Esta tese consiste em três artigos científicos sobre a preparação, caracterização e aplicação de diferentes carvões ativos no tratamento de soluções aquosas contaminadas com compostos orgânicos. No primeiro artigo, foi produzido um carvão ativo usando casca de bacuri junto com componentes inorgânicos através de pirólise em um forno tubular convencional. O carvão ativo ABC-1.5 apresentou altos valores de área superficial e volume de poros, apropriados para a adsorção do corante Azul Brilhante (BB-FCF). A capacidade de adsorção do ABC-1.5 foi comparada com a de nanotubos de carbono de parede múltipla (MWCNT). As quantidades máximas removidas de BB-FCF a 50 ºC foram 647,9 e 231,5 mg g-1 para ABC-1.5 e MWCNT, respectivamente. ABC-1.5 e MWCNT foram aplicados ao tratamento de dois efluentes simulados, apresentando porcentagem de remoção de até 95,88% e 79,84%, respectivamente. O segundo estudo foi sobre a utilização de ativação química induzida por micro-ondas para preparar um carvão ativo de casca de cacau para remoção de diclofenaco de sódio (DFC) e nimesulida (NM) Foi possível realizar a pirólise em menos de 10 min. As quantidades máximas adsorvidas de DCF e NM pelo carvão ativo MWCS-1.0 a 25 ◦C foram 63,47 e 74,81 mg g−1, respectivamente. Nos testes com efluentes hospitalares simulados, o MWCS-1.0 apresentou porcentagem de remoção de até 95,58%. Na terceira publicação, nanocompósitos magnéticos de carvão ativo (MAC-1 e MAC-2) foram preparados através de um método pirolítico simples usando uma mistura de benzoatos de ferro(III)/cobalto(II) e oxalatos de ferro(III)/cobalto(II), respectivamente, e foram utilizados como eficientes adsorventes para remoção de amoxicilina (AMX) e paracetamol (PCT). MAC-2 apresentou melhores propriedades magnéticas para separação do carvão ativo após a remoção dos fármacos. As capacidades máximas de adsorção obtidas para MAC-2 foram 444,2 mg g−1 (AMX) e 399,9 mg g−1 (PCT). / This thesis consists of three scientific papers on the preparation, characterization and application of different activated carbons in the treatment of aqueous solutions contaminated with organic compounds. In the first paper it was produced an activated carbon using bacuri shell together with inorganic components through pyrolysis in a conventional tubular furnace. ABC-1.5 showed high surface area and pore volume, suitable for the Brilliant Blue dye (BBFCF) adsorption. The adsorption capacity of ABC-1.5 was compared with that of multiwalled carbon nanotubes (MWCNT). The maximum amounts removed of BB-FCF at 50 ºC were 647.9 and 231.5 mg g-1 for ABC-1.5 and MWCNT, respectively. ABC-1.5 and MWCNT were applied for the treatment of two simulated effluents, showing percentages of removal of up to 95.88% and 79.84%, respectively. The second study was about the use of microwave-induced chemical activation to prepare an activated carbon from cocoa shell for removal of sodium diclofenac (DFC) and nimesulide (NM) It was possible to perform the pyrolisis in less than 10 min. The maximum amounts adsorbed of DCF and NM onto MWCS- 1.0 at 25 ◦C were 63.47 and 74.81 mg g−1, respectively. In the tests with simulated hospital effluents, MWCS-1.0 presented a percentage of removal of up to 95.58%. In the third publication, magnetic activated carbon nanocomposites (MAC-1 and MAC-2) were prepared by a simple pyrolytic method using a mixture of iron(III)/cobalt(II) benzoates and iron(III)/cobalt(II) oxalates, respectively, and were used as efficient adsorbents for the removal of amoxicillin (AMX) and paracetamol (PCT). MAC-2 presented better magnetic properties for the separation of the activated carbon after the removal of the drugs. The maximum adsorption capacities obtained for MAC-2 were 444.2 mg g−1 (AMX) and 399.9 mg g−1 (PCT).

Orientador: Elson Longo / Banca: Sonia Maria Zanetti / Banca: Elaine Cristina Paris / Banca: Fenelon Martinho Lima Pontes / Banca: Ademir Geraldo Cavallari Costalonga / Resumo: Neste trabalho propôs-se sintetizar partículas fotocatalisadoras de óxido de titânio (TiO2), beta molibdato de prata (β-Ag2MoO4) e a heteroestrutura TiO2/Ag2MoO4 para principal aplicação em fotocatálise. As partículas de TiO2 e a heteroestrutura foram sintetizadas utilizando o método solvotérmico assistido por micro-ondas (SAMO), enquanto que as partículas de β-Ag2MoO4 foram sintetizadas pelo método de co- precipitação. As sínteses foram realizadas a partir das soluções diluídas dos sais de partida, em diferentes solventes, tempos de reação e temperaturas para o controle do tamanho e forma dos cristais. A atividade fotocatalítica destes materiais foi analisada para a degradação dos corantes orgânicos alaranjado de metila e rodamina 6G sob irradiação com lâmpada ultravioleta (UV) de 254 nm. Foram realizadas caracterizações por difração de raios X (DRX), espectroscopia vibracional na região do infravermelho, fotoluminescência (FL) e medida de área de superfície específica (método BET). As morfologias dos cristais foram analisadas por intermédio de microscopia eletrônica de varredura de alta resolução e feixe de íon focalizado (FIB). As propriedades ópticas foram investigadas por espectroscopia na região do ultravioleta-visível (UV-vis). Os resultados de DRX mostram uma estrutura tetragonal para os pós de TiO2 e uma estrutura cúbica do tipo espinélio para as partículas de β-Ag2MoO4. Os espectros de infravermelho apresentaram bandas de absorção caraterísticas para cada material. ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This research proposed to synthesize photocatalytic particles of titanium dioxide (TiO2), beta silver molybdate (β-Ag2MoO4), and TiO2/Ag2MoO4 heterostructures for application in photocatalytic processes mainly. TiO2 particles and heterostructures were synthesized using microwave-assisted solvothermal (SAMO) method, while β- Ag2MoO4 particles were synthesized via co-precipitation method. All syntheses were made from the starting dilute salt solutions in different solvents, temperatures, and reaction times in order to control the size and the shape of the crystals. Photocatalytic activity of these materials was analyzed for degradation of the organic dyes methyl orange and rhodamine 6G under ultraviolet light (UV) irradiation at 254 nm. Characterizations were performed using X-ray diffraction (XRD), infrared vibrational spectroscopy, photoluminescence (PL) and specific surface area determination (BET method). The morphologies of the crystals were examined by high resolution scanning electron microscopy (HRSEM) and focused ion beam (FIB). The optical properties were investigated by UV-Vis spectroscopy. XRD results showed a tetragonal structure for the powders of TiO2, and a cubic spinel structure for β-Ag2MoO4 particles. Infrared spectra presented characteristic absorption bands for each material. PL bands indicated a broad emission with a maximum at wavelength of 605 nm, which corresponds to the emission in the yellow region for TiO2 powder. Regarding the β-Ag2MoO4 powders emis... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Tese de mestr.. Tratamento de Águas Residuais. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2001

Estágio realizado na Universidade de Granada e orientado pelo Prof. Maldonado-Hódar / Tese de mestrado integrado. Engenharia Química. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Estágio realizado no IDIT - Instituto de Desenvolvimento e Inovação Tecnológica e orientado pelo Eng.º Hélder Durão / Tese de mestrado integrado. Engenharia Química. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Tese de doutoramento. Engenharia Química. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Tese de doutoramento. Engenharia Química e Biológica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Orientador: Lara Durães Sette / Coorientador: Patricia Giovanella Grazziotin / Banca: Renato Nallin Montagnolli / Banca: Lucélia Cabral / Resumo: Quantidades significativas de efluentes, contendo corantes, sais e pH alcalino, são produzidas diariamente pelas indústrias têxteis. Esses efluentes devem ser tratados adequadamente antes de serem descartados em corpos d'água, pois são potencialmente tóxicos a vários organismos. Neste contexto, a biorremediação utilizando fungos e bactérias tem sido uma alternativa sustentável para o tratamento destes poluentes. Aliado a isso, a utilização de micro-organismos de origem marinha apresenta vantagens, tendo em vista que esses organismos são adaptados à salinidade e alcalinidade do ambiente marinho. Assim, os objetivos deste trabalho foram avaliar o potencial de micro-organismos associados a ambientes marinhos na destoxificação e descoloração de Efluente Têxtil Sintético (ETS) e otimizar o processo. Para tanto, foram estruturados diversos experimentos com os seguintes micro-organismos: os fungos Tinctosporellus sp. CBMAI 1061, Marasmiellus sp. CBMAI 1062, Peniophora sp. CBMAI 1063, o isolado LAMAI 659 e as bactérias Bacillus subtilis CBMAI 707 e Dietzia maris CBMAI 705. Em adição, foi preparado um efluente têxtil sintético utilizando NaCl 30 g L-1 e os corantes Azul Índigo, Marinho Reativo e Preto Sulfuroso em diversas concentrações. Os experimentos foram analisados quanto à biomassa seca formada, atividade de enzimas ligninolíticas, pH, descoloração, adsorção e toxicidade utilizando os bioindicadores Artemia sp., A. fischeri e C. sativus. O planejamento experimental foi aplicado ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Significant amounts of effluent containing dyes, salts and alkaline pH are produced daily by the textile industries. These effluents must be properly treated before being disposed in water bodies, as they are potentially toxic to various organisms. In this context, bioremediation using fungi and bacteria has been a sustainable alternative for the treatment of these pollutants. In addition, the use of microorganisms of marine origin has advantages, since these organisms are adapted to the salinity and alkalinity of the marine environment. Thus, the aims of this work were to evaluate the potential of microorganisms associated to the marine environments in the detoxification and discoloration of Synthetic Textile Effluent (STE) and to optimize the process. For this, several experiments were structured with the following microorganisms: the fungi Tinctosporellus sp. CBMAI 1061, Marasmiellus sp. CBMAI 1062, Peniophora sp. CBMAI 1063, the isolate LAMAI 659, the bacteria Bacillus subtilis CBMAI 707 and Dietzia maris CBMAI 705. In addition, a STE was prepared using NaCl 30 g L-1 and the dyes Indigo blue, Reactive Blue and Sulfur Black at various concentrations. The experiments were analyzed for dried biomass, ligninolytic enzymes activities, pH, discoloration, adsorption and toxicity using the bioindicators Artemia sp., A. fischeri and C. sativus. The experimental design was applied to optimize detoxification and discoloration processes. In addition, two validations were made to conf... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Made available in DSpace on 2016-05-17T16:51:52Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-11-27. Added 1 bitstream(s) on 2016-05-17T16:55:49Z : No. of bitstreams: 1 000863712_20170110.pdf: 884354 bytes, checksum: 9a614c3a6fbd6b8ab01037743ea320f5 (MD5) Bitstreams deleted on 2017-01-11T12:50:20Z: 000863712_20170110.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2017-01-11T12:50:59Z : No. of bitstreams: 1 000863712.pdf: 5082887 bytes, checksum: 2828da2340b50810c6223ed7cd8103d5 (MD5) / Efluentes industriais contendo corantes são diariamente liberados no meio ambiente. O lançamento de efluentes têxteis provoca uma degradação ambiental considerável, modificando a coloração natural e prejudicando o sistema biológico aquático. Dentre esses corantes, a classe de corantes trifenilmetano é largamente empregada na indústria têxtil e apresenta problemas à saúde pública e ao meio ambiente quando despejados nos efluentes, devido à alta toxicidade e difícil degradação. Uma alternativa para a detecção e quantificação destes compostos é o desenvolvimento de sensores biomiméticos com transdução óptica, empregando como sistema de reconhecimento polímeros molecularmente impressos (MIP). A vantagem desta metodologia é a boa seletividade, sensibilidade, estabilidade dos MIP e baixo custo dos materiais empregados. O presente trabalho explora diferentes sínteses de polímeros impressos para os corantes têxteis: Vermelho Básico 9 (BR9), Verde Ácido 16 (AG16) e Verde de Metila (MG). Para isso foram avaliadas sínteses com diferentes monômeros funcionais e proporções molares entre os reagentes empregados para a polimerização. Todos os MIP apresentaram melhor desempenho na proporção 1:3:200 de molécula molde, monômero funcional e monômero estrutural, respectivamente. O corante BR9 mostrou boa interação com o monômero funcional ácido 2-acrilamino-2-metilpropano sulfônico por meio de ligação de hidrogênio, enquanto que os corantes AG16 e MG apresentaram afinidade com o monômero 1-vinilimidazol, por meio de interação íon-dipolo e π-cátion, respectivamente. Os MIP para os corantes BR9 e AG16 apresentaram boa porcentagem de religação (70 e 86%, respectivamente), fatores de impressão bastante satisfatórios (1,82 e 6,91, respectivamente) alta seletividade frente a outros corantes têxteis e grande eficiência na extração dos respectivos corantes em amostra... / Industrial effluents containing dyes are daily released to the environment. The launch of textile effluents causes a considerable environmental degradation, changing the natural color and harming the aquatic biological system. Among these dyes, the class of triphenylmethane dyes is widely used in the textile industry and it presents problems to public health and the environment when discharged in the effluent due to the high toxicity and difficult degradation. An alternative for the detection and quantification of these compounds is the development of biomimetic sensors with optical transduction, employing Molecularly Imprinted Polymers (MIP) as recognition system. The advantage of this methodology is the good selectivity, sensitivity and stability of the MIP and low cost of materials. This work explores different synthesis of MIP for the textile dyes: Basic Red 9 (BR9), Acid Green 16 (AG16) and Methyl Green (MG). For this, the syntheses were evaluated with different functional monomers and molar ratios among the reagents employed for the polymerization. All MIP showed better performance in the ratio 1:3:200 of template, functional monomer and structural monomer, respectively. The dye BR9 showed good interaction with the functional monomer 2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid by hydrogen bonding, while the dyes MG and AG16 have affinity with the monomer 1-vinylimidazole, by electrostatic and π-cation interaction, respectively. MIP for dyes BR9 and AG16 have good percentage of rebinding (70 and 86%, respectively), satisfactory imprinting factor (1.82 e 6.91, respectively), high selectivity in comparison with other textile dyes and high efficiency in extraction of the respective dyes in sample of textile industrial effluent, presenting recoveries around of 100%. However, the MIP for the dye MG has not presented satisfactory results, with rebinding values below 20%. Probably the MIP performance...

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:54Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-10-11Bitstream added on 2014-06-13T19:03:39Z : No. of bitstreams: 1 jesus_gj_dr_rcla.pdf: 4895578 bytes, checksum: 6970fd46e2b766b5810c294018cd18da (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho utilizou Neurospora crassa 74A em sua forma paramorfogênica, para avaliar o processo inicial da remoção da cor de efluentes aquáticos, que se desenvolveu em duas etapas; a biosorção e a biodegradação. Nos espectros de UV-Vis foi possível estabelecer o grau de remoção do corante por biosorção, seguido, após um tempo mais longo de contato, do início de processo biodegradativo; em que ficou caracterizado, principalmente, o aparecimento de bandas, indicando a presença de aminas primárias, após 120 horas de contato. Deste modo, pode-se deduzir que o fungo após esgotar sua fonte de carbono decorrente do inóculo, recorreu à fonte de carbono alternativo, vindo do substrato mais próximo, ou seja, das moléculas de corantes. No estudo da tolerância ficou evidenciado que todos os corantes estudados apresentaram fatores que provocaram uma diminuição da produção de biomassa, contudo, foi possível com a determinação da Concentração Efetiva (EC50), que caracteriza a inibição ou mortalidade de 50% dos organismos testados, para saber o grau de toxicidade destes corantes. Os mais tóxicos foram Procion Red MX-5B em pH 2,50; seguido do Acid Red 151 em pH 2,50. Menos tóxicos foram Direct Red 23 no pH 6,50 e Erythrosine B no pH 4,50. / In this research Neurospora crassa 74A in its paramorphogenic form was used to evaluate the initial process of the dye removal from water effluents, which was carried out in two steps; biosorption and biodegradation. It was possible to establish in the UV-Vis spectra a dye removal degree through biosorption, soon after a longer contact time between the microorganism and the dye, beginning the biodegradative process. In which it was mainly characterized the band appearance, pointing out the presence of primary amines after 120-hours contact. Thus, it can be deduced that the fungus after exhausting its carbon source due to the innoculum, it came after the alternative carbon source, coming from nearer substrate, that its, the dye molecules. The tolerance study showed that all dyes presented factors, which induced a decrease in the biomass production; however, it was possible to know the toxicity of the dyes because of the determination of the EC50. The most toxics were (Procion Red MX-5B at pH 2.50); followed by (Acid Red 151 at pH 2.50). The less toxics were (Direct Red 23 at pH 6.50) and (Erythrosine B at pH 4.50).