Os desreguladores endócrinos, como o bisfenol A (BPA), são compostos encontrados na água em concentrações da ordem de μg.L-1 ou ng.L-1, sendo por isso também denominados micropoluentes. Sua presença, mesmo em baixas concentrações, pode causar prejuízos aos organismos expostos. Neste contexto, o objetivo do presente trabalho foi avaliar a remoção de BPA por membranas de ultrafiltração (UF) e osmose inversa (OI) e por carvão ativado granular (CAG). Essas técnicas têm a vantagem de não gerar subprodutos que também podem ser tóxicos. Nos estudos foram realizados experimentos para remoção do BPA através de membrana PL-1 (celulose regenerada de 1 kDa), Sy-10 (polietersulfona de 10 kDa) e membrana de OI (poliamida) reutilizada, com concentração inicial de 500 μg.L-1 de BPA. Para a membrana Sy-10, foram testados os pHs 7 e 10. Os ensaios de adsorção foram realizados com CAG (1-2mm) em frascos contendo 100 mL da solução de BPA, com 0,5 g de CAG para cada frasco. As variáveis testadas foram pH, tempo de contato e concentração inicial na ordem de mg.L-1. Adicionalmente, foi testada a concentração inicial de 500 μg.L-1 de BPA em experimento de adsorção. Os resultados obtidos mostraram que a capacidade da membrana Sy-10 para remoção de BPA foi superior, chegando a cerca de 90% de remoção, em contraposição aos 20% encontrados para PL-1. A membrana de OI apresentou remoções de cerca de 95%. A influência do pH (7 e 10) na remoção do BPA para a membrana Sy-10 não mostrou-se significativa. Nos ensaios de adsorção, analisando diferentes valores de pH, obteve-se eficiência de 93% para pH 7. Ensaios de variação do tempo de contato com CAG mostraram que o equilíbrio é atingido nos primeiros 10 minutos para a maior concentração e em 40 minutos para a menor concentração testada, de 500 μg.L-1. O estudo do efeito da concentração inicial de BPA na adsorção mostrou que a remoção aumenta com o aumento da concentração inicial do poluente. Conclui-se que tanto a adsorção em CAG quanto membranas são boas alternativas para a remoção de BPA de soluções aquosas. As duas técnicas poderiam ser usadas conjuntamente, sendo que o concentrado do processo com membranas poderia ser submetido à adsorção por CAG. / Endocrine disrupting chemicals, such as bisphenol A (BPA) compounds, are found in water at concentrations of the order of μg.L-1 or ng.L-1 is therefore also known micropollutants. His presence, even at low concentrations, can cause damage to exposed organisms. In this context, the aim of this study was to evaluate the removal of BPA by ultrafiltration (UF) and reverse osmosis (RO) membranes and granular activated carbon (GAC). These techniques have the advantage of not generating by-products can also be toxic. In the studies were performed experiments to remove the BPA by PL-1 (1 kDa regenerated cellulose), Sy-10 (10 kDa polyethersulfone) and RO (polyamide) reused membranes, with initial concentration of 500 μg.L-1 of BPA. For Sy-10 membrane pHs 7 and 10 were tested. The adsorption experiments were carried out with GAC (1-2mm) in flasks containing 100 mL of the BPA solution and 0.5 g of GAC to each vial. The variables tested were pH, contact time and initial concentration on the order of mg.L-1. Additionally, we tested the initial concentration of 500 μg.L-1 of BPA in adsorption experiment. Results showed that the capacity of Sy-10 membrane to remove BPA was higher, reaching approximately 90% removal, as opposed to the 20% found to PL-1. The RO membrane showed removal of about 95%. The influence of pH (7 and 10 ) in the removal of BPA onto the membrane Sy - 10 was not significant. In adsorption tests, analyzing different pH values was obtained efficiency from 93% to pH 7. Testing time variation of contact GAC showed that equilibrium is reached in the first 10 minutes to the largest concentration and 40 minutes to the lowest concentration tested, 500 μg.L-1. The study of the effect of the initial concentration of BPA in the adsorption showed that removal increases with increase in the initial concentration of the pollutant. It was concluded that both the GAC adsorption as membranes are good alternatives for the removal of the BPA aqueous solutions. The two techniques could be used together, with the concentrate from the membrane process could be subjected to adsorption GAC.

Sistemas de tratamento de efluentes, que empregam carvão ativado como sólido adsorvente são amplamente utilizados na indústria. O carvão ativado pode ser produzido a partir de materiais de diferentes origens, sendo os carvões comerciais geralmente obtidos a partir de madeira, casca de coco ou carvão mineral. Buscando aliar alta eficiência de processo e custo acessível de fabricação, a procura de materiais alternativos para fabricação de carvão ativado se apresenta como grande motivação. Outro aspecto importante relacionado com a redução de custos nos processos de adsorção é a reutilização do adsorvente em ciclos de adsorção/regeneração. Neste contexto, o presente trabalho tem por objetivo produzir carvão ativado a partir de engaço de uva e desenvolver um reator eletroquímico de bancada para estudar a regeneração do sólido produzido. Os carvões produzidos foram ativados em atmosfera controlada utilizando dióxido de carbono (CO2) e também pelo uso de soluções de ácido nítrico (HNO3) e ácido clorídrico (HCl). Para investigar a eficiência da regeneração de carvão ativado pelo método eletroquímico, construiu-se um reator e o carvão produzido foi saturado com fenol. As condições operacionais do reator eletroquímico (tempo de processamento, modo de operação, a corrente utilizada, a polaridade e o fluido de processamento) foram estudadas, utilizando carvão ativado comercial como referência. O estudo mostrou que o aumento da corrente e do tempo de processo aumentou a eficiência de regeneração. Entre os eletrólitos utilizados, melhores resultados foram atingidos com NaCl. O processo de regeneração eletroquímica desenvolvido neste estudo apresentou capacidades de regeneração de 100%, quando utilizadas as melhores condições de processo, mostrando que esta forma de regeneração para carvão ativado saturado com compostos aromáticos é muito promissora. No que se referem aos carvões ativados produzidos, estes apresentaram área de superficie BET e volume de poros de até 741m²/g e 0,34cm³/g respectivamente. O processo de pirólise mostrou um grande efeito sobre o produto final, e que as condições de carbonização afeta de forma significativa a estrutura porosa dos carvões ativados resultantes. Os carvões produzidos foram aplicados em sucessivos ciclos de adsorção/regeneração eletroquímica. Este estudo mostrou que a regeneração eletroquímica provoca uma redução significativa na área de superfície total e volume de poros, provavelmente devido à destruição parcial dos poros, que promove a perda de massa, resultando em capacidades de adsorção menores. A variação dos grupos de superfície ocasionada pela regeneração eletroquímica influenciou diretamente na adsorção de fenol, com maiores proporções para as interações doadorreceptor de elétrons, e para as interaçãos dispersivas de acoplamento de elétrons π-π. A formação de grupos de oxigênio na superfície dos carvões ativados levou ao enfraquecimento das forças de dispersão devido à extração de elétrons da banda π de grupos aromáticos no plano basal dos carvões ativados. Embora o enfraquecimento da interação dispersiva mostre efeito limitante para a adsorção, a adsorção depende fortemente da quantidade de grupos básicos na superfície dos carvões ativados. O processo de regeneração eletroquímica apresentou excelentes características para uma ampliação de escala, sendo possível a realização de aplicações para recuperação de grandes quantidades de carvões ativados saturados. O processo ainda necessita de estudos que apresentem soluções principalmente na preservação da massa de adsorvente e nas características de superfície. / Wastewater treatment systems that use activated carbon as solid adsorbent are widely common in the industry. Activated carbon can be produced from different raw materials. Commercial activated carbon, for example, is usually obtained from wood, coconut shells or mineral coal. Looking for combining high process efficiency and low cost of manufacture, alternative materials for activated carbon production is presented as a great motivation. Another important aspect related to the cost reduction in adsorption processes is the reuse of activated carbon in several cycles of adsorption/regeneration. In this context, this work aims to prepare activated carbon from grape stalks and design an electrochemical reactor in bench scale to regenerate the activated carbon produced, in several cycles of adsorption/regeneration. The activated carbons produced were activated in a controlled atmosphere using carbon dioxide (CO2) and also by the use of solutions of nitric acid (HNO3) and hydrochloric acid (HCl). To investigate the effectiveness of regeneration of activated carbon by electrochemical method, was built a reactor and the activated carbon produced was saturated with phenol. Electrochemical reactor operating conditions (the current processing time used, operation mode, the polarity and the processing fluid) were studied, using commercial activated carbon as a reference. The study showed that the increase in electrical current and process time has increased the efficiency of regeneration. Among the electrolytes used, better results were achieved with NaCl. The electrochemical regeneration process developed in this study presented regeneration capacities of the 100%, when used the best process conditions, showing that this form of regeneration for activated carbon saturated with aromatics is very promising. Regarding the characteristics of activated carbons produced, they have BET surface area and pore volume up to 741m m²/g and 0.34 cm³/g respectively. The pyrolysis process showed a big effect on the final product, and the carbonization conditions significantly impacts porous structure of activated carbon as a result. The carbons produced were applied in successive adsorption/electrochemical regeneration cycles. This study showed that the electrochemical regeneration causes a significant reduction in total surface area and pore volume, probably due to the partial destruction of the pores, which promotes the loss of mass, resulting in smaller adsorption capabilities. The variation of surface groups caused by electrochemical regeneration influenced directly on adsorption of phenol, with higher proportions to the donor-acceptor interactions of electrons and for dispersive interactions of π-π electrons coupling. The formation of oxygen groups on the surface of activated carbon led to the weakening of the dispersion forces due to the extraction of π band electrons of aromatic groups in the basal plane of activated carbons. Although the weakening of dispersion interaction show limiting effect for adsorption, adsorption depends strongly on the quantity of basic groups on the surface of activated carbons. The electrochemical regeneration process has excellent characteristics for scale-up, making possible the recovery of large amounts of saturated activated coals. The process still requires studies that present solutions particularly in the preservation of the mass of adsorbent and surface characteristics.

A crescente contaminação dos sistemas de água doce com milhares de compostos químicos naturais e industriais é um dos principais problemas ambientais enfrentados pela humanidade. Embora a maioria destes compostos esteja presente em baixas concentrações, muitos deles podem causar efeitos danosos à saúde. Adicionalmente ao aumento da poluição, com a descarga de fertilizantes, pesticidas, fármacos, detergentes, derivados de petróleo, entre outros, grande parte das instalações para tratamento de água no Brasil opera com sistema convencional, não atuando de forma eficiente na remoção desses microcontaminates. Carvão ativado em pó (CAP) e granular (CAG) tem sido utilizados em muitos países para remoção de microcontaminantes e substâncias que causam gosto e odor na água. No Brasil já foram desenvolvidas diversas pesquisas com o emprego de CAP para remoção de gosto e odor e alguns contaminantes específicos de águas de abastecimento. Neste trabalho foi testado um CAG produzido a partir de cascas de coco para remoção por adsorção de microcontaminates orgânicos de águas de abastecimento. A água utilizada nos experimentos foi coletada no ponto de captação da Estação de Tratamento de Água (ETA) Lomba do Sabão. Para a caracterização da capacidade adsortiva do carvão foram realizados seis ensaios de isotermas de adsorção e quatro ensaios em colunas de leito fixo, projetada com base na norma ASTM D 3922. Os microcontaminantes orgânicos foram quantificados pela concentração de carbono orgânico dissolvido (COD), medido em analisador de carbono orgânico e por absorbância em espectofotômetro em comprimento de onda de 254nm. Os resultados indicam que o carvão utilizado tem baixa capacidade de adsorver a mistura de microcontaminantes presentes na água de abastecimento, quantificados como COD. Isto se deve, provavelmente, a falta de afinidade entre muitos destes compostos e o carvão. / Pollution growth in water bodies brought by daily discharge of thousands of chemicals from anthropogenic sources is one of the main environmental issues confronting humankind. Although most of these chemicals are present in very low concentrations, they can still be hazardous.to health. Additionally to the increasing levels of pollution brought by discharges of fertilizers, pesticides, prescription drugs and pharmaceuticals, detergents, and petroleum derivatives, among others, the standard processes that are used in drinking water treatment plants in Brazil are not effective to remove these micropollutants. Powdered (PAC) and granular (GAC) activated carbon have been used in many countries to remove micropollutants and taste and odor-causing substances from water. In Brazil, research has been made using PAC to remove taste and odor substances and specific micropollutants from water. In this research, GAC produced from coconut shells was used to test the removal of organic micropollutants present in source water by adsorption. Water used in this research was collected at the intake of Lomba do Sabão drinking water treatment plant in Porto Alegre. In order to assess the GAC adsorption capacity, six isotherm (batch) and four column (continuous flow) assays were performed according to ASTM D 3922 standard. Organic micropollutants were quantified by the concentration of dissolved organic carbon (DOC) and by ultraviolet absorption at 254 nm wavelength. The results suggest that the tested GAC have limited capability in adsorb the complex mixture of micropollutants that are present in source water, as measured by DOC. This is probably caused by lack of affinity between many micropollutants present in the mixture and the carbon.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Os corantes sintÃticos sÃo um dos poluentes mais comuns e frequentemente encontrados na indÃstria tÃxtil. A destinaÃÃo de esgoto contendo corantes para corpos de Ãgua à extremamente importante do ponto de vista ambiental, jà que mesmo em baixas concentraÃÃes os corantes podem ser altamente tÃxicos para sistemas aquÃticos. A elevada toxicidade à um dos grandes problemas de Ãguas residuais contendo corantes. Este estudo examinou como adsorventes nanoporosos trÃs materiais sendo um HidrÃxido Duplo Lamelar (HDL â Mg/Al), uma argila pilarizada (Al-PILC) e um carbono ativado comercial (GAC-Norit 1240) avaliando seus comportamentos na remoÃÃo dos corantes Reativo Preto 5 (RP5), Azul de Metileno (AM) e Ãcido Azul 25 (AA25). Os materiais baseados em argilas naturais e sintetizadas em laboratÃrio, assim como o carbono ativado, foram caracterizados por difraÃÃo de raios X, BET e FTIR, a fim de se obter informaÃÃo sobre suas caracteristicas estruturais e texturais. Experimentos em batelada utilizando um sistema de tanques agitados foram realizados para averiguar o efeito do pH do meio, da concentraÃÃo inicial de corante, do tempo de contato e da forÃa iÃnica do meio na adsorÃÃo dos corantes. Para o sistema de tanques agitados foram utilizados um agitador rotatÃrio orbital e tubos de acrÃlico contendo 20 mL de soluÃÃes de corantes em contato com 0,015 g dos adsorventes. As concentraÃÃes de equilÃbrio de cada corante foram determinadas em espectrofotÃmetro UV/Vis. A fim de descrever o comportamento das isotermas de adsorÃÃo, os dados de equilÃbrio foram correlacionados com o modelo de Langmuir (L). A contribuiÃÃo dos parÃmetros de transferÃncia de massa na cinÃtica de adsorÃÃo dos corantes RP5, AA25 e AM em carbono ativado tambÃm foi investigada. Estes dados fundamentais forneceram uma melhor compreensÃo dos mecanismos de transferÃncia de massa e dinÃmica difusional do sistema. O comportamento do pH e da forÃa iÃnica do meio foi de suma importÃncia para o entendimento dos processos de adsorÃÃo nos respectivos materiais para cada corante analisado. O pH das soluÃÃes aquosas foi bastante diferenciado, o qual foi dependente das caracterÃsitcas aniÃnicas e catiÃnicas dos materiais e dos corantes. De acordo com a anÃlise estatÃstica, o modelo de Langmuir foi adequado para representar os dados de adsorÃÃo dos corantes comprovado pela combinaÃÃo das constantes de ligaÃÃo do modelo, evidenciando uma forte interaÃÃo adsorvente-adsorbato. Pode-se notar que as cinÃticas de adsorÃÃo de corantes seguem um comportamento semelhante, com uma queda brusca da concentraÃÃo inicial de corante no sobrenadante nos primeiros momentos de contato, atingindo o equilÃbrio em aproximadamente 60 minutos, do que se pode inferir uma difusÃo molecular intrapartÃcula. As quantidades adsorvidas dos trÃs materiais indicaram um melhor desempenho obtido para o carbono ativado. / Synthetic dyes are one of the most common pollutants and often found in the textile industry. The disposal of wastewater containing dyes on water bodies is extremely important from an environmental standpoint, since the dyes even at low concentrations can be highly toxic to aquatic systems. The high stability and toxicity are the major problem in the treatment of wastewater containing dyes. This study examined three nanoporous adsorbents materials: a lamellar double hydroxide (LDH-Mg/Al), pillared clay (Al-PILC) and a commercial activated carbon (Norit GAC-1240), assessing hair performance in the removal of dyes Reactive Black 5 (RB5), Methylene Blue (MB) and Acid Blue 25 (AB25) used in the textile industry. The materials based on natural clays synthesized in the laboratory, and activated carbons were characterized by XRD, BET and FTIR, in order to obtain information about their structural and textural characteristics. Experiments using a batch stirred tank system were performed to investigate the effect of pH, the initial concentration of dye, contact time and ionic strength through adsorption of the dyes. For the system of stirred tanks a rotary shaker and acrylic tubes were used containing 20 mL of dye solutions in contact with 0.015 g of adsorbent. The equilibrium concentration of each dye was determined with a spectrophotometer UV/Vis. In order to describe the behavior of adsorption isotherms, the equilibrium data were correlated with the Langmuir model (L). The contribution of mass transfer parameters on the kinetics of adsorption of dyes RP5, AB25 and MB on activated carbon was also investigated. These data provide a basic understanding of mechanisms of mass transfer and dynamic diffusional system. The behavior of pH and ionic strength of the medium was very important for understanding of adsorption processes in the respective materials for each dye examined. The pH of the aqueous solutions was greatly different, which was dependent on characteristics anionic and cationic materials and colorants. According to statistical analysis, the Langmuir model was adequate to represent the data of adsorption of dyes shown. It may be noted that the kinetics of adsorption of dyes follow a similar behavior, with a sharp drop of the dye initial concentration in the supernatant in the first moments of contact, reaching the equilibrium in approximately 100 minutes. The adsorbed amounts of the three materials showed a revealed better performance obtained for activated carbon.

Como os tratamentos convencionais de água e efluentes normalmente não reduzem as concentrações de pesticidas significativamente, torna-se necessário utilizar outros tipos de tratamento associados e uma alternativa é o pós-tratamento empregando carvão ativado (CA) para adsorção desses poluentes. Sua viabilidade econômica está associada ao seu reúso. O desenvolvimento de novas técnicas de regeneração de CA contaminado após uso, como o emprego de Processos Oxidativos Avançados (POA), tem recebido muita atenção. Os POA são caracterizados pela geração de radicais hidroxila (HOo), que são fortes oxidantes capazes de mineralizar uma vasta gama de substâncias, geralmente sem a necessidade de disposicão final. Nesse sentido, no presente trabalho estudou-se a aplicação dos POA baseados na peroxidação assistida por radiação ultravioleta (H2O2/UV) e oxidação promovida por peroximonossulfato de potássio (PMS) para regeneração de CA contaminado com o herbicida amicarbazona. Os processos estudados consistiram de duas etapas: adsorção, contactando-se a solução contendo o herbicida com o CA por um período pré-determinado; e tratamento, empregando os processos H2O2/UV ou PMS. Os resultados para o sistema H2O2/UV indicaram que não houve regeneração do CA, já que não se observou aumento na capacidade de adsorção após ciclos de regeneração consecutivos. Para o processo baseado em PMS, a regeneração é aparentemente efetiva. O tempo de regeneração, para uma razão oxidante/contaminante mais alta, mostrou-se importante no processo oxidativo PMS, já que maiores tempos de contato entre o oxidante e o carvão contaminado resultaram em uma melhora, mesmo que pequena, na capacidade do CA em adsorver a amicarbazona. / Conventional water and wastewater treatment processes usually do not significantly reduce the concentrations of pesticides, thus other types of treatment are necessary. An alternative is the use of activated carbon (AC) for the adsorption of these pollutants, although its economic viability is directly associated with its reuse. The development of new techniques for regenerating AC contaminated after usage, as the Advanced Oxidation Processes (AOP), have received much attention. AOP are characterized by the generation of hydroxyl radicals (HOo), which are strong oxidants able to mineralize a wide range of substances, often without the need for final disposal. Thus, the present study investigated the application of AOPs based on the ultraviolet-assisted peroxidation (H2O2/UV) and oxidation promoted by potassium peroxymonosulfate (PMS) for the regeneration of AC contaminated with the herbicide amicarbazone. The processes studied consisted of two steps: adsorption, by contacting the solution containing the herbicide with the AC for a certain period of time; and treatment, using the H2O2/UV or PMS processes. The results for the H2O2/UV system showed a maintenance of the AC´s adsorption capacity, since there was observed a constant adsorption capacity after consecutive regeneration cycles. For the PMSbased process, regeneration appears to be more effective with time exposure associated with higher oxidant/contaminant ratios, shown to be the most important factor in this case, since longer contact periods between the oxidant and the contaminated activated carbon resulted in an improvement, however small, in the ability of AC to adsorb amicarbazone.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Este trabalho teve como objetivo sintetizar catalisadores metÃlicos de ferro suportados em carbono ativado a base de polÃmeros para sÃntese de Fischer-Tropsch. A preparaÃÃo dos catalisadores foi realizada pelo mÃtodo de impregnaÃÃo a umidade incipiente, utilizando soluÃÃo aquosa de nitrato de ferro nonahidratado para obtenÃÃo de amostras com, aproximadamente, 55% de ferro. Duas amostras foram preparadas (FeCP1 e FeCP2) e caracterizadas por fluorescÃncia de raios-X por energia dispersiva (EDXRF), difraÃÃo de raios-X (DRX), medidas de fisissorÃÃo de nitrogÃnio, espectroscopia fotoeletrÃnica de raio-X (XPS), microscopia eletrÃnica de varredura (SEM-EDS) e reduÃÃo à temperatura programada (TPR). As amostras foram submetidas tambÃm a testes catalÃticos, utilizando-se diferentes condiÃÃes de temperatura (513, 528 e 543 K), pressÃo (20, 25 e 30 atm) e razÃo molar H2:CO de 1 e 0,5. Os dados de EDXRF evidenciaram considerÃvel diferenÃa no teor de metal impregnado entre os dois catalisadores; o FeCP2 apresentou teor prÃximo ao esperado enquanto o catalisador FeCP1 ficou aquÃm do desejado. Os difratogramas obtidos por DRX mostraram um maior grau de cristalinidade da amostra FeCP2, enquanto FeCP1 e os dois suportes (CP1 e CP2) apresentaram-se como semi-cristalinos. Para o catalisador FeCP2, apresentaram-se duas fases ativas presentes, α-Fe2O3 e γ-Fe2O3; jà no FeCP1, hà apenas α-Fe2O3. A anÃlise das caracterÃsticas texturais revelou que, apÃs a introduÃÃo metÃlica no suporte, houve decrÃscimo nos valores de Ãrea especÃfica, volume de poros e diÃmetro de poros, sendo mais perceptÃvel para o catalisador FeCP2. As curvas de XPS expuseram os grupos funcionais oxigenados presentes na superfÃcie dos suportes, bem como a presenÃa do Fe+3 como fase ativa predominante em ambos os catalisadores. O espectro de ambos os catalisadores apresentou tambÃm um pico satÃlite que sugere a presenÃa de um outro estado de valÃncia do ferro semelhante ao que se tem no carbeto de ferro. As imagens obtidas por SEM exibiram forma e superfÃcie irregulares, sendo as partÃculas presentes no FeCP2 maiores que a do FeCP1 devido a sua cristalinidade. Os dados de EDS demonstraram que, aproximadamente, metade do percentual de ferro presente no catalisador encontra-se na superfÃcie. Pode-se inferir tambÃm por essa anÃlise, utilizando-se seu espectro, a presenÃa de carbeto de ferro na superfÃcie do catalisador. As curvas de TPR evidenciaram uma maior estabilidade do catalisador FeCP2 mediante o FeCP1, por este ter apresentado trÃs etapas de reduÃÃo do Ãxido de ferro e nÃo duas, como apresentada para aquele Ãltimo. O teste catalÃtico expÃs a melhor eficiÃncia do catalisador FeCP2 para a produÃÃo de hidrocarbonetos na faixa de C5-C9, para as mesmas condiÃÃes de temperatura, pressÃo e razÃo molar. Entretanto, a diminuiÃÃo da razÃo molar desfavoreceu a obtenÃÃo de hidrocarbonetos pesados. / The aim of this work was to synthesize iron catalysts supported on polymer-based activated carbons, for the Fischer-Tropsch synthesis. The preparation of the catalysts was performed by incipient wetness impregnation method using an aqueous solution of iron nitrate nonahydrate to obtain samples with approximately 55 % of iron. Two samples were prepared (FeCP1 and FECP2) and characterized by energy dispersive X-ray fluorescence (EDXRF), X-ray diffraction (XRD), nitrogen adsorption measurements, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), scanning electron microscopy (SEM-EDS) and temperature-programmed reduction (TPR). The samples were also submitted to catalytic tests using different conditions of temperature (513, 528 and 543 K), pressure (20, 25 and 30 atm), and H2:CO molar ratio of 1 and 0.5. EDXRF data showed considerable difference in content of impregnated metal for both catalysts. FeCP2 exhibited an iron load close to the value expected while FeCP1 presented an iron load significantly lower than expected. XRD patterns showed a higher degree of crystallinity of the sample FeCP2, whereas FeCP1 and both supports used (CP1 and CP2) were found to be semi-crystalline. FeCP2 catalyst presented two active phases, α-Fe2O3 and γ-Fe2O3, while FeCP1 showed only one phase, α-Fe2O3. The analysis of the textural characteristics revealed a decrease in the values of the specific area, pore volume and pore diameter after the introduction of the metal into the support, which was more noticeable with the FeCP2 catalyst. XPS patterns indicated oxygen functional groups on the support surface and the presence of Fe+3 as the predominant active phase on both catalysts. The spectrum of both catalysts also showed a satellite peak which shows the presence of another valence state similar to the iron carbide. Images obtained by SEM revealed irregular shape and surface, being the particles present in FeCP2 greater than those on FeCP1 due to the crystallinity of the former. EDS data showed that approximately half of the iron percentage present in the catalyst bulk is on the surface. The presence of iron carbide on the catalyst surface can be inferred by using this spectrum analysis too. TPR graphics demonstrated a higher stability of the FeCP2, due to the three-step reduction of iron oxide instead of two as shown for the FeCP1. According to the results of the catalytic tests FeCP2 exhibited a better efficiency for the production of hydrocarbons in the C5-C9 range, for the same conditions of temperature, pressure and molar ratio. However, the decrease in the molar ratio disfavors the production of heavy hydrocarbons.

CoordenaÃÃo de AperfeÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / O atual cenÃrio de recursos limitados de combustÃveis fÃsseis, o aumento da demanda por energia e o aquecimento global tem levado a um aumento expressivo na produÃÃo de biocombustÃveis na Ãltima dÃcada. O biodiesel emergiu como uma alternativa econÃmica e ambientalmente viÃvel para reduzir as emissÃes de gases responsÃveis pelo efeito estufa e a dependÃncia de combustÃveis derivados de petrÃleo. O glicerol à o principal subproduto da indÃstria de biodiesel e à tambÃm uma matÃria-prima muito versÃtil, podendo ser utilizado na produÃÃo de produtos quÃmicos, polÃmeros e combustÃveis. Recentemente vÃrios autores tÃm relatado a conversÃo de glicerol em Ãcido lÃtico, um importante composto com ampla aplicaÃÃo na indÃstria quÃmica, farmacÃutica e alimentÃcia. Um dos processos de destaque à a sÃntese hidrotÃrmica alcalina, que à vantajosa por permitir utilizar o glicerol contendo Ãgua originado na produÃÃo de biodiesel, mas que requer altas temperaturas que, aliadas Ãs condiÃÃes alcalinas em que a reaÃÃo acontece, podem provocar severa corrosÃo nos equipamentos. Neste trabalho foi possÃvel sintetizar e caracterizar um catalisador de palÃdio suportado em carbono ativado (Pd/C) e verificar sua influÃncia na conversÃo de glicerol em Ãcido lÃtico em condiÃÃes hidrotÃrmicas alcalinas. AtravÃs de uma tÃcnica de deposiÃÃo foi possÃvel obter um catalisador com teor mÃdio de 2,52% em massa do metal, presente como espÃcies catiÃnicas (Pd2+) e metÃlicas (Pd0). Este catalisador foi testado em reator de batelada, partindo-se de uma soluÃÃo 0,5 M de glicerol e 0,55 M de NaOH (razÃo molar NaOH:glicerol de 1,1) e carga de catalisador de 0,5 g/100 mL de soluÃÃo, nas temperaturas de 200 ÂC e 230ÂC. A conversÃo de glicerol, a seletividade a Ãcido lÃtico e o rendimento de Ãcido lÃtico foram monitorados durante 240 minutos de reaÃÃo. O melhor desempenho ocorreu na temperatura de 230 ÂC e 180 minutos de reaÃÃo. Nestas condiÃÃes foi possÃvel obter 95,9% de conversÃo de glicerol e 52,3% de seletividade a Ãcido lÃtico, resultando em um rendimento em Ãcido lÃtico de 50,1%. AlÃm disso, o catalisador apresentou estabilidade diante das condiÃÃes de reaÃÃo empregadas, sendo reutilizado por cinco ciclos de reaÃÃo sem perda significativa de atividade ou seletividade. / The current scenario of limited resources of fossil fuels, increased energy demand and global warming has led to a significant increase in biofuel production in the last decade. Biodiesel has emerged as an economic and environmentally viable alternative to reduce emissions of greenhouse gases and dependence on petroleum-based fuels. Glycerol is the main by-product of the biodiesel industry and also is a very versatile raw material, being used in the production of chemicals, fuels and polymers. Recently several authors have reported the conversion of glycerol into lactic acid, an important compound with wide application in the chemical, pharmaceutical and food industry. One of the prominent process is the alkaline hydrothermal synthesis, which is advantageous for allowing the use of glycerol containing water originated from biodiesel process, but requires high temperatures which, combined with the alkaline reaction conditions, can cause severe corrosion in equipment. In this study it was synthesized and characterized a palladium catalyst supported on activated carbon (Pd/C) and evaluated its influence in the conversion of glycerol to lactic acid. Using a deposition technique it was possible to obtain a catalyst with an average metallic content of 2.52%, present as cationic (Pd2+) and metallic (Pd0) species. This catalyst was evaluated in a batch reactor, operating with a 0.5 M glycerol and 0.55 M NaOH solution (NaOH:glycerol mole ratio of 1.1), catalyst loading of 0.5 g per 100 mL solution, at temperatures of 200ÂC and 230ÂC. The glycerol conversion, the selectivity to lactic acid and lactic acid yield were monitored for 240 minutes of reaction. The best performance was obtained at 230 ÂC and 180 minutes of reaction time. Under these conditions it was possible to obtain 95.9% conversion of glycerol and 52.3% selectivity to lactic acid, resulting in a lactic acid yield of 50.1%. Furthermore, the catalyst showed excellent stability in the reaction conditions employed in this study, being reused for five reaction cycles without significant loss of activity or selectivity.

AgÃncia Nacional do PetrÃleo / Activated carbons are amorphous materials represented by a pore size distribution (PSD) which usually reproduce the experimental isotherm of N2 at 77 K. Presently, we obtain this distribution using the activated carbon slit-pore model and isotherms calculated by molecular simulation. In this study, we have evaluated the extent to which the use of more realistic activated carbon models influences on the characterization, as well as the possibility of representing the activated carbon by a minimum three-pore PSD. Adsorption isotherms were calculated using the Grand Canonical ensemble within the Monte Carlo method, and compared with experimental isotherms of commercial activated carbons. The deconvolution method with non negative least squares was used to determine the PSDs. We observed that the models containing heterogeneity factors were more accurate than the simplified models, and that activated carbons could be well represented by a minimum three-pore distribution without significant loss of precision. Furthermore, we demonstrated that the minimum PSD could be applied to formulate virtual porous carbon models that are useful in the heterogeneity study. Finally, we propose the use of the minimum PSD to replace the classical calculations of average pore size. / Carbonos ativados sÃo materiais amorfos representados por uma distribuiÃÃo de tamanho de poros (PSD) que usualmente reproduz a isoterma experimental de N2 a 77 K. Presentemente esta distribuiÃÃo à obtida com o uso do modelo de carbono ativado de placas paralelas de grafeno e isotermas calculadas por simulaÃÃo molecular. Neste estudo avaliou-se a influÃncia do uso de modelos de poros de carbono ativado mais realistas sobre a caracterizaÃÃo, bem como a possibilidade de representar o carbono ativado por uma PSD mÃnima constituÃda de apenas trÃs poros. Isotermas de adsorÃÃo foram calculadas utilizando-se o algoritmo de Monte Carlo no ensemble grande canÃnico e comparadas com as isotermas experimentais de carbonos ativados comerciais. O mÃtodo de deconvoluÃÃo com mÃnimos quadrados nÃo negativos foi utilizado para determinaÃÃo das PSDs. Observou-se que modelos contendo fatores de heterogeneidade mostraram-se mais precisos que os modelos simplificados. Notou-se ainda que efetivamente o carbono ativado pode ser representado por uma PSD mÃnima de trÃs poros sem perda significativa de precisÃo. AlÃm disso, demonstrou-se que a distribuiÃÃo mÃnima pode ser usada para elaborar modelos virtuais de carbono que sÃo Ãteis no estudo de heterogeneidades. Finalmente propomos o uso da PSD mÃnima em substituiÃÃo ao cÃlculo clÃssico de tamanho mÃdio de poros.

CoordenaÃÃo de AperfeÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Adsorption processes involving carbon dioxide (CO2) capture and sequestration have been objects of different studies. A typical problem is the separation of CO2 from fuel gases emitted in power plants in order to mitigate the global warming effects. Recently, Pressure Swing Adsorption (PSA) technology is being applied to this separation. However, design and analysis of adsorption processes are a difficult task due to the large number of parameters involved. This work studies the dynamics of this separation in activated carbons C141 and WV 1050 through commercial software Aspen Adsorption (AspenTechÂ). First, we evaluated the ability of the software reproducing experimental fixed bed data in C141 reported on literature, considering the mixture 10% of helium (carrier gas), 15% dioxide carbon and 75% nitrogen, molar basis. The results showed satisfactory resemblance to the literature. From a scale-up of the analyzed system, it was sized a PSA apparatus at 298 K operating with two columns and four steps: adsorption, depressurization, purge and repressurization (Skarstrom cycle). High-pressure step was at 3.0 bar and regeneration at 1.1 bar. Fuel gas mixture simulated was composed only of CO2 and N2; the molar fraction of the first component at the feed stream was 15%. The product stream in C141 showed purity and recovery of carbon dioxide from approximately 23% and 60% on a molar basis, respectively. The productivity was 0.72 t CO2 kg-1 year-1. Through the study of design variables such as column diameter and length, feed and purge flow rate, feed composition and step times, the product purity exceeded 30 % and the recovery bordered 75%, with maximum productivity of 1.02 t CO2 kg-1 year-1 for some process settings. The process yields in WV 1050 were 26.5 % purity, 47 % recovery and 0.53 t CO2 kg-1 year-1. / Processos de adsorÃÃo envolvendo a captura e o sequestro de diÃxido de carbono (CO2) vÃm sendo objetos de diferentes estudos. Um dos problemas tÃpicos analisados à a separaÃÃo do CO2 a partir dos gases de queima emitidos em plantas energÃticas com o intuito de mitigar os efeitos do aquecimento global. Recentemente, a tecnologia Pressure Swing Adsorption (PSA) està sendo aplicada para este tipo de separaÃÃo. Entretanto, o projeto e a anÃlise de processos de adsorÃÃo sÃo uma tarefa difÃcil devido à grande quantidade de parÃmetros envolvidos. Este trabalho estuda a dinÃmica dessa separaÃÃo nos carbonos ativados C141 e WV 1050 atravÃs do software comercial Aspen Adsorption da AspenTechÂ. Inicialmente, foi avaliada a capacidade do software no que diz respeito à reproduÃÃo de dados experimentais de leito fixo reportados na literatura, que consideram a mistura como sendo, em base molar, 10 % de hÃlio (gÃs de inerte), 15 % de diÃxido de carbono e 75 % de nitrogÃnio. Os resultados obtidos apresentaram semelhanÃa satisfatÃria aos da literatura para o sÃlido C141. A partir de um scale-up desse sistema analisado, foi dimensionada uma PSA a 298 K de duas colunas e quatro passos: adsorÃÃo, despressurizaÃÃo, purga e repressurizaÃÃo (ciclo Skarstrom). A etapa de maior pressÃo ocorre a 3,0 bar e a regeneraÃÃo a 1,1 bar. Considerou-se que o gÃs de queima à composto apenas por CO2 e N2, sendo a fraÃÃo molar de alimentaÃÃo do componente de interesse de 15%. Para C141, a corrente de produto apresentou pureza e recuperaÃÃo de diÃxido de carbono de aproximadamente 23 % e 60 % em base molar, respectivamente, com produtividade de 0,72 t CO2 kg-1 ano-1. AtravÃs do estudo de variÃveis de projeto como diÃmetro e comprimento da coluna, vazÃo de alimentaÃÃo e de purga, composiÃÃo de alimentaÃÃo e tempos das etapas do ciclo, a pureza do produto ultrapassou os 30 %, a recuperaÃÃo se aproximou de 75 % e a produtividade mÃxima foi de 1,02 t CO2 kg-1 ano-1 para algumas configuraÃÃes do processo. Os rendimentos para o adsorvente WV 1050 foram: pureza de 26,5 %, recuperaÃÃo de 47 % e produtividade de 0,53 t CO2 kg-1 ano-1.

Sistemas de tratamento de efluentes, que empregam carvão ativado como sólido adsorvente são amplamente utilizados na indústria. O carvão ativado pode ser produzido a partir de materiais de diferentes origens, sendo os carvões comerciais geralmente obtidos a partir de madeira, casca de coco ou carvão mineral. Buscando aliar alta eficiência de processo e custo acessível de fabricação, a procura de materiais alternativos para fabricação de carvão ativado se apresenta como grande motivação. Outro aspecto importante relacionado com a redução de custos nos processos de adsorção é a reutilização do adsorvente em ciclos de adsorção/regeneração. Neste contexto, o presente trabalho tem por objetivo produzir carvão ativado a partir de engaço de uva e desenvolver um reator eletroquímico de bancada para estudar a regeneração do sólido produzido. Os carvões produzidos foram ativados em atmosfera controlada utilizando dióxido de carbono (CO2) e também pelo uso de soluções de ácido nítrico (HNO3) e ácido clorídrico (HCl). Para investigar a eficiência da regeneração de carvão ativado pelo método eletroquímico, construiu-se um reator e o carvão produzido foi saturado com fenol. As condições operacionais do reator eletroquímico (tempo de processamento, modo de operação, a corrente utilizada, a polaridade e o fluido de processamento) foram estudadas, utilizando carvão ativado comercial como referência. O estudo mostrou que o aumento da corrente e do tempo de processo aumentou a eficiência de regeneração. Entre os eletrólitos utilizados, melhores resultados foram atingidos com NaCl. O processo de regeneração eletroquímica desenvolvido neste estudo apresentou capacidades de regeneração de 100%, quando utilizadas as melhores condições de processo, mostrando que esta forma de regeneração para carvão ativado saturado com compostos aromáticos é muito promissora. No que se referem aos carvões ativados produzidos, estes apresentaram área de superficie BET e volume de poros de até 741m²/g e 0,34cm³/g respectivamente. O processo de pirólise mostrou um grande efeito sobre o produto final, e que as condições de carbonização afeta de forma significativa a estrutura porosa dos carvões ativados resultantes. Os carvões produzidos foram aplicados em sucessivos ciclos de adsorção/regeneração eletroquímica. Este estudo mostrou que a regeneração eletroquímica provoca uma redução significativa na área de superfície total e volume de poros, provavelmente devido à destruição parcial dos poros, que promove a perda de massa, resultando em capacidades de adsorção menores. A variação dos grupos de superfície ocasionada pela regeneração eletroquímica influenciou diretamente na adsorção de fenol, com maiores proporções para as interações doadorreceptor de elétrons, e para as interaçãos dispersivas de acoplamento de elétrons π-π. A formação de grupos de oxigênio na superfície dos carvões ativados levou ao enfraquecimento das forças de dispersão devido à extração de elétrons da banda π de grupos aromáticos no plano basal dos carvões ativados. Embora o enfraquecimento da interação dispersiva mostre efeito limitante para a adsorção, a adsorção depende fortemente da quantidade de grupos básicos na superfície dos carvões ativados. O processo de regeneração eletroquímica apresentou excelentes características para uma ampliação de escala, sendo possível a realização de aplicações para recuperação de grandes quantidades de carvões ativados saturados. O processo ainda necessita de estudos que apresentem soluções principalmente na preservação da massa de adsorvente e nas características de superfície. / Wastewater treatment systems that use activated carbon as solid adsorbent are widely common in the industry. Activated carbon can be produced from different raw materials. Commercial activated carbon, for example, is usually obtained from wood, coconut shells or mineral coal. Looking for combining high process efficiency and low cost of manufacture, alternative materials for activated carbon production is presented as a great motivation. Another important aspect related to the cost reduction in adsorption processes is the reuse of activated carbon in several cycles of adsorption/regeneration. In this context, this work aims to prepare activated carbon from grape stalks and design an electrochemical reactor in bench scale to regenerate the activated carbon produced, in several cycles of adsorption/regeneration. The activated carbons produced were activated in a controlled atmosphere using carbon dioxide (CO2) and also by the use of solutions of nitric acid (HNO3) and hydrochloric acid (HCl). To investigate the effectiveness of regeneration of activated carbon by electrochemical method, was built a reactor and the activated carbon produced was saturated with phenol. Electrochemical reactor operating conditions (the current processing time used, operation mode, the polarity and the processing fluid) were studied, using commercial activated carbon as a reference. The study showed that the increase in electrical current and process time has increased the efficiency of regeneration. Among the electrolytes used, better results were achieved with NaCl. The electrochemical regeneration process developed in this study presented regeneration capacities of the 100%, when used the best process conditions, showing that this form of regeneration for activated carbon saturated with aromatics is very promising. Regarding the characteristics of activated carbons produced, they have BET surface area and pore volume up to 741m m²/g and 0.34 cm³/g respectively. The pyrolysis process showed a big effect on the final product, and the carbonization conditions significantly impacts porous structure of activated carbon as a result. The carbons produced were applied in successive adsorption/electrochemical regeneration cycles. This study showed that the electrochemical regeneration causes a significant reduction in total surface area and pore volume, probably due to the partial destruction of the pores, which promotes the loss of mass, resulting in smaller adsorption capabilities. The variation of surface groups caused by electrochemical regeneration influenced directly on adsorption of phenol, with higher proportions to the donor-acceptor interactions of electrons and for dispersive interactions of π-π electrons coupling. The formation of oxygen groups on the surface of activated carbon led to the weakening of the dispersion forces due to the extraction of π band electrons of aromatic groups in the basal plane of activated carbons. Although the weakening of dispersion interaction show limiting effect for adsorption, adsorption depends strongly on the quantity of basic groups on the surface of activated carbons. The electrochemical regeneration process has excellent characteristics for scale-up, making possible the recovery of large amounts of saturated activated coals. The process still requires studies that present solutions particularly in the preservation of the mass of adsorbent and surface characteristics.