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.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-07-14T16:05:13Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) TESE VERSAO CD.pdf: 3152924 bytes, checksum: 092ea2b9252bf6a28765db6cb023e409 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-14T16:05:13Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) TESE VERSAO CD.pdf: 3152924 bytes, checksum: 092ea2b9252bf6a28765db6cb023e409 (MD5) Previous issue date: 2015-12-21 / CNPq / As indústrias têxteis são importantes na economia de um país devido à geração de recursos. Constituem indústrias que consomem bastante água e produzem efluentes líquidos potencialmente poluidores. Entre as substâncias tóxicas despejadas em corpos receptores, destacam-se os corantes. A fiscalização destas indústrias no Arranjo Produtivo Local Pernambucano (APL) é precária e os processos aplicados nos tratamentos não são totalmente eficientes, sendo necessária a busca por novas formas de tratamento a fim de remover os poluentes e aumentar a eficiência dos processos de tratamento. Este trabalho visa contribuir para a minimização de problemas ambientais, promovendo a redução de parâmetros como cor, turbidez, demanda química de oxigênio, carbono orgânico de efluentes têxteis e toxicidade, utilizando Processos Oxidativos Avançados como uma das etapas do tratamento do efluente de uma das lavanderias da região do agreste pernambucano. Para tanto, examinou-se uma solução aquosa com concentração de 1000 mg.L-1 do corante vermelho drimaren CL-5B, amplamente utilizado pela lavanderia estudada, e um efluente real, coletado numa lavadeira de jeans de Caruaru. Como resultado, obteve-se degradação maior que 90% e redução de 73% da DQO para a solução do corante. Para o efluente real, obteve-se redução de 98% de turbidez, 80% de cor e 70% para DQO. Um estudo ecotoxicológico com sementes de alface foi realizado antes e depois do tratamento pelo processo foto-Fenton, sendo observada elevada redução da toxicidade após o processo oxidativo avançado utilizado, alcançando-se índices de germinação superiores a 80%, indicando redução na toxicidade. O trabalho resultou na sugestão de um sistema para tratamento efetivo do efluente de uma industria do agreste pernambucano. Para esse sistema, já foi protocolado um pedido de patente. / Textile industries are important in the economy of a country due to the generation of resources. They consume plenty of water and produce potentially polluting liquid effluents. Among the toxic substances discharged into receiving bodies, stand out the dyes. The supervision of such industries in the Local Productive Arrangement Pernambucano (APL) is precarious and the procedures applied in treatments are not totally efficient, requiring the development of new forms of treatment to remove pollutants and increase the efficiency of treatment processes. This work aims to contribute to minimizing environmental problems, promoting the reduction of parameters such as color, turbidity, chemical oxygen demand, organic carbon total in textile effluents and toxicity from use Advanced Oxidation Processes as one of the stages of treatment of effluent from one textile industry. Were studied two systems: an effluent model – an aqueous solution containing red dye Drimaren CL-5B (1000 mg L-1), widely used by the studied laundry, and a real effluent, collected in Caruaru jeans laundress. As a result the assays indicated degradation more than 90% and 73% reduction at COD in the effluent model. For the real effluent, were obtained 98% reduction in turbidity, color and COD equals to 98%, 80% and 70%, respectively. Ecotoxicological studies with lettuce seeds were performed before and after treatment by photo-Fenton process, being observed high reduction of toxicity after advanced oxidation process used, reaching up germination rates of over 80%, indicating a reduction in toxicity. It was also idealized a system to effective treatment of industrial effluent. To this system were protocoled a register of patent.

Submitted by Caroline Falcao (caroline.rfalcao@ufpe.br) on 2017-06-07T17:41:34Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) 2012-Tese-ValdereicePereiraBaydum.pdf: 1681832 bytes, checksum: b5c9d3beb02641d325fe71ba0c2037f2 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-07T17:41:34Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) 2012-Tese-ValdereicePereiraBaydum.pdf: 1681832 bytes, checksum: b5c9d3beb02641d325fe71ba0c2037f2 (MD5) Previous issue date: 2012-11-23 / A ocorrência de fármacos no meio ambiente tem se tornado um assunto de interesse nos últimos anos. Grande número desses compostos tem sido detectado em efluentes de estações de tratamento de esgoto (ETE) municipais, águas superficiais e, menos frequentemente, em águas subterrâneas e água potável em todo o mundo. Alguns dos efeitos adversos causados por fármacos incluem toxicidade aquática, desenvolvimento de resistência em bactérias patogênicas, genotoxicidade, e desregulação endócrina. Diferentes fontes podem ser indicadas para explicar o aparecimento de fármacos no ambiente aquático. Atualmente, é amplamente reconhecido que a principal fonte de poluição são os efluentes de ETE. Portanto, o descarte de resíduos farmacêuticos nos efluentes de ETE deve ser minimizado o máximo possível. A remoção de poluentes orgânicos recalcitrantes como fármacos na água e em efluentes pode ser obtida utilizando processos oxidativos avançados (POA). O objetivo deste trabalho é avaliar a eficiência de remoção de Propranolol por meio de POA, avaliar a toxicidade dos produtos de degradação durante os tratamentos bem como realizar um estudo cinético de degradação do composto. O fármaco usado neste estudo foi o Propranolol fornecido pelo LAFEPE. Foi utilizada solução modelo a 20 mgL-1 . Os tratamentos por meio de POA (H2O2/UV, Fenton e foto-Fenton) além de radiação UV (fotólise) e H2O2 foram realizados em escala laboratorial em um reator ao longo de 60 minutos. A radiação UV foi obtida por uma lâmpada a vapor de mercúrio de média pressão de 30 W. A agitação do sistema foi feita utilizando um agitador magnético. Sulfato ferroso heptahidratado foi utilizado como fonte de íons de ferro para o processo Fenton e foto-Fenton. A determinação e a quantificação do fármaco após tratamento por POA, foram realizadas em um espectrofotômetro UV-Vis. Em relação aos resultados obtidos pelo tratamento utilizando POA, o propranolol se mostrou pouco sensível a oxidação com peróxido de hidrogênio. O tratamento Foto-Fenton apresentou melhor eficiência de remoção e o Fenton o melhor resultado de toxicidade. A cinética de oxidação do fármaco foi discutida e verificou-se que o modelo cinético de pseudo-primeira ordem pode descrever melhor a oxidação do fármaco. As principais vantagens e desvantagens de cada processos e a complexidade de comparação dos vários processos de oxidação foram discutidos. O processo Foto-Fenton foi o que removeu mais de 80% do propranolol a 20 mg L-1 em 15 minutos. / The occurrence of pharmaceuticals in the environment has become a subject of interest in recent years. A vast number of these compounds have been detected in sewage treatment plant (STP) effluents, surface waters and, less frequently, in groundwater and drinking water, all over the world. Some of the adverse effects caused by pharmaceuticals include aquatic toxicity, resistance development in pathogenic bacteria, genotoxicity and endocrine disruption. Different sources can be indicated to explain the appearance of pharmaceuticals in the aquatic environment. Nowadays, it is widely accepted that the main source of pollution are STP effluents. Therefore, the discharge of pharmaceutical residues to the environment in STP effluents should be minimized. Removal of recalcitrant organic pollutants such as pharmaceuticals in water and wastewater can be achieved using advanced treatment technologies such as advanced oxidation processes (AOP). The objective of this study is to evaluate the removal efficiency of Propranolol by AOP to identify the degradation products toxicity as well as to perform a degradation kinetic study of these compounds. The pharmaceutical used in this study was Propranolol were purchased from LAFEPE. The pharmaceutical were spiked daily at a concentration of 20 mgL-1 were treated by AOP. The treatments by AOP (H2O2/UV, Fenton and photo-Fenton) and photolysis (UV radiation) and peroxide, were performed in a reactor along 60 minutes. UV radiation was provided by a medium pressure mercury lamp of 30 W. The agitation of the system was realized by a magnetic bar. Ferrous sulfate heptahydrate was used as source of iron for the Fenton and photo-Fenton process. The determination and quantification of the pharmaceutical present during the treatment by AOP were performed with UV-Vis spectrophotometer. With regard to the results obtained by using AOP treatment, the propranolol was less sensitive to hydrogen peroxide. Despite photo-fenton treatment presented the highest removal efficiency and Fenton the best treatment toxicity. The kinetics of oxidation of propranolol has been discussed and it was found that the pseudo-first order kinetic model can describe the oxidation. The main advantages and disadvantages of each process and the complexity of comparing the various advanced oxidation processes (AOP) was discussed. In the photo-fenton process it was possible to remove more than 80% from propranolol concentration of 20 mg L-1 in 15 minutes.

FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / O descarte de efluentes tÃxteis em Ãguas superficiais representa um sÃrio problema ambiental e de saÃde pÃblica devido, principalmente, à presenÃa de corantes na sua composiÃÃo, muitos dos quais sÃo potencialmente tÃxicos e carcinogÃnicos. A remoÃÃo de cor e a mineralizaÃÃo de seus subprodutos à uma das maiores dificuldades enfrentadas pelas estaÃÃes de tratamento de efluentes das indÃstrias desse segmento. Nesta pesquisa, buscou-se avaliar o tratamento de efluentes tÃxteis em sistemas anaerÃbios de um e dois estÃgios, estudar opÃÃes de pÃs-tratamento por processos biolÃgicos aerÃbios e de oxidaÃÃo avanÃada, e utilizar testes de ecotoxicidade no estudo dos diversos efluentes produzidos. Foram realizados experimentos com sistemas anaerÃbios de um (R1) e dois estÃgios (R2) tratando esgotos tÃxteis real e sintÃticos. Nestes experimentos, foram avaliados o efeito da concentraÃÃo do corante, concentraÃÃo do doador de elÃtrons externo, o tempo de detenÃÃo hidrÃulica (TDH) e o efeito do mediador redox antraquinona-2,6-dissulfonato (AQDS) na eficiÃncia de descoloraÃÃo. Outros dois sistemas anaerÃbios de um estÃgio (R3 e R4) foram operados em paralelo, alimentados com esgoto tÃxtil real com TDH de 12h a fim de avaliar o efeito do AQDS na descoloraÃÃo de efluentes reais. Durante o pÃs-tratamento aerÃbio, foi avaliada a aplicaÃÃo de um reator de lodos ativados em batelada seqÃencial com ciclo total de 24h, operando com os efluentes, sintÃtico e real, previamente tratados no reator UASB. Avaliou-se, tambÃm, a aplicaÃÃo do processo de oxidaÃÃo avanÃada (POA) do tipo UV/H2O2 como opÃÃo de pÃs-tratamento dos efluentes tÃxteis tratados no reator UASB, tanto em relaÃÃo à descoloraÃÃo quanto na mineralizaÃÃo dos subprodutos gerados na reduÃÃo dos corantes. A avaliaÃÃo da toxicidade dos efluentes foi realizada pelos ensaios de toxicidade aguda utilizando a Daphnia magna como organismo teste. Os resultados dessa pesquisa revelaram que o sistema anaerÃbio de dois estÃgios mostrou-se mais estÃvel que o sistema de um estÃgio quando operado como o esgoto real e sintÃtico com os corantes Congo Red (CR) e Reactive Black 5 (RB5) e mais eficiente para o corante RR2 na ausÃncia de AQDS. Entretanto, na presenÃa do AQDS a eficiÃncia de descoloraÃÃo do Reactive Red 2 (RR2) foi elevada para os dois sistemas, mascarando o efeito da separaÃÃo de fase. Para o efluente tÃxtil real, nÃo foi verificado efeito algum da aplicaÃÃo do AQDS no R3, mesmo em baixo TDH e limitada concentraÃÃo de doador de elÃtrons. O pÃs-tratamento dos efluentes real e sintÃticos no reator aerÃbio foi capaz de reduzir a DQO abaixo de valor exigido pela portaria 154/02 da SEMACE. O processo de oxidaÃÃo avanÃada com UV/ H2O2 mostrou-se eficaz na remoÃÃo de cor e DQO dos efluentes tÃxtil real e sintÃticos. Os testes de toxicidade aguda ratificaram o potencial tÃxico dos efluentes tÃxteis e os subprodutos de sua degradaÃÃo assim como a capacidade de mineralizaÃÃo das aminas em sistemas seqÃenciais anaerÃbio/aerÃbio. / Disposal of textile effluents in surface waters represents a serious environmental and public health problem mainly due to the presence of dyes in their composition, many of which are potentially toxic and carcinogenic. The color removal and mineralization of byproducts is the major difficulty faced by the wastewater treatment plants of these industries. This thesis studied the treatment of textile effluents in one-stage and two-stage anaerobic systems, post-treatment options by using aerobic biological and advanced oxidation processes, and use the ecotoxicity tests for the various effluents produced. Experiments were performed in one-stage (R1) and two-stage (R2) anaerobic systems treating real and synthetic textile wastewaters. In these experiments, we evaluated the dye concentration effect, as well as external electron donor concentration, hydraulic retention time (HRT) and the redox mediator anthraquinone-2,6-disulfonate (AQDS) effect on color removal efficiency. Two other one-stage anaerobic systems (R3 and R4) were operated in parallel at the HRT of 12 hours and fed with real textile wastewater to assess the AQDS effect on the decolourisation of real textile effluents. During the aerobic post-treatment, we evaluated the application of sequencing batch reactor (SBR) with 24 hours total cycle to treat synthetic and real textile wastewaters pre-treated in the UASB reactor. We also evaluated the application of UV/H2O2 advanced oxidation process (AOP) to treat real textile wastewaters pre-treated in the UASB reactor, both in terms of color removal and mineralization of byproducts generated upon dye reduction. The evaluation of the effluents toxicity was performed by acute toxicity tests using Daphnia magna as test organism. The results revealed that the two-stage anaerobic system was more stable than the one-stage system for both real and the synthetic dyes Congo Red (CR) and Reactive Black 5 (RB5), and more efficient for the dye RR2 in absence of AQDS. However, in the presence of AQDS, color removal efficiency of RR2 was higher for both systems, masking the effect of phase separation. For real textile wastewater, it was not observed any effect of the AQDS application on R3, even when a short HRT or low electron donor concentration was applied. The aerobic and AOP post-treatments were able to reduce the effluents COD to values lower than the limits defined at the Legislation n 154 of SEMACE. The UV/H2O2 AOP-type was effective in removing color and COD from both real and synthetic textile effluents. The acute toxicity tests revealed the toxic potential of textile effluents and their by-products as well as the aromatic amines mineralization in anaerobic/aerobic systems.

Neste trabalho buscaram-se formas de aumentar a eficiência do processo de ozonização sobre a degradação/mineralização de corantes empregados pela indústria têxtil, especificamente do azocorante Preto Remazol B, avaliando o emprego do processo de ozonização catalítica tanto homogênea quanto heterogênea. O ozônio mostrou uma grande eficiência para promover a degradação dos três tipos de corantes estudados (azo, antraquinona e ftalocianina); permitindo que soluções destes corantes com concentração de 100 mg L-1 sofressem uma total descoloração (destruição do grupo cromóforo) em menos de 2 minutos de ozonização. Em meio ácido, o ozônio tende a reagir via o mecanismo direto e devido a isto a redução no teor de carbono orgânico total (COT) dos poluentes costuma ser menos eficiente. Em 30 minutos de tratamento o processo O3/pH3 permitiu somente 30% de mineralização do azocorante estudado. Por outro lado, o O3 pode ter sua decomposição catalisada por vários materiais, levando à formação de espécies radicalares, principalmente o radical hidroxila (HO.). Devido ao caráter não seletivo dos radicais hidroxila, o mecanismo de ozonização indireto costuma ser mais eficiente na oxidação de compostos orgânicos. Um exemplo clássico deste mecanismo é o processo O3/pH11, que mineralizou 56% do COT do azocorante após 30 minutos de ozonização. Uma estratégia para promover uma melhora na mineralização do corante Preto Remazol B pelo processo de ozonização em meio ácido foi a adição de peróxido de hidrogênio ao meio reacional. O tratamento O3/pH3/H2O2 permitiu um aumento de 51% na mineralização do azocorante após 30 minutos de ozonização. O aumento da eficiência do ozônio também foi avaliado empregando-se o processo de ozonização na presença de metais (Mn2+e Fe3+). Em 30 minutos de tratamento, o processo O3/pH3/Mn2+ mineralizou 67, 78 e 57% do COT dos corantes Preto Remazol B, Azul Brilhante RN e Turquesa Remazol G, respectivamente. No mesmo tempo de tratamento O3/pH3/Fe3+ permitiu uma remoção de COT de 57, 64 e 41% para Preto Remazol B, Azul Brilhante RN e Turquesa Remazol G, respectivamente. A presença dos metais estudados na forma sólida (MnO2) ou em suportes (SiO2/MnO2 e SiO2/Fe2O3), além de permitir uma remoção de até 79% do COT do azocorante em 30 minutos de tratamento, também mostra uma alternativa para viabilizar o emprego dos agentes catalisadores da decomposição do ozônio, uma vez que na forma suportada os mesmos podem ser utilizados de forma contínua, minimizando etapas de recuperação ou perdas destes materiais. / The main goal of this study was to find means to increase the efficiency of ozonation process over the degradation/mineralization of dyes used in the textile industry, mainly the azodye Remazol Black B, evaluating the use of either homogeneous or heterogeneous catalytic ozonation methods. Ozone showed great efficiency to promote the degradation of the three types of studied dyes (azo, anthraquinone and phtalocyanine) enabling the discoloration (destruction of chromophore group) of solutions with 100 mgdye L-1 in less than 2 minutes. In acidic medium, ozone tends to react via the direct mechanism. In this way, the reduction of total organic carbon (TOC) of the polluents uses to be less efficient. In 30 minutes of treatment, the process O3/pH3 allowed only 30% of mineralization of the studied azodye. On the other hand, O3 can be decomposed by several materials, leading to the formation of radical species, mainly the hydroxyl radical (HO.). Due to the nonselective character of hydroxyl radicals, the indirect mechanism of ozonation usually is more efficient in the oxidation of organic compounds. A classic example of this mechanism is the process O3/pH11 that mineralized 56% of TOC of the azodye after 30 minutes of ozonation. Another strategy to promote an improvement in the mineralization of the azodye Remazol Black B using the ozonation process in acid medium was the addition of hydrogen peroxide to the reactional medium. The treatment O3/pH3/H2O2 enabled an increase of 51% in the mineralization of the azodye after 30 minutes. The increase in the efficiency of ozone was also evaluated using the ozonation process in the presence of metallic ions (Mn2+ and Fe3+). In 30 minutes of treatment, the process O3/pH3/Mn2+ mineralized 67, 78 and 57% of the TOC of the dyes Remazol Black B, Blue Brilliant RN and Remazol Turquoise G133, respectively. In the same time of treatment, the process O3/pH3/Fe3+ mineralized 57, 64 and 41% of the TOC of he dyes Remazol Black B, Blue Brilliant RN and Remazol Turquoise G133, respectively. The presence of the studied metals in the solid form (MnO2) or on supports (SiO2/MnO2 e SiO2/Fe2O3), enabled the removal of up to 79% of the TOC of the azo in 30 minutes of ozonation. Moreover, these methods showed an alternative to permit the use of catalytic agents to decompose ozone, as in the supported form, they can be used in a continuous form, minimizing steps of recuperation or loss of these materials.

O processo de adsorção por carvão ativado é uma técnica muito aplicada para tratamento de efluentes. Porém o tratamento que envolve adsorção não é um sistema completo, pois há a necessidade da destruição dos compostos que foram imobilizados na superfície do carvão. Frente a esse problema, métodos alternativos de regeneração de carvão ativado são investigados. Os processos Fenton e foto-Fenton são considerados tecnologias promissoras de tratamento de efluentes, e foram testados para regenerar o carvão ativado. Este trabalho objetiva estudar a adsorção de fenol em carvões ativados (CAs) e a consecutiva regeneração in-situ do carvão pela oxidação de (foto-) Fenton. Duas operações diferentes foram realizadas: 1) sistema de batelada, a fim de investigar a influência das concentrações de Fe2+ e H2O2; 2) adsorção contínua em leito fixo, seguido de circulação em batelada dos reagentes de Fenton pelo leito de CA saturado, para examinar a eficiência do processo real. Foram estudados dois tipos de carvão ativado: CA L27 (meso e microporoso) e CA S23 (somente microporoso). No reator de batelada as melhores condições encontradas para a mineralização do poluente no sistema Fenton homogêneo não são as melhores para a regeneração do CA: foi observada uma redução contínua da capacidade de adsorção do L27 após 3 oxidações, devido à redução tanto da massa do CA quanto da área superficial. Uma maior concentração de Fe2+ e menor concentração de H2O2 (2 vezes a estequiometria) levou a uma recuperação de 50% da capacidade de adsorção inicial em pelo menos 4 ciclos consecutivos para o L27, enquanto que cerca de 20% para o S23. No processo consecutivo de adsorção contínua/oxidação de Fenton em batelada, a eficiência de regeneração atinge de 30% a 40% para o L27 após dois ciclos independente da concentração da alimentação e menos de 10% para o S23. O processo foto-Fenton realizado para o L27 levou à quase completa mineralização e aumentou a recuperação da capacidade de adsorção do CA (56% após dois ciclos). / The adsorption process by active carbon is a technique applied extensively for wastewater treatment. However the tertiary treatment involving adsorption is not a complete system, since there is a need of destruction of the compounds that were immobilized on the carbon surface. In face of this problem, some alternative regeneration methods of active carbon are investigated. Fenton and photo-Fenton processes have been considered promising technologies for wastewater treatment and have been tested to regenerate the AC. The purposes of this study are the adsorption of phenol on activated carbons (ACs) and the consecutive in-situ regeneration of carbon by (photo-) Fenton oxidation. Two different operations have been carried out: 1) batch procedure in order to investigate the influence of Fe2+ and H2O2 concentrations; 2) continuous fixed bed adsorption, followed by a batch circulation of the Fentons reagent through the saturated AC bed, to examine the efficiency of the real process. Two different activated carbons have been also studied: a both micro- and mesoporous AC (L27) and an only microporous one (S23). In the batch reactor the best conditions found for pollutant mineralization in the homogeneous Fenton system are not the best for AC regeneration: a continuous reduction of adsorption capacity of L27 is observed after 3 oxidations, due to the decrease of both AC weight and surface area. Higher concentration of Fe2+ and lower concentration of H2O2 (2 times the stoechiometry) lead to a 50% recovery of the initial adsorption capacity during at least 4 consecutive cycles for L27, while about 20% for S23. In the consecutive continuous adsorption/batch Fenton oxidation process, the regeneration efficiency reaches 30% to 40% for L27 after two cycles whatever the feed concentration and less than 10% for S23. A photo- Fenton test performed on L27 shows almost complete mineralization (contrary to dark Fenton) and further improves recovery of AC adsorption capacity although not complete (56% after two cycles).

Estudou-se a degradação dos fármacos acetaminofeno (ACT), atenolol (ATL), bezafibrato (BZF), diclofenaco (DIC) e ibuprofeno (IBU) em solução aquosa através de fotólise e peroxidação fotoassistida. As soluções foram caracterizadas antes e após os processos de fotólise e UV/H&#8322O&#8322 quanto à degradação dos fármacos e à remoção de carbono orgânico total. Também foi avaliada a degradação por fotólise dos fármacos em uma matriz real (efluente de estação de tratamento de esgoto, ETE). Os experimentos foram realizados em um reator anular com lâmpada de vapor de mercúrio de baixa pressão de 36 ou 75 W e concentrações iniciais de 5 ou 20 mg L&#8315&#185 de cada fármaco, em mistura e individualmente, no caso dos estudos de fotólise UV. Os resultados mostraram absorção de radiação UV (254 nm) pelo ACT superior à dos demais fármacos (&#8364=8990 L mol&#8315&#185 cm&#8315&#185), e comparativamente inferior para o ATL e IBU (&#8364=725 e 1080 L mol&#8315&#185 cm&#8315&#185, respectivamente). Não houve degradação por hidrólise após 24h em qualquer pH. O DIC e o BZF degradaram-se mais rapidamente, independentemente do processo fotoassistido. As concentrações de DIC nos experimentos realizados com [DIC]0=5 mg L&#8315&#185 ficaram abaixo do limite de detecção após 20 minutos de irradiação. Na presença de H H&#8322O&#8322 as concentrações dos contaminantes ficaram abaixo do limite de detecção após 50 minutes para concentrações iniciais de 20 mg L&#8315&#185. Os resultados dos ensaios de toxicidade nos experimentos realizados com a mistura de fármacos mostraram valores de CE50 inferiores aos valores obtidos nos experimentos com a solução dos fármacos individuais. Os valores de TOC apresentaram redução de até 13% ao final de 120 minutos, o que comprova a persistência dos produtos de degradação. A degradação por fotólise UV do ATL e do ACT ocorreu mesmo em efluente de ETE, sendo a eficiência desse processo semelhante à obtida usando-se água como matriz. Esses resultados são úteis para compreensão da remediação de águas e efluentes contendo esses contaminantes emergentes por meio de processos foto-oxidativos. / This work aimed at studying the degradation of the following pharmaceutical compounds in aqueous solution by means of photolysis and photoassisted peroxidation: acetaminophen (ACT), atenolol (ATL), bezafibrate (BZF), diclofenac (DIC), and ibuprofen (IBU). Solutions were characterized before and after photolysis and UV/H2O2 processes regarding drug degradation and total organic carbon removal. In addition, the photolysis of the pharmaceutical compounds was investigated in a real wastewater matrix (effluent from a sewage treatment plant, STP). The experiments were carried out in an annular photochemical reactor equipped with a low pressure mercury lamp (36 or 75 W) and initial solution concentrations of 5 and 20 mg L-1 of each drug, for the mixture and individual compounds, in the case of UV photolysis studies. The results revealed higher absorption of UV radiation (254 nm) by ACT than that shown by the other pharmaceutical compounds (=8990 L mol-1 cm-1), and comparatively lower for ATL and IBU (=725 and 1080 L mol-1 cm-1, respectively). No hydrolysis was observed after 24 hours at any pH. The degradation of DIC and BZF was faster, regardless the photoassisted process. DIC concentrations in the experiments carried out with [DIC]0=5 mg L-1 were below the detection limit after 20 minutes of irradiation. In the presence of H2O2, contaminant concentrations were below the detection limit after 50 minutes of irradiation for initial concentrations of 20 mg L-1. The results of the toxicity assays for the experiments carried out with the mixture of pharmaceutical compounds showed CE50 values lower than those obtained with the compounds individually. TOC removals up to 13% after 120 minutes were obtained, therefore confirming the formation of persistent degradation products. In the case of ATL and ACT, UV degradation occurred even in STP wastewater and the efficiency of the process was similar to that obtained with pure water. The results obtained in this study are useful to understand the treatment of water and wastewater contaminated with this class of emerging pollutants by means of photo-oxidative process.

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.

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.

Orientador: Bruno Coraucci Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-25T02:14:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marques_Adriana_M.pdf: 1587467 bytes, checksum: 87b1eed8c16c15a48054969fddf06d83 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Pesquisas de métodos de desinfecção alternativos à cloração vêm sendo desenvolvidas e dentre elas destacam-se a radiação ultravioleta e os processos oxidativos envolvendo geração do radical hidroxila ·OH, por meio da fotólise com uso do peróxido de hidrogênio, as quais foram investigadas neste trabalho. Utilizou-se um fotoreator linear com uma lâmpada germicida e o efluente foi bombeado com fluxo contínuo por meio de passagem única e coletado na saída para as análises físicas químicas e bacteriológicas. Os micro-organismos indicadores foram coliformes totais e fecais provenientes dos efluentes da lagoa anaeróbia. Os parâmetros monitorados nos ensaios fotoliticos e nos ensaios de mistura completa do peróxido de hidrogênio foram cor, turbidez, alcalinidade, sólidos em suspensão, pH e DQO. Os parâmetros de controle de desinfecção UV e UV/H2O2 foram a dose de radiação UV, carga bacteriana pré e pós - desinfecção, tempo de contato e volume e concentração do peróxido de hidrogênio. Os resultados demonstraram que os processos apresentaram eficiência de desinfecção bastantes significativos. No processo utilizando H2O2 com dose de 10 mg/L e tempo de contato de 45 minutos, atingui-se remoções significantes mas não totais de E.coli e coliformes fecais; enquanto que no processo fotolítico com dose de cerca de 25 mW.s/cm2 combinado com o H2O2 a remoção alcançou 99,99% para o referido parâmetro. O processo UV/H2O2 demonstrou ser o mais eficiente em comparação a UV e H2O2 permite a diminuição do volume utilizado de peróxido e do tempo de contato para uma dose de UV relativamente baixa variando de 20 a 35 mW.s/cm2 obtendo uma remoção superior a 4 ordens de magnitude / Abstract: Some alternative disinfection methods to chlorination have been developing recently, and among these, the UV irradiation and oxidation processes involving generation of OH. The use of hydrogen peroxide (H2O2), had deserved special attention, and were investigated in this work. For this purpose, it was utilized inline UV-reator with a germicide lamp. The effluent was mixed with hydrogen peroxide and was conducted through the channel of the reactor by a continue flow. The faecal micro-organisms E.coli and total coliformes were utilized as a pollution indicator combed through the entrance by a continue flow the process to be analysed. The parameters monitored in these process were colour, turbidity, alkalinity, COD and faecal coliformes. The control parameters of UV and H2O2. The results shown that both disinfection processes were efficient for anaerobic lagoon treatment. In the H2O2 process with 10 mg/L and 45 minutes. It was necessary to remove of 3 orders of magnitude faecal and total coliformes. The results shown also that the combined processes are more efficient in the microorganisms inactivation, and whereas for the low doses as 20-35 mWs/cm2 are able to remove 4 magnitude orders remove 4 orders of magnitude / Mestrado / Saneamento e Ambiente / Mestra em Engenharia Civil