A eutrofização acelerada dos mananciais superficiais, devido aos despejos de águas residuárias não tratadas, vem comprometendo a qualidade das águas utilizadas no abastecimento público. Como conseqüência desse processo, inúmeros registros de florações de cianobactérias são relatados em todo o mundo. Esses microrganismos são potenciais produtores de toxinas, as quais, presentes na água bruta que abastece uma Estação de Tratamento de Água (ETA), precisam ser removidas. As toxinas podem ter efeitos adversos à saúde, podendo causar danos hepatotóxicos, neurotóxicos e dermatotóxicos. A maioria das ETAs brasileiras tratam a água através do processo convencional de tratamento, compreendendo as etapas de coagulação, floculação, sedimentação, filtração e cloração. Esse tratamento é considerado eficiente para remover células de microrganismos, incluindo as cianobactérias. No entanto, suas toxinas não são afetadas, permanecendo na água tratada. Em função disso, alternativas de tratamento devem ser incorporadas ao tratamento convencional, visando remover a hepatotoxina microcistina a concentrações menores ou iguais a 1 μg.L-1, pois esse é o valor máximo permitido (VMP) pela Portaria nº 518/2004, do Ministério da Saúde, a qual define as diretrizes relativas ao controle e vigilância da qualidade da água para consumo humano. Nesse contexto, o objetivo do trabalho foi avaliar a eficiência do carvão ativado pulverizado (CAP), na remoção da cianotoxina microcistina presente na água utilizada para abastecimento público. Cinco amostras de CAP, produzidas a partir de madeira, osso, antracito e coco, foram caracterizadas e, para cada uma, determinadas as Isotermas de Freundlich. As Isotermas mostraram que os CAPs produzidos a partir da madeira apresentaram maior capacidade de remover microcistina. Os residuais de microcistina obtidos nestes ensaios foram ajustados ao modelo de decaimento logarítmico. Assim, para cada CAP, foi estabelecida uma equação geral do processo adsortivo, com a qual foi possível estabelecer dosagens de CAP, variando a concentração de microcistina inicial, para atingir uma concentração residual de 1 μg.L-1. A aplicabilidade da equação foi testada para uma amostra de CAP, em água natural, utilizando o coagulante policloreto de alumínio e concentrações iniciais de microcistina de 1, 10 e 100 μg.L-1. Os resultados mostraram que as dosagens de CAP calculadas foram suficientes para atingir o residual desejado. Além disso, através de ensaios de adsorção, em equipamento de jarros, foram simuladas as etapas de coagulação (utilizando coagulantes sulfato de alumínio e cloreto férrico), floculação, sedimentação e filtração do tratamento convencional para água natural acrescida de 100 μg.L-1 de microcistina. A aplicação do CAP foi realizada em dois pontos do tratamento (1) entrada da água bruta e (2) antes da aplicação do coagulante. A aplicação na entrada da água bruta possibilitou remoção da toxina abaixo do VMP, correspondendo à redução de, aproximadamente, 99% da concentração inicial de toxina. Já no ponto de aplicação antes do coagulante, não foi atingido o VMP. A partir dos estudos aqui realizados, concluiu-se que a melhor maneira de escolher o CAP para remoção de microcistina é a realização de ensaios específicos, como a Isoterma de Freundlich. Para uma remoção eficiente da toxina, o tratamento convencional mostra-se eficaz, desde que a etapa de adsorção seja incorporada ao tratamento. / The accelerated surface waters eutrophication, due to non treated residual waters discharges, has been harming the water quality utilized in the public supply. As a consequence of this process, countless records of cyanobacterias’ bloom are reported all over the world. These microorganisms potentially producers of toxins, which, when presented in the raw water that supplies the Water Treatment Plant (WTP), needs to be removed. The toxins can have harmfull effects to the health causing hepatotoxic, neurotoxic and dermatotoxic damage. Most of the Brazilian WTPs treat the water through the conventional water treatment process, covering the stages of coagulation, flocculation, sedimentation, filtering and chlorination. This treatment is considered efficient to remove microorganisms’ cells, including cyanobacterias. However its toxins are not affected, remaining in the treated water. Due to this fact, alternative treatment must be incorporated to the conventional one, trying to remove the microcystin hepatotoxin to concentrations lower or equal to 1 μg.L-1, the maximum allowed value (MAV) according to the Brazilian Ministry of Health Administrative Ruling 518/2004, which defines the rules related to the control and vigilance of the water quality for human consumption. In this context, the objective of the present work was to evaluate the efficiency of the powdered activated carbon’s (PAC), in the removal of the microcystin cyanotoxin present in the water for public supply. Five samples of PAC, made of wood, bone, antracite and coconut, were characterized and, for each one, were determined Freundlich adsorption isotherm . The isotherm showed that the PACs produced from wood presented the highest capacity of microcystin removal. The residuals of microcystin obtained in these tests were adjusted to the logarithmic decay model. Thus, for each PAC, it was established a general equation of the adsorptive process, in order to establish PAC dosages, varying the initial microcystin concentration, to achieve the residual concentration of 1 μg.L-1. The usage of this equation was tested for one sample of PAC, in natural water, using poly-aluminum chloride as a coagulant and the initial concentrations of microcystins of 1, 10 and 100 μg.L-1. The results showed that the dosage of PAC calculated was enough to achieve the desired residual. Besides this, through adsorptive tests, using jar’s equipments, were simulated the stages of coagulation (using alum sulphate and ferric chloride as coagulants), flocculation, sedimentation and filtering of the conventional treatment for natural water and with 100 μg.L-1 of microcystin added. The application of the PAC was performed in two points of the treatment: (1) entrance of the raw water and; (2) before the application of the coagulant. The application in the entrance of the raw water made possible the removal of the toxin under MAV, corresponding to a reduction of, approximately, 99% of the initial concentration of the toxin. Nevertheless, in the point of application before the coagulant, the MAV was not achieved. According to these studies, it was concluded that the best manner of choosing the PAC for microcystin removal is the realization of specific tests like a Freundlich isotherm. For an efficient removal of the toxin, the conventional treatment is efficient, once the adsorption stage is incorporated to the treatment.

O aumento da população e o desenvolvimento da economia criam a necessidade de expansão de mais de quatro mil Megawatts da energia nova por ano no Sistema Interligado Nacional (SIN). O sistema elétrico brasileiro é peculiar, devido a sua grande capacidade, extensão continental e grande dependência na energia renovável hídrica. Outra peculiaridade é a capacidade potencial de inserção de outras formas da energia renováveis “verdes” no sistema. Embora as vantagens ambientais das energias renováveis, elas têm limitações, são variáveis e dependentes das condições climáticas. Para que o setor elétrico brasileiro possa atuar com confiabilidade com mais energia renovável deve haver concomitante mais energia firme de origem térmica disponível. Assim o trabalho analisa, na perspectiva global, o estado da arte e as tendências das fontes de geração elétrica, sob o ponto de vista de disponibilidade, preço e sustentação ambiental. De forma especial, o trabalho analisa as opções de geração térmica no Brasil. Conclui pela necessidade do Brasil priorizar o uso dos recursos disponíveis dentro de suas fronteiras como o carvão mineral para garantir a geração térmica elétrica auto-suficiente. O trabalho demonstra as vantagens sociais e de desenvolvimento de uma indústria do carvão para as regiões produtoras. Aponta também a necessidade de implementação de tecnologias modernas a fim de atender à legislação ambiental, que gradativamente deve aumentar as restrições das emissões poluentes, na medida em que as tecnologias forem desenvolvidas. / The population and economy growth in Brazil generate the necessity of an expansion higher than four thousand Megawatts of new electric energy per year. The Brazilian Electrical System is peculiar because of its continental extension and also its strong dependence in renewable energy (hydro). Another reason for its peculiarity is the potential of inserting other forms of renewable and “green” energy in the system. Although the environmental advantages of the “renewable”, these kinds of energies are variable and dependant of the weather conditions. In order to the electrical system be more reliable, its operation must be combined with a larger addition of thermal energy. Thus this report analyses thermal generation option in Brazil. Looking at the developed countries trends in diversify power generation, the article indicates the advantages and the priority of using, in Brazil, internal resources like coal to guarantee the self-sufficient thermal generation electrical capacity. The dissertation demonstrates the social advantages to develop the coal industry for the producers region, witch are poor areas in Brazil. The proposition points the need of implement modern technologies in order to attend the environmental legislation, which must increase the emissions restrictions as these technologies are developed.

A mineração de carvão gera grandes volumes de rejeitos que podem ser responsáveis por graves danos ambientais. A oxidação da pirita (FeS2), na presença de ar e água, promove a formação da drenagem ácida de mina (DAM), uma solução aquosa fortemente ácida e rica em sulfato e ferro (nas formas Fe²+ e Fe³+), além de outros metais associados. Atualmente, poucos estudos têm considerado a possibilidade da produção de materiais de valor econômico agregado a partir da água de percolação em rejeitos de carvão. Neste trabalho, o objetivo foi o desenvolvimento de uma rota hidrometalúrgica para a produção de sulfato ferroso (FeSO4). O trabalho experimental consistiu inicialmente na coleta de amostra de rejeitos de carvão rico em pirita e a sua caracterização. Realizou-se, em laboratório, a lixiviação do material em colunas de percolação em ambiente oxidante, adequado para proporcionar a oxidação da pirita em meio aquoso. A recirculação da lixívia permitiu a obtenção de um extrato rico em ferro. A seguir, procedeu-se a conversão do Fe³+ em Fe²+ para obtenção do sulfato ferroso, utilizandose radiação ultravioleta. O lixiviado, rico em Fe+², foi evaporado para cristalização do sulfato ferroso e purificado com álcool etílico. Os cristais foram caracterizados por análise química elementar, difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura. A recuperação de Fe na forma melanterita (FeSO4.7H2O) em relação ao Fe pirítico existente na coluna (0,30 kg de Fe pirítico por kg de rejeito de carvão) variou de 7,5 a 9,0 %. Os resultados demonstraram que é possível produzir sulfato ferroso n-hidratado tendo como matéria-prima o rejeito rico em pirita resultante da mineração de carvão mineral. / The coal mining generates large volumes of tailings that may be responsible for serious environmental damages. The oxidation of pyrite (FeS2), in the presence of air and water, promotes the formation of acid mine drainage (AMD), an aqueous and highly acid solution rich in sulfate and iron (in the form Fe³+ and Fe²+), along with other associated metals. Currently, few studies have considered the possibility of production of materials with agregated economic value from the percolation of water in coal mining tailings. In this study, the objective was the development of a hydrometallurgical route for its production. The experimental work consisted initially in the collection of samples of coal waste rich in pyrite and its characterization. In the laboratory was performed the leaching of the material in percolation collums in an oxidizing environment, appropriate to provide the pyrite oxidation in aqueous medium. The recirculation of liquor allowed to obtain an extract rich in the iron. Then, the conversion of Fe³+ to Fe²+ for obtaining ferrous sulfate was performed using ultraviolet irradiation. The leached liquor, rich in Fe+², was evaporated for ferrous sulphate crystallization and purified with ethanol. The ferrous sulphate crystals were characterized by x ray diffraction and scanning electron microscopy. The recovery of Fe in the form melanterite (FeSO4.7H2O ) on pyrite Fe existing in the column (0,30 kg of Fe per kg of pyrite tailings and coal) ranged from 7,5 to 9,0 %. The results demonstrated that it is possible to produce nhydrated iron sulfate having as a raw material the waste rich in pyrite produced from the coal mining.

A contaminação do solo com resíduos tóxicos tornou-se um dos maiores problemas ambientais. Na maioria das vezes, as condições do local incluem a contaminação da água subterrânea. Neste contexto, os metais pesados têm sido motivo de preocupação, destacando-se o cromo hexavalente como poluente de elevada toxicidade e mobilidade. Quando um problema de contaminação no solo é identificado, ações de remediação devem ser aplicadas. Dentre as tecnologias existentes, uma das mais promissoras é o uso de barreiras reativas permeáveis. A barreira é construída com materiais reativos de forma a interceptar a pluma contaminada, atenuando a concentração do contaminante a níveis aceitáveis ou controláveis. É possível converter resíduos agrícolas em carvões ativados, material adsorvente resultante de processo pirolítico. Esses carvões podem apresentar desempenhos diferenciados em aplicações específicas. A presente tese tem como objetivo geral avaliar a aplicação de carvões ativados, oriundos da pirólise de casca de arroz, em barreiras reativas permeáveis. Os objetivos específicos consistem em estudar o desenvolvimento de carvões quimicamente ativados e investigar, por meio de ensaios de laboratório, sua aplicação na remoção de cromo hexavalente de meios aquosos e de meios porosos saturados. Para a preparação dos carvões ativados, foi desenvolvida uma unidade pirolítica rápida a vácuo com características escaláveis e com ênfase no controle e registro das variáveis do processo. Foram preparados carvões por ativação química com K2CO3 e KOH e determinadas suas características físico-químicas, texturais e análise morfológica por microscopia eletrônica de varredura. Ensaios de batelada e um ensaio de coluna com soluções de cromo foram realizados para avaliação da atenuação do contaminante. Os carvões ativados apresentaram baixa densidade aparente, similares valores de pH e de condutividade elétrica e elevado conteúdo de cinzas quando comparados com carvões de outras biomassas. A ativação química com reagentes alcalinos, associada às condições pirolíticas, resultou em superfícies menos ácidas, característica favorável para adsorção de Cr(VI). Resultaram em adsorventes mesoporosos, característica necessária para a adsorção de íons de elevado peso molecular; exibiram baixas áreas superficiais e similaridade morfológica entre si com a predominância da estrutura de sílica. Embora os carvões tenham apresentado baixas áreas superficiais, a adsorção teve a predominância da influência do diâmetro médio dos poros, seguido da área de mesoporos e da carga superficial negativa, indicando o potencial de aplicação dos carvões na remoção de Cr(VI). O ensaio de coluna possibilitou demonstrar o emprego do carvão ativado de casca de arroz em barreiras reativas, indicando suas limitações em pHs próximo à neutralidade e candidatando-o a situações de tratamento em série ou seqüenciais. Os trabalhos realizados estabeleceram base segura para o desenvolvimento de equipamento adequado para a pirólise e domínio do processo de manufatura do carvão ativado. A análise conjunta dos resultados sugere que as condições do processo pirolítico a vácuo adotado, juntamente com a ativação química com baixas concentrações de reagente ativantes, configuram uma rota atrativa para a elaboração de material poroso a partir de casca de arroz, com potencial aplicação na remoção de Cr(VI) em barreiras reativas permeáveis. / Soil contamination with toxic waste has become one of the biggest environmental problems. Site conditions often include groundwater contamination. In this context, heavy metals have been a matter of concern with chromium hexavalent recognized as pollutant of high toxicity and mobility. When a problem of soil contamination is identified, remediation tasks must be applied. Amongst the new technologies, the use of permeable reactive barriers is one of the most promising. This barrier is constructed with reactive materials in order to intercept the contaminated plume, attenuating the contaminant concentration to acceptable or controllable levels. It is possible to convert agricultural waste into activated carbon, an adsorbent material resulting from the pyrolytic process. This carbon can perform differently face to environmental applications. The present thesis has as a major objective to evaluate the application of activated carbons, derived from rice husk pyrolysis, in permeable reactive barriers, with emphasis on the remediation of contaminated soil with heavy metals. The specific objectives consist of studying the development of activated carbon from chemical activation and also investigating, through laboratory tests, its application in chromium removal from watery and saturated porous media. With the purpose of preparing activated carbons, a fast pyrolytic unit of rice husk was developed, with characteristics that can be scaled up and with emphasis on the control and register of process variables. Chemical activated carbons using K2CO3 and KOH have been prepared in different activation conditions and determined their physico-chemical and textural parameters. The morphological analysis was performed by scanning electron microscopy. Batch tests and a column test with solutions of chromium were performed to evaluate the attenuation of the contaminant. The activated carbons showed a low apparent density, similar values of pH and electrical conductivity and high ash content compared to carbons from other biomass. The chemical activation with alkaline reagents, associated with pyrolytic conditions, resulted in less acidic surface, characteristic favorable for Cr(VI) adsorption. The adsorbent manufactured results in mesoporous carbons, a characteristic necessary for the adsorption of ions of high molecular weight, exhibited low surface areas and morphological similarities between them, with the predominance of the structure of silica. Despite the carbons have shown low surfaces areas, the adsorption showed the predominant influence of the average pore diameter, followed by the mesopores area and surface negative charge, indicating the potential application of these carbons in Cr(VI) removal. The column test has demonstrated the use of activated carbon from rice husk in reactive barriers, showing its limitations in pHs close to neutrality and pointing it to cases of serial or sequential processing. The work carried out established safe basis for the development of suitable equipment for the pyrolysis and for the domain of the manufacturing process of activated carbon. The analysis of the results suggests that the conditions of the adopted vacuum pyrolytic process, jointly with the chemical activation with low concentrations of activate reagent, constitute an attractive route for the preparation of porous material from rice husk, with potential application in removing Cr (VI) in permeable reactive barriers.

A indústria siderúrgica do Estado do Rio Grande do Sul é do tipo semi-integrada e produz aço a partir de sucata, utilizando fornos a arco elétrico. Em suas atividades gera vários tipos de resíduos, dentre estes as carepas, cujo componente principal são óxidos de ferro. Este material não encontra utilização e geralmente tem destinação final em aterros de resíduos industriais ou co-processamento em fábricas de cimento. A produção e o processamento do carvão vegetal no estado do Rio Grande do Sul também geram como principal resíduo uma fração de baixa granulometria constituída de finos de carvão vegetal que praticamente não tem utilização e é descartada no meio ambiente. O objetivo do presente trabalho é buscar uma solução para a reciclagem de carepas geradas em usinas semi-integradas dentro do próprio processo produtivo. A solução proposta foi o desenvolvimento de um briquete autorredutor elaborado com carepa de aciaria e finos de carvão vegetal, com possibilidade de utilização na carga do forno elétrico à arco. Carepas e finos de carvão vegetal foram coletados e caracterizados. Briquetes autorredutores foram feitos com estes materiais e submetidos a ensaios de redução nas temperaturas de 1100, 1200 e 1260°C. O comportamento dos briquetes em altas temperaturas foi qualitativamente avaliado. Cálculos matemáticos e simulação computacional foram utilizados numa estimativa do consumo energético destes briquetes. O desempenho dos briquetes e os resultados obtidos permitem concluir pela potencialidade de utilização destes briquetes autorredutores como parte da carga de fornos elétricos a arco. / The steelmaking industry in Rio Grande do Sul State is semi-integrated and produces steel from scrap metal using electric arc furnaces. In its activities generates several wastes, among them mill scale, which main component are iron oxides. This material does not have use and generally have final destination in industrial landfills or co-processing in cement plants. The production and processing of charcoal in Rio Grande do Sul State also generate as main waste a fraction of low granulometry, consisting of charcoal fines what practically have no use and is disposal in the environment. The objective of the present work is to look for a solution to mill scale recycling, generated in semi-integrated steelmaking plants, inside its own productive process. The proposed solution was the development of self-reducing briquette produced with mill scale and charcoal fines, with possibilities of use in charge of electric arc furnace. Mill scale and charcoal fines were collected and characterized. Self-reducing briquettes were made from these materials and subjected to tests of reduction at temperatures of 1100, 1200 and 1260°C. The behaviour of briquettes in high temperatures was qualitatively evaluated. Mathematical calculation and computational simulation were used in a estimative of the energetic consumption of these briquettes. The performance of briquettes and the obtained results allow to conclude the potential use of these self-reducing briquettes as a part of charge in electric arc furnaces.

A mineração de carvão gera milhões de toneladas de rejeitos, contendo pirita (FeS2). A oxidação da pirita, na presença de ar e água, dá origem a um importante problema ambiental comum em regiões de mineração de carvão, a geração de drenagem ácida de mina (DAM). A oxidação da pirita em presença de água promove a formação de H2SO4 (ácido sulfúrico) o que promove a liberação de ferro nas formas de Fe+2 e Fe+3 , sulfatos e uma série de outros metais como Al, Mn e Zn. Esse problema ocorre de forma bastante intensa na região carbonífera do sul do Brasil em especial nos Estados de Santa Catarina e Paraná. A DAM produzida pelos rejeitos da mineração de carvão necessita passar por um processo de tratamento visando diminuir a acidez e a carga de metais despejada no meio, de forma a atender as exigências ambientais. Assim, o objetivo do presente trabalho foi estudar a produção de um coagulante, o sulfato férrico, a partir dos seguintes materiais: (a) lodo férrico obtido por precipitação seletiva da DAM; (b) rejeito obtido pela jigagem do carvão da Camada Barro Branco, Santa Catarina; e (c) concentrado de pirita obtido pelo rebeneficiamento do rejeito de carvão da Mina do Cambuí, Paraná. A metodologia para a produção do coagulante a partir do lodo consistiu na inicialmente na precipitação seletiva do ferro em pH 3,8, lavagem do precipitado, adição de ácido sulfúrico e evaporação para obtenção de uma solução com concentração de Fe3+ de até aproximadamente 12%. A metodologia para a obtenção do coagulante a partir da pirita presente no rejeito de carvão ou no concentrado de pirita consistiu na percolação de água sob condições oxidantes para a produção de uma lixívia rica em sulfato férrico. A lixívia também foi evaporada para obtenção de uma solução de sulfato férrico com concentrações de Fe3+ de até aproximadamente 12%. A qualidade do coagulante produzido foi avaliada em termos da concentração de Fe, Al, Ca, Mn, Zn, Cu e sulfatos. Os resultados demonstram que todos os materiais estudados apresentaram potencial de produção do coagulante. Entre os contaminantes encontrados, destacam-se os elementos alumínio, cálcio, manganês e zinco. Entretanto, quanto maior o teor de enxofre da amostra, maior o rendimento e maior pureza do produto. Concluiu-se que o beneficiamento do rejeito de carvão para a concentração da pirita permite a obtenção de sulfato férrico de melhor qualidade. Os coagulantes produzidos foram utilizados no tratamento do esgoto do Campus do Vale da UFRGS e de água de abastecimento da região de Porto Alegre. As idéias de valorização dos rejeitos da mineração de carvão estão em sintonia com os princípios da atualidade no que diz respeito ao desenvolvimento sustentável e aos programas de valoração de resíduos e produção mais limpa. / The coal mining generates millions of tonnes of tailings containing pyrite (FeS2). The oxidation of pyrite in the presence of air and water, gives rise to an important environmental problem common in areas of coal mining, the generation of acid mine drainage (AMD). The oxidation of pyrite in the presence of water promotes the formation of H2SO4 (sulfuric acid) which promotes the release of iron in the form of Fe +2 and Fe +3, sulphates and a host of other metals such as Al, Mn and Zn. This problem occurs quite intense in the coal in southern Brazil in particular in the states of Santa Catarina and Parana. The DAM produced by coal waste mining need to go through a treatment process in order to decrease the acidity and metal load discharged into the environment, in order to meet environmental requirements. The objective of this work was to study the production of a coagulant, ferric sulfate, with the following materials: (a) ferric sludge obtained by selective precipitation of DAM (b) obtained by reject coal concentration of the Layer Barro Branco, Santa Catarina, and (c) pyrite concentrate obtained by concentration of the tailings coal mine of Cambuí, Paraná. The methodology for the production of coagulant from sludge was the first in the selective precipitation of iron in pH 3.8, washing the precipitate with sulfuric acid and evaporation to obtain a solution with Fe 3 + concentration of approximately 12% with Fe2O3. The methodology for obtaining the coagulant from the pyrite present in coal or reject the pyrite concentrate was the percolation of water under oxidizing conditions to produce a liquor rich in ferric sulphate. Leach was also evaporated to obtain a solution of ferric sulphate with concentrations of Fe3 + up to approximately 12%. The quality of the coagulant was evaluated in terms of concentration of Fe, Al, Ca, Mn, Zn, Cu and sulfates. The results show that all the materials studied showed potential for production of the coagulant. Among the contaminants found, highlight the elements aluminum, calcium, manganese and zinc. However, the higher the sulfur content of the sample, the higher the yield and higher purity of the product. It was concluded that the processing of the waste coal to the concentration of pyrite to obtain ferric sulphate better. Coagulants produced were used in the treatment of sewage Campus do Vale UFRGS and water supply in the region of Porto Alegre. Ideas for use of tailings from coal mining are in line with the principles of the present time regarding the development and evaluation programs for waste and cleaner production.

Submitted by Edileide Reis (leyde-landy@hotmail.com) on 2013-04-23T13:14:32Z No. of bitstreams: 1 Raphael Holt.pdf: 5449117 bytes, checksum: 052b88f3a4242aebdef5fdf978a8b5ce (MD5) / Made available in DSpace on 2013-04-23T13:14:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Raphael Holt.pdf: 5449117 bytes, checksum: 052b88f3a4242aebdef5fdf978a8b5ce (MD5) Previous issue date: 2008 / A principal rota utilizada industrialmente para a produção de estireno é a desidrogenação catalítica do etilbenzeno, responsável por mais de 90% da produção mundial de estireno. O processo industrial é operado na faixa de temperatura de 550-700 oC, em excesso de vapor d’água aquecido, sobre catalisadores de óxido de ferro promovidos com potássio e cromo, que são tóxicos e possuem vida útil limitada a 2 anos. Neste contexto, existe a demanda por catalisadores que sejam ativos e seletivos nessa reação e que apresentem elevada vida útil, além de não serem tóxicos. Na busca de sistemas alternativos, neste trabalho foram desenvolvidos catalisadores de vanádio e magnésio suportados em carvão ativado obtido pela pirólise do copolímero estireno-divinilbenzeno, em atmosfera não oxidativa. Os catalisadores foram caracterizados pela medida da área superficial específica e de porosidade, difração de raios X, termogravimetria, análise térmica diferencial, espectrofotometria de absorção atômica, microscopia eletrônica de varredura acoplada ao sistema de quantificação por energia dispersiva. Os catalisadores foram avaliados na desidrogenação do etilbenzeno em ausência de vapor d’água, a 530 oC e 1 atm, para a produção de estireno. Verificou-se a presença de trióxido de vanádio e de aglomerados de vanádio e magnésio de diferentes tamanhos, nos sólidos. Os materiais apresentaram isotermas de adsorção e dessorção de nitrogênio do Tipo II ou IV, que são típicas de sólidos meso e macroporos com microporos associados, e uma histerese do Tipo H I, característica de materiais com poros cilíndricos. Estes sólidos apresentaram áreas superficiais específicas entre 378 e 611 m2/g. Os catalisadores com vanádio e magnésio apresentaram menor perda da área superficial específica que o carvão ativado, durante a desidrogenação do etilbenzeno. A adição de magnésio e vanádio provocou um aumento da atividade catalítica do carvão ativado e da seletividade ao estireno. Todos catalisadores foram mais ativos que uma amostra de catalisador comercial. O catalisador contendo 5 % de vanádio foi o mais promissor. Esta amostra conduziu, em ausência de vapor d’água, 35% de conversão do etilbenzeno, que é cerca de três vezes o valor obtido com uma amostra de catalisador comercial em presença de vapor d’água. Isto foi atribuído à ação catalítica do vanádio e à presença de grupos oxigenados na superfície do carvão que possuem atividade na desidrogenação do etilbenzeno. / Salvador

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. / Made available in DSpace on 2012-10-24T08:53:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 262207.pdf: 2142909 bytes, checksum: c0a025d4196740fa3383604901542356 (MD5) / A contaminação das águas pela indústria petroquímica, que gera contaminantes de alta toxicidade, como os fenóis, desperta interesse em relação ao seu tratamento. O ozônio é uma alternativa para o tratamento de efluentes, mostrando-se eficaz na descontaminação ambiental, reduzindo a DQO e degradando os fenóis. A adsorção também tem se mostrado muito eficiente na remoção de fenóis da água; por isso, a combinação dos processos de ozonização e adsorção, de forma seqüencial e simultânea, pode aumentar ainda mais a eficiência de degradação-remoção do fenol, bem como diminuir custos de tratamento. Este trabalho objetivou investigar a eficiência de remoção de compostos fenólicos presentes em efluentes petroquímicos sintéticos, mediante ao uso de processos combinados de oxidação, utilizando ozônio como agente oxidante, e adsorção com carvão ativado. O sistema de ozonização foi constituído de um gerador de ozônio, uma coluna de transferência de ozônio com difusores porosos, um rotâmetro para gás e cilindro de gás oxigênio; um carvão ativado derivado de cascas de coco foi utilizado como adsorvente. Verificou-se que, em pHs ácidos, o ozônio apresenta maior estabilidade. No processo de ozonização, a degradação de fenol foi mais rápida em meio alcalino (pH=10), onde em 15 min de tratamento 99,7% do fenol foi consumido e a remoção de DQO foi de 87,8% em 30 min. O maior percentual de adsorção de fenol ocorre num período de 4 horas, sendo o modelo cinético de Pseudo 2ª ordem o que melhor se ajustou aos dados experimentais . Pela curva de Breakthrough o tempo de ruptura obtido foi de 19,55 horas, com q = 61,04 mg.g-1. No tratamento seqüencial pode-se concluir que a combinação que apresenta maior eficiência na degradação-remoção do fenol e DQO é para o efluente em pH 10, pré-tratado com ozônio durante 3 min, seguido do processo de adsorção por 3 horas. A combinação dos processos de ozonização e adsorção de forma simultânea mostrou-se muito eficiente, pois se observou que, para alcançar o limite permitido de concentração de fenol para descarte de efluentes, segundo resolução 397/08 do CONAMA, foram necessárias 17 horas. The water contamination by the petrochemical pollutants with high toxicity, such as phenols, is a subject of interest of several researchers. The ozone is an alternative for the effluents treatment, being effective in environmental decontamination, reducing the COD and degrading the phenols. The adsorption has also been very efficient in the removal of phenols from water; so the combination of ozonation and adsorption processes of simultaneous and sequential manner, may further increase the efficiency of phenol degradation-removal, and reduce costs of treatment. This study aimed to investigate the efficiency of removal of phenolic compounds in synthetic petrochemical effluent through oxidation processes using ozone as oxidizing agent and adsorption with activated carbon. The ozonation system consisted of an ozone generator, a column for ozone transfer with porous diffusers, a flowmeter for gas and oxygen gas cylinder; an activated carbon derived from coconut shells was used as adsorbent. It was found that at acidic pH, the ozone stability has increased. In the process of ozonation, the degradation of phenol was faster in alkaline (pH = 10), where in 15 minutes of treatment 99.7% of phenol was consumed and the removal of COD was of 87.8% in 30 min. The largest percentage of adsorption of phenol occurs in a time of 4 hours and the kinetic model that best fits the experimental data was the Pseudo 2nd order. The curve of Breakthrough pointed to a time of rupture of 19,55 hours with a q = 61,04 mg.g-1. In the sequential treatment it can be concluded that the combination shows great efficiency in degradation-removal of phenol and COD in an effluent pH 10 with pre-treated with ozone for 3 min, then followed for a process of adsorption for at least 3 hours. The combination of ozonation and adsorption processes at the same time was very efficient, since it was observed that to achieve the maximum permissible concentration of phenol for disposal of effluents, according to resolution 397/08 CONAMA, it was necessary 17 hours.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2017-02-13T10:48:57Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 3299221 bytes, checksum: 585d5a2a64e23f84dbf18638197600a8 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-13T10:48:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 3299221 bytes, checksum: 585d5a2a64e23f84dbf18638197600a8 (MD5) Previous issue date: 2005-03-31 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O presente estudo buscou diagnosticar a cadeia produtiva agroindustrial da madeira para energia e sugerir iniciativas que visem, principalmente, o aumento da eficiência técnico-operacional e gerencial dos negócios da madeira, assim como a melhor coordenação entre seus atores. O trabalho tomou por referência conceitual o Enfoque Sistêmico de Produto e empregou-se a Metodologia do Programa Sebrae: Cadeias Produtivas Agroindustriais (SEBRAE, 2000), para o diagnóstico da cadeia. Para o levantamento de informações foram utilizados os métodos de pesquisa rápida: condução de entrevistas informais e semi- estruturadas com atores-chave da cadeia e a observação direta dos estágios que a compõem, associado ao uso intensivo de informações de fontes secundárias. A cadeia foi definida a partir dos principais produtos finais, lenha e carvão vegetal. Foi entrevistado um total de 40 pessoas, distribuídas igualmente nos principais segmentos da cadeia e no seu ambiente institucional, sendo estes: produtores, empacotadores, transportadores, comerciantes, distribuidores e consumidores em geral de lenha e carvão vegetal, especialistas e representantes de entidades de classe, órgãos público, entre outros. Os dados qualitativos das entrevistas infor- mais e semi-estruturadas com atores-chave da cadeia, bem como os relatos de observação direta dos seus estágios, foram compilados de forma a retratar a atual situação da cadeia agroindustrial. Os dados quantitativos foram tabulados em planilhas eletrônicas e as séries temporais analisadas, principalmente, por meio de gráficos, identificando a evolução destas ao longo do tempo. Evidenciou-se um segmento de produção bastante precário e impossibilitado de atender a um aumento da demanda de lenha e carvão no curto e médio prazo. Os estoques florestais plantados não são suficientes nem para atender à demanda atual e as novas áreas reflorestadas, anualmente, estão muito aquém do volume necessário. Somam-se a isto a baixa produtividade de muitos dos reflorestamentos já implan- tados e os baixos índices de conversão obtidos em muitas carvoarias. O segmento de comercialização e distribuição também mostrou-se bastante precário com participação de vários tipos de fornecedores e de intermediários, onde verificou- se uma baixa incidência de contratos e planejamento de mercado. Também, as perdas decorrentes do manuseio, as condições de conservação das rodovias e as longas distâncias de transporte elevam o custo do produto e diminuem o lucro do produtor. No segmento de consumo, parte significativa da lenha é consumida no setor residencial para cocção de alimentos. Outra parte considerável é transformada em carvão, consumido, principalmente, nas siderúrgicas. Estas garantem o suprimento com produção própria, realizando fomento, ou adquirindo carvão no mercado. Por fim, verificou-se que existem algumas incertezas relacionadas à cadeia produtiva da madeira para energia, principalmente em relação ao carvão vegetal, geradas por pressões ecológicas por parte da sociedade civil organizada; pela legislação, onde os grandes consumidores ficam obrigados a se auto-abastecerem; pela conjuntura interna e externa, de forma que, dadas às condições de taxa de câmbio e de comercialização externa, defini-se a competiti- vidade relativa de um redutor em relação ao outro; e, também, pelo fato de a maior parte do carvão ser destinada à siderurgia, enfrentando a concorrência do carvão mineral importado e de outros energéticos. / The present study attempted to diagnose the agricultural and industrial productive chain of wood for energy and to suggest initiatives mainly with a view to the increase of technical, operational and management of wood business, as well as the best coordination among their agents. The referential concept of this work was the Systemic Focus of the Product and the SEBRAE Program Methodology: Agro-Industrial Productive Chains (SEBRAE, 2000), was used for the wood diagnosis. For the information survey the fast research methods were used: informal and semi structured interviews with key-agents of the chain and direct observation of the steps composing the chain, combined with the intensive use of information of secondary sources. The chain was defined from the main final products, fuelwood and charcoal. A total of 40 persons were interviewed. These individuals were distributed equally among the main steps of the chain and their business environment such as: prpoducers, packers, carriers, traders, distributors and consumers in general of fuelwood and charcoal, experts and class representatives and public entities, among others. Qualitative data of the informal and semi structured interviews with the key-agents of the chain, as well as the direct observation reports of the steps were assembled to picture the current situation of the agro-industrial chain. Quantitative data were organized in electronic tables and the temporal series were analysed mainly by means of graphics, identifying the evolution of these series along time. The results showed that the production part is weak and unable to supply an increasing demand of fuelwood and charcoal at shot and medium terms. The planted forest stock is not even enough to supply the current demand, and the yearly newly planted areas are far from the volume needed. In addition to this there is also the low productivity of many already established stands and the low conversion index obtained in many charcoal factories. The commercialization and distribution sector also showed to be quite weak with the participation of various kinds of suppliers and intermediates and here also a low incidence of contracts and marketing planning was verified. Adding to this are the handling losses, the maintenance conditions of the roads and the long transportation distances increasing the costs of the product and decreasing the profits of the producer. In the consumption sector, a significant part of the fuelwood is used up in the residential sector to cook. Another considerable part is burned into coal which is mainly consumed at the steel metallurgy. These industries assure their supplies with their own production, or encourage the production, or purchase the coal at the market. In the end some uncertainities were observed related to the wood production chain for energy, specially charcoal, which are generated by ecologic pressures from the organized civil society; from the legislation, in which case the greater consumers are obligated to a self auto supply; from the internal and external situation due to certain exchange rate conditions and from external commercialization, where the relative competitivity of one reducer in relation to another is defined; and also from the fact that the greatest part of the charcoal for the metallurgy is facing competition of the mineral coal and of another energetic materials.

Submitted by Gustavo Caixeta (gucaixeta@gmail.com) on 2017-03-03T17:18:02Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 737543 bytes, checksum: 0557c36acc4b381d4e064ea998f392e1 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-03T17:18:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 737543 bytes, checksum: 0557c36acc4b381d4e064ea998f392e1 (MD5) Previous issue date: 2016-03-08 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Estudos realizados com Terras Pretas de Índio da Amazônia mostraram alta fertilidade que esses solos possuem, além da capacidade de sorver compostos contaminantes. Na busca de alternativas para mimetizar essas Terras Pretas de Índio realizou-se essa pesquisa que teve como objetivo avaliar os efeitos da adição do carvão de cana-de-açúcar sobre a persistência e sorção/ dessorção dos herbicidas clomazone e sulfentrazone em um Argissolo condicionado com carvão ou sem a adição do mesmo. Primeiro fez-se os estudos de persistência. Para isso, amostras do Argissolo foram condicionadas ou não com carvão, tratadas separadamente com os herbicidas sulfentrazone e clomazone e armazenadas em uma estufa agrícola pelo período de 0, 15, 30, 45, 60, 90 e 120 dias. Delimitado o respectivo tempo de incubação, os herbicidas foram extraídos dessas amostras utilizando o método de Extração Sólido Líquido com Partição em Baixa Temperatura (ESL-PBT) e análise por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE/DAD). Pelos resultados pode-se concluir que a adição de carvão ao solo diminuiu o tempo de meia-vida do clomazone de 139 dias para 86 dias, enquanto no ensaio com o sulfentrazone esse efeito não foi observado, sendo esse tempo de 99 dias para ambos os ensaios. No outro experimento, a sorção e a dessorção do clomazone em Argissolo condicionado ou não com carvão de bagaço de cana-de-açúcar foram avaliadas em diferentes tempos de incubação. Para garantir que todas as extrações e análises cromatográficas fossem feitas sob as mesmas condições, os ensaios de tempo de equilíbrio, sorção e dessorção foram realizados após o período total de incubação de 120 dias. Para esse estudo de sorção e dessorção com o clomazone, utilizou-se o método proposto pela OECD e a análise foi feita por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência. Com base nos resultados obtidos, conclui-se que nos Argissolos incubados com carvão, quanto maior o tempo de incubação, maior a capacidade de sorção, no entanto, observou-se que, após 120 dias, essa capacidade foi reduzida. Comparando os Argissolos com carvão e sem carvão, observou-se que independente do tempo de incubação, as amostras com carvão apresentaram maior capacidade de reter o herbicida clomazone. / Studies performed with Terras Pretas de Índio showed the high fertility what these soils have, plus the ability to absorb compounds contaminants. In the search for alternatives to mimic the Terras Pretas de Índio, was held this research to evaluate the effects of coal addition of bagasse sugarcane on the persistence and sorption / desorption of clomazone herbicides and sulfentrazone in a conditioning Argisol with coal or without addition thereof. First make sure the persistence studies. For this, the Argisol samples were conditioned or not with charcoal, treated separately with clomazone and sulfentrazone and stored in an agricultural greenhouse for a period of 0,15,30,45,60,90 and 120 days. Bounded the respective incubation time, the herbicides were extracted from these samples using extraction solid-liquid per Partition Low Temperature (ESL-PBT), which were quantified by liquid chromatography High Performance analysis (HPLC / DAD). From the results it could be concluded that the addition of carbon to the soil permitted the reduction of the half-life of 139 days to 86 days in the test with clomazone as in the test with sulfentrazone this effect was not observed, which this time it was 99 days for both assays with ultisol. In another experiment, the sorption and desorption of clomazone in ultisol conditioning with coal sugarcane bagasse or not were evaluated at different times of incubations. To ensure that all extractions and chromatographic analyzes were performed under the same conditions, the equilibrium time trials, sorption and desorption were performed after the total period of 120 days incubation. For this study sorption and desorption with clomazone, we used the method proposed by the OECD and the analysis was by high- performance liquid chromatography. Based on the obtained results, it is concluded that the Argisols incubated with charcoal, the longer the incubation time, increased the sorption capacity, however, it was observed that after 120 days, this capability has been reduced. Comparing Argissolos with charcoal and without charcoal, it was observed that independent of the incubation time, the samples with charcoal had higher ability to retain the herbicide clomazone.