Made available in DSpace on 2015-05-14T12:09:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1888869 bytes, checksum: dbaae38c1299dd8ef37444fdd79d603a (MD5) Previous issue date: 2013-03-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Sugar-alcohol industries are characterized by high water demand, and generate proportional volumes of waste to be disposed. Within the ethanol production process, stillage emerges as an effluent, that is, 15 liters of stillage for every liter of ethanol produced, which is characterized as a high effluent polluting stream: about one hundred times higher than domestic sewage. Its potential pollution is due to the richness in organic content, low pH, high corrosivity and high values of chemical oxygen demand (COD). This work aims to characterizing stillage "in natura" and the use of various coagulants for its treatment, such as FeCl3, Al2SO4 and CaO, in order to treat stillage preliminarily. After the coagulation / flocculation processes, evaluated as a function of the coagulants concentration, the treatment with activated carbon produced from sugar cane bagasse were carried out. The porous structure of carbons and the adsorption of N2 (g). The efficiency of the treatments were quantified in terms of the removal of COD, BOD5, TOC, total solids, color and turbidity. The experimental results showed that the coagulation / flocculation processes, with the coagulant s concentration of 10 g/l, removes a significant amount of organic load, color and turbidity. The subsequent procedure with the activated carbon treatment completes the purification of stillage satisfactorily, that reached average removal rates above 90% for COD, and up to 99% for color and turbidity. / As indústrias sucroalcooleiras se caracterizam por grande demanda de água e geram volumes proporcionais de resíduos a serem descartados. No processo produtivo do etanol, a vinhaça surge como um efluente, ou seja, para cada litro de etanol produzido são gerados 15 litros de vinhaça, sendo caracterizada como um efluente de elevado poder poluente, cerca de cem vezes maior que o do esgoto doméstico. Seu potencial poluidor decorre da sua riqueza em matéria orgânica, baixo pH, elevada corrosividade e altos valores de Demanda Química de Oxigênio (DQO). Este trabalho teve como objetivo caracterizar a vinhaça in natura e avaliar a utilização de diversos coagulantes como FeCl3, Al2SO4 e CaO, com o intuito de tratar preliminarmente a vinhaça. Após o processo de coagulação/ floculação, analisado em função da concentração dos coagulantes, foi realizado o tratamento com carvão ativado produzido a partir do bagaço de cana, sendo determinada a estrutura porosa do carvão e adsorção de N2(g). A eficiência do tratamento foi quantificado em termos de remoção de DQO, DBO5, sólidos totais, cor e turbidez. Os resultados experimentais mostraram que o processo de coagulação/ floculação com concentração de coagulante de 10 g.L-1 removeu uma quantidade significativa de carga orgânica, cor e turbidez. A etapa subsequente com o tratamento do carvão ativado completou satisfatoriamente a purificação da vinhaça, gerando eficiência de remoção superior a 90% para a DQO e 99% para cor e turbidez.

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:09:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2705810 bytes, checksum: eb7528a28bf11f243846ad12d09da42b (MD5) Previous issue date: 2014-03-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This study investigated the treatment of an industrial textile effluent by combined physicochemical processes, coagulation/flocculation - activated carbon. Trials in Jar-Test using the same time for mixing and sedimentation, have improved organic matter and pollutants removal efficiency from the effluent for the coagulants (Al2(SO4)3 e FeCl3) employed. The treatment characterization for optimum concentration found was measured through the determination of SST, DBO, DQO, COT, nitrate, turbidity and surfactants content. For the parameters investigated, the percent removal in accordance with the best optimization trial were 85.6%, 88.9% and 96.2% for DQO, DBO and turbidity, respectively, using the coagulant FeCl3. For the adsorptive treatment of the pre-treated textile effluent, activated carbons were produced the endocarp of coconut (Coccus Nucifera), with chemical activated using Al2(SO4)3 and physical one using water vapor (steam). The ratio of activator:precursor effect on the activation were analyzed, as well as the carbonization temperature, retention time and type of activation on the textural properties of the activated carbons produced. The activated carbons were characterized by N2 adsorption to determine: SBET, SM, VP, VM, VMS and D. The CAQ232FQ carbon showed higher microporosity and SBET (1009 m2.g-1), and it was used in adsorption experiments. The CAQ232FQ carbon was also characterized by: MEV, Boehm, FTIR, TG, DTA, pH, pHPCZ and apparent density. Adsorption experiments with CAQ232FQ carbon were made for pre-treated textile effluent and synthetic sewage. The pH was not adjusted during the adsorption and the temperature was maintained at 26 ºC. The isotherms obtained for both effluents are better adapted to Freundlich model, however, adsorption processes for the pre-treated industrial effluent follows the kinetic model of pseudo-second order, differently to the synthetic industrial effluent which follows model of pseudo-first order. As a concluding remark, adsorption tests with CAQ232FQ carbon have proved to be effective for color removal, considering that the adsorption rate of the dye was higher than 97% in both effluents and the reduction rate of the analyzed parameters was higher than 99% for the industrial textile effluent. / O trabalho investigou o tratamento de um efluente têxtil industrial por processos físico-químicos combinados, coagulação/floculação carvão ativado. Ensaios em ―jar-test‖, utilizando o mesmo tempos de mistura e sedimentação, aperfeiçoaram e verificaram a eficiência de remoção de poluentes do efluente em relação aos coagulantes (Al2(SO4)3 e FeCl3) empregados, a caracterização do tratamento para a concentração ótima encontrada foi por meio das análises de SST, DBO, DQO, COT, nitrato, surfactantes e turbidez. Para os parâmetros investigados, o percentual de remoção de acordo com o melhor ensaio de otimização foram de 85,6%, 88,9% e 96,2% para DQO, DBO e turbidez, respectivamente, utilizando o coagulante FeCl3. Para o tratamento adsortivo do efluente têxtil pré-tratado foi produzindo carvões a partir do endocarpo de coco da baia (Coccus Nucifera) ativados quimicamente com Al2(SO4)3 e fisicamente com vapor d água. Analisou-se o efeito da proporção ativante/precursor, temperatura de carbonização, tempo de retenção e tipo de ativação sobre as propriedades texturais dos carvões produzidos. Os carvões foram caracterizados por adsorção de N2 para determinar: SBET, SM, VP, VM, VMS e D. O carvão CAQ232FQ apresentou maior microporosidade e SBET (1009 m2.g-1), sendo utilizado nos experimentos de adsorção. O carvão CAQ232FQ foi caracterizado também por: MEV, Boehm, FTIR, TG, DTA, pH, pHPCZ, e dens. aparente. Ensaios de adsorção com o carvão CAQ232FQ foram feitos para o efluente têxtil pré-tratado e para o efluente sintético. O pH não foi ajustado durante a adsorção e a temperatura foi mantida em 26oC. As isotermas obtidas para ambos os efluentes se ajustam melhor ao modelo de Freundlich, no entanto o processo de adsorção para o efluente industrial pré-tratado segue o modelo cinético de pseudo-segunda ordem, diferentemente do efluente industrial sintético que segue modelo de pseudo-primeira ordem. Em suma os ensaios de adsorção com o carvão CAQ232FQ se mostraram eficientes visto que a taxa de adsorção do corante foi superior a 97% para ambos os efluentes e a taxa de amenização dos parâmetros analisados foi superior a 99% para o efluente têxtil industrial.

Submitted by Mayara Sakamoto Lopes (mayarasakamoto@hotmail.com) on 2017-10-26T16:08:16Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_Mayara Sakamoto Lopes.pdf: 6344472 bytes, checksum: 53e6e860cec7380199632c6eda1ee064 (MD5) / Approved for entry into archive by Monique Sasaki (sayumi_sasaki@hotmail.com) on 2017-10-31T17:53:45Z (GMT) No. of bitstreams: 1 lopes_ms_me_bauru.pdf: 6344472 bytes, checksum: 53e6e860cec7380199632c6eda1ee064 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-31T17:53:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 lopes_ms_me_bauru.pdf: 6344472 bytes, checksum: 53e6e860cec7380199632c6eda1ee064 (MD5) Previous issue date: 2017-10-11 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / As indústrias têxteis caracterizam-se pelos elevados volumes de água consumida e de efluente lançado, o qual, por possuir coloração intensa, reduz a penetração da luz solar nos corpos hídricos receptores e afeta a fotossíntese. Nesse trabalho, avaliou-se a adsorção do corante Azul Reativo 19 (RA19) por carvão ativado comercial (CAP), CAP tratado por ozônio (CAP – O3), lama vermelha (LV) e LV tratada por ozônio (LV – O3). Os adsorventes foram caracterizados quanto ao pH, condutividade elétrica, número de iodo, índice de azul de metileno, granulometria, composição química, mineralogia e micromorfologia. Investigou-se a influência do pH e da temperatura no processo de adsorção. Além disso, analisou-se a cinética da adsorção de RA19 a diferentes concentrações iniciais (300, 500, 1000, 2000 e 3000 mg/L), por meio dos modelos de pseudo primeira ordem, pseudo segunda ordem, difusão intrapartículas e Elovich; e avaliou-se a capacidade de adsorção dos quatro adsorventes, por isotermas de Langmuir e Freundlich. Os resultados indicaram que o tratamento por ozônio não altera significativamente a composição química do CAP e da LV, mas possivelmente reduz o volume de mesoporos do CAP. A eficiência de remoção do RA19 por CAP independe do pH inicial da solução, mas por LV, é favorecida em pH mais baixo (igual a 3). Observou-se que 120 minutos são suficientes para atingir o equilíbrio da reação; e que o aumento da concentração inicial de corante reduz a eficiência de remoção, mas aumenta a capacidade de adsorção. Os dados experimentais ajustaram-se aos modelos de pseudo segunda ordem e de Elovich, indicando que o processo é controlado por quimissorção. Para todos os adsorventes, a adsorção do RA19 é multicamada em superfícies heterogêneas, visto que os dados se ajustaram à isoterma de Freundlich. Os resultados termodinâmicos sugeriram que existe afinidade entre o RA19 e os adsorventes, sendo que a reação ocorre espontaneamente; além disso, a adsorção por CAP e por CAP – O3 é endotérmica, e a adsorção por LV e por LV – O3 é exotérmica. A maior (216,4 mg/g) e a menor (138,7 mg/g) capacidade de adsorção foram obtidas pelo CAP e pelo CAP – O3, respectivamente. Concluiu-se que a ação do ozônio desfavoreceu a adsorção do RA19, em termos de fração residual, quantidade de corante adsorvido, velocidade de reação, e capacidade máxima de adsorção. / Textile industries are characterized by high water consumption and by large effluent release, which is strongly colored and therefore reduces sunlight penetration into water and affects photosynthesis. This study evaluated the adsorption of Reactive Blue 19 (RB19) by commercial activated carbon (PAC), PAC treated by ozone (PAC – O3), red mud (RM) and RM treated by ozone (RM – O3). The adsorbents were characterized by pH, electric conductivity, iodine number, Methylene Blue index, granulometry, chemical and mineralogical composition and micromorphology. Influence of pH and temperature was investigated. Additionally, the RB19 adsorption kinetics was evaluated at different initial concentrations (300, 500, 1000, 2000 and 3000 mg/L) with the pseudo first order, pseudo second order, intraparticle diffusion and Elovich models; and the adsorptive capacity of the adsorbents was investigated by Langmuir and Freundlich isotherms. The results showed that ozone treatment does not significantly change the chemical composition of PAC and RM, but it possibly reduces PAC’s mesopore volume. The initial pH does not influence the efficiency of RB19 removal by PAC, but it influences the removal by RM, being higher at lower pH (equal to 3). The adsorption reached an equilibrium state at about 120 minutes from the beginning of the experiments; and it was observed that increasing initial dye concentration, removal efficiency was reduced, while adsorption capacity was improved. The experimental data fitted well to the pseudo second order and Elovich kinetics models, which indicate that the process is controlled by chemisorption. The RB19 removal obeys the Freundlich isotherm model, showing multilayer adsorption on heterogeneous surface. The thermodynamic studies indicated that RB19 has affinity to the adsorbents, and the reaction occurs spontaneously; furthermore, the adsorption by PAC and PAC – O3 is endothermic, while the adsorption by RM and RM – O3 is exothermic. The highest (216.4 mg/g) and the lowest (138.7 mg/g) adsorption capacity were obtained by PAC and PAC – O3, respectively. It was concluded that ozone negatively affects RB19 adsorption, in terms of residual fraction, amount of dye adsorbed, reaction rate and maximum adsorption capacity.

Os desreguladores endócrinos, como o bisfenol A (BPA), são compostos encontrados na água em concentrações da ordem de μg.L-1 ou ng.L-1, sendo por isso também denominados micropoluentes. Sua presença, mesmo em baixas concentrações, pode causar prejuízos aos organismos expostos. Neste contexto, o objetivo do presente trabalho foi avaliar a remoção de BPA por membranas de ultrafiltração (UF) e osmose inversa (OI) e por carvão ativado granular (CAG). Essas técnicas têm a vantagem de não gerar subprodutos que também podem ser tóxicos. Nos estudos foram realizados experimentos para remoção do BPA através de membrana PL-1 (celulose regenerada de 1 kDa), Sy-10 (polietersulfona de 10 kDa) e membrana de OI (poliamida) reutilizada, com concentração inicial de 500 μg.L-1 de BPA. Para a membrana Sy-10, foram testados os pHs 7 e 10. Os ensaios de adsorção foram realizados com CAG (1-2mm) em frascos contendo 100 mL da solução de BPA, com 0,5 g de CAG para cada frasco. As variáveis testadas foram pH, tempo de contato e concentração inicial na ordem de mg.L-1. Adicionalmente, foi testada a concentração inicial de 500 μg.L-1 de BPA em experimento de adsorção. Os resultados obtidos mostraram que a capacidade da membrana Sy-10 para remoção de BPA foi superior, chegando a cerca de 90% de remoção, em contraposição aos 20% encontrados para PL-1. A membrana de OI apresentou remoções de cerca de 95%. A influência do pH (7 e 10) na remoção do BPA para a membrana Sy-10 não mostrou-se significativa. Nos ensaios de adsorção, analisando diferentes valores de pH, obteve-se eficiência de 93% para pH 7. Ensaios de variação do tempo de contato com CAG mostraram que o equilíbrio é atingido nos primeiros 10 minutos para a maior concentração e em 40 minutos para a menor concentração testada, de 500 μg.L-1. O estudo do efeito da concentração inicial de BPA na adsorção mostrou que a remoção aumenta com o aumento da concentração inicial do poluente. Conclui-se que tanto a adsorção em CAG quanto membranas são boas alternativas para a remoção de BPA de soluções aquosas. As duas técnicas poderiam ser usadas conjuntamente, sendo que o concentrado do processo com membranas poderia ser submetido à adsorção por CAG. / Endocrine disrupting chemicals, such as bisphenol A (BPA) compounds, are found in water at concentrations of the order of μg.L-1 or ng.L-1 is therefore also known micropollutants. His presence, even at low concentrations, can cause damage to exposed organisms. In this context, the aim of this study was to evaluate the removal of BPA by ultrafiltration (UF) and reverse osmosis (RO) membranes and granular activated carbon (GAC). These techniques have the advantage of not generating by-products can also be toxic. In the studies were performed experiments to remove the BPA by PL-1 (1 kDa regenerated cellulose), Sy-10 (10 kDa polyethersulfone) and RO (polyamide) reused membranes, with initial concentration of 500 μg.L-1 of BPA. For Sy-10 membrane pHs 7 and 10 were tested. The adsorption experiments were carried out with GAC (1-2mm) in flasks containing 100 mL of the BPA solution and 0.5 g of GAC to each vial. The variables tested were pH, contact time and initial concentration on the order of mg.L-1. Additionally, we tested the initial concentration of 500 μg.L-1 of BPA in adsorption experiment. Results showed that the capacity of Sy-10 membrane to remove BPA was higher, reaching approximately 90% removal, as opposed to the 20% found to PL-1. The RO membrane showed removal of about 95%. The influence of pH (7 and 10 ) in the removal of BPA onto the membrane Sy - 10 was not significant. In adsorption tests, analyzing different pH values was obtained efficiency from 93% to pH 7. Testing time variation of contact GAC showed that equilibrium is reached in the first 10 minutes to the largest concentration and 40 minutes to the lowest concentration tested, 500 μg.L-1. The study of the effect of the initial concentration of BPA in the adsorption showed that removal increases with increase in the initial concentration of the pollutant. It was concluded that both the GAC adsorption as membranes are good alternatives for the removal of the BPA aqueous solutions. The two techniques could be used together, with the concentrate from the membrane process could be subjected to adsorption GAC.

Um grande passivo ambiental da atualidade refere-se à contaminação dos recursos hídricos por hidrocarbonetos. Os atuais sistemas de remediação buscam a utilização de adsorventes alternativos para remoção destes poluentes. O objetivo desta tese de doutorado foi avaliar o uso da cinza de casca de arroz (CCA) e de carvão ativado (CA) na adsorção de BTEX – benzeno, tolueno, etilbenzeno e xileno em soluções aquosas. A CCA foi gerada a partir do processo de queima de casca de arroz para aproveitamento energético e o CA obtido comercialmente. As propriedades físicas, químicas e microestruturais da CCA e do CA foram caracterizadas através de análises de distribuição granulométrica, área superficial, porosidade, massa específica, capacidade de hidratação, pH, ponto de carga zero, perda ao fogo, carbono total, composição química elementar, determinação de fases cristalinas, determinação de grupos funcionais e análise de imagem. Estudos de adsorção cinéticos e de equilíbrio (isotermas) foram efetuados com soluções padrões de benzeno, tolueno, xileno e etilbenzeno em sistemas monocompostos e em misturas BTEX. A quantificação foi realizada por por cromatografia gasosa com detector de ionização de chama. Na cinética de adsorção, foram avaliadas as variáveis: tempo de contato adsorvente-adsorbato (15, 30, 60, 120 e 240 minutos); concentração inicial do adsorbato (1, 5, 10 e 20 mg/L) e dosagem do adsorvente (10 e 20 g/L). Os modelos cinéticos de Pseudo-primeira ordem, Pseudo-segunda ordem e Difusão intrapartícula foram ajustados aos dados experimentais. Isotermas experimentais foram obtidas para cada composto e para a mistura BTEX. Os modelos de Langmuir, Freundlich e Sips foram ajustados aos resultados experimentais para os sistemas com monocompostos. A caracterização das amostras indicou que o CA apresenta microestrutura uniforme com grande área superficial formada por micro e mesoporos e alto teor de carbono. Já a CCA apresenta uma microestrutura heterogênea formada por macroporos e com alto teor de sílica. Os estudos cinéticos demonstraram que a CCA e o CA apresentam capacidades de adsorção altas e semelhantes no tempo de equilíbrio de 120 minutos. De forma geral, a remoção de cada composto na mistura foi menor que a remoção obtida quando em sistemas de monocompostos, onde a capacidade de adsorção se deu na seguinte ordem (em massa de adsorbato por massa de adsorvente): etilbenzeno > xileno > tolueno > benzeno. O modelo cinético de Pseudo-segunda ordem apresentou a melhor correlação para todos os ensaios. As isotermas experimentais obtidas para os monocompostos caracterizam a adsorção em superfícies porosas com formação de monocamada. Os ajustes aos modelos teóricos não apresentaram unanimidade, observando em algumas situações uma correlação adequada para Langmuir e Freundlich. Nas misturas BTEX, as isotermas experimentais para a CCA indicam uma competição pelos sítios ativos do adsorvente entre benzeno/tolueno e entre etilbenzeno/xileno. Os resultados obtidos sugerem que a adsorção de BTEX ocorre preferencialmente através de efeito hidrofóbico já que o CA é um material carbonoso e a CCA configura-se como uma matriz de sílica com fração carbonosa. Os valores de remoção ficaram entre 78,8 e 100%, demonstrando que a CCA apresenta-se como um material alternativo para a adsorção de benzeno, tolueno, etilbenzeno e xileno presente em solução aquosas. / The contamination of water resources by hydrocarbons is considered a significant environmental impact. The remediation systems currently search alternative adsorbents to remove this pollutants. The aim of this work was to investigate the use of rice husk ash (RHA) and activated carbon (AC) in the removal of BTEX (benzene, toluene, ethylbenzene, and xylene) from aqueous solutions. The RHA used was generated as a byproduct of the combustion of rice husk for energy generation, while AC was purchased from the market. Samples of both materials were characterized based on physical, chemical, and microstructural standards (grain size distribution, surface area, porosity, specific weight, hydration capacity, pH, zero load test, loss on ignition, total carbon, chemical composition, crystalline phases, functional groups, and image analysis). The adsorption assays were carried out using standard benzene, toluene, xylene, and ethylbenzene individually and mixed. Quantification of compounds was conducted by gas chromatography with Flame Ionization Detector. Adsorption kinetics was evaluated based on the variables contact time between adsorbent and adsorbate (15, 30, 60, 120, and 240 min), initial adsorbate concentration (1, 5, 10, and 20 mg/L), and adsorbent dose (10 and 20 g/L). The kinetic models pseudo 1st order, pseudo 2nd order, and intra-particle diffusion were adjusted to experimental data. Experimental isotherms were obtained for each compound and for the BTEX mixture. The Langmuir, Freundlich, and Sips models were adjusted to the experimental results for the systems that used one compound at a time. Sample characterization revealed the differences in composition, microstructure, surface area, and pore size between RHA and AC. Kinetic studies showed that RHA and AC have high and similar adsorption capacities at the equilibrium time of 120 min. Generally, the amount of each hydrocarbon removed from the mixture was lower than the removal achieved in the single-compound systems, for which removal rate followed the sequence (adsorbate mass/ adsorbent mass) ethylbenzene > xylene > toluene > benzene. The pseudo 2nd order kinetics model presented the best correlation for all assays. The experimental isotherms obtained for single-compound systems characterized the adsorption on porous surfaces, forming monolayers. No overall concordance was observed in the adjustment of the theoretical models, and in some situations the Langmiur and Freundlich models presented appropriate correlation coefficients. Considering the BTEX mixtures, the experimental isotherms constructed for RHA indicated the existence of competition for active sites of the adsorbent material between benzene and toluene and between ethylbenzene and xylene. The results obtained suggest that BTEX adsorption occurs preferentially through the hydrophobic effect, since AC is a carbonaceous material, while RHA is composed mainly of silica, with a carbonaceous fraction. Removal rates were between 78.8% and 100%, indicating that RHA is an interesting alternative in the removal of benzene, toluene, ethylbenzene, and xylene from aqueous solutions.

Sistemas de tratamento de efluentes, que empregam carvão ativado como sólido adsorvente são amplamente utilizados na indústria. O carvão ativado pode ser produzido a partir de materiais de diferentes origens, sendo os carvões comerciais geralmente obtidos a partir de madeira, casca de coco ou carvão mineral. Buscando aliar alta eficiência de processo e custo acessível de fabricação, a procura de materiais alternativos para fabricação de carvão ativado se apresenta como grande motivação. Outro aspecto importante relacionado com a redução de custos nos processos de adsorção é a reutilização do adsorvente em ciclos de adsorção/regeneração. Neste contexto, o presente trabalho tem por objetivo produzir carvão ativado a partir de engaço de uva e desenvolver um reator eletroquímico de bancada para estudar a regeneração do sólido produzido. Os carvões produzidos foram ativados em atmosfera controlada utilizando dióxido de carbono (CO2) e também pelo uso de soluções de ácido nítrico (HNO3) e ácido clorídrico (HCl). Para investigar a eficiência da regeneração de carvão ativado pelo método eletroquímico, construiu-se um reator e o carvão produzido foi saturado com fenol. As condições operacionais do reator eletroquímico (tempo de processamento, modo de operação, a corrente utilizada, a polaridade e o fluido de processamento) foram estudadas, utilizando carvão ativado comercial como referência. O estudo mostrou que o aumento da corrente e do tempo de processo aumentou a eficiência de regeneração. Entre os eletrólitos utilizados, melhores resultados foram atingidos com NaCl. O processo de regeneração eletroquímica desenvolvido neste estudo apresentou capacidades de regeneração de 100%, quando utilizadas as melhores condições de processo, mostrando que esta forma de regeneração para carvão ativado saturado com compostos aromáticos é muito promissora. No que se referem aos carvões ativados produzidos, estes apresentaram área de superficie BET e volume de poros de até 741m²/g e 0,34cm³/g respectivamente. O processo de pirólise mostrou um grande efeito sobre o produto final, e que as condições de carbonização afeta de forma significativa a estrutura porosa dos carvões ativados resultantes. Os carvões produzidos foram aplicados em sucessivos ciclos de adsorção/regeneração eletroquímica. Este estudo mostrou que a regeneração eletroquímica provoca uma redução significativa na área de superfície total e volume de poros, provavelmente devido à destruição parcial dos poros, que promove a perda de massa, resultando em capacidades de adsorção menores. A variação dos grupos de superfície ocasionada pela regeneração eletroquímica influenciou diretamente na adsorção de fenol, com maiores proporções para as interações doadorreceptor de elétrons, e para as interaçãos dispersivas de acoplamento de elétrons π-π. A formação de grupos de oxigênio na superfície dos carvões ativados levou ao enfraquecimento das forças de dispersão devido à extração de elétrons da banda π de grupos aromáticos no plano basal dos carvões ativados. Embora o enfraquecimento da interação dispersiva mostre efeito limitante para a adsorção, a adsorção depende fortemente da quantidade de grupos básicos na superfície dos carvões ativados. O processo de regeneração eletroquímica apresentou excelentes características para uma ampliação de escala, sendo possível a realização de aplicações para recuperação de grandes quantidades de carvões ativados saturados. O processo ainda necessita de estudos que apresentem soluções principalmente na preservação da massa de adsorvente e nas características de superfície. / Wastewater treatment systems that use activated carbon as solid adsorbent are widely common in the industry. Activated carbon can be produced from different raw materials. Commercial activated carbon, for example, is usually obtained from wood, coconut shells or mineral coal. Looking for combining high process efficiency and low cost of manufacture, alternative materials for activated carbon production is presented as a great motivation. Another important aspect related to the cost reduction in adsorption processes is the reuse of activated carbon in several cycles of adsorption/regeneration. In this context, this work aims to prepare activated carbon from grape stalks and design an electrochemical reactor in bench scale to regenerate the activated carbon produced, in several cycles of adsorption/regeneration. The activated carbons produced were activated in a controlled atmosphere using carbon dioxide (CO2) and also by the use of solutions of nitric acid (HNO3) and hydrochloric acid (HCl). To investigate the effectiveness of regeneration of activated carbon by electrochemical method, was built a reactor and the activated carbon produced was saturated with phenol. Electrochemical reactor operating conditions (the current processing time used, operation mode, the polarity and the processing fluid) were studied, using commercial activated carbon as a reference. The study showed that the increase in electrical current and process time has increased the efficiency of regeneration. Among the electrolytes used, better results were achieved with NaCl. The electrochemical regeneration process developed in this study presented regeneration capacities of the 100%, when used the best process conditions, showing that this form of regeneration for activated carbon saturated with aromatics is very promising. Regarding the characteristics of activated carbons produced, they have BET surface area and pore volume up to 741m m²/g and 0.34 cm³/g respectively. The pyrolysis process showed a big effect on the final product, and the carbonization conditions significantly impacts porous structure of activated carbon as a result. The carbons produced were applied in successive adsorption/electrochemical regeneration cycles. This study showed that the electrochemical regeneration causes a significant reduction in total surface area and pore volume, probably due to the partial destruction of the pores, which promotes the loss of mass, resulting in smaller adsorption capabilities. The variation of surface groups caused by electrochemical regeneration influenced directly on adsorption of phenol, with higher proportions to the donor-acceptor interactions of electrons and for dispersive interactions of π-π electrons coupling. The formation of oxygen groups on the surface of activated carbon led to the weakening of the dispersion forces due to the extraction of π band electrons of aromatic groups in the basal plane of activated carbons. Although the weakening of dispersion interaction show limiting effect for adsorption, adsorption depends strongly on the quantity of basic groups on the surface of activated carbons. The electrochemical regeneration process has excellent characteristics for scale-up, making possible the recovery of large amounts of saturated activated coals. The process still requires studies that present solutions particularly in the preservation of the mass of adsorbent and surface characteristics.

A crescente contaminação dos sistemas de água doce com milhares de compostos químicos naturais e industriais é um dos principais problemas ambientais enfrentados pela humanidade. Embora a maioria destes compostos esteja presente em baixas concentrações, muitos deles podem causar efeitos danosos à saúde. Adicionalmente ao aumento da poluição, com a descarga de fertilizantes, pesticidas, fármacos, detergentes, derivados de petróleo, entre outros, grande parte das instalações para tratamento de água no Brasil opera com sistema convencional, não atuando de forma eficiente na remoção desses microcontaminates. Carvão ativado em pó (CAP) e granular (CAG) tem sido utilizados em muitos países para remoção de microcontaminantes e substâncias que causam gosto e odor na água. No Brasil já foram desenvolvidas diversas pesquisas com o emprego de CAP para remoção de gosto e odor e alguns contaminantes específicos de águas de abastecimento. Neste trabalho foi testado um CAG produzido a partir de cascas de coco para remoção por adsorção de microcontaminates orgânicos de águas de abastecimento. A água utilizada nos experimentos foi coletada no ponto de captação da Estação de Tratamento de Água (ETA) Lomba do Sabão. Para a caracterização da capacidade adsortiva do carvão foram realizados seis ensaios de isotermas de adsorção e quatro ensaios em colunas de leito fixo, projetada com base na norma ASTM D 3922. Os microcontaminantes orgânicos foram quantificados pela concentração de carbono orgânico dissolvido (COD), medido em analisador de carbono orgânico e por absorbância em espectofotômetro em comprimento de onda de 254nm. Os resultados indicam que o carvão utilizado tem baixa capacidade de adsorver a mistura de microcontaminantes presentes na água de abastecimento, quantificados como COD. Isto se deve, provavelmente, a falta de afinidade entre muitos destes compostos e o carvão. / Pollution growth in water bodies brought by daily discharge of thousands of chemicals from anthropogenic sources is one of the main environmental issues confronting humankind. Although most of these chemicals are present in very low concentrations, they can still be hazardous.to health. Additionally to the increasing levels of pollution brought by discharges of fertilizers, pesticides, prescription drugs and pharmaceuticals, detergents, and petroleum derivatives, among others, the standard processes that are used in drinking water treatment plants in Brazil are not effective to remove these micropollutants. Powdered (PAC) and granular (GAC) activated carbon have been used in many countries to remove micropollutants and taste and odor-causing substances from water. In Brazil, research has been made using PAC to remove taste and odor substances and specific micropollutants from water. In this research, GAC produced from coconut shells was used to test the removal of organic micropollutants present in source water by adsorption. Water used in this research was collected at the intake of Lomba do Sabão drinking water treatment plant in Porto Alegre. In order to assess the GAC adsorption capacity, six isotherm (batch) and four column (continuous flow) assays were performed according to ASTM D 3922 standard. Organic micropollutants were quantified by the concentration of dissolved organic carbon (DOC) and by ultraviolet absorption at 254 nm wavelength. The results suggest that the tested GAC have limited capability in adsorb the complex mixture of micropollutants that are present in source water, as measured by DOC. This is probably caused by lack of affinity between many micropollutants present in the mixture and the carbon.

As Indústrias Nucleares Brasileiras (INB) processaram 2,32 10´X POT.6\' t de minério de urânio em sua Unidade de Tratamento de Minério (UTM - Caldas) localizada no Planalto de Poços de Caldas. A instalação depositou, durante 16 anos de operação com minério de urânio, 2,39 10´X POT.9\' kg de rejeito sólido, com concentração de atividade média de 226Ra no rejeito igual a 7311 ± 184 Bq kg-1, na bacia de rejeitos radioativos. A maior parte dos átomos de 222Rn gerados no rejeito radioativo da bacia fica presa na matriz mineral, porém, uma fração se liberta dela e emana. O 222Rn ao atingir o espaço poroso do rejeito migra para a fronteira rejeito-atmosfera exalando. As propriedades características de transporte do 222Rn e dano biológico de seus descendentes transformam esta pequena cadeia de decaimentos radioativos em um flagelo da natureza. Devido a isto, a bacia de rejeitos radioativos da UTM Caldas foi o centro de estudos deste trabalho. Assim, foi desenvolvida metodologia para quantificação da taxa de exalação de 222Rn na bacia e o solo de suas imediações foi avaliado experimentalmente como material de cobertura para atenuação da sua taxa de exalação. O coletor de 222Rn desenvolvido, denominado 607, foi construído em alumínio, fundamentando-se nas propriedades de adsorção do carvão ativado. Diferentemente do coletor de grande área normatizado pela United States Environmental Protection Agency (USEPA), mostrou-se exato e preciso com relação à coadsorção de até 7,00 g de vapor dágua em tempo de amostragem menor que 5,0 dias. Estas propriedades foram verificadas devido à criação de um padrão de taxa de exalação de 222Rn preparado com caldasito, minério de urânio com alta concentração de 226Ra (26611 ± 581 Bq kg-1) moído na faixa granulométrica de 1,168 mm a 0,589 mm. Somam-se ainda as vantagens de, operacionalmente, o coletor 607 oferecer maior agilidade devido à sua área de amostragem ser 7 vezes menor que o coletor de grande área e, após montagem, aceitar armazenamento em fornos com temperaturas de 72 oC. As amostragens de taxas de exalação de 222Rn na bacia de rejeitos radioativos foram realizadas com o coletor 607 seguindo o delineamento experimental da USEPA. Os resultados médios foram: para a asa oeste, iguais a 1,30 ± 1,24 Bq m-2 s-1 no inverno de 2006 e 2,11 ± 2,12 Bq m-2 s-1 no verão de 2007; para a asa norte, iguais a 1,15 ± 1,67 Bq m-2 s-1 no inverno e 1,03 ± 1,26 Bq m-2 s-1 no verão, ambos obtidos em 2007. Estes valores permitiram avaliar uma cobertura de solo colocada sobre a bacia de rejeitos que reduzisse a taxa de exalação de 222Rn para valores abaixo do limite de 0,74 Bq m-2 s-1 da USEPA. Este estudo foi realizado em colunas de solo-rejeito utilizando solo das imediações da bacia de rejeitos e seguindo os procedimentos de compactação da United States Regulatory Nuclear Commission (USRNC). Os resultados indicaram camadas redutoras de 0,14 m e 0,20 m para as asas norte e oeste da bacia de rejeitos radioativos da UTM Caldas, respectivamente / The Brazilian uranium mining company (INB) processed 2.32 10´X POT.6\' tons of uranium ore in its ore treatment unit (UTM - Caldas), located in the Poços de Caldas plateau. During 16 years of operation, this unit discarded 2.39 10´X POT.6\' tons of solid waste in a tailing dam, with an average activity concentration of 226Ra of 7311 ± 184 Bq kg-1. Most of the atoms of 222Rn generated from the radioactive waste of the tailing dam remain bounded to the mineral structure. However, a fraction of these atoms can be released from the mineral structure and then emanate. Reaching the porous space of the waste piles, the 222Rn moves towards the interface waste-atmosphere, exhaling into the atmosphere. The featuring properties of the 222Rn transport and the biological damage caused by its progeny transform this small chain of radionuclides into a scourge of nature. Because of that, the dry area of the tailing dam was the scope of this work. A methodology was developed for quantifying the exhalation rate of 222Rn. Moreover, the soil from its surroundings was experimentally evaluated as a cover material to reduce the exhalation of 222Rn. A collector of 222Rn was developed, being denominated 607. This collector was proved to be exact and precise after laboratory tests, when a standard for 222Rn exhalation was prepared with caldasito, an uranium ore with high concentration of 226Ra (26611 ± 581 Bq kg-1), crushed to the granulometric interval from 1.168 mm to 0.589 mm. The results of 222Rn exhalation rate using the collector 607 were not influenced by the adsorption of water steam, considering sampling periods lower than 5 days and mass of water steam lower than 7 g. Sampling for measuring 222Rn exhalation rates in the dry area of the tailing dam was carried out using the collector 607, following the experimental design established by the United States Environmental Protection Agency (USEPA). The average exhalation rate in the west part of the tailing dam was 1.30 ± 1.24 Bq m-2 s-1 in the winter of 2006 and 2.11 ± 2.12 Bq m-2 s-1 in the summer of 2007; while in the north part, the exhalation rate was 1.15 ± 1.67 Bq m-2 s-1 in the winter and 1.03 ± 1.26 Bq m-2 s-1 in the summer, both results determined in 2007. An experiment was set to estimate the depth of the soil layer necessary to reduce 222Rn exhalation rate to values below the reference limit of 0.74 Bq m-2 s-1 (USEPA). This study was performed in piles of solid waste covered with soil taken from the area surrounding the tailing dam. The soil was compacted following the United States Nuclear Regulatory Commission (USNRC) procedures. The results indicated layers of 0.14 m and 0.20 m respectively for the north and west part of the tailing dam

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

O processo de eutrofização das águas, principalmente pelo aporte de fósforo e nitrogênio, favorece a ocorrência de florações de cianobactérias. Uma consequência desses eventos é a produção e emissão dos metabólitos 2-metilisoborneol (MIB) e trans-1,10-dimetil-trans-9-decalol (geosmina). Estes compostos são álcoois terciários que podem ser detectados em baixas concentrações pelos consumidores, 5 a 10 ng/l, deixando a água com “cheiro e gosto de terra e mofo”. MIB e geosmina, particularmente na forma dissolvida (extracelular), mostram-se recalcitrantes aos métodos convencionais de tratamento de água. As metodologias atualmente empregadas na remoção desses metabólitos apresentam-se pouco eficientes e de elevado custo operacional, incentivando as pesquisas relacionadas às alternativas de tratamento. O presente estudo foi realizado em duas etapas, onde a primeira buscou avaliar a remoção de MIB e geosmina por adsorção em carvão ativado granular e a segunda, a degradação dos metabólitos por atividade microbiológica. Primeiramente, os carvões ativados granulares foram caracterizados através do número de iodo e área superficial BET. Em seguida, foi determinado o tempo de equilíbrio de adsorção para cada carvão e por último, foi avaliada a capacidade adsortiva através das Isotermas de Freundlich. O estudo sobre a oxidação biológica dos compostos causadores de gosto e odor consistiu no isolamento, identificação e testes de biodegradação de bactérias que utilizam MIB e geosmina como única fonte de carbono para o seu metabolismo. No que se refere à capacidade de adsorção, foi observado que os carvões de madeira e casca de coco apresentaram os melhores desempenhos na remoção de MIB e geosmina, respectivamente. Esses carvões removeram os compostos abaixo do limite de detecção olfativa (10 ng/l), com doses de 50 mg/l e tempo de contato de duas horas. Essa caracterização mostrou-se de fundamental importância na escolha do carvão mais adequado para aplicação no tratamento de água. Uma vez que pouco se conhece a respeito da comunidade bacteriana, presente em águas naturais, ao que se sabe, este trabalho é o primeiro registro da capacidade individual de bactérias Gram positivas e negativas degradarem os compostos causadores de gosto e odor, na mesma solução teste. A remoção de cerca de 90 e 96% de MIB e geosmina ao longo de 48 e 120 horas de experimento, respectivamente, demonstrou que essas bactérias podem ser utilizadas em estratégias de purificação biológica da água. A identificação molecular dos isolados bacterianos, obtidos no Lago Guaíba, registrou quatro novos gêneros capazes de degradar MIB e geosmina: Burkholderia sp, Caulobacter sp, Klebsiella sp e Leucobacter sp. Além desses, um isolado foi classificado como Arthrobacter sp, outro como Sphingomonadaceae e três como Enterobacteriaceae. O sucesso no isolamento, manutenção de culturas puras, identificação e determinação da capacidade desses microrganismos degradarem MIB e geosmina da água sugere um potencial de utilização dessas bactérias em processos de filtração biológica, que utilizam carvão ativado granular. Esse conhecimento pode ser usado como uma nova ferramenta para a remoção de substâncias que causam gosto e odor, sendo essencial para garantir uma água de qualidade para o consumo humano. / Water eutrophication process, by phosphorous and nitrogen levels, allows cyanobacteria blooms which promotes, among other effects, the generation and release of the metabolites 2-methylisoborneol (MIB) and trans-1,10-dimethyl-trans-9- decalol (geosmin). These compounds are tertiary alcohols that may lend earthymusty tastes and odors to water, characteristics detected by consumers when the metabolites are present at concentrations as low as 5 to 10 ng/l. When present in water, mainly in the dissolved form (extracellular), MIB and geosmin are difficult to be removed by conventional treatment methods. The methodologies currently employed to remove these metabolites lack efficiency and increase operational costs, arousing the interest in research to develop alternative water treatment approaches. The present study was conducted in two steps. The first step evaluated the removal of MIB and geosmin by adsorption using different types of granular activated carbon, while the second step assessed the degradation of the metabolites by microbiological activity. Firstly, granular activated carbon was analyzed for iodine number and BET surface area. Next, adsorption equilibrium time was measured for each carbon type. Then, adsorption capacity was evaluated using the Freundlich isotherm. Biological oxidation of compounds causing taste and odor included isolation, identification and biodegradation tests using bacteria that employ MIB and geosmin as the only carbon sources. Regarding adsorption capacity, wood and coconut shell carbon performed better in MIB and geosmin removal, respectively, affording removal to levels below the odor threshold concentration (10 ng/l), using 50 mg/l solutions of each carbon and exposure times of 2 h. This characterization proves the importance of choosing the most appropriate carbon to employ in water treatment. Since little is known on the bacterial community thriving in natural waters, as far as we know this is the first study to record the capacity of Gram-positive and Gramnegative bacteria to individually degrade compounds that cause taste and odor in water, in the same test solution. The removal of 90 and 96% of MIB and geosmin within 48 and 120 h of exposure, respectively, shows that these bacteria may be used in water purification strategies. The molecular identification of the bacterial isolates obtained in Lake Guaíba revealed four new genera capable to degrade MIB and geosmin: Burkholderia sp., Caulobacter sp., Klebsiella sp., and Leucobacter sp. Apart from these isolates, one Arthrobacter sp., one Sphingomonadaceae and three Enterobacteriaceae isolates were also identified. The successful isolation, maintenance of pure cultures, identification and determination of these microorganisms’ capacities to degrade MIB and geosmin in water suggests that these bacteria may be used in biological filtration processes that utilize granular activated carbon. This knowledge may be used as a new tool to remove substances that lend taste and odor to water, and is an essential aspect to guarantee quality water for human consumption.