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Philosophiae Doctor - PhD / Persistent organic pollutants (POPs) are very tenacious wastewater contaminants with negative impact on the ecosystem. The two major sources of POPs are wastewater from textile industries and pharmaceutical industries. They are known for their recalcitrance and circumvention of nearly all the known wastewater treatment procedures. However, the wastewater treatment methods which applied advanced oxidation processes (AOPs) are documented for their successful remediation of POPs. AOPs are a group of water treatment technologies which is centered on the generation of OH radicals for the purpose of oxidizing recalcitrant organic contaminants content of wastewater to their inert end products. Circumvention of the reported demerits of AOPs such as low degradation efficiency, generation of toxic intermediates, massive sludge production, high energy expenditure and operational cost can be done through the application of the combined AOPs in the wastewater treatment procedure. The resultant mineralisation of the POPs content of wastewater is due to the synergistic effect of the OH radicals produced in the combined AOPs. Hydrodynamic cavitation is the application of the pressure variation in a liquid flowing through the venturi or orifice plates. This results in generation, growth, implosion and subsequent production of OH radicals in the liquid matrix. The generated OH radical in the jet loop hydrodynamic cavitation was applied as a form of advanced oxidation process in combination with hydrogen peroxide, iron (II) oxides or the synthesized green nano zero valent iron (gnZVI) for the treatment of simulated textile and pharmaceutical wastewater.

[pt] A presente dissertação investiga a capacidade de remoção de amônia de efluentes através de processos de oxidação química. Testes preliminares foram feitos com peróxido de hidrogênio (H2O2), peróxido de hidrogênio foto ativado (UV + H2O2), reagente Fenton (Fe2+ + H2O2) e Ácido de Caro (H2SO5). Os resultados dos mesmos indicaram apenas a possibilidade do Ácido de Caro oxidar a amônia. Em seguida avaliou-se o desempenho do Ácido de Caro no processo, utilizando soluções sintéticas de cloreto de amônia. Foi estudada a influência dos parâmetros pH, tempo, e razão estequiométrica (oxidante:amônia). O tratamento de soluções com Ácido de Caro, mostrou-se viável, visto que houve uma redução significativa da concentração inicial de amônia de 100 mg/L até valores inferiores a 5 mg/L (limite permitido pela legislação). Estes resultados foram obtidos a pH=1,3 razão estequiométrica oxidante:amônia = 8:1, em tempo de reação de 12 horas, a temperatura ambiente. / [en] This dissertation investigates the removal capacity of ammonia from effluents by chemical oxidation. Preliminary tests were done with hydrogen peroxide (H2O2), photo activated hydrogen peroxide (UV + H2O2), Fenton reagent (Fe2+ + H2O2) and Caro s Acid (H2SO5). The results indicated that only the use of Caro s acid is possible for ammonia oxidization. Afterwards, the Caro s acid process was evaluated, utilizing synthetic solutions of the ammonia chloride. The influence of parameters: pH, time, and stoichiometric ratio (oxidizing agent:ammonia) were studied. The treatment of the solutions with Caro s Acid was found to be viable, showing that there was a significant reduction of initial concentration of ammonia of 100mg/L down to 5mg/L (the limit permitted by legislation). These results were obtained for the following parameter: pH=1,3, stoichiometric ratio (oxidizing agent:ammonia) = 8:1, at reaction time of 12 hours and at ambient temperature.

O trabalho tem por objetivo a aplicação de técnicas de modelagem molecular como ferramenta de pesquisa em Engenharia Química, em particular no estudo das reações químicas envolvidas na degradação do fenol em processos oxidativos avançados. Os resultados obtidos para reações em fase gasosa mostram que o uso dessa ferramenta, no nível de teoria selecionado (B3LYP/6-31++G(d,p)), é adequado para descrever a maioria das reações do mecanismo proposto. As constantes cinéticas calculadas (através da Teoria do Estado de Transição), quando comparadas com os dados experimentais disponíveis, encontram-se dentro da mesma ordem de grandeza para a rota mais viável. A simulação de um par de reações paralelas mostra o mesmo perfil de queda do fenol encontrado para as constantes cinéticas experimentais. A comparação com resultados teóricos prévios mostra que a adição de efeitos de polarização das nuvens eletrônicas ao conjunto de base resulta em um aperfeiçoamento nos valores das constantes cinéticas. Os estudos do meio solvatado mostram que o modelo de solvatação implícita SM5.42R é adequado para descrever o sistema, por reproduzir bem o valor experimental da energia de solvatação do fenol. Entretanto, não é possível fazer comparações quanto aos radicais devido à ausência de dados experimentais. Dentre os modelos de solvatação explícita construídos, o modelo que conta com uma esfera de solvatação de 4 moléculas de água se mostrou melhor para o fenol. Já para o intermediário radicalar O1, o modelo mais adequado foi o que conta com 6 moléculas de água formando um ciclo sobre as hidroxilas ligadas ao anel. Com os resultados obtidos e suas comparações com valores experimentais discute-se a aplicabilidade de técnicas de Modelagem Molecular em estudos aplicados em Engenharia Química, reforçando a visão desta ferramenta como um instrumento importante no projeto de novos produtos e na otimização de processos de interesse tecnológico. / This work has the main objetive of applying molecular modeling techniques as a research tool in Chemical Engineering particularly on the study of the chemical reactions involved in the degradation of phenol by Advanced Oxidation Processes. The obtained results for gas phase reactions show that the use of this tool, in the selected level of theory (B3LYP/6- 31++G(d,p)) is adequate to describe most of the reactions within the proposed mechanism. The calculated kinetic constants (through Transition State Theory), when compared with the available experimental data, were found to be within the same order for the most likely pathway. The simulation of a parallel reactions pair shows the same declining profile found for experimental kinetic constants. The comparison with previous theoretical results suggest that the addition of polarization effects on the basis set results in a higher accuracy of the kinetic constant values. The studies of the continuum show that the implicit solvation model SM5.42R is adequate to describe the system, since it reproduces well the experimental value of solvation energy for phenol. However, it is not possible to do comparisons for the radicals due to the absence of experimental data. Among the explicit solvation models constructed, the one which represents a solvation sphere of four water molecules has shown better accuracy to phenol. For the radical intermediate O1, the most suitable model found was the one with six water molecules joined in a cycle on the hydroxyls bonded to the ring. With the obtained results and their comparisons with experimental data, the applicability of Molecular Modeling techniques in Chemical Engineering studies is discussed, reinforcing the perspective of this tool as an important instrument for the design of new products and the optimization of technologically relevant processes.

No processo UV/H2O2, oxidar o substrato a CO2 e água resulta em um elevado consumo de H2O2. Então, esse processo tem sido proposto como um pré-tratamento para reduzir a toxicidade a níveis seguros para o tratamento biológico posterior. Por essa razão, é necessário estudar o progresso da reação, pois a toxicidade de alguns intermediários formados durante a oxidação pode ser mais elevada que a do composto inicial. Neste trabalho, os experimentos foram realizados em um reator tubular fotoquímico, contendo em seu eixo uma lâmpada de vapor de mercúrio de baixa pressão, conectado a um tanque de recirculação. O processo UV/H 2O2 é aplicado no tratamento de água contendo fenol (50500mg C.L-1). Os resultados demonstraram que o principal produto da oxidação primária é o catecol, indicando que a hidroxilação ocorre predominantemente na posição orto. A abertura do anel aromático leva à formação de ácidos orgânicos, o que explica a diminuição do pH durante a reação. Foram identificados os seguintes ácidos: fórmico, oxálico, maleico e malônico. Na etapa seguinte desse trabalho, dois modelos cinéticos foram desenvolvidos. Os modelos foram baseados nas reações químicas e fotoquímicas iniciadas pelos radicais hidroxila gerados pela fotólise do peróxido de hidrogênio. Foram utilizados os valores encontrados na literatura para os parâmetros fotoquímicos e constantes cinéticas das reações fotoquímicas. Os resultados experimentais foram utilizados para estimar as constantes cinéticas das reações que envolvem os compostos aromáticos. No primeiro modelo foram contempladas todas as reações fotoquímicas envolvidas e, no segundo, apenas as consideradas mais significantes. Os resultados das simulações considerando os parâmetros ajustados mostraram uma melhor concordância com os dados experimentais para o primeiro modelo. As constantes cinéticas deste modelo para as reações nas quais o fenol é oxidado a catecol (k14) e hidroquinona (k15) foram 2,60x108L.mol-1.s-1 e 1,03x108L.mol-1.s-1, respectivamente. As constantes cinéticas para a oxidação do catecol (k17) e hidroquinona (k18) encontradas foram 1,41x108L.mol-1.s-1 e 2,02x108L.mol-1.s-1, respectivamente. Também foi observada elevada correlação entre as constantes k14 e k17 e entre k15 e k18. / In the UV/H2O2 process, the oxidation of the substrate to CO2 and water results in high H2O2 consumption. Due to this fact the process has been proposed as a pretreatment to reduce toxicity to safe levels prior to biological treatment. Thus, it is necessary to study the reaction progress because some intermediate compounds may be more toxic than the initial compound. In the present study experiments were carried out in a lab-scale tubular photochemical reactor with a low-pressure mercury vapor lamp placed in its axis, connected to a recirculation tank. The UV/H2O2 process was applied to the degradation of an aqueous solution containing phenol as a model pollutant (concentration range: 50-500mg.L-1). The experimental results indicated that orto-hydroxylation (catechol formation) was predominant. The cleavage of the aromatic ring resulted in the production of organic acids, which caused the pH decrease over the reaction time. The following acids were detected: formic, oxalic, maleic and malonic. The experimental results were used to estimate kinetic rate constants for the reactions involving aromatic compounds according to two kinetic models based on chemical and photochemical reactions, initiated by hydrogen peroxide photolysis to produce hydroxyl radical. Numerical values of chemical reaction rate constants and photochemical parameters were taken from literature. The first model considered all photochemical while the second model considered the most significant ones. The parameter fitting results showed better agreement with experimental values based on the first model. The resulting values for the rate constants according to this model were as follows: 2.60x108L.mol-1.s-1 for phenol oxidation to catechol, and 1.03x108L.mol-1.s-1 for phenol oxidation to hydroquinone by hydrogen peroxide. The reaction rate constants for the oxidation of catechol, and hydroquinone by hydrogen peroxide are 1.41x108L.mol-1.s-1 and 2.01x108L.mol-1.s-1, respectively. A high correlation was observed between constants k14 and k17, and between k15 and k18.

Muitos estudos têm sido realizados com intuito de desenvolver tecnologias capazes de minimizar o volume e a toxicidade dos efluentes industriais. Uma alarmante fonte de contaminação de efluentes aquosos são os pesticidas encontrados na forma de efluentes e resíduos industriais, agrícolas e domésticos, na aplicação direta para controle de pragas, na lavagem de produtos após a colheita e de maquinário na agroindústria e a lixiviação a partir de resíduos. O presente trabalho tem como objetivo avaliar a degradação do herbicida amicarbazona em solução aquosa, por oxidação por ozônio sob irradiação UV, em um reator fotoquímico tubular com escoamento anular, constituído por um tubo externo em vidro borossilicato Pyrex® (volume irradiado de 3,9 L), no interior do qual se adaptou uma lâmpada tubular germicida concêntrica (Philips, emissão em 253,7 nm). O reator é posicionado verticalmente e o líquido escoa pela região anular entre a lâmpada e a parede interna do tubo externo com fluxo descendente em contracorrente com o fluxo de gás. O reator é acoplado a um gerador de ozônio, sendo a mistura O2+O3 admitida ao reator por meio de um difusor de gases. A concentração de ozônio na fase gasosa foi monitorada por meio de espectrofotometria UV em 254 nm usando uma célula de fluxo em um equipamento Shimadzu MultiSpec-1501. Os efeitos da concentração de alimentação de O3 concentração inicial de amicarbazona, pH (4 e 10) e potência elétrica da lâmpada (36 ou 75 W) foram estudados a partir de um projeto experimental Doehlert modificado. Os resultados indicaram degradação de amicarbazona superiores a 99% em até 20 minutos de tratamento. A análise estatística dos resultados em termos de meia vida e da taxa inicial de degradação confirmou que sendo baixa ou alta a concentração de ozônio a degradação de amicarbazona é efetiva, porém para alcançar a mineralização dos subprodutos é necessário maior consumo de ozônio. O efeito do aumento do pH sobre a remoção de amicarbazona mostrou-se mais importante para níveis baixos de [O3] sendo nítido o efeito do aumento do pH no sentido de promover a mineralização. / Many studies have been carried out that aim the development of new technologies able to reduce the volume and toxicity of industrial wastewaters. Pesticides are an important class of wastewater contaminants. They are found in domestic, industrial and agricultural effluents as a result of direct application to control pests, rinse water from spray equipment and pesticide containers, spills due to improper handling and disposal, agricultural runoff, etc. The main purpose of this work was to study the degradation of the herbicide amicarbazone in aqueous solution by ozonation under UV radiation, in a Pyrex® tubular photochemical reactor with annular flow and irradiated volume of 3.9 L, equipped with a tubular, concentric UV lamp (Philips, emission at 253.7 nm). The reactor is mounted vertically, and the liquid flows downwards through the gap between the lamp and the inner wall of the reactor tube in countercurrent gas-liquid flow arrangement. The reactor is coupled to an ozone generator and the mixture O2+O3 is inflowed through a porous gas diffuser. Ozone concentration in the gas phase was measured at 254 nm with a Shimadzu MultiSpec-1501 spectrophotometer equipped with a quartz low cell. The effects of inlet ozone concentration, amicarbazone initial concentration, pH (4 and 10) and lamp electric power (36 or 75 W) were studied by means of a modified Doehlert experimental design. The results indicated that more than 99% of amicarbazone was degraded in 20 minutes. The statistical analysis of amicarbazone half-lives and initial degradation rates confirmed that amicarbazone degradation is effective at high or low ozone concentration, whereas higher ozone inputs are needed to achieve the mineralization of the herbicide degradation products. The effect of increasing pH on amicarbazone removal showed to be more important at low [O3] levels. Accordingly, pesticide mineralization was higher at the high pH level.

Orientador: Raquel Fernandes Pupo Nogueira / Banca: Maria Valnice Boldrin / Banca: Eduardo Bessa Azevedo / Banca: Pedro Sergio Fadini / Banca: Renato Sanches Freire / Resumo: A contaminação de compartimentos aquáticos com resíduos de fármacos é frequentemente relatada na literatura. Fármacos residuais de várias classes terapêuticas são detectados em concentrações que variam de ng L-1 a µg L-1 . Embora estes resíduos sejam encontrados em baixas concentrações, alguns estudos relatam a ocorrência de efeitos adversos a organismos aquáticos. Portanto, faz-se necessário o estudo de processos que promovam a degradação destes contaminantes emergentes. Nesse contexto, foi avaliada neste trabalho a eficiência do processo foto-Fenton na degradação dos fármacos diazepam, propranolol e lincomicina e também a eficiência de reações baseadas em ferro metálico para a degradação de diazepam. O monitoramento da concentração dos fármacos foi feito por meio da técnica de Cromatografia Líquida de Alta Eficiência com detector de arranjo de diodos (CLAE-UV) e a remoção da matéria orgânica foi avaliada por análises de Carbono Orgânico Total (COT). O processo foto-Fenton foi eficiente na degradação dos fármacos, pois promoveu total oxidação em aproximadamente 8 minutos de tratamento e mais de 80% de remoção de COT após 60 minutos, sob lâmpada de luz negra. Sob radiação solar, a oxidação dos três fármacos estudados ocorreu em aproximadamente 5 minutos de tratamento, além de um percentual de mais de 90% de remoção de COT alcançado em 60 minutos. Tanto sob radiação solar quanto sob lâmpada de luz negra, a espécie de ferro que promoveu maior degradação foi FeOx (0,20 mmol L-1 ), e das concentrações de H2O2 avaliadas (1,0, 5,0, 10,0 mmol L-1 ), as concentrações 5,0 e 10,0 mmol L-1 promoveram os melhores índices de degradação. A avaliação da interferência da matriz efluente de estação de tratamento de esgoto (ETE), onde normalmente os fármacos residuais são encontrados, demonstrou que ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Contamination of the aquatic environment with pharmaceutical residues is frequently reported in the literature. Pharmaceutical residues of several therapeutical classes are detected in concentrations that vary from ng L-1 to µg L-1 . Although these residues were found in low concentrations, some studies reported the occurrence of adverse effects to aquatic organisms. Therefore, the study of processes that promote the degradation of these emerging pollutants becomes necessary. In this context, the efficiency of the photo-Fenton process in the degradation of the pharmaceuticals diazepam, propranolol and lincomycin and also the efficiency of reactions based on metallic iron for the degradation of diazepam was evaluated in this work. The monitoring of the pharmaceuticals concentration was carried out using High Performance Liquid Chromatography with diode array detector (HPLC-UV) and the removal of the organic matter concentration was evaluated by Total Organic Carbon (TOC) analysis. The photo-Fenton process was efficient for the degradation of the pharmaceuticals since it promoted total oxidation after approximately 8 minutes treatment and more than 80% of TOC removal after 60 minutes under black light radiation. Under solar radiation, the oxidation of the three pharmaceuticals studied occurred after approximately 5 minutes and more than 90% of TOC removal was achieved in 60 minutes. FeOx (0,20 mmol L-1 ) promoted higher degradation not only under solar but also under blacklight radiation. Among the H2O2 concentrations evaluated (1,0, 5,0, 10,0 mmol L-1 ), the concentrations of 5,0 and 10,0 mmol L-1 promoted higher degradation. The evaluation of the interference of the matrix effluent of sewage treatment plant (STP), where the pharmaceutical residues are normally found, demonstrated that the oxidation of the pharmaceuticals was not hindered in the presence of this matrix. However, ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Com o grande uso de agrotóxicos, aumentaram também os problemas relacionados à contaminação. Tentando remediar esses problemas, estudos baseados em processos oxidativos avançados, como a reação de Fenton, tem conseguido notoriedade, pois o radical hidroxila (•OH) ataca os poluentes orgânicos de maneira não seletiva. Porém, tal reação em meio homogêneo não é tão atrativa, pois requer grandes quantidades de íons de ferro em solução em meio ácido. Entretanto, pesquisas demostram que é possível desenvolve-la em meio heterogêneo com uma variedade de catalisadores em condições mais brandas e, ainda sim, gerar radicais livres e promover a oxidação de contaminantes orgânicos em várias faixas de pH. Nesse sentido, o presente trabalho teve como objetivos o enriquecimento do rejeito magnético, subproduto da extração de fosfato, em magnetita e a avaliação da viabilidade do mesmo nas reações do tipo Fenton heterogênea, tendo como modelo o herbicida hexazinona. Primeiramente o material passou por separação granulométrica, onde foram geradas 7 amostras, de acordo com a abertura de cada peneira. Em seguida elas foram submetidas a redução do tamanho de suas partículas em moinhos de bolas e passaram por uma pré-caracterização por espectroscopia de florescência de raio-x, difração de raio-x, termogavimetria, calorimetria diferencial exploratório e análise do tamanho de suas partículas. De posse desses dados, todas as amostras foram submetidas ao ensaio de lixiviação ácida, para o enriquecimento do material em magnetita. Após esta etapa, uma amostra foi escolhida (MESH 28) e submetida novamente a lixiviação ácida e às etapas de caracterização anterior e também, a análise do tamanho de sua área superficial, microscopia eletrônica de varredura, e comportamento magnético qualitativo. Assim, a amostra escolhida foi empregada para catálise heterogênea, de acordo com um planejamento estatístico do tipo composto central, levando em consideração a concentração de H2O2 e a variabilidade do pH da solução. Os resultados obtidos mostram que nas condições testadas, a que se apresenta com maior potencial para aplicações reais é a que se utiliza de concentração de peróxido igual a 0,0625 mol/L e pH 7,5, podendo ser ainda \"otimizada\" através de estudos em condições próximas a esta. Portanto, o resíduo magnético enriquecido em magnetita tem potencialidade para ser utilizado como catalisador em reações do tipo Fenton para degradação de herbicidas em água. / With the heavy use of pesticides, also increased the contamination-related problems. Trying to reduce these problems, studies based on advanced oxidation processes, such as the Fenton reaction, has achieved notoriety because the hydroxyl radical (•OH) attacks organic pollutants in a non-selective manner. However, such reaction in homogeneous medium is not so attractive because it requires large amounts of iron ions in solution in acidic medium. However, studies demonstrate that it is possible to develop it in a heterogeneous medium with a variety of catalysts in milder conditions and, yet, generate free radicals and promoting the oxidation of organic contaminants in various pH ranges. In this sense, the present study aimed to enrich the magnetic waste, by-product of phosphate extraction in magnetite and evaluate it viability of the reactions of the heterogeneous Fenton type, with reference to the hexazinone herbicide. Firstly, the material passed to granulometric separation, where were generated seven samples according to the opening of each sieve. Then they were subjected to size reduction of their particles in ball mills and passed through a pre-characterization by X-ray fluorescence, X-ray diffraction, thermogravimetry, calorimetry exploratory differential and analysis of its particle size. With this data, all samples were subjected to acid leaching test, to enrich the material with magnetite. After this step, a sample was selected (MESH 28) and resubmitted to acid leaching and to the previous steps of characterization of steps and also the analysis of the size of its surface area, electronic scanning microscopy and magnetic behavior qualitative. Thus, the chosen sample was used for heterogeneous catalysis, in accordance with the central composite statistic planning type, taking into consideration the concentration of H2O2 and the pH variability of the solution. The results show that under the conditions tested, that presents the greatest potential for real world applications is that utilizes peroxide concentration equal to 0.0625 mol/L and pH 7,5, can yet be \"optimized\" via studies in conditions close to this. Therefore, the magnetic residue enriched in magnetite has the potential to be used as a catalyst type in Fenton reactions for the degradation of herbicides in water.

In this Thesis either advanced oxidation or reductive processes are investigated for the degradation of two pesticides considered persistent in the environment: amicarbazone (AMZ) and chlorpyrifos (CP). In chapter I, different advanced oxidation processes (AOPs) driven by sulfate (SO4o-) and hydroxyl radicals (oOH) were applied to the degradation of AMZ. In the first study, several persulfate (PS) activated reactions were explored for AMZ degradation, namely activation with UVA radiation, Fe(II) and H2O2, as well as the combination of UVA radiation with Fe(II), Fe(III) and Fe(III)-complexes. Here, the influence of different reaction variables, such as solution pH, reactants and pesticide initial concentrations, addition of a second oxidant (H2O2) and the addition of different iron catalysts were also investigated. Control experiments regarding the photolysis of iron species in the absence of PS captured our interest and, with the aim of exploring more deeply this process on AMZ degradation, a second investigation was carried out. In this second study, a Doehlert experimental design was applied to investigate the simultaneous effects of two variables on AMZ degradation: pH and Fe(III):carboxylate ratio, where the carboxylate could be oxalate, citrate or tartrate. A response surface model for the observed degradation rate (kobs) as a function of pH and Fe(III):carboxylate ratio was obtained. The processes explored in both aforementioned studies revealed to be effective for AMZ removal, although nothing is known yet about their effectiveness regarding toxicity removal. Given that, a third study was carried out, where the toxicity of AMZ solutions, before and after submission to the processes studied was evaluated towards five microorganisms: Vibrio fischeri (acute toxicity), Tetrahymena thermophile, Chlorella vulgaris (chronic toxicity), Escherichia coli and Bacilus subtilis (antimicrobial activity). The last investigation detailed in chapter I is related with the application of zero-valent-metals on PS activation, which is a subject that links this chapter with the following one. For that, zero-valent-iron (ZVI) was investigated as a PS activator and the influence of variables that help to assess the environmental applicability of this process. In general, organochlorine pesticides reveal a higher resistance to oxidation than reduction, the latter process preferred when the aim is to degrade that important class of contaminants. Therefore, in chapter II the reductive degradation of CP by means of zero-valent-metals and bimetallic particles was investigated. ZVI has been extensively applied for that purpose. However, besides iron, other zero-valent metals can be potential reactive materials for reductive degradation and hence, in this study, the effectiveness of Zn0 and Cu0 was also explored in comparison to that widely reported for ZVI. Furthermore, two different ways of enhancing metals reactivity were here explored: i) by coating ZVI or Zn0 with a more noble metal (Cu), in order to analyze the copper catalytic effect on the bimetallic system; ii) by different surface pretreatments. / Na presente Tese de Doutorado foram abordados tanto processos oxidativos avançados (POA), como processos redutivos por metais de valência zero, na degradação de dois pesticidas considerados persistentes no meio ambiente: amicarbazona (AMZ) e clorpirifós (CP). No capítulo I são apresentados os estudos realizados com diversos POA, mediados por radicais sulfato (SO4o-) e hidroxila (oOH), aplicados da AMZ. Num primeiro estudo foi explorada a ativação do oxidante persulfato (PS), de diferentes formas, tais como radiação UVA, H2O2 e Fe(II), assim como a combinação de radiação UVA com Fe(II), Fe(III) e complexos de Fe(III). Aqui também foram investigados os efeitos de diversas variáveis reacionais, tais como pH, concentração inicial de reagentes e de pesticida, adição de um segundo oxidante (H2O2) e adição de diferentes espécies de ferro. Os testes realizados, para efeito de controle, referentes à irradiação das espécies de Fe(III) na ausência de PS, despertaram o interesse para um estudo mais aprofundado sobre o efeito da fotólise destas espécies na degradação da AMZ, surgindo assim o segundo trabalho. Neste utilizou-se um projeto experimental de Doehlert, para avaliar o efeito de duas variáveis em simultâneo quanto à degradação da AMZ: pH e proporção Fe(III): ligante, sendo o ligante um dos seguintes carboxilatos: oxalato, citrato ou tartarato. Um modelo de superfície de resposta, que correlaciona a taxa de degradação observada (kobs) em função do pH e proporção Fe(III):ligante foi obtido para cada um dos complexos de Fe(III) estudados. Os processos explorados, tanto no primeiro como no segundo estudo, se mostraram eficazes na remoção da AMZ, porém nada se sabe acerca da remoção da toxicidade. Para tal, foi desenvolvido um terceiro estudo dedicado à avaliação da toxicidade da solução de AMZ, antes e após a aplicação de cada um dos processos anteriormente abordados, contra cinco micro-organismos: Vibrio fischeri (toxicidade aguda); Tetrahymena thermophila, Chlorella vulgaris (toxicidade crônica); Escherichia coli e Bacilus subtilis (atividade antimicrobiana). O último estudo abordado no capitulo I é referente à aplicação de metais de valência zero também nos POA, correlacionado assim o capítulo I e o capítulo II. Como tal, foi feito um estudo de ativação de PS por meio de ferro de valência zero (Fe0), em que se investigou a influência de diversas variáveis por forma a inferir sobre a aplicabilidade prática deste processo. Pesticidas organoclorados apresentam maior resistência à degradação por processos oxidativos do que redutivos, sendo preferível o último na degradação desta importante classe de contaminantes. Como tal, o capítulo II se refere à degradação redutiva, por meio de diferentes metais de valência zero e partículas bimetálicas, do pesticida organoclorado CP. Além do amplamente explorado Fe0, outros metais podem ser aplicados neste processo, pelo que, neste estudo, explorou-se a potencialidade de Zn0 e Cu0 comparativamente ao primeiro. Ainda neste estudo foram investigadas duas formas de aumentar a reatividade dos metais: i) no caso do Fe0 e Zn0, revestindo com um metal mais nobre (Cu), por forma a observar o efeito catalisador do último no sistema bimetálico; ii) realizando um pré-tratamento à superfície dos metais.

O efluente fenólico em estudo apresenta a relação DBO5/DQO (Demanda Bioquímica de Oxigênio/ Demanda Química de Oxigênio) igual a 0,15, ou seja caracteriza-se por ser um efluente não biodegradável. No tratamento inicial do efluente utilizou-se ozônio, na presença do sal de ferro II proveniente da solução de sulfato ferroso heptaidratado 0,82 mol. L-1 e do peróxido de hidrogênio , que possui a finalidade catalítica na formação dos radicais hidroxilas, com alto poder de oxidação da matéria orgânica. Nesta etapa foi estudado a união dos processos oxidativos O3/UV e Foto-Fenton, Foram tratados 3 L do efluente fenólico in natura em um reator fotocatalítico com lâmpada ultravioleta. Em todos os experimentos o pH e a temperatura do meio reacional foram controlados. Os experimentos foram executados segundo um planejamento de Taguchi L16, no qual a variável entrada de maior importância para a degradação da matéria orgânica foi o peróxido de hidrogênio. As variáveis respostas analisadas foram a concentração do Carbono Orgânico Total, Demanda Química de Oxigênio e Fenóis Totais. No planejamento de Taguchi L16 foram selecionadas as variáveis significativas para o processo de degradação do efluente fenólico, a fim de serem otimizadas através do Método de Superfície de Resposta (MSR Foto-Fenton e O3/UV). O método de otimização MSR Foto-Fenton foi eficiente na degradação do composto fenólico, sendo assim a melhor condição experimental da planilha de otimização foi a de número 10 e corresponde a uma redução de COT= 54,68%, DQO=78,73% e Fenois Totais= 98,1%. Os parâmetros controlados do processo para essa condição foram: pH=3, temperatura de 30 ºC, potência ultravioleta de 28 W e reagente Fenton (H2O2= 48,3g e Fe+2 =5,95g), que corresponde a relação mássica H2O2 /Fe+2 igual a 8. / The phenolic effluent in this study has the rate DBO5/DQO (Biochemical Oxygen Demand / Biochemical Oxygen Demand) equal to 0.15, which is characterized by an effluent to be non-biodegradable. In the initial treatment of phenol was used ozone in the presence of iron salt II from the solution of ferrous sulfate heptahydrate 0.82 mol. L-1 and hydrogen peroxide, which has the purpose in the catalytic formation of hydroxyl radicals with high oxidation power of organic matter. In this stage, was studied the union of the oxidative process O3/UV and Photo-Fenton. The effluent was treated about 3 L about in a photocatalytic reactor with UV lamp. In all experiments, the pH and temperature of the reaction medium were control. The experiments are being carried out to a Taguchi L16 design, in which the input variable of greatest importance to the degradation of organic matter was hydrogen peroxide. The response variable analyzed was given by the concentration of Total Organic Carbon (TOC) and Chemical Oxygen Demand (COD) and Total Phenols (FT). In planning Taguchi L16 significant variables were selected for the degradation process of phenolic wastewater in with purpose of to be optimized by Response Surface Method (RSM Photo-Fenton and O3/UV). The optimization method was efficient photo-Fenton degradation of phenolic compound, so the best experimental condition spreadsheet optimization was the number 10 and corresponds to a reduction of TOC = 54.68%, COD = 78,73% and Total Phenols= 98.1%. The controlled process parameters for this condition were: pH = 3, temperature of 30 ° C, power of 28 W ultraviolet and Fenton reagent (H2O2= 48,3g and Fe+2 = 5,95g), corresponding to mass ratio H2O2 / Fe +2 = 8.