Orientador: Marcos Roberto de Vasconcelos Lanza / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-10T15:24:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rocha_RobsondaSilva_M.pdf: 1261455 bytes, checksum: df1d32d1e649b02714911e4465f4c58e (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Este projeto propõe o desenvolvimento e a otimização do tratamento eletroquímico de um efluente farmacêutico sintético contendo diclofenaco sódico. Neste trabalho foram executadas duas etapas, iniciando-se pelo estudo das reações redox do diclofenaco e, em seguida, pelo processo de degradação em um reator eletroquímico de bancada. No estudo eletroquímico do diclofenaco foram realizadas voltametrias hidrodinâmicas em meio aquoso (0,1 M de K2SO4) e meio não aquoso (N,N Dimetil Formamida, DMF, com 0,1 mol.L-1 de perclorato de sódio), no eletrodo de carbono vítreo e nas rotações de 0 rpm a 3000 rpm. O eletrodo de Carbono Vítreo em meio não aquoso apresentou as melhores respostas, foram observados dois picos de oxidação, -0,33 V vs. Ag/AgCl e 0,57 V vs. Ag/AgCl e um pico de redução em 0,73 V vs. Ag/AgCl. O estudo das voltametrias hidrodinâmicas mostrou, que as reações de oxi-redução do diclofenaco são influenciadas pela rotação do eletrodo de carbono vítreo. Na degradação do diclofenaco sódico foi utilizado um reator eletroquímico de bancada, como catodo utilizou-se um eletrodo de difusão gasosa e como anodo, um DSA-Cl2 ®, como eletrólito foi utilizado 1,0 L de K2SO4 0,1 M com 200 mg.L-1 de Diclofenaco, com uma vazão de 200 L.h-1, a pressão de O2 foi de 0,2 Bar e os ensaios no reator foram realizados com e sem 10 mM de FeSO4. Os resultados mostraram que o reator eletroquímico é eficiente na geração de H2O2 alcançando 350 mg.L-1 em duas horas de eletrólise sem a adição do fármaco. Os ensaios de degradação do diclofenaco utilizaram a oxidação química indireta, pelos radicais hidroxila formados a partir do H2O2 eletrogerado, e pela oxidação eletroquímica direta no anodo. Este processo se mostrou eficiente na degradação do diclofenaco, alcançando 99,2 % de redução da concentração inicial do fármaco e 27,4 % de redução da demanda química de oxigênio (DQO). Quando se utilizou eletro-Fenton, adição de FeSO4, como catalisador da formação de radicais hidroxila, a eficiência aumentou, a degradação do diclofenaco alcançou 99,4 % da concentração inicial e a diminuição da DQO chegou a 63,2 %. Os resultados mostraram que o processo de degradação utilizando reator eletroquímico é eficiente na degradação do fármaco e na diminuição da DQO / Abstract: This work proposes the development and the optimization of the electrochemical treatment of a synthetic effluent with sodium diclofenac. In this work two stages were executed the study of the redox reactions of the sodium diclofenac and, the process of this organic compound. Hydrodynamic voltammetry experiments were recorded to identity sodium diclofenaco redox reaction in a non-aqueous medium (DMF with 0,1 mol L-1 of NaClO4) and in aqueous medium (0.1 M of K2SO4). These experiments were performed using glassy carbon as working electrodes, at different rotations (0 up to 3000 rpm). The glassy carbon electrode in non aqueous medium presented the best answers, where observed two peaks of oxidation, at 0.33 V vs. Ag/AgCl and 0.57 V vs. Ag/AgCl, and a peak of reduction at 0.73 V vs. Ag/AgCl. The hydrodynamic voltammetry it experiments showed that the redox reactions of the sodium diclofenac are influenced by the rotation of the glassy carbon electrode. A flow electrochemical reactor was used for the sodium diclofenac degradation. It was used a gas diffusion electrode as cathode and DSA-Cl2 ® as anode. The electrolyte used was 1.0 L of 0.1 M K2SO4 with 200 mg L-1 of sodium diclofenac (flow rate: 200 L.h-1, pressure (O2): 0,2 Bar), with and without 10 mM of FeSO4. The performance was evaluated considering concentration decay of sodium diclofenac concentration (HPLC) and chemical oxygen demand (COD) as a function of the applied current and addiction of Fe(II) ions. The results showed that the electrochemical reactor was efficient in the generation of 350 mg L-1 of H2O2 after two hours of electrolysis without the addition of the organic compound. The sodium diclofenac degradation occurred by indirect chemical oxidation, for the hydroxyl radicals formation from H2O2 electrogenerated, and by direct electrochemical oxidation on anode. This process showed the efficiency in the degradation of sodium diclofenaco: 99,2 % of reduction of the initial concentration and 27,4 % of reduction of the chemical oxygen demand (COD). When electro-Fenton was used by addition of FeSO4 as catalyst hydroxyl radicals formation, the degradation efficiency increased. The of the drug degradation was 99,4 % of the initial concentration and the COD reduction was 63,2 %. The results showned that the degradation process using electrochemical reactor was efficient in the sodium diclofenac degradation and COD reduction / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Ricardo de Lima Isaac, Regina Maura Bueno Franco / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-05T11:45:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tosetto_MarianadeSalles_M.pdf: 2211562 bytes, checksum: 608a86bf4dcf009813ef868c3b96d5c6 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Este trabalho consistiu na análise da eficiência do tratamento terciário do efluente da Estação de Tratamento de Esgoto (ETE) Samambaia, no município de Campinas-SP, para fins de reuso em ambiente urbano. O sistema avaliado era composto das etapas de coagulação, pré-floculação em meio granular, filtração e desinfecção com radiação ultravioleta. O estudo experimental foi realizado em escala de bancada para otimização do processo de coagulação, e em escala piloto para avaliar as etapas de pré-floculação, filtração e desinfecção. Foram investigados, como coagulantes químicos, o sulfato férrico e o sulfato de alumínio, taxas de filtração de 120 e 300 m3/m2.dia, e dose de radiação UV de, aproximadamente, 95 mWs/cm2. O efluente terciário produzido na instalação piloto não foi considerado seguro sob o aspecto de saúde pública para aplicação em reuso urbano, como irrigação de parques e jardins, limpeza urbana, lavagem de veículos, combate a incêndio, entre outros, pois não atendeu as recomendações da Organização Mundial de Saúde ¿ OMS quanto à concentração de ovos de helmintos, e apresentou cistos de Giardia spp. ainda em concentrações elevadas, embora nenhuma das recomendações encontradas na literatura contemple limites para estes últimos. Os parâmetros turbidez, DBO, sólidos em suspensão, Coliformes Totais e E. coli atenderam as metas e padrões recomendados na literatura para reuso urbano / Abstract: This work consisted of efficiency analysis of tertiary treatment of effluent from a Wastewater Treatment Plant (WWTP Samambaia) that is located at the city of Campinas (São Paulo State, Brazil), for urban reuse. The system consisted of a physico-chemical treatment composed of coagulation, granular upflow flocculation, direct downflow filtration and ultraviolet disinfection. The experimental work was carried out using bench-scale tests to optimize chemical coagulation, and in a pilot installation to evaluate the flocculation, filtration and disinfection steps. Aluminum sulfate and ferric sulfate were evaluated as coagulants. Filtration rates of 120 and 300 m/day and UV doses of 95 mWs/cm2 were applied. The tertiary effluent obtained at the pilot plant was not considered safe, under the public health point of view, for urban reuse, like gardens and parks irrigation, urban cleaning, car-washing, fire protection and others, because the helminth eggs concentration, that did not comply to World Health Organization-WHO recommendation, and the high level of Giardia spp. cysts concentration detected at the tertiary-treated effluent, although the quality requirements for urban reuse do not limit this concentration. The turbidity, BOD, suspended solids and coliforms parameters were according to literature recommendation for urban reuse / Mestrado / Saneamento e Ambiente / Mestre em Engenharia Civil

Orientador: Basilio Ernesto de Almeida Milani / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-04T02:32:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 VargasLara_JoseMaria_D.pdf: 1539805 bytes, checksum: cb3f1db3ea06ddceb5dac7d0f33c587c (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Este trabalho trata da síntese de um controlador preditivo adaptativo, baseado em modelos reduzidos obtidos mediante identificação orientada para controle preditivo. A metodologia proposta envolve duas áreas importantes para o sucesso do experimento de identificação. Na primeira, projeto de sinais de excitação, é mostrado como sinais de excitação pseudo-aleatórios multi-níveis podem ser projetados para atender com eficácia requisitos que sinais de excitação relevantes para controle devem satisfazer. Na segunda, modelagem de preditores, é abordada a modelagem por identificação de preditores de horizonte estendido. O objetivo central da metodologia proposta é o controle da remoção de matéria nitrogenada de uma planta de tratamento de esgotos por lodos ativados com pré-desnitrificação. A metodologia é aplicada para controlar a concentração de amônia mediante o controle do set-point de oxigênio dissolvido. A metodologia também é aplicada para o controle da concentração de nitrato no reator desnitrificante. Os controladores são avaliados em um estudo de simulação, mostrando a eficácia da metodologia proposta para o controle das concentrações de amônia e nitrato / Abstract: This work deals with the synthesis of an adaptive predictive controller, based on reduced models obtained via identification oriented to predictive control. The methodology proposed involves two important areas for the success of the identification experiment. In the first one, excitation signal design, it is shown how pseudo-random multilevel signals can be designed to effectively satisfy the requirements that excitation signals relevant for control should satisfy. In the second, predictor modelling, the identification of long-range horizon predictors is approached. The main objective of the proposed methodology is the control of the nitrogen removal in an predenitrifying activated sludge wastewater treatment plant. This methodology is applied to control the ammonium concentration in the denitrifying reactor. The controllers are evaluated in a simulation study, showing the effectiveness of the proposed methodology to control ammonium and nitrate concentrations / Doutorado / Automação / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Rodnei Bertazzoli / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-05T06:46:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Spitzer_Marcos_D.pdf: 1019872 bytes, checksum: 57974ac02038eb53169c99987a119811 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: O método de oxidação eletroquímica foi aplicado a soluções aquosas contendo cloranfenicol (CAP) e outros compostos orgânicos. Para isso, utilizou-se um anodo de óxido condutor, comercial, tipo DSA®, de composição 70TiO2-30RuO2 e um anodo de diamante dopado com boro (DDB) tipo comercial. Cada anodo foi instalado em um reator tipo filtro-presa, em escala de bancada, para processamento de 2 a 3 L de solução em modo de batelo-reciclo. Inicialmente, nos reatores construídos foram realizados estudos voltamétricos, em modo hidrodinâmico. Sobre um catodo de aço inoxidável, antes da evolução de H2, observou-se a redução do grupo NO2 do CAP a HO-NH- a pH=5, e em potenciais anódicos, sobre o DSA®, observou-se o início reação de evolução de O2 a partir de 1 V vs. ECS e que a presença de CAP reduz as correntes de evolução de O2. Sobre o DDB, o CAP é oxidado a partir de 0,6 V resultado na passivação do anodo. A partir de 2,2 V observa-se o início da evolução de O2 sobre o DDB, resultando na eliminação do filme passivador. Em seguida, eletrólises exaustivas foram realizadas, em modo galvanostático, com ambos os anodos, dentro da região de evolução de O2. Cinéticas de pseudo-primeira ordem foram observadas dos decaimentos ds CAP sobre o DSA®, na faixa de 50 a 180 mA cm-2, e sobre o DDB, na faixa de 10 a 30 mA cm-2. Os decaimentos da demanda química de O2 (DQO) e do carbono orgânico total (COT) também apresentaram essa cinética quando as reações de oxidação sobre o DDB tornavam-se controladas pelos processos de transporte de massa. A partir de eletrólises de soluções de K2SO4 com o DDB observou-se a geração de H2O2. Os números adimensionais Sherwood (Se), Reynolds (Re) e Schmidt (Sc) foram determinados a partir de dados de transporte de massa obtidos a partir de cinéticas da degradação do CAP em função da vazão. No reator composto de DSA® observou-se um regime de fluxo laminar a baixo de Re = 2000 e um regime de fluxo turbulento acima desse valor, como esperado para um reator de placas paralelas. No reator de DDB, devido o aumento da área da secção transversal do compartimento entre eletrodos, há uma elevação de turbulência da face do anodo, impedindo a formação de um regime de fluxo laminar bem definido. Utilizando um efluente real contendo fenóis e derivados, foram aplicadas valores apropriados de densidade de corrente (Jap) para aumento dos valores de eficiência de corrente e diminuição dos índices de consumo energético. Aplicando-se um perfil exponencial de Jap (t) obteve-se um rendimento de corrente médio de 95 % e um consumo de 23,5 kWh por kg de O2. Com isso foi possível propor um método de operação de reatores de DDB para elevação dos índices de eficiência. De modo geral, os anodos de Ti/70TiO2-30RuO2 e de DDB ótimos desempenhos para a eletroxidação de cloranfenicol (CAP) e outros compostos orgânicos e para redução da DQO e do COT / Abstract: Electrochemical oxidation was used as a method for organic pollutant degradation in aqueous media. In the technique was used in solutions containing chloramphenicol (CAP) and phenolic compounds. A commercial DSA® type anode, of composition 70TiO2-30RuO2, and a boron-doped diamond anode (BDD) were used. Each anode was mounted in a filter-press type reactor connected to a recirculating flow system with 3 L of capacity. Initially, voltammetric studies were carried out with electrochemical reactors operating in hydrodynamic mode. On the DSA® type anode O2 evolution reaction was observed after 1 V vs. SCE and the current densities for O2 evolution decreased when chloramphenicol was present in solution. On stainless steel cathode, before H2 evolution, reduction of NO2 group to HO-NH- group was observed for CAP molecule, at pH = 5. On DDB, the anode was passived with an organic film at potentials from 0.6 V. Current responses on DDB anode were restored after anodic treatments within O2 evolution range of potentials. On BDD, O2 evolution took place after 2.2 V vs SCE. Galvanostatic experiments were carried out within the range of potentials for O2 evolution. Pseudo-first order kinetics were observed for CAP concentration decay on the DSA® anode, when current densities (Jap) were ranged from 50 to 180 mA cm-2, and from 10 to 30 mA cm-2 on DDB anode. Chemical oxygen demand (COD) and total organic carbon (TOC) showed linear concentration decays when the oxidation reactions were controlled by charge transfer process and it showed exponential decays when these reactions were controlled by mass transfer process. H2O2 production on DDB anode was investigated as function of Jap. Dimensionless numbers and their mass transfer figures of merit were studied from mass transport data of CAP decays as function of several flow rates. In the reactor composed by DSA® anode, a laminar flow was observed below Reynolds (Re) equal 2000 and a turbulent flow was observed above this value. In the BDD reactor, the transition between laminar and turbulent flow was not observed. Using a real effluent composed by phenols and derivates, appropriate values of Jap was applied on DDB reactor to increase the anodic efficiency and to reduce the energy consumption per kg of O2. Applying an exponential profile of Jap in galvanostatic experiments, an anodic efficiency of 95% was reached, corresponding to an energy consumption of 23,5 kWh per kg of O2. From these results an operation method of BDD reactors arose in order to increase the performance of this electrochemical device. Good performances were observed when DSA® and BDD anodes were used in electrochemical oxidation of chloramphenicol and other organic pollutants, especially in BDD case / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica