Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nanopartículas de dióxido de titânio vêm sendo extensamente empregadas como fotocatalisa-dores, já que são eficientes na degradação de diversos poluentes. Visando a obtenção de titâ-nias com diferentes propriedades, realizaram-se sínteses através do método sol-gel, a partir da hidrólise do tetraisopropóxido de titânio (IV) TIPP e seguindo-se os princípios da Química Verde, dispensando-se temperaturas e pressões elevadas. Foi estudada a influência de dife-rentes parâmetros, como: pH, solvente, razão molar álcool/TIPP e ordem de adição dos rea-gentes. Foram obtidas titânias na forma cristalina anatásio, nanométricas, com elevadas áreas superficiais específicas e predominantemente mesoporosas. Visando-se obter titânias com melhores propriedades óticas, isto é, capazes de sofrer a fotoativação pela luz visível, foram sintetizadas titânias dopadas e co-dopadas com os metais ferro e rutênio (Fe3+ e Ru3+) e o a-metal N (N3). A síntese desses materiais também foi realizada através do método sol-gel, sendo a dopagem realizada durante o processo de hidrólise. As amostras foram caracterizadas na forma de pó por difração de raios-X, adsorção-dessorção de nitrogênio, microscopia ele-trônica de varredura e espectroscopia de refletância difusa no UV-Visível. A titânia pura a-presentou como única fase cristalina o anatásio, quando calcinada até 400 C, com a presença de traços de brookita. A partir de 600 C, observou-se o aparecimento da fase rutilo, que em 900C foi a única fase encontrada na titânia. A dopagem com Ru3+dificultou a transformação de fase anatásio para rutilo, ao contrário da dopagem com Fe3+. O processo de co-dopagem acelerou a formação de rutilo, que se apresentou como única fase nas amostras calcinadas a 600 C. As titânias dopadas apresentaram uma leve diminuição na energia de bandgap, sendo os dopantes capazes de deslocar a absorção para o vermelho. Foram realizados testes fotoca-talíticos visando à degradação do azocorante Reactive Yellow 145 com lâmpada de vapor de mercúrio de 125 W a fim de se comparar as atividades fotocatalíticas das titânias puras, dopa-das e co-dopadas, calcinadas a 300C. De todas as titânias sintetizadas, a titânia pura foi a que melhor degradou o corante, tendo um desempenho semelhante ao do TiO2 P25, da Evo-nik / Titanium dioxide nanoparticles have been widely used as photocatalysts due to their efficien-cy in degrading a variety of pollutants. Aiming at obtaining titanium dioxides with different properties, several syntheses were performed using the sol-gel method, hydrolyzing titanium tetraisopropoxide (IV) TIPP and adopting Green Chemistry principles, avoiding high temperatures and pressures. The effect of different synthesis parameters, such as: pH, sol-vent, alcohol/TIPP molar ratio, and reagents addition order was assessed. Nanometric, mesoporous (mainly), anatase titanium dioxides with high specific surface area were obtained. Aiing at developing titanium dioxides with improved optical properties, that is, capable of undergoing photoactivation by visible light, doped and co-doped titanium dioxides with the metals iron and ruthenium (Fe3+ and Ru3+) and the nonmetal N (N3) were synthesized. Those materials were also synthesized by the sol-gel method, in which doping was carried out during the hydrolysis step. Samples were characterized in powder form by X-ray diffraction, nitrogen adsorption-desorption, scanning electron microscopy, and diffuse reflectance spec-troscopy in the UV-Visible range. Pure titania samples presented anatase as the sole crystal-line phase when calcined at 400C, with traces amounts of brookite. At 600C, it was ob-served rutile phase, which is the only one at 900C. Doping with Ru3+ impaired the trans-formation of anatase to rutile, while just the opposite happened with Fe3+. The reagents order during the synthesis proved to be a very important parameter to be observed , since the surface area increases significantly and the amount of macropores in the final product. All doped titanium dioxides presented a slight decrease in the bandgap energy (red shift). Photocatalytic tests were performed aimed at degrading of the azo dye Reactive Yellow 145 with a 125 W mercury-vapor lamp. The performance of pure, doped, and co-doped titanium dioxides, calcined at 300C was compared. Pure titanium dioxide showed the best results, with a simi-lar formance to EvoniksTiO2 P25

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Guilherme Forbeck.pdf: 6226510 bytes, checksum: 7f238f7600472963b75dd6e2ce64f9e5 (MD5) Previous issue date: 2012-08-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Photovoltaic solar energy is an interesting way of generating electricity in light because of its low environmental impact, particularly for on-grid application in order to mitigate BOS (balance of system: batteries, etc) costs. The method of operation of the solar cell does not generate environmental impact, but their production does, especially when high-purity materials are used, such as solar grade silicon (SoG-Si: 99,9999% or 5N). Dye-sensitized solar cells (DSCs) are an interesting option since they are based on metal oxides as semiconductor materials. Titanium dioxide (TiO2) in its anatase polymorphic crystalline phase, presents interesting properties, such as a wide bandgap to minimize photocorrosion issues, high refractive index and high dielectric constant. In this work, nanocrystalline TiO2, predominantly in its anatase crystalline phase, was prepared by the sol-gel process under acid medium. Peptization was carried out at room temperature. Porous layers were deposited onto transparent conducting oxide substrates from powder TiO2 samples. A commercial TiO2 powder sample (P25, Evonik) was used as a reference. Different heat treatment times for the powder TiO2 samples and also for the porous TiO2 layers were studied. In order to analyze the influence of heating time on the morphological e crystalline structure of the resulting porous TiO2 layers, photoelectrodes were characterized by scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM), surface area analysis (BET) and X-ray diffraction (DRX). DSCs were assembled from photoelectrodes produced by using different powder samples and their characteristic current-voltage (I-V) curves were measured. Nanosized crystallites were predominant in all studied batches. The average particle size increased under increasing heating time, especially for powders submitted to a heating time of 120min. The heat treatment at 450°C for 30 min provided powder samples endowed with higher crystallinity, but a lower anatase content. The anatase content was reflected in the power energy conversion efficiency (η) of the DSCs, which provides evidence for the importance of the heat treatment of 450°C for 30min on the dependent variable (η). / A energia solar fotovoltaica e uma forma interessante de obtencao de energia eletrica por apresentar baixo impacto ambiental. Quando utilizada na geração distribuida, permite reduzir custos com balanco do sistema (baterias, etc). O processo de operacao das celulas solares nao gera impacto ambiental, mas sua producao sim, em funcao da utilizacao de materiais de elevado grau de pureza, como o silicio grau solar (SoG-Si: 99,9999% ou 5N). As celulas solares sensibilizadas por corante (CSSCs) sao uma opcao interessante, pois utilizam um um oxido metalico como material semicondutor. O dioxido de titanio (TiO2), em sua fase polimorfica anatase, apresenta propriedades interessantes, tais como separacao entre bandas adequada para dificultar a corrosao, elevado indice de refracao e alta constante dieletrica. Neste trabalho, foram produzidos pos de dióxido de titanio nanocristalino pelo metodo sol-gel em ambiente acido, com peptizacao em temperatura ambiente. Diferentes tempos de tratamento termico dos pos foram estudados. Camadas porosas foram depositadas sobre substratos condutores transparentes a partir de amostras de TiO2 em po. Uma amostra de TiO2 comercial (P25, Evonik) foi utilizada como referencia. Diferentes tempos de tratamento térmico destas camadas porosas tambem foram estudados. Com o objetivo de observar a influencia do tempo de aquecimento nos materiais resultantes, os fotoeletrodos foram caracterizados por microscopia eletronica de varredura (MEV), microscopia de forca atomica (AFM), analise de area superficial (BET) e difracao de raios-X (DRX). As CSSCs foram montadas a partir dos fotoeletrodos produzidos com os diferentes pos e suas propriedades eletricas foram avaliadas atraves da curva característica corrente tensao (I V). Cristalitos nanometricos predominaram em todos os lotes estudados. O tamanho medio de particula aumentou com o aumento no tempo de aquecimento, especialmente para amostras em po submetidas a um tempo de aquecimento de 120min. As amostras apresentaram tambem um aumento na cristalinidade e uma reducao no teor da fase anatase apos tratamento termico a 450°C. As CSSCs apresentaram eficiencias compativeis com o teor de anatase presente nas amostras, evidenciando que o tempo de aquecimento no patamar de 450°C e significativo para a variavel resposta eficiencia de conversao energetica.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:01:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GeraldoMRF_TESE.pdf: 3870711 bytes, checksum: 6a5339896637d234e88f58bd692fe8cf (MD5) Previous issue date: 2012-09-28 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / This study aimed to evaluate the potential use of smectite clays for color removal of textile effluents. The experiments were performed by testing exploratory/planning method factorial and fractional factorial where the factors and levels are predetermined. The smectite clays were used originating from gypsum hub of the region Araripe-PE, and the dye used was Reactive Yellow BF-4G 200%. The smectite clay was collected and transported to the Laboratory of Soil Physics of UFRPE, where it held its preparation through air drying, lump breaking and classification in sieve to then submit it to the adsorption process. Upon completion of 22 complete factorial design it was concluded that the values of (96, 96,5 and 95,8%) corresponding to the percentage of of removal for "in-kind", chemically and thermally activated, respectively and adsorbed amounts of (4,80, 4,61 and 4,74 mg/g) for three clays. Showed that the activation processes used did not increase the adsorption capacity of smectite clay. The kinetic data were best fitted to the Freundlich isotherm, with an exponential distribution of active sites and that shows above the Langmuir equation for adsorption of cations and anions by clays. The kinetic model that best adapted to the results was the pseudosecond order model. In the factorial design study 24-1, at concentrations up to 500 mg/L obtains high percentage of color removal (92,37, 90,92 and 93,40%) and adsorbed amount (230,94, 227,31 and 233,50 mg/g) for three clays. The kinetic data fitted well to Langmuir and Freundlich isotherms. The kinetic model that best adapted to the results was the pseudosecond order model / Este trabalho teve como objetivo avaliar o potencial de utiliza??o das argilas esmectitas, para remo??o de cor de efluentes t?xteis. Os experimentos foram realizados atrav?s de ensaios explorat?rios/m?todo de planejamento fatorial e fatorial fracion?rio, em que os fatores e os n?veis s?o pr?-determinados. As argilas esmectitas usadas foram origin?rias do p?lo gesseiro da regi?o do Araripe-PE, e o corante utilizado foi o Amarelo Reativo BF-4G 200%. A argila esmectita foi coletada e transportada para o Laborat?rio de F?sica de Solos da UFRPE, onde se realizou a sua prepara??o atrav?s de secagem ao ar, destorroamento e classifica??o em peneiras para, em seguida, submet?-la ao processo de adsor??o. A partir da realiza??o do planejamento fatorial 22 concluiu-se que os valores de 96, 96,5 e 95,8%, correspondentes aos percentuais de remo??o para as argilas esmectitas innatura , quimicamente e termicamente ativadas, respectivamente, e com quantidades adsorvidas de 4,80, 4,61 e 4,74 mg/g, para as tr?s argilas, mostraram que os processos de ativa??o utilizados n?o aumentaram o poder de adsor??o da argila esmectita. Os dados cin?ticos ajustaram-se melhor ? isoterma de Freundlich, com uma distribui??o exponencial de s?tios ativos e que se mostra superior ? equa??o de Langmuir para adsor??o de c?tions e ?nions pelas argilas. O modelo cin?tico que melhor se adequou aos resultados foi o modelo pseudo-segunda ordem. No estudo do planejamento fatorial 24-1, em concentra??es de at? 500 mg/L se obt?m elevados percentuais de remo??o de cor (92,37, 90,92 e 93,40 %) e quantidade adsorvida (230,94, 227,31 e 233,50 mg/g) para as tr?s argilas. Os dados cin?ticos ajustaram-se bem ?s isotermas de Langmuir e Freundlich. O modelo cin?tico que melhor se adequou aos resultados foi o modelo pseudo-segunda ordem

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / The electronic properties of push-pull substituted, zinc(II) (ZnPc), aluminum(III) (AlPc), and ruthenium(II) (RuPc), metal-phthalocyanine derivatives, presenting two electron donating groups (diethylamine) and two electron withdrawing groups (carboxylic) was studied using the Density Functional Theory (DFT) with B3LYP exchange-correlation functional in the vacuum and under the presence of solvent (DMSO), aiming their application in dye-sensitized solar cells (DSSC). For the excited states, the time-dependent approach of DFT (TD-DFT) was applied. In the transition for the excited state it was evidenced a charge transfer from donor to acceptor groups which results in large electronic rearrangement inducing the bathochromism when adding DMSO (a polar solvent). This electronic transfer is directed to the acceptor groups (benzoic groups), mainly in RuPc molecule, which enables bigger probability in the electronic injection into the semiconductor s conduction band. HOMO s energy to the ZnPc and AlPc are sufficiently below the redox potential of the electrolyte and LUMO s energy, in all compounds, is above the conduction band of the oxide. Those push-pull molecules present panchromism, important for the application of these compounds in DSSC since they can absorb photons in a large range of energies. NBO analysis suggests that the ruthenium presents strong coordination with the nitrogen atoms of the macrocycle, which allows a larger participation of this metal in the electronic transition. The ionization energy and electron affinity were calculated aiming to quantify the energetic barrier in the electron gain / loss. / As propriedades eletrônicas de derivados de ftalocianinas metaladas push-pull de zinco(II) (FtZn), alumínio(III) (FtAl) e rutênio(II) (FtRu) apresentando dois grupos doadores de elétrons (N,N-dietilanilina) e dois grupos retiradores de elétrons (ácido benzóico), foram estudadas usando a teoria do funcional de densidade (DFT) com o funcional híbrido B3LYP na presença do solvente (DMSO) e no vácuo, visando sua aplicação em células solares sensibilizadas por corante (CSSC). Para a descrição dos estados excitados usou-se a extensão dependente do tempo da DFT (TD-DFT). Na transição para o estado excitado destes compostos há uma transferência de carga dos grupos doadores para os grupos aceptores, que resulta em rearranjo eletrônico induzindo o efeito batocrômico observado com a adição de DMSO. Essa transferência eletrônica está direcionada para o grupo aceptor (grupo benzóico), principalmente na FtRu, que possibilita uma maior probabilidade na injeção eletrônica na banda de condução do semicondutor. A energia do HOMO para a FtZn e FtAl estão suficientemente abaixo do potencial redox do eletrólito e o LUMO, em todos os compostos, está acima da banda de condução do TiO2. Essas moléculas push-pull apresentam pancromismo, importante para a aplicação destes compostos em CSSC uma vez que podem absorver fótons de diferentes energias. Análises NBO sugerem que o rutênio apresenta forte coordenação com os nitrogênios do macrociclo que possibilita grande participação deste metal nestas transições eletrônicas. As energias de ionização e eletroafinidades foram calculadas com o objetivo de quantificar a barreira energética no ganho/perda de um elétron. / Mestre em Química

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nanopartículas de dióxido de titânio vêm sendo extensamente empregadas como fotocatalisa-dores, já que são eficientes na degradação de diversos poluentes. Visando a obtenção de titâ-nias com diferentes propriedades, realizaram-se sínteses através do método sol-gel, a partir da hidrólise do tetraisopropóxido de titânio (IV) TIPP e seguindo-se os princípios da Química Verde, dispensando-se temperaturas e pressões elevadas. Foi estudada a influência de dife-rentes parâmetros, como: pH, solvente, razão molar álcool/TIPP e ordem de adição dos rea-gentes. Foram obtidas titânias na forma cristalina anatásio, nanométricas, com elevadas áreas superficiais específicas e predominantemente mesoporosas. Visando-se obter titânias com melhores propriedades óticas, isto é, capazes de sofrer a fotoativação pela luz visível, foram sintetizadas titânias dopadas e co-dopadas com os metais ferro e rutênio (Fe3+ e Ru3+) e o a-metal N (N3). A síntese desses materiais também foi realizada através do método sol-gel, sendo a dopagem realizada durante o processo de hidrólise. As amostras foram caracterizadas na forma de pó por difração de raios-X, adsorção-dessorção de nitrogênio, microscopia ele-trônica de varredura e espectroscopia de refletância difusa no UV-Visível. A titânia pura a-presentou como única fase cristalina o anatásio, quando calcinada até 400 C, com a presença de traços de brookita. A partir de 600 C, observou-se o aparecimento da fase rutilo, que em 900C foi a única fase encontrada na titânia. A dopagem com Ru3+dificultou a transformação de fase anatásio para rutilo, ao contrário da dopagem com Fe3+. O processo de co-dopagem acelerou a formação de rutilo, que se apresentou como única fase nas amostras calcinadas a 600 C. As titânias dopadas apresentaram uma leve diminuição na energia de bandgap, sendo os dopantes capazes de deslocar a absorção para o vermelho. Foram realizados testes fotoca-talíticos visando à degradação do azocorante Reactive Yellow 145 com lâmpada de vapor de mercúrio de 125 W a fim de se comparar as atividades fotocatalíticas das titânias puras, dopa-das e co-dopadas, calcinadas a 300C. De todas as titânias sintetizadas, a titânia pura foi a que melhor degradou o corante, tendo um desempenho semelhante ao do TiO2 P25, da Evo-nik / Titanium dioxide nanoparticles have been widely used as photocatalysts due to their efficien-cy in degrading a variety of pollutants. Aiming at obtaining titanium dioxides with different properties, several syntheses were performed using the sol-gel method, hydrolyzing titanium tetraisopropoxide (IV) TIPP and adopting Green Chemistry principles, avoiding high temperatures and pressures. The effect of different synthesis parameters, such as: pH, sol-vent, alcohol/TIPP molar ratio, and reagents addition order was assessed. Nanometric, mesoporous (mainly), anatase titanium dioxides with high specific surface area were obtained. Aiing at developing titanium dioxides with improved optical properties, that is, capable of undergoing photoactivation by visible light, doped and co-doped titanium dioxides with the metals iron and ruthenium (Fe3+ and Ru3+) and the nonmetal N (N3) were synthesized. Those materials were also synthesized by the sol-gel method, in which doping was carried out during the hydrolysis step. Samples were characterized in powder form by X-ray diffraction, nitrogen adsorption-desorption, scanning electron microscopy, and diffuse reflectance spec-troscopy in the UV-Visible range. Pure titania samples presented anatase as the sole crystal-line phase when calcined at 400C, with traces amounts of brookite. At 600C, it was ob-served rutile phase, which is the only one at 900C. Doping with Ru3+ impaired the trans-formation of anatase to rutile, while just the opposite happened with Fe3+. The reagents order during the synthesis proved to be a very important parameter to be observed , since the surface area increases significantly and the amount of macropores in the final product. All doped titanium dioxides presented a slight decrease in the bandgap energy (red shift). Photocatalytic tests were performed aimed at degrading of the azo dye Reactive Yellow 145 with a 125 W mercury-vapor lamp. The performance of pure, doped, and co-doped titanium dioxides, calcined at 300C was compared. Pure titanium dioxide showed the best results, with a simi-lar formance to EvoniksTiO2 P25

Made available in DSpace on 2015-05-14T13:21:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 5352516 bytes, checksum: 794641cb921c8b2deee06ca5e6ee12ed (MD5) Previous issue date: 2014-04-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / A portable and low-cost photometer is proposed in this work. The instrument uses a tri-color light emitting diode (LED) as its radiation source in maximum emission wavelengths of 480 (blue), 534 (green) and 630 nm (red). It employs a phototransistor with spectral sensitivity in the visible region, as well as an Arduino microcontroller. Its analytical performance was evaluated by means of quantitative analysis (analytical curves), whose models were validated by analysis of variance (ANOVA). The instrument was applied to determine sunset yellow dye in energy drinks and sodas, and potassium permanganate pills. For comparison purposes, a commercial spectrophotometer was used to construct the calibration curves for the reference method. Applying the paired t-test at a 95 % confidence level for the concentration results obtained with the two instruments, we observed no statistically significant difference. Furthermore, accurate concentration estimates were obtained for the analytes as confirmed by the low relative standard deviation range of 0.2 and 0.5%, respectively, for both the dye and the permanganate. The proposed photometer might be an economically viable alternative to spectroscopic analysis, especially in teaching laboratories with limited financial resources or lacking in highly qualified personnel. / Um fotômetro portátil e de baixo custo é proposto neste trabalho. Esse instrumento utiliza um diodo emissor de luz (LED-Light Emitting Diode) tricolor como fonte de radiação nos comprimentos de onda do máximo de emissão de 480 (azul), 534 (verde) e 630 nm (vermelho). Além disso, emprega um fototransistor com sensibilidade espectral na região do visível como fototransdutor, bem como um microcontrolador Arduino como unidade de controle. Seu desempenho analítico foi avaliado por meio de análises quantitativas baseadas em curvas analíticas, cujos modelos foram validados por meio da Análise de Variância (ANOVA). O instrumento foi aplicado à determinação do corante amarelo crepúsculo em amostras de refrigerantes e bebidas energéticas e de permanganato de potássio em amostras de medicamentos. Para fins de comparação, um espectrofotômetro comercial foi empregado para construir as curvas analíticas do instrumento de referência. Aplicando o teste t-emparelhado ao nível de 95% de confiança para os resultados de concentração obtidos com os dois instrumentos, observa-se que não houve diferença estatisticamente significativa. Ademais, resultados precisos nas estimativas das concentrações dos analitos foram obtidos sendo atestado pelo baixo desvio padrão relativo conjunto de 0,2 e 0,5%, respetivamente, para o corante e permanganato. O fotômetro proposto pode ser uma alternativa economicamente viável para análises espectrométricas, sobretudo, em laboratórios de ensino com poucos recursos financeiros e carentes de pessoal altamente qualificado.

A presente investigaÃÃo teve como objetivo estudar o efeito do nitrato na remoÃÃo de cor de efluente tÃxtil em reatores anaerÃbios suplementados ou nÃo com mediadores redox. Dois reatores anaerÃbios em paralelo foram operados com um tempo de detenÃÃo hidrÃulica (TDH) de 10 horas, com etanol como co-substrato. O experimento em fluxo contÃnuo foi dividido em trÃs etapas apÃs a obtenÃÃo de condiÃÃes estÃveis de operaÃÃo. Na primeira etapa, os reatores receberam o afluente contendo o corante azo Reactive Red 2 (RR2) em concentraÃÃes variadas. Na segunda fase, um dos reatores foi inoculado com o mediador redox AQDS para testar seu efeito na aceleraÃÃo dos processos de remoÃÃo de cor. Finalmente na terceira fase do experimento, ambos os reatores (suplementado e livre de AQDS) foram inoculados com nitrato em concentraÃÃes variadas. Os resultados provaram que os reatores eram eficientes na remoÃÃo de cor, em que o composto etanol mostrou-se um eficiente doador de elÃtrons para sustentar a reduÃÃo do corante azo sob condiÃÃes anaerÃbias. O mediador redox AQDS aumentou as taxas de reduÃÃo do corante azo, mas o seu efeito nÃo foi tÃo marcante comparado com os experimentos conduzidos anteriormente. Contrariamente Ãs hipÃteses levantadas de que a adiÃÃo de nitrato poderia interferir nas taxas de remoÃÃo de cor e propriedades catalÃticas do mediador redox, nÃo foi verificado nenhum efeito deste composto. Tal observaÃÃo sugeriu que a presenÃa do nitrato em esgotos tÃxteis nÃo diminuirà a capacidade dos reatores anaerÃbios, suplementados ou nÃo com mediador redox, em descolorir corantes azo. Finalmente, os experimentos em batelada avaliaram o efeito do gradiente de concentraÃÃo do doador de elÃtrons (etanol) nas taxas de remoÃÃo de cor, os quais indicaram que as taxas eram proporcionais Ãs concentraÃÃes de etanol testadas e que o mediador redox AQDS teve um efeito mais marcante na cinÃtica de descoloraÃÃo. / The present investigation aimed to study the effect of nitrate on colour removal of dyes in anaerobic bioreactors supplemented or not with redox mediators. Two anaerobic bioreactors in parallel were operated at a hydraulic retention time (HRT) of 10 h, with ethanol as co-substrate. The contÃnuous flow experiment was divided in three steps after steady-state conditions were reached. In the first step, the reactors were fed with an affluent containing the azo dye Reactive Red 2 (RR2) tested in different concentrations. In the second step, one of the reactors was supplemented with the redox mediator AQDS, in order to evaluate its effect on the decolourisation process. Finally, in the third step of the experiment, both reactors (AQDS-supplemented and AQDS-free) received different concentrations of nitrate. The results showed that the reactors were efficient on colour removal, in which the compound ethanol was a good electron donor to sustain colour removal under anaerobic conditions. The redox mediator AQDS increased the decolourisation rates, but its effect was not so evident compared to the previous investigations. Contrary to the raised hypothesis that the nitrate addition could decrease decolourisation rates and catalytic properties of the redox mediators, no effect of nitrate was observed in the bioreactors, suggesting that the presence of nitrate in textile wastewaters will not decrease the capacity of anaerobic reactors supplemented or not with redox mediators to decolourize azo dyes. Finally, batch experiments evaluated the effect of an electron donor concentration gradient on colour removal, which indicated that the decolourisation rates were proportional to the concentration of ethanol tested and the redox mediator AQDS had a more evident effect on the colour removal kinetics.

nÃo hà / A descarga de efluentes das indÃstrias tÃxteis para corpos aquosos Ã, correntemente, uma das maiores preocupaÃÃes dos ambientalistas em funÃÃo dos corantes sintÃticos usados para colorir os tecidos poluindo assim o ambiente. A aplicaÃÃo de tratamentos biolÃgicos, sobretudo com a utilizaÃÃo de bactÃrias, apresenta-se como um dos mais viÃveis economicamente, sendo um dos sistemas mais utilizados para descolorir efluentes coloridos. Neste sentido, estudos foram realizados testes para a remoÃÃo de cor dos corantes Remazol Brilliant Blue R, Orange G e Orange II utilizando cepas de Escherichia coli e de Aeromonas hydrophila, isoladas e em cultura mista. Primeiramente foi feito o isolamento das cepas bacterianas de trÃs ambientes diferentes. Em seguida, foram feitos testes para verificar qual concentraÃÃo do corante seria limite para o crescimento de cada microrganismo. AlÃm dos testes de descoloraÃÃo tambÃm foram monitorados outros parÃmetros como o pH, biomassa, remoÃÃo de DQO, proteÃnas totais e toxicidade dos metabÃlitos formados. A cepa Escherichia coli, isolada do ambiente marinho, foi capaz de descolorir concentraÃÃes de 2, 5 e 2 mg L-1, respectivamente, para os corante RBBR, Orange G e Orange II, enquanto que a cepa E. coli, isolada do efluente tÃxtil, descoloriu nas concentraÃÃes de 5, 0,5 e 5 mg L-1, respectivamente. A bactÃria Aeromonas hydrophila descoloriu respectivamente nas concentraÃÃes de 10, 5 e 5 mg L-1, enquanto que o consÃrcio das trÃs bactÃrias descoloriu na concentraÃÃo de 5 mg L-1 para os trÃs corantes testados individualmente. Nessas condiÃÃes de cultivo a diminuiÃÃo na taxa de DQO variou entre 45 e 69%, com a menor taxa observada no ensaio contendo A. hydrophila e o corante Orange II (45%) e a maior taxa de remoÃÃo no ensaio contendo o consÃrcio e o corante RBBR (69%). Bioensaios utilizando o microcrustÃceo Artemia salina mostraram que durante o processo de descoloraÃÃo foram produzidos metabÃlitos com caracterÃsticas recalcitrantes. Os resultados demonstram que as bactÃrias Escherichia coli e Aeromonas hydrophila apresentam potencial biotecnolÃgico na descoloraÃÃo de corantes tÃxteis, desde que sejam utilizadas baixas concentraÃÃes dos corantes / The discharge of effluents from textile industries for water bodies is currently a major concern for environmentalists as a function of synthetic dyes used to color fabrics thus polluting the environment. Biological treatments, especially with the use of bacteria, present themselves as the most economically viable and widely used to decolorize colored effluents. Thus, studies were conducted to test the color removal of dyes Remazol Brilliant Blue R, Orange G and Orange II using isolated and in mixed culture strains of Escherichia coli and Aeromonas hydrophila. Firstly, the isolation of bacterial strains from three different environments was made. Then, tests were performed to verify that the dye concentration would limit the growth of each microorganism. In addition to tests of decolorization, other parameters such as pH, biomass, COD removal, total protein and toxicity of metabolites were also monitored. The Escherichia coli strain isolated from the marine environment was able to decolorize concentrations of 2, 5 and 2 mg L-1, respectively, for the RBBR dye, Orange G and Orange II dyes, while the strain E. coli isolated from textile effluent, decolorized in concentrations of 5, 0.5 and 5 mg L-1, respectively. The bacteria Aeromonas hydrophila decolorized, respectively, at 10, 5 and 5 mg L-1, while the consortium of three bacteria decolorized at concentration of 5 mg L-1 for the three dyes tested individually. In these culture conditions the decrease in the rate of COD ranged from 45% to 69% with the lowest rate observed in the assay containing A. hydrophila and dye Orange II (45%) and the highest removal rate in the test containing the dye RBBR and the consortium (69%). Bioassays using Artemia salina showed that during the process of decolorization metabolites were produced with recalcitrant characteristics. The results show that the bacteria Escherichia coli and Aeromonas hydrophila have biotechnological potential in textile dyes, provided that they use low dye concentrations decolorizing

Submitted by Marilene Donadel (marilene.donadel@unioeste.br) on 2018-04-25T20:20:41Z No. of bitstreams: 1 Carolina_Miyashiro_2017 .pdf: 1779339 bytes, checksum: f6b6d1ffc4073370161792334748de1b (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-25T20:20:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carolina_Miyashiro_2017 .pdf: 1779339 bytes, checksum: f6b6d1ffc4073370161792334748de1b (MD5) Previous issue date: 2017-12-11 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / A magnetic biocoagulant (Fe3O4-MO) was produced by the association of nanoparticles of iron oxide (Fe3O4) and Moringa Oleífera Lam (MO) extract in different concentrations (0.5%, 1% and 2%), aiming to evaluate its performance in removal of the reactive dye black 5 (RP5) in aqueous medium (synthetic waste water) and real textile effluent. The MO protein was extracted with saline solution and the nanoparticles were synthesized by the coprecipitation method. The biocoagulant was characterized by X-ray diffractometry (XRD), vibration magnetometry, Fourier Infrared Transformer (FTIR) spectroscopy, scanning electron microscopy with X-ray energy dispersion spectroscopy (SEM / EDS) and transmission electron microscopy (MET). For the coagulation / flocculation / sedimentation process (C/F/S), the operational parameters studied were sedimentation time, biocoagulant concentration and pH. The efficiency of the C/F/S process was determined by the analysis of the apparent color, absorbance, zeta potential and total organic carbon (TOC). After determining the best conditions (concentration of 0.5% MO, dosage of 100 mg L-1 and pH 7) of the C/F/S process, sedimentation kinetic studies for synthetic wastewater (ARS), real effluent (ERT), both with and without magnetic field and the sludge recovered and regenerated with the saline extract of MO (with magnetic field). At the 100 mgL-1 dosage of magnetic biocoagulant at a concentration of 0.5% MO saline, 89% apparent color removals were obtained in the time of 20 min. The C / F / S process shows dependence on the pH of the reaction medium, because at pH 7 color removal values of 83% and 84% were obtained in reaction time 20 and 40 min, respectively. / Um biocoagulante (Fe3O4-MO) magnético foi produzido pela associação de nanopartículas de óxido ferro (Fe3O4) e extrato de Moringa Oleífera Lam (MO) em diferentes concentrações (0,5%, 1% e 2%), para avaliar sua performance na remoção do corante reativo preto 5 (RP5) em meio aquoso (água residuária sintética) e efluente real têxtil. A proteína da MO foi extraída com solução salina e as nanopartículas foram sintetizadas pelo método de coprecipitação. O biocoagulante foi caracterizado por difratometria de raio-X (DRX), magnetometria vibratória, spectroscopia por transformada de Fourier (FTIR), microscopia eletrônica de varredura com espectroscopia por dispersão de energia de Raios-X (MEV/EDS) e microscopia eletrônica de transmissão (MET). Para o processo de coagulação/floculação/sedimentação (C/F/S) os parâmetros operacionais estudados foram tempo de sedimentação, concentração do biocoagulante e pH. A eficiência do processo C/F/S foi determinada pela análise da cor aparente, absorbância, potencial zeta e carbono orgânico total (COT). Após determinar as melhores condições (concentração de MO 0,5%, dosagem de biocoagulante 100 mg L-1 e pH 7) do processo C/F/S, foram realizados estudos cinéticos de sedimentação para água residuária sintética (ARS), efluente real têxtil (ERT), ambos com e sem campo magnético e o lodo recuperado e regenerado com o extrato salino de MO (com campo magnético). Na dosagem 100 mgL-1 de biocoagulante magnético em concentração de 0,5% de solução salina de MO foram obtidos remoções de cor aparente 82% no tempo de 20 min. O processo C/F/S apresenta dependencia em relação ao pH do meio reacional, pois em pH 7 foram obtidos valores de remoção de cor de 83 % e 84 % em tempo de sedimentação 20 e 40 min., respectivamente. Demonstrando-se um materialpromissor na remoção de RP5 e no tratamento de ERT pois possui alta eficiência, preparo simples e condizentes com questões ambientais.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:01:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Andressa C Honorato.pdf: 1010344 bytes, checksum: b3601b097409d2a9b257ab3995a263e7 (MD5) Previous issue date: 2015-07-31 / Fundação Araucária / The pollution by synthetic dyes from the dyeing process has seriously damaged the aquatic biota of receivers bodies, requiring thus, efficient and inexpensive alternatives to remove these contaminants before they are released to the environment. An alternative method is adsorption using agro industrial biomass as adsorbents, which besides removing of the environmental dyes have the advantage of the reuse of waste that would be discarded. In this work, the sheath peach palm and cassava peel, both in its form in nature and chemically treated, were studied as its adsorption capacity of reactive blue dye 5G. The characterization of the samples was realized using MEV and spectroscopy in infrared region which identified the presence of carboxylic groups, hydroxyl and carbonyl in both materials. Was also evaluated from the TGA the thermal behavior of the samples, it can noted three stages of degradation: Moisture removal, decomposition of hemicellulose, cellulose and lignin. The kinetic test showed a equilibration time of 20 to 200 minute for cassava biomass of cassava in nature and modified, respectively. For biomass from peach palm the adsorption equilibrium time was from 600 minutes for both adsorbents. The model of pseudo-second order was the that best fit to the experimental data for both, however, the peach palm in nature also follows a kinetics described by intra-particle diffusion model. The experimental data obtained in equilibrium test were adjusted to Freundlich isotherm model, suggesting that the removal of the dye is based in a multilayer adsorption on the surface of the adsorbents. The maximum biosorption capacity was 21.3 mg g-1 for modified cassava biomass and 21.4 mg g-1 for biomass from peach palm in nature. Both adsorbents when applied in industrial effluent showed good efficiency in removal of this dye in aqueous medium. Thus, aiming at industrial application, it becomes feasible work with the biomass of peach palm and cassava in nature form, due to its low cost of implementation and not generate new waste resulting from the modification. Thus, the use of sheath of peach palm and cassava to be a alternative for the adsorption of the dye reactive blue 5G in aqueous effluents. / A poluição por corantes sintéticos oriundos do processo de tingimento tem danificado seriamente a biota aquática dos corpos receptores, necessitando assim de alternativas eficientes e baratas que removam esses contaminantes antes que sejam lançados ao meio ambiente. Um processo alternativo é adsorção utilizando biomassas agroindustriais como adsorventes, que além de removerem os corantes do ambiente possuem como vantagem o reaproveitamento de resíduos que seriam descartados. Neste trabalho, a bainha do palmito pupunha e a casca de mandioca, ambos em sua forma in natura e quimicamente tratados, foram estudados quanto a sua capacidade de adsorção do corante azul reativo 5G. A caracterização dos materiais foi realizada utilizando MEV e espectroscopia na região do infravermelho a qual identificou a presença de grupos carboxílicos, hidroxila e carbonila em ambos materiais. Também foi avaliado a partir do TGA o comportamento térmico das amostras, o qual observou três estágios de degradação: remoção da umidade, decomposição da hemicelulose, celulose e lignina. O teste cinético apresentou um tempo de equilíbrio de 20 e 200 minutos para a biomassa de mandioca in natura e modificada, respectivamente. Para a biomassa do palmito pupunha o tempo de equilíbrio de adsorção foi a partir de 600 minutos para ambos adsorventes. O modelo de pseudo-segunda ordem foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais, entretanto, para o palmito in natura segue-se também uma cinética descrita pelo modelo de difusão intra-particula. Os dados experimentais obtidos no teste de equilíbrio foram ajustados ao modelo isotérmico de Freundlich, sugerindo que a remoção do corante baseia-se em um processo de adsorção de multicamadas sobre a superfície dos adsorventes. A capacidade máxima de biossorção foi de 21.03 mg g-1 para a biomassa de mandioca modificada e 21.43 mg g-1 para a biomassa do palmito pupunha in natura. Todos os materiais quando aplicados ao efluente industrial bruto demonstraram boa eficiência na remoção do corante presente em meio aquoso. Assim, visando à aplicação industrial, torna-se viável trabalhar com as biomassas de palmito e mandioca em sua forma in natura, devido seu baixo custo na aplicação e não geração de novos resíduos oriundos da modificação. Desta forma, a utilização da bainha do palmito pupunha e da casca de mandioca mostrou ser uma alternativa promissora para a adsorção do corante azul reativo 5G em efluentes aquosos.