Compostos farmacêuticos são detectados em diversas matrizes ambientais. Estes compostos, quando não eliminados por técnicas avançadas de tratamento, contribuem para impactos ambientais negativos. Especificamente, efluentes hospitalares apresentam altas concentrações destes compostos principalmente pela excreção por pacientes. Neste contexto, o presente trabalho visa contribuir com a pesquisa científica em relação a efluentes hospitalares no Brasil, propondo alternativas de tratamento com ozônio para a remoção de fármacos. Para atingir o objetivo proposto, foi realizado um diagnóstico em um hospital visando identificar o consumo das principais classes farmacêuticas. A partir deste estudo, desenvolveu-se um planejamento de experimentos para avaliar os parâmetros mais adequados do processo de ozonização para a remoção de cafeína (CAF), amoxicilina (AMX) e ampicilina (AMP) em soluções aquosas. Foram avaliados experimentalmente os processos O3, O3/UV, O3/Fe2+, O3/UV/Fe2+. Investigou-se a influência da concentração inicial de fármaco, do pH, da potência de luz UV aplicada e da concentração inicial de Fe2+ utilizado como catalisador homogêneo. A variável de resposta foi a eficiência de mineralização. Os parâmetros obtidos pelo planejamento experimental foram aplicados para o Atenolol (ATE) e para soluções aquosas contendo a mistura de todos os compostos analisados (CAF, AMX, AMP e ATE). Um estudo cinético para determinação das constantes de reação foi realizado para a cafeína e atenolol. Para avaliar o tratamento com efluente hospitalar, uma caracterização (detecção de compostos farmacêuticos e parâmetros físico-químicos e toxicológicos) foi realizada antes e após o processo que apresentou a melhor eficiência de mineralização. Com o objetivo de extrapolar os estudos realizados e avaliar outros poluentes emergentes, além dos compostos farmacêuticos, realizaram-se experimentos com 90 compostos como drogas de abuso, hormônios e produtos de higiene pessoal que também podem estar presentes em efluentes hospitalares, avaliando a influência do pH e da dosagem de ozônio aplicada. Como principais resultados, os antibióticos e cardiovasculares foram as classes farmacêuticas mais consumidas no hospital. Pelo planejamento de experimentos, observou-se que todos os compostos avaliados foram rapidamente degradados (100% em menos de 15min) e as melhores eficiências de mineralização atingiram 70,8%, 60,4% e 63,6% para CAF, AMX e AMP, respectivamente. O sistema O3/UV/Fe2+ obteve a melhor eficiência de mineralização para o ATE (67,9%) e para a mistura dos compostos (69,5%). O estudo cinético possibilitou o cálculo das constantes cinéticas: kO3 =697,46 M-1 s-1 e kOH = 6,41x109 M-1 s-1 para a cafeína; e kO3 =146,56 M-1 s-1 e kOH = 15,29x109 M-1 s-1 para o atenolol. A eficiência de mineralização para os experimentos com efluente hospitalar atingiu 54,7% para o sistema O3/UV, sendo eficiente para a completa eliminação de diversos compostos farmacêuticos e remoção da toxicidade. Em relação à remoção dos 90 poluentes emergentes, observou-se que 53,3% dos compostos foram completamente degradados utilizando uma razão mMO3/mMC=0,3 em pH neutro. Os resultados encontrados indicam que o presente trabalho contribui para o avanço da pesquisa sobre efluentes hospitalares, pois apresenta uma alternativa de tratamento eficiente para a completa remoção de diversos compostos farmacêuticos, minimizando o impacto negativo destes no meio ambiente. / Pharmaceutical compounds (PhCs) are detected in various environmental matrices. These compounds, whether not eliminated by advanced treatment techniques, contribute to bacterial resistance and negative environmental impacts on water resource. Specifically, hospital wastewaster exhibit high concentrations of these compounds mainly by the excretion by patients. In this context, this paper aims to contribute to scientific research regarding hospital wastewater in Brazil, proposing treatment alternatives by ozone to remove PhCs. To achieve this purpose, it conducted a diagnosis in a hospital to identify the consumption of major pharmaceutical classes. With this result, it developed an experimental design to evaluate the most appropriate parameters of the ozonation process for the removal of caffeine (CAF), amoxicillin (AMX) and ampicillin (AMP) in aqueous solutions. This study evaluated the following processes experimentally: O3, O3/UV, O3/Fe2+ O3/UV/Fe2+. The influence of ozone dose, initial PhCs concentration, pH, power UV light applied and Fe2+ initial concentration used as homogeneous catalyst were investigated. Mineralization efficiency was the response variable. Parameters obtained by the experimental design were applied for Atenolol (ATE) and aqueous solutions containing the mixture of all compounds analyzed (CAF, AMX, AMP and ATE). A kinetic study for the determination of reaction constants was carried out for caffeine and atenolol. To evaluate the hospital wastewater treatment, a characterization (detection of pharmaceutical compounds and physico-chemical and toxicological parameters) was performed before and after the process that showed the best mineralization efficiency. In order to extrapolate the studies and evaluate other emergent pollutants, in addition to pharmaceutical compounds, were conducted experiments with 90 compounds such as illicit drugs, hormones and personal care products, which also may be present in hospital wastewater, evaluating the influence of pH and ozone dosage. Main results showed that antibiotics and cardiovascular were the most consumed pharmaceutical classes in the hospital. For the design of experiments, it was observed that all the evaluated compounds were rapidly degraded (100% in less than 15 minutes) and the best mineralization efficiency reached 70.8%, 60.4% and 63.6% for CAF and AMX AMP, respectively. The system O3/UV/Fe2+ obtained the best mineralization efficiency for ATE (67.9%) and mixture of compounds (69.5%). The kinetic study allowed the determination of the kinetic constants: kO3 = 697.46 M-1 s-1 and kOH = 6.41x109 M-1 s-1 for caffeine; and kO3 = 146.56 M-1 s-1 and kOH = 15.29x109 M-1 s-1 for atenolol. Mineralization efficiency for hospital wastewater experiments reached 54.7% by the system O3/UV, being efficient for complete elimination of various PhCs and removal of toxicity. Regarding the removal of 90 emergent pollutants, it was observed that 53.3% of the compounds were completely degraded using a ratio mMO3/MMC = 0.3 at neutral pH. The results indicated that this work contributes to the advance of research on hospital wastewater, because it presents an effective alternative treatment for complete removal of various pharmaceutical compounds, minimizing the negative impact on the environment.

The aim of this thesis is the study of application of the synergistic effects of various advanced oxidation processes (AOP) used for decomposition of chemical compounds resistant to biodegradation. The synergistic effect of photocatalytically active material and low temperature plasma were tested in my thesis. Model substances with photocatalytically active material were exposed to atmospheric plasma discharge (Gliding Arc) in order to improve generation of the active hydroxyl groups and oxidation processes. The first chapter of the theoretical part summarizes the knowledge of advanced oxidation processes, their principles and utilization. Next chapters are dedicated to basic summary of titanium dioxide and types of creating the thin films. The last part of theoretical chapter describes the types of plasma discharges. The experimental part describes the equipment for decomposition of chemical compounds resistant to biodegradation using AOP. Next chapter of the experimental part is dedicated to decomposition of organic dye AO7 and antibiotic Verapamil hydrochloride. The last chapter summarizes the results of the experiments.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:06Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-02-26Bitstream added on 2014-06-13T19:05:16Z : No. of bitstreams: 1 bautitz_ir_dr_araiq.pdf: 1429037 bytes, checksum: 829d82f530873474d283e8b3fb58ff6e (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / 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... / 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)

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:01:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ZuzileneSE_DISSERT.pdf: 1395431 bytes, checksum: 1be063abe68213c4ae7025f93618fa6d (MD5) Previous issue date: 2009-12-01 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / The oil and petrochemical industry is responsable to generate a large amount of waste and wastewater. Among some efluents, is possible find the benzene, toluene, ethilbenze and isomers of xilenes compounds, known as BTEX. These compounds are very volatily, toxic for environment and potencially cancerigenous in man. Oxidative advanced processes, OAP, are unconventional waste treatment, wich may be apply on treatment and remotion this compounds. Fenton is a type of OAPs, wich uses the Fenton s reactant, hydrogen peroxide and ferrous salt, to promove the organic degradation. While the Photo-Fenton type uses the Fenton s reactant plus UV radiation (ultraviolet). These two types of OAP, according to literature, may be apply on BTEX complex system. This project consists on the consideration of the utilization of technologies Fenton and Photo-Fenton in aqueous solution in concentration of 100 ppm of BTEX, each, on simulation of condition near of petrochemical effluents. Different reactors were used for each type of OAP. For the analyticals results of amount of remotion were used the SPME technique (solid phase microextraction) for extraction in gaseous phase of these analytes and the gas chromatography/mass espectrometry The arrangement mechanical of Photo-Fenton system has been shown big loss by volatilization of these compounds. The Fenton system has been shown capable of degradate benzene and toluene compounds, with massic percentage of remotion near the 99%. / A ind?stria de petr?leo e petroqu?mica em geral ? respons?vel por gerar uma grande quantidade de res?duos e efluentes qu?micos. Dentre alguns efluentes, ? poss?vel encontrar os compostos benzeno, tolueno, etilbenzeno e is?meros de xilenos, conhecidos como BTEX. Esses compostos s?o bastante vol?teis, t?xicos ao meio ambiente e potencialmente causadores de c?ncer no ser humano. Processos oxidativos avan?ados, POAs, s?o tecnologias n?o convencionais de tratamento de efluente, os quais podem ser aplicados no tratamento e remo??o desses compostos. Fenton ? um tipo de POA, o qual utiliza o reagente de Fenton, per?xido de hidrog?nio e sais de ferro, para promover a oxida??o de org?nicos. Enquanto que o tipo Foto-Fenton utiliza-se dos reagentes de Fenton acrescido de radia??o UV (ultra violeta). Esses dois tipos de POA, segundo a literatura, podem ser aplicados a sistemas compostos de BTEX. O presente trabalho consiste na avalia??o da utiliza??o das tecnologias Fenton e Foto-Fenton em solu??es aquosas de concentra??o de 100 ppm de BTEX, cada, simulando-se uma condi??o aproximada de efluente petroqu?mico. Foram utilizados reatores distintos para cada tipo de POA. Para as respostas anal?ticas de quantidade de remo??o foram utilizadas as t?cnicas SPME (solid phase microextraction) para extra??o em fase gasosa desses analitos e a cromatografia gasosa/espetrometria de massas. O arranjo mec?nico do sistema Foto-Fenton mostrou grandes perdas por volatiliza??o desses compostos. O sistema Fenton mostrou-se capaz de degradar os compostos benzeno e tolueno, com percentagens m?ssicas de remo??o na ordem de 99%.

Compostos farmacêuticos são detectados em diversas matrizes ambientais. Estes compostos, quando não eliminados por técnicas avançadas de tratamento, contribuem para impactos ambientais negativos. Especificamente, efluentes hospitalares apresentam altas concentrações destes compostos principalmente pela excreção por pacientes. Neste contexto, o presente trabalho visa contribuir com a pesquisa científica em relação a efluentes hospitalares no Brasil, propondo alternativas de tratamento com ozônio para a remoção de fármacos. Para atingir o objetivo proposto, foi realizado um diagnóstico em um hospital visando identificar o consumo das principais classes farmacêuticas. A partir deste estudo, desenvolveu-se um planejamento de experimentos para avaliar os parâmetros mais adequados do processo de ozonização para a remoção de cafeína (CAF), amoxicilina (AMX) e ampicilina (AMP) em soluções aquosas. Foram avaliados experimentalmente os processos O3, O3/UV, O3/Fe2+, O3/UV/Fe2+. Investigou-se a influência da concentração inicial de fármaco, do pH, da potência de luz UV aplicada e da concentração inicial de Fe2+ utilizado como catalisador homogêneo. A variável de resposta foi a eficiência de mineralização. Os parâmetros obtidos pelo planejamento experimental foram aplicados para o Atenolol (ATE) e para soluções aquosas contendo a mistura de todos os compostos analisados (CAF, AMX, AMP e ATE). Um estudo cinético para determinação das constantes de reação foi realizado para a cafeína e atenolol. Para avaliar o tratamento com efluente hospitalar, uma caracterização (detecção de compostos farmacêuticos e parâmetros físico-químicos e toxicológicos) foi realizada antes e após o processo que apresentou a melhor eficiência de mineralização. Com o objetivo de extrapolar os estudos realizados e avaliar outros poluentes emergentes, além dos compostos farmacêuticos, realizaram-se experimentos com 90 compostos como drogas de abuso, hormônios e produtos de higiene pessoal que também podem estar presentes em efluentes hospitalares, avaliando a influência do pH e da dosagem de ozônio aplicada. Como principais resultados, os antibióticos e cardiovasculares foram as classes farmacêuticas mais consumidas no hospital. Pelo planejamento de experimentos, observou-se que todos os compostos avaliados foram rapidamente degradados (100% em menos de 15min) e as melhores eficiências de mineralização atingiram 70,8%, 60,4% e 63,6% para CAF, AMX e AMP, respectivamente. O sistema O3/UV/Fe2+ obteve a melhor eficiência de mineralização para o ATE (67,9%) e para a mistura dos compostos (69,5%). O estudo cinético possibilitou o cálculo das constantes cinéticas: kO3 =697,46 M-1 s-1 e kOH = 6,41x109 M-1 s-1 para a cafeína; e kO3 =146,56 M-1 s-1 e kOH = 15,29x109 M-1 s-1 para o atenolol. A eficiência de mineralização para os experimentos com efluente hospitalar atingiu 54,7% para o sistema O3/UV, sendo eficiente para a completa eliminação de diversos compostos farmacêuticos e remoção da toxicidade. Em relação à remoção dos 90 poluentes emergentes, observou-se que 53,3% dos compostos foram completamente degradados utilizando uma razão mMO3/mMC=0,3 em pH neutro. Os resultados encontrados indicam que o presente trabalho contribui para o avanço da pesquisa sobre efluentes hospitalares, pois apresenta uma alternativa de tratamento eficiente para a completa remoção de diversos compostos farmacêuticos, minimizando o impacto negativo destes no meio ambiente. / Pharmaceutical compounds (PhCs) are detected in various environmental matrices. These compounds, whether not eliminated by advanced treatment techniques, contribute to bacterial resistance and negative environmental impacts on water resource. Specifically, hospital wastewaster exhibit high concentrations of these compounds mainly by the excretion by patients. In this context, this paper aims to contribute to scientific research regarding hospital wastewater in Brazil, proposing treatment alternatives by ozone to remove PhCs. To achieve this purpose, it conducted a diagnosis in a hospital to identify the consumption of major pharmaceutical classes. With this result, it developed an experimental design to evaluate the most appropriate parameters of the ozonation process for the removal of caffeine (CAF), amoxicillin (AMX) and ampicillin (AMP) in aqueous solutions. This study evaluated the following processes experimentally: O3, O3/UV, O3/Fe2+ O3/UV/Fe2+. The influence of ozone dose, initial PhCs concentration, pH, power UV light applied and Fe2+ initial concentration used as homogeneous catalyst were investigated. Mineralization efficiency was the response variable. Parameters obtained by the experimental design were applied for Atenolol (ATE) and aqueous solutions containing the mixture of all compounds analyzed (CAF, AMX, AMP and ATE). A kinetic study for the determination of reaction constants was carried out for caffeine and atenolol. To evaluate the hospital wastewater treatment, a characterization (detection of pharmaceutical compounds and physico-chemical and toxicological parameters) was performed before and after the process that showed the best mineralization efficiency. In order to extrapolate the studies and evaluate other emergent pollutants, in addition to pharmaceutical compounds, were conducted experiments with 90 compounds such as illicit drugs, hormones and personal care products, which also may be present in hospital wastewater, evaluating the influence of pH and ozone dosage. Main results showed that antibiotics and cardiovascular were the most consumed pharmaceutical classes in the hospital. For the design of experiments, it was observed that all the evaluated compounds were rapidly degraded (100% in less than 15 minutes) and the best mineralization efficiency reached 70.8%, 60.4% and 63.6% for CAF and AMX AMP, respectively. The system O3/UV/Fe2+ obtained the best mineralization efficiency for ATE (67.9%) and mixture of compounds (69.5%). The kinetic study allowed the determination of the kinetic constants: kO3 = 697.46 M-1 s-1 and kOH = 6.41x109 M-1 s-1 for caffeine; and kO3 = 146.56 M-1 s-1 and kOH = 15.29x109 M-1 s-1 for atenolol. Mineralization efficiency for hospital wastewater experiments reached 54.7% by the system O3/UV, being efficient for complete elimination of various PhCs and removal of toxicity. Regarding the removal of 90 emergent pollutants, it was observed that 53.3% of the compounds were completely degraded using a ratio mMO3/MMC = 0.3 at neutral pH. The results indicated that this work contributes to the advance of research on hospital wastewater, because it presents an effective alternative treatment for complete removal of various pharmaceutical compounds, minimizing the negative impact on the environment.

Os poluentes orgânicos emergentes (POE) são compostos químicos presentes numa variedade de produtos comerciais como medicamentos, produtos de higiene, agrotóxicos, surfactantes, dentre outros, podendo ser encontrados em matrizes ambientais e biológicas. Esses poluentes não são usualmente monitorados ou ainda não possuem legislação regulatória correspondente, mas apresentam risco à saúde humana e ao meio ambiente. Dentre esses POE, podemos destacar o nonilfenol etoxilado, um surfactante não-iônico utilizado no desengraxe alcalino da indústria de galvanoplastia. Esse surfactante possui uma recalcitrância e toxidade que aumenta com a diminuição do número de grupos etoxilados, processo que ocorre quando ele é biodegradado. Alguns dos produtos da biodegradação são o nonilfenol com 4, 3, 2 ou 1 grau de etoxilação e nonilfenol, este considerado disruptor endócrino imitando o hormônio natural 17β-estradiol. Tratamentos convencionais de efluentes e água não são eficientes para degradação completa desses compostos. O emprego de processos mais eficientes, como processos oxidativos e oxidativos avançados tais como a Eletrólise (E), Fotólise direta (F), Fotocatálise heterogênea (FH) e a fotoeletrooxidação (FEO), tecnologias limpas que utilizam o elétron e o fóton como reagentes, têm sido proposto como opção para a degradação desses compostos, evitando assim a contaminação dos recursos hídricos. Este trabalho foi realizado com uma solução baseada na composição de um efluente industrial contendo nonilfenol etoxilado com 4 graus de etoxilação. Os ensaios de FEO foram realizados em triplicata, variando-se a densidade de corrente, potência de lâmpada e o tempo de tratamento. Além disso, foram realizados, para efeito de comparação e elucidação de mecanismos, ensaios de eletrólise, fotólise direta e fotocatálise heterogêna. As amostras coletadas antes e após os processos oxidativos foram caracterizadas por diferentes métodos analíticos e por toxicidade. Verificou-se que no tempo de tratamento de 240 minutos as diferentes configurações de FEO não foram suficientemente eficazes na degradação de todo o poluente que se encontra na solução inicial, entretanto, a configuração FEO3 não gerou metabólitos mais tóxicos, não apresentou diferença de germinação e de crescimento de raiz, não apresentando também citotoxicidade e genotoxicidade em alface e em cebola, apresentando toxicidade apenas em peixes em uma concentração de 70,71%, o que pode ser evitado com o aumentando do tempo de tratamento, à vista disso, o processo de FEO torna-se uma opção na degradação do nonilfenol etoxilado e de outros POE, evitando assim que esses atinjam os recursos hídricos. / The emerging organic pollutants (POE) are chemical compounds present in a variety of commercial products such as medicines, toiletries, pesticides, surfactants, among others, can be found in environmental and biological matrices. These pollutants are usually not monitored or have no corresponding regulatory legislation, but present risk to human health and the environment. POE Among these, we highlight the nonylphenol ethoxylate, one non-ionic surfactant used in degreasing alkaline electroplating industry. This surfactant has a recalcitrance and toxicity increases with the decrease of the number of ethoxylate groups, a process which occurs when it is biodegraded. Some of the products of biodegradation are nonylphenol with 4, 3, 2 or 1 degree of ethoxylation of nonylphenol and this considered endocrine disruptor mimicking the natural hormone 17β -estradiol. Conventional treatment of sewage and water are not efficient for complete degradation of these compounds. The use of more efficient processes, such as oxidation and advanced oxidation processes such as direct photolysis (F), Electrolysis (E), heterogeneous photocatalysis (FH) and photoelectrooxidation (FEO), clean technologies that utilize the electron and photon reagents have been proposed as an option to the degradation of such compounds, thereby avoiding the contamination of water resources. This work was carried out with a solution based on the composition of an industrial effluent containing nonylphenol ethoxylate with 4 degrees of ethoxylation. FEO assays were performed in triplicate, by varying the current density lamp power and treatment time. In addition, we performed, for comparison and elucidation of mechanisms, testing electrolysis, photolysis and photocatalysis heterogenous. The samples collected before and after the oxidative processes were characterized by different analytical methods and toxicity. It was found that treatment time of 240 minutes, the FEO different configurations were not efficient enough to degrade any pollutants that is in the initial solution, however, the configuration FEO3 not more toxic metabolites generated no significant difference in seed germination and root growth, no significant cytotoxicity and genotoxicity also in lettuce and onion, showing toxicity on fish only at a concentration of 70.71 %, which can be avoided by increasing treatment time, the sight, the process of FEO becomes an option in the degradation of nonylphenol ethoxylate and other POE, thus preventing it reaches the water.

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

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.

Nos últimos anos, os processos oxidativos avançados (POAs) têm emergido como métodos potencialmente poderosos para transformar poluentes orgânicos recalcitrantes em substâncias menos tóxicas. O presente trabalho visa estudar a degradação de clorofenóis 2,4-diclorofenol (2,4-DCF) e pentaclorofenol (PCF) em solução aquosa por meio do processo foto-Fenton. Os experimentos foram realizados em um reator fotoquímico, em regime batelada, com recirculação e admissão contínua de peróxido de hidrogênio. Os efeitos das concentrações iniciais de clorofenóis, H2O2 e Fe(II), bem como, da potência da lâmpada de vapor de mercúrio, foram estudados a partir de um planejamento experimental Doehlert em multiplos níveis e analisados segundo a metodologia de superfícies de respostas. A foto-oxidação foi monitorada por medidas da concentração de carbono orgânico total (TOC) e do espectro de absorção da solução ao longo do tempo e, em alguns casos, medidas de toxicidade por meio de bioensaios com Artemia sp. Os resultados dos experimentos realizados com 2,4-DCF evidenciaram degradação gradativa, com remoções de TOC superiores a 99%, após 1 hora de tratamento, além de remoção de toxicidade, mesmo para altas concentrações iniciais do poluente (até ca. 415 mgC L-1). Nos experimentos realizados com PCF observouse decaimento inicial de TOC bastante rápido (15 minutos), o que sugere que a degradação dos clorofenóis torna-se mais rápida com o aumento do número de átomos de cloro ligados ao anel aromático. Foi removida mais da metade do TOC inicial por volta de 30 minutos de reação, obtendo-se remoções de até 90,8% ao final do tratamento. Por outro lado, comparado ao 2,4-DCF, no caso do PCF observou-se redução acentuada da taxa de remoção de TOC após esse tempo, o que pode ser explicado a partir da maior concentração de íons cloreto em solução, da formação de complexo estável desses íons com Fe(III) e de espécies geradas a partir de reações envolvendo esse complexo. No conjunto, os resultados comprovam a viabilidade do processo foto-Fenton para remediação de efluentes aquosos contendo clorofenóis. / In recent years, advanced oxidation processes (AOP) have emerged as potentially powerful methods to transforming organic pollutants into harmless substances. The present work aims to study the degradation of chlorophenols (2,4-dichlorophenol and pentachlorophenol) in aqueous solution by the photo-Fenton process. The experiments were conducted in a batch recycle photochemical reactor with continuous feed of hydrogen peroxide solution. The effects of the initial concentrations of chlorophenols, H2O2, and Fe(II), as well as of the electric power of mercury vapor lamp, were studied by means of a Doehlert multivariate experimental design at multiple levels. Experimental results were analyzed according to the response surface methodology. In order to characterize the degradation of the pollutant, time-measurements of the total organic carbon concentration (TOC) as well as the absorbance spectra of the solution, were carried out. In some cases toxicity bioassays were carried out with Artemia sp. The results obtained from experiments with 2,4-dichlorophenol showed a gradual degradation, with more than 99% of TOC removals after 1 hour of treatment, along with toxicity removal, even for high initial pollutant concentrations (ca. 415 mgC L-1). In the case of pentachlorophenol, a fast initial TOC decrease (around 15 minutes) was observed, suggesting that chlorophenols degradation becomes faster with the increment of chloro atoms number bounded to the aromatic ring. More than a half of the initial TOC was removed around 30 minutes of reaction, rising 90.8% of TOC removal at the end of the treatment. In the other hand, comparing to 2,4-DCF, for PCF a marked reduction of the maximum rate of TOC removal after that time. This can be explained by higher concentrations of chloride ions in the solution, for the formation of stable complexes with Fe(III) ion and resulting species in reaction involving such complexes. As a whole, the results confirm the effectiveness of the photo-Fenton process for the remediation of aqueous solutions containing chlorophenols.

Nas mais diversas atividades industriais hoje existentes está presente a problemática dos resíduos gerados e seu gerenciamento. Os efluentes líquidos são uma grande fonte de poluição dos recursos hídricos, sendo necessário o controle das condições de seu descarte. Para efluentes contendo poluentes orgânicos uma das alternativas de tratamento que vem sendo muito utilizada é o uso de Processos Oxidativos Avançados - POA’s. Esses processos se baseiam na geração de radicais livres, principalmente o radical hidroxila (HO.), que possui alto poder oxidante e pode promover a degradação de vários compostos poluentes eficientemente. Esses processos têm obtido grande atenção devido ao aumento da complexidade e dificuldade no tratamento de águas residuárias, o que tem sido motivo para a busca de novas metodologias visando a remediação desses rejeitos. Diante disso, o presente trabalho tem por objetivo estudar os processos (POA’s), para a degradação da matéria orgânica em efluente oriundo da descontaminação de madeira tratada com Arseniato de Cobre Cromatado – CCA. Este efluente é gerado através de extração ácida em ciclos de madeira tratada com CCA que foram utilizados como postes tanto de eletricidade como de telefonia. O efluente gerado na extração ácida foi caracterizado através dos parâmetros de pH, Condutividade, Demanda Química de Oxigênio, Carbono Orgânico Dissolvido, Sólidos totais e metais. Após caracterização, o efluente foi submetido aos processos oxidativos avançados de Fotólise, Fotocatálise heterogênea, Eletrólise e Fotoeletrooxidação, a fim de degradar a matéria orgânica. Depois de realizados os processos, o efluente foi caracterizado novamente com os mesmos parâmetros. Pode-se concluir que todos os processos utilizados alcançaram resultados positivos, degradaram a matéria orgânica, mas o processo que obteve melhor rendimento de degradação foi o de Eletrólise que degradou 68% da matéria orgânica presente no efluente. / In the most diverse industrial activities exist today is present the problem of waste generated and its management. Liquid effluents are a major source of pollution of water resources, requiring the control of the disposal conditions. For wastewater containing organic pollutants the use of Advanced Oxidation Processes - POA's has been widely used. These processes are based on the generation of free radicals, especially the hydroxyl radical (HO.), which has high oxidizing power and can promote the degradation of several polluting compounds efficiently. These processes have achieved great attention due to the increasing complexity and difficulty in the treatment of residual waters, which has been the reason for the search of new methods for remediation of these wastes. Therefore, this paper aims to study these processes (POA's) for the degradation of organic matter in the effluent coming from the decontamination of wood treated with CCA - chromated copper arsenate. This effluent is generated by cycles of acid extraction of wood treated with CCA which were used as both telephone and electricity poles. The effluent generated by the acid extraction was characterized by the parameters pH, conductivity, chemical oxygen demand, dissolved organic carbon and metals. After characterization, the effluent was subjected to advanced oxidation processes photolysis, heterogeneous photocatalysis, Electrolysis and photoelectrooxidation (which are the three processes together) in order to degrade organic matter. After the effluent treatment, the solution was again characterized by the same parameters. It can be concluded that all the processes used have achieved positive results, degradeding organic matter, but the process that showed the best performance degradation was the electrolysis with 68% less organic matter.