosos, até que sua concentração atinja um máximo exigido pela legislação brasileira, que é de 0,1mg/L para águas e 1mg/L para efluentes aquosos. O trabalho desenvolvido aqui investigou a remoção de manganês (II) utilizando os oxidantes: oxigênio, reagente Fenton e peróxido de hidrogênio, para procurar dentre estes um processo que fosse mais eficiente do que o de simples precipitação do hidróxido. São discutidos os resultados de ensaios realizados com a utilização de soluções sintéticas de manganês (II), cujo objetivo foi desenvolver um caminho que favorecesse a remoção deste metal, para que a concentração do mesmo tanto em águas quanto em efluentes aquosos esteja de acordo com os padrões exigidos pela legislação brasileira (resolução CONAMA 20/ 1986).Os ensaios foram realizados em pH de 7 a 10, a temperatura ambiente e em torno de 80ºC e com um tempo de reação de 5,15 e 30 minutos. Foi utilizado peróxido de hidrogênio em dosagem estequiométrica com excesso de 100% e 200%, para a reação: Mn2+ (aq) + H2O2 (aq) -> MnO2(s) + 2 H+ (aq) Dentre os testes realizados, ambos o peróxido de hidrogênio e o reagente Fenton mostraram-se bastante eficientes na remoção de manganês, permitindo atingir concentrações finais desse metal inferiores a 0,3 mg/L, a temperatura ambiente em valores de pH inferiores aos necessários para a precipitação sem oxidante, com O2. / [en] I order to remove metals from waters and aqueous effluents generally are employed traditional methods which involve neutralization, hydrolysis and precipitation of hydroxides using a base. Manganese must be removed from waters and aqueous effluents down to a concentration limited by Brazilian law which is of 0.1 mg/L for waters and 1.0 mg/L for aqueous effluents. The work carried out herein investigated the removal of manganese (II) using the following oxidants: oxygen, hydrogen peroxide, and Fenton reagent, with the aim to identify a process that could be more efficient than the simpler hydroxide precipitation. Results are discussed of experiments made with synthetic solutions of 1000 mg/L manganese (II) with the objective of developing a route that could favour the removal of that metal to the levels established by Brazilian environmental law (resolution CONAMA 20 / 1986).The experiments were conducted in pH 7 to 10, at temperature ambient and 80 oC, with reaction times of 5, 15 and 30 minutes. Hydrogen peroxide was used in excess levels of 100 and 200% for the reaction: Mn2+ (aq) + H2O2 (aq) -> MnO2 (s) + 2 H+ (aq) Amongst the conducted experiments, both hydrogen peroxide and the Fenton reagent were shown to be most effective, allowing final concentrations of manganese less than 0.3 mg/L, at ambient temperature, in pH values lower than those required for precipitation without oxidation or with O2 (air).

[pt] Em função do crescente número de área contaminadas, identificadas nos grandes centros urbanos, é de crucial importância a evolução e o desenvolvimento dos processos relacionados ao tratamento destes locais, visando reduzir os riscos à saúde humana e ao meio ambiente, associados à presença dos contaminantes no meio subterrâneo. A presente dissertação tem como objetivo principal avaliar a eficiência de diferentes técnicas processuais, que poderiam ser aplicadas no tratamento de águas subterrâneas contaminadas, incluindo a ozonização e o uso de lodo ativado. Para isso, foram realizados ensaios de tratabilidade no laboratório do Institute of Sanitary and Environmental Engineering, da Universidade Técnica de Braunschweig, na Alemanha, os quais foram divididos em 3 etapas. A primeira etapa consistiu de um tratamento de caráter biológico, utilizando apenas o lodo ativado, coletado em estações de tratamento de efluentes sanitários, para a degradação de compostos orgânicos presentes em efluentes, artificiais e industriais, que simularam um efluente oriundo de um sistema de tratamento de uma área contaminada. A segunda etapa utilizou como técnica de tratamento, para o mesmo efluente, a ozonização, promovendo assim a oxidação química dos contaminantes. Por fim, foi utilizada uma combinação dos dois processos, sendo realizada a ozonização do efluente antes da degradação biológica. O objetivo desta etapa foi avaliar o incremento da biodegradabilidade do efluente por meio da ozonização. Os resultados obtidos indicaram, além da remoção da cor do efluente, uma efetiva redução dos valores de DQO, quando combinadas as duas técnicas de tratamento, sugerindo que a combinação das mesmas pode ser uma boa alternativa para o tratamento de efluentes de alta complexidade. / [en] Given the growing number of contaminated sites identified in large urban areas, it is of crucial importance the evolution and development of treatment processes for these sites, targeting the reduction of environmental and human health risks related to soil and groundwater contamination. The main goal of this dissertation is to evaluate the efficiency of various processing methods that could be applied in the treatment of contaminated groundwater, including the ozonation and activated sludge utilization. For that, jar tests were conducted in the laboratory of Institute of Sanitary and Environmental Engineering, at Braunschweig Technical University, in Germany, in three steps. The first step performed a biological treatment utilizing the activated sludge only which was collected from sewage treatment plants for the biodegradation of organic compounds present in effluents, both artificial and industrial, which simulated the effluent from a contaminated site treatment system. The second step utilized as treatment method, for the same effluent, an ozonation process, promoting the chemical oxidation of the contaminants. At last, a combination of both methods was tested where the ozonation was done prior to the biodegradation. The objective of this step was to evaluate the additional results of the biodegradation of the effluent when an ozonation process is done first. The results showed, in addiction of the color removal from the effluent, a larger reduction of DQO when both techniques are combined, suggesting that the combination can be a good alternative for treatment of high complexity wastewater.

[pt] Este trabalho apresenta o estágio atual do desenvolvimento de uma ferramenta numérica para simulação e análise do fluxo bifásico e do transporte multicomponente e de calor em meios porosos com interação química em duas dimensões. O programa desenvolvido foi baseado no UNSATCHEM_2D escrito em linguagem Fortran. A discretização das equações diferenciais parciais é feita em elementos finitos no espaço e em diferenças finitas no tempo. Uma interface grá- fica foi criada em linguagem Lua para a entrada dos dados e visualização dos resultados. Esta interface foi baseada no programa Mtool do TecGraf. O objetivo do trabalho foi implementar uma ferramenta que acoplasse diferentes processos em meios porosos: fluxo bifásico, transporte de solutos, processos químicos e temperatura. A ferramenta desenvolvida deverá ser útil em análises de problemas ambientais. Em particular, o enfoque deste trabalho é no acoplamento de processos químicos. Para isto, uma rotina de especiação química foi acoplada à cinética química com relevância na oxidação mineral. Para resolver o problema da especiação química, o programa Phreeqc foi utilizado. O trabalho apresenta detalhes dos processos de análise, de suas equações relevantes e da implementação numérica. No estágio atual de desenvolvimento, o programa é capaz de avaliar o transporte de metais e, em particular, a simulação da drenagem ácida em barragens de rejeito e pilhas de estéril sob condições complexas. Exemplos de validação e ilustrativos são mostrados e discutidos. São sugeridas algumas possibilidades de futuros acoplamentos à ferramenta numérica desenvolvida. / [en] This work presents the present stage of development of a numerical platform for simulation and analysis of two-phase flow and of, non isotermic, multicomponent transport in porous media with chemical interaction in two dimensions. The developed computer code is based on the UNSATCHEM_2D code written in Fortran language. The discretization of the partial differential equations is done by finite elements at the space and in finite difference at the time. A graphical interface was created in language Lua for the input of the data and result visualization. This interface was based on the program TecGraf’s Mtool. The purpose of the work was to construct a numerical tool that couples different processes in porous media: flow (two-phase), transport of solutes, chemical processes and temperature. The developed tool should be useful in the analysis of environmental problems. In particular, the work focused on the coupling of chemical processes. For this, a chemical speciation routine was coupled to chemical kinetics with relevance to mineral oxidation. In order to solve the chemical speciation problem, the program Phreeqc was used. The work presents details of the analyzed processes, their relevant equations and of the numerical implementation. At the present stage of development, the computer program is able to evaluate the transport of metals and, at particular, the simulation of the acid mine drainage at tailings discharge and waste rock piles under complex conditions. Validation and illustrative examples are shown and discussed. Possibilities of future additions to the developed tool are suggested.