Remoções quase totais de clorofenóis, por processos anaeróbios, já foram atingidas mediante elevada concentração de matéria orgânica e um número considerável de fontes de carbono. Porém, é necessário que se investigue o desempenho dos reatores submetidos a condições menos idealizadas. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma metodologia para avaliar um reator anaeróbio de leito fluidificado (RALF) como etapa de pré-tratamento de substrato sintético contendo pentaclorofenol (PCP). Para isso, foram adotadas as seguintes condições experimentais: fonte única de carbono; concentração reduzida de matéria orgânica; biomassa não previamente adaptada, e menores tempos de detenção hidráulica. Para cumprir o objetivo citado, foram desenvolvidos dois reatores, com 2,2 e 16 litros, respectivamente, e foram realizadas etapas de avaliação de materiais suporte, estudo de diversas interações (partícula/fluido, partículas fluido, biopartícula/fluido e biopartículas/fluido), e análise do desempenho do RALF sem PCP e com PCP. Os materiais suporte escolhidos foram a alumina, o basalto e o carvão ativado granular, todos com diâmetros próximos a 3 mm. Eles foram avaliados em ensaios de caracterização física, de microscopia eletrônica de varredura, de fluidodinâmica e de análise de imagens. O carvão apresentou os melhores resultados e foi escolhido para a continuidade do trabalho. As interações foram analisadas através de ensaios fluidodinâmicos, isotermas de adsorção, dentre outros. Nas condições experimentais utilizadas, a biomassa aumentou a densidade da partícula, fato que foi comprovado pelos ensaios para determinação da velocidade mínima de fluidificação, de expansão e porosidade do leito, e também de velocidade terminal da partícula isolada. As isotermas de adsorção demonstraram que a presença de matéria orgânica diminuiu em 9% a adsorção do PCP. O RALF apresentou um comportamento satisfatório no período de operação sem PCP. Nos 105 dias de operação, a eficiência média de remoção de DQO ficou quase sempre superior a 90%, e os outros parâmetros de monitoramento de desempenho apresentaram valores típicos, indicando estabilidade no processo. A presença de PCP no sistema, nas concentrações utilizadas, não alterou a qualidade da biomassa presente, e nem os parâmetros de monitoramento de desempenho, como DQO, alcalinidade, pH e ácidos voláteis. Mesmo sob condições menos idealizadas, foi observado um desempenho satisfatório do reator na remoção do PCP. Em concentrações variando de 1 a 6 mg/L, foram observadas eficiências médias de remoção de 93% e 70%, respectivamente, para os 80 dias de operação nessas condições. Diante dos resultados obtidos, foi possível concluir que a remoção de PCP em um RALF pode ser atingida mediante condições operacionais mais simples. / The almost total removal of chlorophenols by anaerobic processes has been achieved under high concentrations of organic matter and a considerably large number of carbon sources. However, it is necessary to investigate the performance of such reactors under less idealized conditions. The present work shows the development of a new methodology for evaluating the use of an anaerobic fluidized bed reactor (AFBR) in the pretreatment step of a synthetic substrate containing pentachlorophenol (PCP). In order to do that, the following experimental conditions were used: a single source of carbon; reduced concentrations of organic matter; non-previously adapted biomass, and smaller hydraulic retention times. To achieve the main objective, two reactors, one having a volume of 2.2 L and the other one, 16 L, were especially designed; evaluation steps of support material and the study of several interactions (particle/fluid, particles/fluid, bioparticle/fluid, bioparticles/fluid) were carried out, and the performance of the AFBR with and without PCP was analyzed. The three support materials employed were alumina, basalt and granular activated carbon, all having average diameters of 3 mm. These materials were evaluated through physical characterization methods, microscopy, hydrodynamic and image analyses. The activated coal showed the best results and was exclusively employed in the remainder of the work. The interactions were analyzed by hydrodynamics and adsorption isotherms, to name but a few. Under the experimental conditions employed, the biomass made the particle density increase, a fact that was verified in the determination of the minimum fluidization velocity, the bed porosity and expansion as well as the terminal velocity of isolated particles. The adsorption isotherms showed a decrease of 9% in PCP absorption due to the existence of organic matter. The AFBR showed satisfactory results during the operation without PCP. In the 105 days of operation, the average efficiency of COD removal remained almost always over 90%, while the other performance monitoring parameters remained at typical values, indicating the process stability. The presence of PCP under the concentrations used in the system did not seem to affect neither the quality of the biomass nor the performance monitoring parameters, like COD, alkalinity, pH and volatile acids. Even under less idealized conditions, the reactor showed good performance in removing PCP. The average efficiencies of removal attained around 93% and 70% for concentrations of 1 to 6 mg/L respectively. These concentration levels were kept during 80 days. In view of the results obtained, it is possible to conclude that reasonably good efficiency of PCP removal in AFBR can be attained under simpler operational conditions.

O objetivo desse projeto foi o de produzir sílica mesoporosa ordenada (SMO) do tipo SBA-15 com fósforos. A incorporação dos fósforos às paredes da sílica foi realizada através de um único processo de síntese. Os métodos experimentais utilizados para caracterização das amostras foram: RBS (Rutherford Backscattering Spectrometry) para a análise química, SAXS (Small Angle X Ray Scattering), XRD (X Ray Diffraction) e NAI (Nitrogen Adsorption Isotherms) para a análise estrutural destes materiais, além da fotoluminescência. Para a caraterização morfológica complementar das amostras, foi utilizado o SEM (Scanning Electron Microscopy). A incorporação de Eu na matriz de sílica preserva a estrutura de poros ordenada. Os resultados de XRD mostraram a formação de óxidos de európio. A partir dos resultados obtidos observaram-se diferentes efeitos da presença e ausência de sobrenadante durante o período de secagem nas amostras preparadas, como por exemplo, alterações de morfologia. As amostras preparadas com sobrenadante apresentaram menor área superficial e volume de poros. Materiais que mantiveram o sobrenadante apresentaram maior conteúdo de Eu e maior intensidade de luminescência. / The aim of this project was to synthesize ordered mesoporous silica (OMS) with phosphorus. The incorporation of phosphorus to the silica walls was performed by means of a one pot synthesis process. The experimental methods used to characterize the samples were: RBS (Rutherford Backscattering Spectrometry) for chemical analysis, SAXS (Small Angle X Ray Scattering), XRD (X Ray Diffraction) and NAI (Nitrogen Adsorption Isotherms) for structural analysis, besides fluorescence. SEM (Scanning Electron Microscopy) was used for complementary morphological characterization of the samples. The Eu incorporation in the silica matrix preserves the ordered mesoporous structure. The XRD results showed the presence of europium oxides. The presence and absence of the liquid solution during the drying process caused the formation of samples with different properties, as, for example, modification in morphology. Samples prepared in the presence of the liquid solutions showed smaller surface area and pore volume. Materials prepared with the liquid solution during the drying process presented larger Eu content and higher photoluminescence intensity.

The aim of this thesis is first and foremost to improve the fundamental knowledge of nonlinear and preparative separation theory by focusing on some of the remaining “white spots” on the theoretical chromatographic map. Secondly, the acquired knowledge is used to develop, validate and execute new methods for phase characterization in liquid chromatography. The methodology used in this thesis is a combination of experiments, fundamental nonlinear theory and systematic computer simulations. A fundamental knowledge of the molecular interactions between the compounds to be separated and the separation media requires the determination of adsorption isotherms over a broad concentration range to give a complete picture of all interactions in the separation system - weak as well as strong. In addition, such adsorption data is essential for optimization in preparative chromatography. For the first time, it has been experimentally shown that the injected molecules are not present in the detected peak when a small excess of molecules are injected into a chromatographic system equilibrated with a constant stream of identical molecules. Several experimental procedures for this method were developed such as (i) the optimal injection strategy and (ii) different labeling methods for visualizing the injected molecules. Remarkable phenomena in the single-component case, such as invisible peak deformation and deformed (invisible) frontal chromatograms, are reported, investigated, and explained. This phenomenon has asides from its future practical implementation, also a large didactic value. The accuracy of the ECP method is experimentally improved, and used to characterize the separation of protolytic compounds at different pH on modern commercially available silica and hybrid silica column packing materials. That investigation enables us to answer why basic compounds give a much more compact preparative peak profile at pH 11 than they yields at lower pH.

<p>Denna avhandling presenterar experimentella studier av polyelektrolytadsorption på motsatt laddade ytor, där substrat av både kiseloxid och blekt barrsulfatmassa har använts. Ett huvudsakligt syfte med denna forskning var att karaktärisera konformationen hos adsorberade skikt av katjonisk polyakrylamid (CPAM) i jämförelse med katjonisk dextran (Cdextran) och relatera denna information till inbindningskapaciteten av kolloidal kiselsyra. Ett andra syfte i denna avhandling var att studera kinetiken för sekventiell adsorption av polyamidamin epiklorhydrin (PAE) och karboxymetyl cellulosa (CMC) på massafibrer och att bestämma adsorptionsisotermer för deponering av polyelektrolyter skikt för skikt på massafibrer.</p><p>Adsorptionen av CPAM på kiseloxidytor studeras med stagnationspunkts-reflektometri och kvartskristalls-mikrogravimetri för att bestämma adsorptionskinetiken och mättnadsadsorptionens beroende av polyelektrolytens laddningstäthet, pH och NaCl koncentration. Konformationen hos adsorberade skikt av CPAM och Cdextran bestämdes både före och efter sekundär tillsats av kolloidal kiselsyra (CS) och adsorptionen av CS kvantifierades också som funktion av yttäckningen av polyelektrolyt.</p><p>Resultaten indikerar att laddningstätheten hos CPAM kontrollerar den adsorberade mängden på kiseloxidytor vid låga NaCl koncentrationer. Både adsorptionen av CPAM och Cdextran på kiseloxid visades vara effektiv i NaCl koncentrationer upp till 1 M, vilket indikerar ett signifikant bidrag av icke-jonisk interaktion mellan polyelektrolyterna och kiseloxid. Adsorptionen av CS var högre på föradsorberad CPAM än Cdextran. Konformationen hos de adsorberade skikten efter tillsats av CS sågs expandera signifikant för skikt baserade på CPAM medan skikt av Cdextran vid låga salthalter verkade återta sin konformation efter en temporär expansion.</p><p>I den andra delen av avhandlingen studerades sekventiell adsorption av PAE och CMC på massafibrer. Adsorptionsisotermer skikt för skikt på avkryllad massa visade att PAE adsorberade i större mängd än CMC, både i hänseende av massa och laddning. Adsorptionen av PAE var signifikant långsammare än CMC och adsorptionstiden till 90% av mättnadsadsorptionen bestämdes till 3 respektive 1 minut. Zetapotentialen för kryll bestämdes för adsorption av de två första polyelektrolytskikten och resultaten tydde på att kryllmaterialet omladdade inom en minut efter tillsatserna av polyelektrolyt. Reflektometriförsök inom sekventiell adsorption av PAE och CMC på kiseloxid antydde att den låga molekylviktsfraktionen av PAE störde uppbyggnaden av polyelektrolyt-multiskikten.</p> / <p>This thesis presents experimental studies of polyelectrolyte adsorption on oppositely charged surfaces, where substrates of both silica and bleached softwood kraft pulp were used. A major aim of this research was to characterise the conformation of adsorbed layers of cationic polyacrylamide (CPAM), in comparison to cationic dextran (Cdextran), and relate this information to the binding capacity of colloidal silica. A second aim in this thesis was to study the kinetics of the sequential adsorption of polyamide epichlorohydrine (PAE) and carboxymethyl cellulose (CMC) on pulp fibres, and to determine the adsorption isotherms for the layer-by-layer deposition of polyelectrolytes on pulp fibres.</p><p>The adsorption of CPAM on silica surfaces was studied using stagnation point adsorption reflectometry and quartz crystal microgravimetry to determine its adsorption kinetics as well as the dependencies of polyelectrolyte charge densities, pH, and NaCl concentration on saturation adsorption. The conformation of adsorbed layers of CPAM and Cdextran, analysed in terms of amount of water and layer thickness, was determined both before and after the secondary adsorption of colloidal silica (CS), and the adsorption of CS was also quantified as a function of the surface coverage of the polyelectrolyte.</p><p>Results indicate that the charge density of CPAM controlled the amount of the polyelectrolyte adsorbed on silica surfaces at low NaCl concentrations. The adsorption of both CPAM and Cdextran on silica was shown to be effective at up to 1 M NaCl concentrations, which indicates that non-ionic interactions between the polyelectrolytes and silica contribute significantly. CS adsorption was higher on pre-adsorbed CPAM than on Cdextran. The conformation of the adsorbed layer after CS addition was seen to expand significantly in CPAM-based layers, while the Cdextran layer appeared to restore its conformation after a temporary expansion at low salt concentrations.</p><p>In the second part of the thesis, the sequential adsorption of PAE and CMC on pulp fibres was determined using the polyelectrolyte titration technique. Layer-by-layer adsorption isotherms derived on fractionated pulp showed that PAE adsorbed in higher amounts than CMC did, both in terms of adsorbed mass and adsorbed charge. The adsorption of PAE was significantly slower compared to CMC, and the adsorption times required to reach 90% of the saturation adsorption were 3 and 1 min, respectively. The zeta potential of pulp fines was determined for the adsorption of the two first polyelectrolyte layers, and data indicated that the fines recharge within one minute after the polyelectrolyte additions. Reflectometry experiments regarding the sequential adsorption of PAE and CMC on silica indicated that the low-molecular-weight fraction of PAE disturbed the formation of polyelectrolyte multilayers.</p>

Este trabalho consistiu em uma investigação sobre a utilização da sílica mesoporosa ordenada tipo SBA-15 como veículo para a incorporação, proteção, transporte e liberação de substâncias biológicas de interesse imunológico e/ou terapêutico. Estudos preliminares incluíram experimentos para estudar o recobrimento da sílica SBA -15 com o polímero Eudragit® e a estabilidade dessa sílica tanto em meios experimentais (água e solução PBS) quanto em meios corporais rnimetizados. Ambos esses estudos demonstraram que as propriedades da SBA-15 e do Eudragit possibilitariam o prosseguimento do trabalho. Os experimentos iniciais de liberação foram feitos principalmente com albumina bovina (BSA), e demonstraram a capacidade da sílica de incorporar, em sua estrutura, as diversas moléculas utilizadas, bem como a influência do Eudragit sobre a dinâmica de liberação, sobretudo em meio ácido. Também foi explorada a incorporação de compostos à SBA-15 sob pressão, tanto in-situ quanto ex-situ. As intensidades relativas dos picos de difração mostraram ser sensíveis à exerção de pressão sobre a amostra, especialmente no que se referiu à incorporação de insulina. Os experimentos in-si tu durante a incorporação e liberação de insulina ajudaram a elucidar a dinâmica desses fenômenos, através da adaptação do modelo teórico, originalmente utilizado em estudos sobre a síntese da SBA-15. Nesse modelo, parâmetros de ajuste foram monitorados durante o experimento e a partir da sua evolução conclusões puderam ser traçadas. A instrumentação necessária para os experimentos in-situ foi desenvolvida, e fica aqui documentada para referências futuras em experimentos envolvendo soluções expostas ao feixe de raios X, especialmente no equipamento Nanostar, onde o arranjo foi originalmente implementado. Os procedimentos de análise, incluindo o modelo teórico, também ficam à disposição para que estudos futuros possam ser executados. A introdução teórica (Cap. 2), complementada pelos apêndices C e B, fica como resumo da teoria e da técnica para os interessados, que podem ainda consultar a literatura para maiores detalhes. / This work consisted of an investigation on the use of SBA-15-type ordered mesoporous sílica as a vehicle for incorporation, protection, transport and release of biological substances for ímmunologic and/or terapeutic processes. Preliminary studies included experiments regarding the coating ofthe SBA-15 sílica with the Eudragit® polymer and the stability of SBA-15 in experimental media (water and PBS solution) and in simulated body fluids. Both studies demonstrated that the properties o f SBA -15 and Eudragit allowed for continuation o f the work. The initial experiments were performed mainly with bovine serum a1bumin (BSA), and showed the silica\'s capacity of incorporating, in its structure, the various molecules, as well as the influence of Eudragit on the release dynamics. Also, the íncorporation of molecules into SBA-15 under pressure, both in-situ and ex-situ, was explored. The relative intensities of the diffraction peaks were found to be susceptible to the pressure exerted on the sample, especially regarding insulin. In-situ experiments made during the incorporation and release o f insulin helped elucidate the dynamics of those phenomena, through the adaptation of the theoretical model, which was or~ginally desinged to study the synthesis process of the sílica. In this model, fit parameters were monitored during the experiment and from their behavior some conclusions were drawn. The necessary instrumentation for the in-situ experiments was developed, and is documented for future referene in experiments involving the exposure of solutions ro X-rays, especially in the Nanostar, where it was originally designed. The analysis procedures, including the theoretical model, are also available for future studies. The theoretical introduction (Chap. 2), together with appendices B and Ç, is left for those interested in the theory and technique, who are also referred to the literature for further details.

O objetivo desse projeto foi o de produzir sílica mesoporosa ordenada (SMO) do tipo SBA-15 com fósforos. A incorporação dos fósforos às paredes da sílica foi realizada através de um único processo de síntese. Os métodos experimentais utilizados para caracterização das amostras foram: RBS (Rutherford Backscattering Spectrometry) para a análise química, SAXS (Small Angle X Ray Scattering), XRD (X Ray Diffraction) e NAI (Nitrogen Adsorption Isotherms) para a análise estrutural destes materiais, além da fotoluminescência. Para a caraterização morfológica complementar das amostras, foi utilizado o SEM (Scanning Electron Microscopy). A incorporação de Eu na matriz de sílica preserva a estrutura de poros ordenada. Os resultados de XRD mostraram a formação de óxidos de európio. A partir dos resultados obtidos observaram-se diferentes efeitos da presença e ausência de sobrenadante durante o período de secagem nas amostras preparadas, como por exemplo, alterações de morfologia. As amostras preparadas com sobrenadante apresentaram menor área superficial e volume de poros. Materiais que mantiveram o sobrenadante apresentaram maior conteúdo de Eu e maior intensidade de luminescência. / The aim of this project was to synthesize ordered mesoporous silica (OMS) with phosphorus. The incorporation of phosphorus to the silica walls was performed by means of a one pot synthesis process. The experimental methods used to characterize the samples were: RBS (Rutherford Backscattering Spectrometry) for chemical analysis, SAXS (Small Angle X Ray Scattering), XRD (X Ray Diffraction) and NAI (Nitrogen Adsorption Isotherms) for structural analysis, besides fluorescence. SEM (Scanning Electron Microscopy) was used for complementary morphological characterization of the samples. The Eu incorporation in the silica matrix preserves the ordered mesoporous structure. The XRD results showed the presence of europium oxides. The presence and absence of the liquid solution during the drying process caused the formation of samples with different properties, as, for example, modification in morphology. Samples prepared in the presence of the liquid solutions showed smaller surface area and pore volume. Materials prepared with the liquid solution during the drying process presented larger Eu content and higher photoluminescence intensity.

FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / Os metais pesados sÃo conhecidos por serem altamente tÃxicos em baixÃssimas concentraÃÃes na Ãgua. Sendo assim, numerosos estudos tem sido dedicados à sua remoÃÃo a limites aceitÃveis do ponto de vista ambiental. Tais pesquisas se concentram, principalmente, no desenvolvimento de uma remoÃÃo eficiente e de baixo custo. Muitos mÃtodos tÃm sido propostos para remoÃÃo de metais pesados, por exemplo, precipitaÃÃo, membranas filtrantes, troca iÃnica e adsorÃÃo. A precipitaÃÃo à um dos mÃtodos que mais vem sendo utilizado embora seja um mÃtodo inadequado no que se refere a impactos ambientais por gerar resÃduos. A casca de coco oferece facilidade natural de ser encontrado e manejado, por isso à um dos materiais mais estudados para fins de reaproveitamento. Este trabalho se propÃe a fazer um estudo de adsorÃÃo de Cu+2 utilizando casca de coco modificado como adsorbente. As modificaÃÃes empregadas foram (a) por polimerizaÃÃo do formaldeÃdo em meio sulfÃrico; b) Tratamento com lÃquido iÃnico e c) EsterificaÃÃo por Ãcido multicarboxÃlicos e multifenÃlicos. Os modelos aplicados para o estudo de isotermas foram de Langmuir, Freundlich, Temkin e Dubinin âRaduschevich. Aplicando o modelo de Langmuir no estudo de adsorÃÃo de Cu(II) no adsorbente modificado BCFB a capacidade mÃxima de adsorÃÃo qm e a constante KL foram 125 mg/g e 1,11x10-1 L.mg-1 para o Cu+2 . Para os adsorbentes BC/LI e BCTÃnico o valor de qm foram 64,5 e 99mg.g-1 , respectivamente enquanto o valor de KL foram 5,3x10-2 e 5,6x10-2 , respectivamente . O modelo cinÃtico que melhor se ajustou ao fenÃmeno foi o de segunda ordem. Os resultados obtidos mostraram que a casca de coco quimicamente modificado à um potencial adsorbente para remoÃÃo de Cu+2. O estudo de coluna foi empregado para verificar a desempenho do adsorbente quando se emprega efluente industrial. Nas condiÃÃes empregadas neste estudo a modificaÃÃo com Ãcido tÃnico foi a que teve melhor desempenho de remoÃÃo. Destaca-se tambÃm a capacidade de reutilizaÃÃo do adsorbente que promove uma diminuiÃÃo do custo operacional quando à considerada sua aplicabilidade numa escala industrial. / The heavy metals are known to be highly toxic at very low concentrations in water. At this point, numerous studies have been dedicated to their removal to acceptable limits of an environmental point of view. Such researches are focused mainly in developing an efficient removal and low cost. Many methods have been proposed for removing heavy metals, for example, precipitation, membrane filtration, ion exchange and adsorption. The precipitation is one method that has been used more although an inappropriate method regarding the environmental impact for generating residues. The bagasse, coconut offers natural facility to be found and handled, so it is one of the most studied materials for reuse. This paper aims to make a study of adsorption of Cu 2+ using bagasse as adsorbent modified coconut. The modifications were employed (a) by polymerization of formaldehyde in sulfuric acid medium, b) treatment with ionic lÃguido c) Esterification acid and multicarboxÃlicos multifenÃlicos. The models applied to the study of isotherms were Langmuir, Freundlich, Temkin and Dubinin-Raduschevich. Applying the model in the study of Langmuir Adsorption of Cu (II) adsorbent modified BCFB the maximum adsorption capacity qm and kL were contained 125 mg.g-1 and 1.11 x10-2L.mg for Cu +2. For adsorbentes BC / LI and BCTÃnico the qm value were 64.5 and 99mg.g-1 respectively as kL value were 5.3 x10-2 5.6 x10-2 respectively. The kinetic model that best fit the phenomenon was the second order. The results showed that the coconut coir chemically modified is a potential adsorbent for removing Cu2+. The study column was used to verify the performace of the adsorbent when employing industrial effluent. Under the conditions employed in this study was modified with tannic acid that had shown the best removal performance desempenho removal. Also the reusability of the adsorbent is remarkable since it promotes a lowering cost, considering its applicability on an industrial scale.

Remoções quase totais de clorofenóis, por processos anaeróbios, já foram atingidas mediante elevada concentração de matéria orgânica e um número considerável de fontes de carbono. Porém, é necessário que se investigue o desempenho dos reatores submetidos a condições menos idealizadas. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma metodologia para avaliar um reator anaeróbio de leito fluidificado (RALF) como etapa de pré-tratamento de substrato sintético contendo pentaclorofenol (PCP). Para isso, foram adotadas as seguintes condições experimentais: fonte única de carbono; concentração reduzida de matéria orgânica; biomassa não previamente adaptada, e menores tempos de detenção hidráulica. Para cumprir o objetivo citado, foram desenvolvidos dois reatores, com 2,2 e 16 litros, respectivamente, e foram realizadas etapas de avaliação de materiais suporte, estudo de diversas interações (partícula/fluido, partículas fluido, biopartícula/fluido e biopartículas/fluido), e análise do desempenho do RALF sem PCP e com PCP. Os materiais suporte escolhidos foram a alumina, o basalto e o carvão ativado granular, todos com diâmetros próximos a 3 mm. Eles foram avaliados em ensaios de caracterização física, de microscopia eletrônica de varredura, de fluidodinâmica e de análise de imagens. O carvão apresentou os melhores resultados e foi escolhido para a continuidade do trabalho. As interações foram analisadas através de ensaios fluidodinâmicos, isotermas de adsorção, dentre outros. Nas condições experimentais utilizadas, a biomassa aumentou a densidade da partícula, fato que foi comprovado pelos ensaios para determinação da velocidade mínima de fluidificação, de expansão e porosidade do leito, e também de velocidade terminal da partícula isolada. As isotermas de adsorção demonstraram que a presença de matéria orgânica diminuiu em 9% a adsorção do PCP. O RALF apresentou um comportamento satisfatório no período de operação sem PCP. Nos 105 dias de operação, a eficiência média de remoção de DQO ficou quase sempre superior a 90%, e os outros parâmetros de monitoramento de desempenho apresentaram valores típicos, indicando estabilidade no processo. A presença de PCP no sistema, nas concentrações utilizadas, não alterou a qualidade da biomassa presente, e nem os parâmetros de monitoramento de desempenho, como DQO, alcalinidade, pH e ácidos voláteis. Mesmo sob condições menos idealizadas, foi observado um desempenho satisfatório do reator na remoção do PCP. Em concentrações variando de 1 a 6 mg/L, foram observadas eficiências médias de remoção de 93% e 70%, respectivamente, para os 80 dias de operação nessas condições. Diante dos resultados obtidos, foi possível concluir que a remoção de PCP em um RALF pode ser atingida mediante condições operacionais mais simples. / The almost total removal of chlorophenols by anaerobic processes has been achieved under high concentrations of organic matter and a considerably large number of carbon sources. However, it is necessary to investigate the performance of such reactors under less idealized conditions. The present work shows the development of a new methodology for evaluating the use of an anaerobic fluidized bed reactor (AFBR) in the pretreatment step of a synthetic substrate containing pentachlorophenol (PCP). In order to do that, the following experimental conditions were used: a single source of carbon; reduced concentrations of organic matter; non-previously adapted biomass, and smaller hydraulic retention times. To achieve the main objective, two reactors, one having a volume of 2.2 L and the other one, 16 L, were especially designed; evaluation steps of support material and the study of several interactions (particle/fluid, particles/fluid, bioparticle/fluid, bioparticles/fluid) were carried out, and the performance of the AFBR with and without PCP was analyzed. The three support materials employed were alumina, basalt and granular activated carbon, all having average diameters of 3 mm. These materials were evaluated through physical characterization methods, microscopy, hydrodynamic and image analyses. The activated coal showed the best results and was exclusively employed in the remainder of the work. The interactions were analyzed by hydrodynamics and adsorption isotherms, to name but a few. Under the experimental conditions employed, the biomass made the particle density increase, a fact that was verified in the determination of the minimum fluidization velocity, the bed porosity and expansion as well as the terminal velocity of isolated particles. The adsorption isotherms showed a decrease of 9% in PCP absorption due to the existence of organic matter. The AFBR showed satisfactory results during the operation without PCP. In the 105 days of operation, the average efficiency of COD removal remained almost always over 90%, while the other performance monitoring parameters remained at typical values, indicating the process stability. The presence of PCP under the concentrations used in the system did not seem to affect neither the quality of the biomass nor the performance monitoring parameters, like COD, alkalinity, pH and volatile acids. Even under less idealized conditions, the reactor showed good performance in removing PCP. The average efficiencies of removal attained around 93% and 70% for concentrations of 1 to 6 mg/L respectively. These concentration levels were kept during 80 days. In view of the results obtained, it is possible to conclude that reasonably good efficiency of PCP removal in AFBR can be attained under simpler operational conditions.

Orientador: Newton Luiz Dias Filho / Banca: Andre Henrique Rosa / Banca: Wagner Luís Polito / Resumo: A combinação de diferentes tipos de materiais para obtenção de novas propriedades tem despertado grande interesse em vários campos da ciência de materiais. Em processos de separação, é de considerável interesse o uso de materiais com propriedades básicas extremamente diferentes. Entre os suportes mais usados está a sílica gel, um material com tamanho de partículas e porosidade bem definidas, elevada área superficial, e estabilidades mecânica, química e térmica elevadas. Neste contexto, a sílica gel modificada com grupos organofuncionais pode ser utilizada para a adsorção de íons metálicos em soluções aquosas e não aquosas, pré-concentração e separação de íons metálicos. Neste trabalho, a sílica gel 60 (Merck), com tamanho de partículas entre 0,2 e 0,05 mm e área superficial específica de 486 m2.g-1, foi quimicamente modificada em duas etapas. Primeiro, a sílica gel foi quimicamente modificada com 3-cloropropiltrimetoxisilano, resultando o 3-cloropropil sílica gel (CPSG). Na segunda etapa, o produto resultante, CPSG, reagiu com 2-mercaptopirimidina e 4-amino-2-mercaptopirimidina, resultando os materiais sólidos 2-mercaptopirimidina-propil sílica gel (MPSG) e 4-amino-2-mercaptopirimidinapropil sílica gel (AMSG). As quantidades de grupos funcionais conectados na superfície da sílica gel, N0, foram 7,007 x 10-4 mols e 7,416 x 10-4 mols de moléculas por grama de sílica, para MPSG e AMSG, respectivamente. Conhecendo a área superficial específica e assumindo que as moléculas cobrem uniformemente a superfície, a densidade média, d, das moléculas ancoradas e a distância intermolecular média, l, podem ser calculadas aplicando as equações d = N0 N/SBET e l = (l/d) 1/2 , onde N é o número de Avogadro. Os valores calculados são d = 1,42 moléculas.nm2 e l = 0,979 nm, e d = 1,166 moléculas.nm2 e l = 0,926 nm, para MPSG e... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo). / Abstract: The combination of different type of materials for achieving novel properties has always been of high interest in many fields of the materials sciences. The use of materials with extremely different basic properties, like organic and inorganic compounds, is of considerable interest in separation processes. Among the supports the most used is silica gel, a material of well-established particle sizes and well-define porosity, high surface area, and high mechanical, chemical, and thermal stability. In this context, silica gel modified with organofunctional groups has been used for adsorption of metal ions from aqueous and non-aqueous solutions, pre-concentration and separation of metallic ions. In this work, silica gel 60 (Merck) having secondary particles sized between 0,2 and 0,05 mm and specific surface area of 486 m2.g-1 was modified using a two step approach. First, the silica gel was chemically modified with 3- chloropropyltrimetoxysilane, resulting the 3-chloropropyl-silica gel (CPSG). Second, the resultant product, CPSG, reacted with 2-mercaptopyrimidine and 4-amino-2- mercaptopyrimidine, resulting the solid materials 2-mercaptopyrimidine-propyl-silica gel (MPSG) and 4-amino-2-mercaptopyrimidine-propyl-silica gel (AMSG). The quantities of functional groups attached on the silica gel surface, No, were 7,007 x 10-4 mols e 7,416 x 10-4 mols .g-1 of molecules per gram of silica, for MPSG and AMSG, respectively. It being known the specific surface area and assuming that the molecules uniformly cover the surface, the average density, d, of the attached molecules and the average intermolecular distance, l, can be calculated by applying the equations: d = N0 N /SBET and l = (l/d)1/2, where N is Avogadro's number. The calculated values were d = 1,042 molecules.nm-2 and l = 0,979 nm and d = 1,166 molecules.nm-2 and... (Complete abstract click electronic address below). / Mestre

Synthetic fragrances (musk) are artificially produced organic compounds. It is used as fragrance ingredient in personal care products. Substances from this group have the ability to withstand the cleaning process in wastewater treatment plants. The physico-chemical properties of musk compounds cause their accumulation in the living and non-living components of the ecosystem, where they behave as persistent pollutants. The adsorption process is considered to be one of the most widely used separation and purification processes. The adsorption processes of a solution of sixteen synthetic fragrances took place with biochar and activated carbon. Solid phase microextraction (SPME) was used as a method for extracting analytes. Gas chromatography coupled with mass spectrometry (GC-MS) was applied for final analysis, time of flight analyzer was used as detector. The data were fitted with adsorption isotherms.