Submitted by Cláudia Bueno (claudiamoura18@gmail.com) on 2016-03-03T14:57:43Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Bruna Guimarães Isecke - 2015.pdf: 1944574 bytes, checksum: 66e445d4335fe545fd67e110898abe01 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-03-03T15:34:17Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Bruna Guimarães Isecke - 2015.pdf: 1944574 bytes, checksum: 66e445d4335fe545fd67e110898abe01 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-03T15:34:17Z (GMT). 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As these substances are not easily biodegradable and have harmful pharmacological properties when used incorrectly, through contaminated water, there is growing concern about its destination, especially when taking into account the environmental risk assessment. For these reasons, the detection, elimination and investigation of the fate of these estrogens has become priority on environmental chemistry. These products are found in low concentrations (μg.L-1 and ng.L-1), but even so, can be harmful to organisms through bioaccumulation. There are still few ecotoxicological studies related to the exposure of organisms to substances considered endocrine disruptors. The aim of the study was to develop and validate an analytical method for high-performance liquid chromatography (HPLC) to identify and quantify ethinyl estradiol, the study of degradation of the same compound in a photocatalytic reactor and also the calculation of the reaction kinetics for each curve ethinyl estradiol degradation. For analytical validation experiments were performed as set forth in the RE 899 2003 ANVISA. For the degradation experiments were carried application of UV settling and also photocatalysis experiments using titanium dioxide (TiO2) in suspension. By applying a 22 factorial design pH parameters were studied and mass of the catalyst and also its interaction with regard to treatment efficiency. The reactor was operated in batch and in continuous flow, in both cases there optimization. The analytical method was effective for detection and quantification of ethinylestradiol. The photocatalytic degradation test batch procedure presented great efficiency degradation of ethinyl estradiol present in water, obtaining a mean degradation of about 99% in about 120 minutes. The factorial design has shown that the most relevant factor in relation to the degradation efficiency was the pH, although there has been the appearance of a degradation by-product when used a basic pH (8.0). A greater treatment efficiency with smaller mass of TiO2 (0.05 gL-1). The reaction order and constant speed found for the experiments were as between 1 and 2. When the system is operating in continuous flow ethinyl estradiol degradation was approximately about 84% after optimization. The study shows that photocatalysis is very efficient to ethinyl estradiol degradation in water. / Vários estudos realizados apontam a presença de poluentes emergentes em águas superficiais, subterrâneas e de abastecimento público em vários países do mundo. Tais substâncias não são contempladas pela legislação e derivam de lançamentos de efluentes com tratamento inadequado ou inexistente. Nesse contexto, inserem-se os estrogênios sintéticos como o EE2 (etinilestradiol) que são encontrados em forma residual no meio ambiente, o que pode acarretar efeitos adversos tanto em organismos aquáticos quanto em organismos terrestres. Esses hormônios são absorvidos pelo organismo, sofrem reações metabólicas e uma quantidade deles, tanto em sua forma não metabolizada quanto em forma metabolizada, é excretada ao meio ambiente. Como essas substâncias não são facilmente biodegradáveis e possuem propriedades farmacológicas danosas quando utilizadas de forma incorreta, através de águas contaminadas, é crescente a preocupação em relação à sua destinação, principalmente ao se levar em consideração a avaliação de risco ambiental. Por tais motivos, a detecção, a eliminação e investigação do destino desses estrogênios tem se tornado prioridade em relação à química ambiental. Estes produtos são encontrados em baixas concentrações (μg.L-1 e ng.L-1) mas, mesmo assim, podem ser danosos aos organismos por meio de bioacumulação. Ainda existem poucos estudos ecotoxicológicos relacionados à exposição de organismos a substâncias consideradas desreguladoras do sistema endócrino. O objetivo do estudo foi desenvolver e validar um método analítico em cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) para identificação e quantificação de etinilestradiol, o estudo de degradação do mesmo composto em um reator fotocatalítico e também o cálculo da cinética de reação para cada curva de degradação de etinilestradiol. Para a validação analítica foram realizados experimentos conforme estabelecidos na RE 899 de 2003 da ANVISA. Para os experimentos de degradação foram realizados aplicação de radicação UV e também experimentos de fotocatálise com a utilização de dióxido de titânio (TiO2) em suspensão. Através da aplicação de um planejamento fatorial 22 foram estudados os parâmetros pH e massa do catalisador e também sua interação em relação a eficiência de tratamento. O reator foi operado em batelada e em fluxo contínuo, em ambos os casos houve a otimização. O método analítico se mostrou eficiente para detecção e quantificação de etinilestradiol. Os ensaios de degradação fotocatalítica em regime de batelada apresentaram grande eficiência na degradação do etinilestradiol presente em água, obtendo-se degradação média de cerca de 99% em aproximadamente 120 minutos. O planejamento fatorial nos mostrou que o fator mais relevante em relação à eficiência de degradação foi o pH, embora, tenha havido a aparição de um subproduto de degradação quando se utilizou um pH básico (8,0). Houve maior eficiência de tratamento com menor massa de TiO2 (0,05 g.L-1). A ordem de reação e constantes de velocidades encontradas para os experimentos foram de ordem entre 1 e 2. Quando o sistema foi operando em fluxo contínuo houve degradação de etinilestradiol em cerca de aproximadamente 84%, após sua otimização. O estudo nos mostrou que a fotocatálise é bastante eficiente para a degradação de etinilestradiol em água.

O grande impacto ambiental causado pelo chorume proveniente de aterros sanitários impulsiona as pesquisas para o seu tratamento, com o objetivo de se obter a máxima degradação possível dos seus contaminantes recalcitrantes e tóxicos, diminuindo-se assim a sua toxicidade. O desenvolvimento de uma tecnologia eficiente e econômica para o tratamento é indispensável devido ao grande volume gerado e à legislação ambiental cada vez mais restritiva. Desta forma, os Processos Oxidativos Avançados (POAs) são avaliados como uma estratégia para o pré-tratamento, com um alto poder de degradação não seletivo e relação custo-benefício vantajosa. Dos diversos tipos de POAs existentes, aqueles que utilizam semicondutores para a fotocatálise heterogênea e luz solar como fonte de irradiação são os de maior interesse, devido a sua relativa eficiência, estabilidade fotoquímica, natureza não tóxica e baixo custo. Este estudo consistiu em avaliar o nível de degradação do chorume proveniente do aterro sanitário de Cachoeira Paulista - SP, utilizando como catalisador o ZnO irradiado pela luz solar, que possui um vasto espectro de fotoativação aliado ao seu baixo custo. As variáveis de entrada em dois níveis, foram o pH, o tempo de reação, a espessura da camada de ZnO impregnada sobre uma placa metálica e a concentração do efluente. Como variável resposta os valores de concentração expressa em Carbono Orgânico Total (COT) foi a mais adequada. O planejamento de experimentos utilizado foi o fatorial 23 com duplicata no ponto central. Na etapa delineatória, reduções de 28 % de COT foram alcançadas. A utilização da fotocatálise heterogênea utilizando ZnO fotoirradiado com luz solar se mostrou promissora para ser utilizada como um pré-tratamento do chorume. / The major environmental impact of leachate from landfills drives research to treat it, and aims to obtain the maximum degradation of their recalcitrant and toxic contaminants. The development of an efficient and economical treatment technology is indispensable due to the large volume generated and the increasingly restrictive environmental legislation. Thus, Advanced Oxidation Processes (AOPs) are evaluated as a strategy to pre-treatment with a high power non-selective degradation and advantageous cost-benefit ratio. From various types of POAs, those which use the heterogeneous photocatalytic semiconductor and solar light as the source of irradiation are the most interesting, because of its relative efficiency, photochemical stability, low cost and non-toxic nature. This study have assessed the level of degradation of the leachate from the landfill of Cachoeira Paulista - SP, using ZnO irradiated by sunlight as catalyst, which has a wide spectrum of photoactivation combined with its low cost. The input variables on two levels, were pH, reaction time, the thickness of the ZnO layer impregnated on a metal plate and concentration of the effluent. The most appropriate output variable was concentration, expressed in means of Total Organic Carbon (TOC). For the photocatalytic process, a factorial design (23) was used for the design of experiments. In final stage, reductions of 28% TOC were achieved. The use of heterogeneous photocatalysis using solar photoirradiated ZnO seems to be a great alternative as a pre-treatment of leachate.

A ocorrência de fármacos no meio ambiente tem se tornado um assunto de interesse nos últimos anos. A preocupação com a presença de produtos farmacêuticos decorre de sua persistência química, resistência microbiana, e efeitos sinérgicos, que levam às implicações toxicológicas. O objetivo deste trabalho foi avaliar o tratamento do efluente farmacêutico endoparasiticida. Para isso, os processos Fenton e Foto-Fenton foram usados para se obter a redução da carga orgânica do efluente em questão. Para a caracterização analítica do efluente farmacêutico in natura e tratado foram empregados métodos estabelecidos e otimizados, tais como DQO, COT, DBO5, Ferro, Sólidos (ST, STF, STV), fenol e análise de elementos via absorção atômica. Por meio de dois arranjos ortogonais - Taguchi L9 e Taguchi L16 - os parâmetros de melhor eficiência para o tratamento por Fenton e Foto-Fenton foram determinados. A matriz L9 foi utilizada para estudo exploratório dos fatores mais importantes na redução percentual da DQO. Este estudo mostrou que a condição experimental na qual se observou a maior porcentagem de redução de DQO (da ordem de 86,2 %) no efluente farmacêutico foi o experimento com reagente Fenton igual a 31,7g H2O2 e 2,2 g Fe2+, sem radiação ultravioleta, pH igual a 3,0 e temperatura de 30 °C. Já com a matriz L16 foram determinados os melhores experimentos, tendo como fatores resposta o percentual de redução do COT e percentual de degradação dos princípios ativos Fenbendazol e Triclabendazol. Portanto, a melhor configuração dos fatores foi Temperatura de 20°C, massa de H2O2 igual a 30 g, massa de Fe2+ igual a 2,5 g, pH igual a 3,0 e potência de radiação ultravioleta de 28 W, ou seja, a configuração que apresentou as maiores porcentagens de redução do COT (da ordem de 73,6%), degradação do Fenbendazol (da ordem de 77,8 %) e degradação do Triclabendazol (da ordem de 91,5 %). / The occurence of the drugs in the environment has become a subject of interest in the latest years. The concern with the presence of pharmaceutical products comes from its chemical persistence, microbial resistence and synergistic effects which lead to toxicological implications. The objective of this work was to evaluate of the treatment of endoparasiticide pharmaceutical effluent. For that, the photo-Fenton and Fenton were used for achieving the reduction of the organic load of the effluent in question. For the analytical characterization of pharmaceutical effluent in natura and treated were employed methods established and optimized such as DQO, COT, TOC, DBO5, Iron, Solid ( ST, STV, STF), phenol and element analysis via atomic absorption. By means of two orthogonal arrangements - Taguchi L9 and L16 - parameters of better efficiency in the treatment by Photo-Fenton and Fenton were determined. The L9 matrix was used for exploratory study of the most important factors in reducing the percentage of DQO. This study showed that the experimental condition, in which it was observed the highest percentage reduction of DQO (approximately 86.2%) in the pharmacist effluent, was the experiment with Fenton\'s reagent equal to 31,7g H2O2 e 2,2 g Fe2+, without ultraviolet radiation, pH equal to 3.0 and a temperature of 30 ° C. With the L16 matrix were determined as the best experiment with response factors the percentage reduction of COT and percentage of degradation of the active Fenbendazole and Triclabendazole. Therefore, the best configuration of the factors was 20 º C, H2O2 mass equal to 30g, Fe2 + mass of 2.5 g, and pH equal to 3.0 and power of 28W ultraviolet radiation, in other words the configuration that had the greatest percentage reduction of COT ( the order of 73.6%), Fenbendazole degradation (the order of 77.8%) and degradation Triclabendazole (the order of 91.5%).

A indústria farmacêutica acarreta a geração de uma quantidade significante de resíduos potencialmente poluidores. Ao serem lançados em corpos d\'água, os efluentes das indústrias farmacêuticas provocam desequilíbrio no ambiente, por transportarem compostos de difícil degradação. A ocorrência desses resíduos no ambiente pode favorecer a resistência de microrganismos frente a esses fármacos, além de causar problemas de ordem toxicológica a determinados organismos vivos. No intuito de minimizar os impactos causados pelos despejos dos efluentes desta atividade industrial, torna-se necessário estudar tratamentos alternativos para degradação de tais resíduos. Esta pesquisa teve como proposta avaliar um Processo Oxidativo Avançado: Ozonição Catalítica Homogênea em presença de íons Fe2+ como técnica para tratamento de efluente veterinário, para tanto foram estudados três diferentes reatores em sistema contínuo. Na primeira etapa do estudo, foi definido o modelo de reator mais adequado para o tratamento desse efluente farmacêutico veterinário. Na segunda etapa do estudo, utilizou-se um planejamento fatorial fracionado 24-1 para otimizar as variáveis do processo: pH, concentração de Fe2+ g/L, potência do ozonizador (vazão mássica de O3) e vazão de saída do efluente do reator. A eficiência do tratamento foi avaliada por meio da redução de Carbono Orgânico Total (COT) (%). Este estudo mostrou que a condição experimental na qual se observou a maior porcentagem de redução de COT (46,14%) ocorreu quando se combinou pH 4,0, [Fe2+] de 0,5 g/L, vazão de saída do reator de 1,23 L/h e potência do ozonizador de 56W. A avaliação estatística desse planejamento apontou para uma nova configuração experimental na qual se obteve 55,24% de redução de COT, degradação do ativo Fenbendazol de 71,24% e degradação do ativo Triclabendazol de 95,68%. Essa nova configuração combinou pH 4,0, [Fe2+] de 0,1g/L, vazão de saída do reator de 1,85 L/h e potência de 56W. / The pharmaceutical industry generates a significant amount of potentially polluting waste. When released into stream, the pharmaceutical effluents cause imbalance in the environment, transporting compounds are difficult to degrade. The occurrence of these residues in the environment can improve the microbial resistance of these drugs and cause toxicological implication of certain organisms. In order to minimize the impacts caused by discharges of effluents of this industrial activity, it is necessary to study alternative treatments for degradation of the waste. The purpose of this work was to evaluate proposed system using continuous reactors as one treatment technique Advanced Oxidative Process: Catalytic Homogeneous Ozonization with Fe2+. In the first stage of the study, the reactor model more suitable for treatment of this veterinary pharmaceutical effluent. In the second stage of the study, used a design factorial 24-1to optimize the variables of the process: pH, concentration of Fe2+ g/L, ozoniser power and output flow reactor. The efficiency of the treatment was evaluated by the reduction of Total Organic Carbon rate (TOC) (%). This study showed that the experimental condition in which it was observed the highest percentage of TOC reduction (46.14%) occurred when combined pH 4.0, [Fe 2 +] 0.5 g / L, the output flow reactor 1.23 L / h and ozoniser power of 56W. The statistical evaluation of this planning pointed to a new experimental setup in which we obtained 55.24% reduction of TOC, degradation of drug Fenbendazole 71.24% and degradation of 95.68% drug Triclabendazole. This new configuration combined pH 4.0, [Fe 2 +] of 0.1 g / L, output flow reactor of 1.85 L / h and ozoniser power of 56W.

Durante anos, o lixo da cidade de Guaratinguetá foi aterrado e o seu produto recalcitrante não passou por nenhum tratamento físico ou mesmo químico, percolando diretamente sob o aterro. Mesmo tendo sido desativado e transformado em Parque Ecológico, o material depositado no local ao longo dos anos, continuará a ser decomposto por microrganismos e continuará a ser produzido o lixiviado como fonte de poluição ambiental. Inicialmente, fez-se a caracterização do chorume \"in natura\", demonstrando-se como fonte de matéria orgânica recalcitrante, com massa molar característica de macromoléculas (5,58 kDa e polidispersidade de 1,16), DBO não determinável pela recalcitrância molecular e/ou pela ação tóxica e DQO característica de lixiviado estabilizado (1.013 mg L-1). A fração inorgânica total, dada pela quantidade de sólidos fixos, foi de 3.670 mg L-1, valor esse 3,6 vezes maior que a fração orgânica. O estudo de tratamento do chorume, por ozonização catalítica homogênea foi desenvolvido, principalmente, pelo uso seqüencial de dois arranjos ortogonais de Taguchi, sendo o primeiro, matriz L16, para estudo exploratório dos fatores mais importantes na redução percentual da DQO. Os fatores estudados foram vazão de ozônio, concentração dos íons Fe2+, Fe3+, Zn2+, Mn2+, Ni2+ e Cr3+, pH do meio reacional e presença/ausência de fonte de radiação UV (254 nm). Dentre os metais de transição, os íons Fe2+ e Fe3+ demonstraram-se como mais viáveis como catalisadores na geração de radicais livres hidroxilas devido à sua significância estatística (p = 0,005), e por terem maior tolerância ao descarte no meio ambiente (menor toxicidade) frente aos demais íons. Com a utilização do arranjo ortogonal L8 de Taguchi, foi possível atingir degradação máxima de DQO da ordem de 50 %. A melhor configuração dos fatores, visando aumentar o percentual de redução da DQO foi: vazão de ozônio igual a 5 L h-1 (589,9 mg h-1 O3), concentração de íon de íon ferroso igual a 10 mg L-1, concentração de íon férrico igual a 5 mg L-1 e pH 5. / During many years, the garbage of Guaratinguetá city was landfilled and its recalcitrant product was not submitted to any physical or chemical treatment, leaching directly through the area. After deactivating and transforming the landfill into an Ecological Park, the material deposited in the place by the past years, will continue being decomposed by microorganisms and will continue producing the leached one as a mean of environment pollution. Initially, the leachate \"in natura\" was characterized, demonstrating itself as a source of recalcitrant organic substance with a higher molecular size characteristic of 5,58 kDa and polidispersity of 1,16 and stabilized effluent (not determinable DBO due to molecular recalcitrance and/or toxicity and DQO of 1,013 mg L-1). The total inorganic fraction, given by the amount of total fixed solids was 3,670 mg L-1, which means 3,6 times bigger than the organic fraction. The study of leachate treatment by homogeneous catalytic ozonation was given, mainly, for the sequential use of two Taguchi\'s orthogonal arrangements, being the first, L16 design, for exploratory studies of the most important factors in the percentual reduction of DQO. The factors studied were the ozone outflow, the Fe2+, Fe3+, Zn2+, Mn2+, Ni2+ and Cr3+ ions concentration, the reaction medium pH and the presence/absence of UV radiation source UV (254 nm). Amongst the transition metals, Fe2+ and Fe3+ ions have demonstrated to be as more viable as free hydroxyl radicals catalyst due to its statistics significance (p = 0,005) and also because they have a greater tolerance to the environment discarding (less toxicity) compared to the other ions. The use of L8 Taguchi\'s orthogonal arrays gives the possibility to reach 50 % maximum COD depletion. The best factors configuration, using COD percentage reduction as experimental design response was: 5 L h-1 (589,9 mg h-1 O3) ozone outflow, 10 mg L-1 ferrous concentration, 5 mg L-1 ferric ion concentration and pH 5.

A ocorrência de fármacos no meio ambiente tem se tornado um assunto de interesse nos últimos anos. A preocupação com a presença de produtos farmacêuticos decorre de sua persistência química, resistência microbiana, e efeitos sinérgicos, que levam às implicações toxicológicas. O objetivo deste trabalho foi avaliar o tratamento do efluente farmacêutico endoparasiticida. Para isso, os processos Fenton e Foto-Fenton foram usados para se obter a redução da carga orgânica do efluente em questão. Para a caracterização analítica do efluente farmacêutico in natura e tratado foram empregados métodos estabelecidos e otimizados, tais como DQO, COT, DBO5, Ferro, Sólidos (ST, STF, STV), fenol e análise de elementos via absorção atômica. Por meio de dois arranjos ortogonais - Taguchi L9 e Taguchi L16 - os parâmetros de melhor eficiência para o tratamento por Fenton e Foto-Fenton foram determinados. A matriz L9 foi utilizada para estudo exploratório dos fatores mais importantes na redução percentual da DQO. Este estudo mostrou que a condição experimental na qual se observou a maior porcentagem de redução de DQO (da ordem de 86,2 %) no efluente farmacêutico foi o experimento com reagente Fenton igual a 31,7g H2O2 e 2,2 g Fe2+, sem radiação ultravioleta, pH igual a 3,0 e temperatura de 30 °C. Já com a matriz L16 foram determinados os melhores experimentos, tendo como fatores resposta o percentual de redução do COT e percentual de degradação dos princípios ativos Fenbendazol e Triclabendazol. Portanto, a melhor configuração dos fatores foi Temperatura de 20°C, massa de H2O2 igual a 30 g, massa de Fe2+ igual a 2,5 g, pH igual a 3,0 e potência de radiação ultravioleta de 28 W, ou seja, a configuração que apresentou as maiores porcentagens de redução do COT (da ordem de 73,6%), degradação do Fenbendazol (da ordem de 77,8 %) e degradação do Triclabendazol (da ordem de 91,5 %). / The occurence of the drugs in the environment has become a subject of interest in the latest years. The concern with the presence of pharmaceutical products comes from its chemical persistence, microbial resistence and synergistic effects which lead to toxicological implications. The objective of this work was to evaluate of the treatment of endoparasiticide pharmaceutical effluent. For that, the photo-Fenton and Fenton were used for achieving the reduction of the organic load of the effluent in question. For the analytical characterization of pharmaceutical effluent in natura and treated were employed methods established and optimized such as DQO, COT, TOC, DBO5, Iron, Solid ( ST, STV, STF), phenol and element analysis via atomic absorption. By means of two orthogonal arrangements - Taguchi L9 and L16 - parameters of better efficiency in the treatment by Photo-Fenton and Fenton were determined. The L9 matrix was used for exploratory study of the most important factors in reducing the percentage of DQO. This study showed that the experimental condition, in which it was observed the highest percentage reduction of DQO (approximately 86.2%) in the pharmacist effluent, was the experiment with Fenton\'s reagent equal to 31,7g H2O2 e 2,2 g Fe2+, without ultraviolet radiation, pH equal to 3.0 and a temperature of 30 ° C. With the L16 matrix were determined as the best experiment with response factors the percentage reduction of COT and percentage of degradation of the active Fenbendazole and Triclabendazole. Therefore, the best configuration of the factors was 20 º C, H2O2 mass equal to 30g, Fe2 + mass of 2.5 g, and pH equal to 3.0 and power of 28W ultraviolet radiation, in other words the configuration that had the greatest percentage reduction of COT ( the order of 73.6%), Fenbendazole degradation (the order of 77.8%) and degradation Triclabendazole (the order of 91.5%).

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

Iron oxide nanoparticles (IONPs) have been widely studied for a variety of applications, from biomedical applications (e.g., cell separation, drug delivery, contrast agent for magnetic resonance imaging and magnetically mediated energy delivery for cancer treatment) to environmental remediations (e.g., heavy metal removal and organic pollutants degradation). It has been demonstrated that IONPs can induce the production of reactive oxygen species (ROS) via Fenton/Haber-Weiss reactions which has been shown to be one of the key underlying mechanisms of nanoparticles toxicity. This inherent toxicity of nanoparticles has been shown to enhance the efficacy of traditional cancer therapies such as chemotherapy and radiation. In addition, the generation of ROS induced by IONPs has been also studied as advanced oxidation processes (AOP) for wastewater treatment. Recent research has also shown that exposure to an alternating magnetic field can significantly enhance the generation of ROS induced by IONPs. Moreover, the coatings of IONPs play an important role on the surface reactivity of nanoparticles since it can prevent the generation of ROS via Fenton chemistries at the surface of the nanoparticles. In this work, co-precipitated IONPs were functionalized with small molecules including citric acid, sodium phosphate, amino silane and dopamine. The impact of coating on surface reactivity of the as-synthesized particles was studied using methylene blue dye degradation assay under AMF exposure. With the coatings of these small molecules, the IONPs induced ROS generation was significantly decreased because of the dense surface coverage. To study the effect of polymeric coatings, a degradable poly (beta amino ester) (PBAE) polymer coating was synthesized with dopamine as an anchor to bind to nanoparticles. The surface reactivity of the particles was expected to be recovered once the polymer coating was degraded. Furthermore, the impact of non-degradable PEG-based polymer coating on surface reactivity via ROS generation was also investigated using methylene blue decolorization assay with the presence of AMF. The retention of surface reactivity of PEG-based polymer coated IONPs shows promise for cancer treatment. The application of IONPs as heterogeneous catalyst for organic contaminant degradation was investigated. Bisphenol A (BPA) was used as a model compound, and Fenton reactions were induced by IONPs with the presence of hydrogen peroxide and hydroxylamine as well as alternating magnetic field exposure. The kinetics of BPA degradation under water bath and AMF exposure at 37oC was also studied, and the results showed potential applications of IONPs for organic pollutants remediation.

Esta tesis doctoral está dirigida a la investigación y desarrollo de Procesos de Oxidación Avanzada (POAs), los cuales basan su capacidad en la generación in-situ de radicales hidroxilo (OH·), especie capaz de oxidar muchos compuestos orgánicos. Esta propiedad es aprovechada para conseguir la completa mineralización de los contaminantes o su degradación en sustancias más fácilmente biodegradables.Se plantean dos grandes objetivos:1) Contribuir al conocimiento científico a través del análisis y modelado del proceso UV/H2O2 aplicado a la degradación y mineralización de fenol. Para ello, se ha realizado una planificación experimental dirigida a estudiar la influencia de las variables de operación sobre parámetros globales del proceso, como el contenido total de materia orgánica o la toxicidad.2) Desarrollar una alternativa eficaz para la eliminación de materia orgánica de corrientes residuales de escasa biodegradabilidad mediante la aplicación de POAs. Se ha seleccionado el tratamiento de lixiviados de vertedero de residuos sólidos urbanos (RSU) como caso de estudio y se ha realizado un análisis comparativo de los procesos Fenton y foto-Fenton. Los experimentos se han realizado tanto a escala de laboratorio como a escala de planta piloto. / The aim of this thesis is the research and development of Advanced Oxidation Processes (AOPs). AOPs are based on the in-situ generation of hydroxyl radicals (OH·). These radicals are able to oxidize many organic compounds with high oxidation rates but in a non-selective way. This is useful to achieve the complete mineralization of the pollutants or its degradation into more easily biodegradable compounds.Two main objectives have been pursued in this thesis:1) To contribute to the scientific knowledge of the UV/H2O2 process through its analysis and modelling. Phenol degradation has been selected as a case of study. An experimental planning was established to study the influence of process variables on parameters such as total organic matter concentration and ecotoxicity.2) Research on new alternative treatments for suitable organic matter removal from recalcitrant waste effluents by AOPs. As study case, the leachate remediation from a municipal solid wastes landfill was selected. Fenton and photo-Fenton processes were compared and the operational conditions to achieve the maximum organic matter reduction and colour removal have been determined. Both laboratory scale and pilot plant experiments were carried out.

Treatment of textile wastewaters containing dye materials using the conventional methods based on biological treatment is not possible. In order to overcome this problem, ozonation based on the oxidation of organic pollutants with ozone gas dissolved in aqueous phase have been studied widely. Catalytic ozonation and advanced oxidation processes (AOP) are also used in order to increase the efficiency of sole ozonation In this work, catalytic ozonation processes in the presence of Copper Sulfide (CuS) powder and a synthesized catalyst by the impregnation of iron on alumina (Fe/Al2O3) were studied separately in the treatment of dye solutions, namely Remazol Brilliant Blue-R (RBBR) and Reactive Black-5 (RB-5). Besides catalytic ozonation runs, ozonation parameters and ozonation mechanism were also studied and a model was developed for the semi-batch ozonation. Both catalysts increased the oxidation of side products measured by the decrease in the amount of total organic carbon (TOC) in the treated dye solutions. Dye removal rates were also enhanced in the treatment of RB-5 dye solutions while no significant effect was observed on dye removal rates of RBBR solutions. TOC removals above 90% were observed in the catalytic ozonation using CuS for both of the dye solutions at pH =10 having initial dye concentration of 100 mg/L. The most significant effect of the catalyst addition was observed at pH = 3 where the TOC removals of non-catalytic ozonation were the lowest. CuS addition increased percent TOC removal at the end of the reaction period of 80 min by 123% in the treatment of 100 mg/L RBBR solution, and by 65% in the treatment of 100 mg/L RB-5 solution at pH = 3. On the other hand, addition of Fe/Al2O3 catalyst increased TOC removal of 100 mg/L RB-5 solution by 52 % at pH = 3. In addition, volumetric mass transfer coefficients (kLa) of ozone in the absence and in the presence of a chemical reaction between dye and ozone were estimated from modeling. A correlation for the enhancement factor of ozone absorbed into dye solutions in terms of initial dye concentration was obtained and reported.