Submitted by Marilene Donadel (marilene.donadel@unioeste.br) on 2018-04-26T23:32:00Z No. of bitstreams: 1 Aline_Pauli_2018.pdf: 5534766 bytes, checksum: 389503e1e5a4307c462f405e73451ed5 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-26T23:32:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Aline_Pauli_2018.pdf: 5534766 bytes, checksum: 389503e1e5a4307c462f405e73451ed5 (MD5) Previous issue date: 2018-02-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This work aims to remove efficiently organic and inorganic pollutants from a municipal sanitary landfill leachate effluent (SLLE) through of the integrated purification treatment application, composed by the electrocoagulation (ECP) and biological oxidation processes (BOP), looking for the drastic drop on the toxicity. In the first treatment phase, an ECP-based reactor was constructed consisting in a series of 6 aluminum electrode, providing an effective area of 350 cm2 and a useful volume of 1,0 L. In the framework of the response surface methodology (RSM), a 3³ complete factorial experimental design (CFED) at three levels of the three ECP important parameters: initial pH, electric current density (ECD) and electrolysis time (ET) was regarded. A set of responses related to the ECP treatment, such as, the reduction of color, turbidity, COD and iron concentration, was interpreted within the RSM. Additionally, the Analysis of Variance (ANOVA was applied to assess the quality of the second-order polynomial mathematical models that were adjusted to the CFED data. Keeping fixed the best ECP condition (pH and ECD) for the pollutant removals, a set of kinetic tests was carried out regarding a wide range of ET values. The toxicity of ECP treated samples was assessed by the application of bioassays based on the mortality level of the brine shrimp (Artemia salina) and the germination of Lactuca sativa seeds. The toxicity level was assessed by a statistical estimation of the median lethal concentration (LC50) through the application of bioassays with Artemia salina and Lactuca sativa. The biodegradability index by applying the Zahn Wellens test was also assessed. Keeping fixed the ECP condition for which was obtained the lowest toxicity and the highest biodegradability index, the second phase of treatment by BOP was performed. In this regard, a biological reactor with a useful volume of 3.5 L was adjusted to operate keeping fixed the condition of pH 7, temperature of 33 oC and dissolved oxygen of 50%. A relation food/microorganism of one was considered. After that, the residual ammonia in samples was completely removed applying the stripping method (air injection of 50 Lh-1). From the CFED data related to the first treatment phase, the best ECP condition was found by setting the pH at 5, ET at 120 min and ECD at 128.57 Am-2 for which was obtained the maximum removal of 99, 98, 68 e 99% for color, turbidity, COD and iron concentration, respectively. From the kinetic tests, it was possible to verify that the application of the ECP has actually reduced the SLLE toxicity being an ET of 5 min enough to achieve the minimum time required to obtain the lowest toxicity index (LC50 of 43%) that was found in both biotests. The highest biodegradability index was found when an ET value of 45 min. was regarded. The second POB treatment has showed a significant performance on removals of the organic parameters, with values of 95% and 89% for COD and DOC, respectively. Because of achieving an almost 100% removal of the ammoniacal nitrogen, the main result was the substantial improvement on the LC50 value about of 95%, as suggested by the A. salina biotest. Thus, although there were small amounts of pollutants after both treatments (PEC and POB), an almost total toxicity depletion. / Este trabalho, tem como objetivo remover eficientemente os poluentes orgânicos e inorgânicos de efluente de lixiviado proveniente de aterro sanitário municipal mediante a aplicação do tratamento de purificação integrado composto pelos Processos de Eletrocoagulação (PEC) e Oxidação Biológica (POB), visando especificamente a queda da toxicidade e o cumprimento da condição ambientalmente segura para o descarte final em corpos hídricos. Para o PEC, construiu-se um reator com 6 eletrodos de alumínio, tendo uma área efetiva de 350 cm2 e um volume efetivo de efluente de 1,0 L. No contexto da Metodologia de Superfícies de Resposta (MSR), foi proposto um planejamento experimental 3³, variando-se três parâmetros importante do PEC: pH inicial, Densidade de Corrente Elétrica (DCE) e Tempo de Eletrólise (TE). As respostas ao tratamento por PEC (cor, turbidez, DQO e concentração de ferro) foram interpretadas dentro da MSR, verificando pela Análise de variância (ANOVA) a qualidade da representatividade dos modelos matemáticos, polinomiais de segunda ordem, ajustados aos dados. Mantendo fixa a melhor condição de remoção de poluentes pelo PEC quanto ao pH e DCE, experimentos cinéticos foram realizados considerando um amplo intervalo de TE. O nível de toxicidade foi inferido a partir da estimativa estatística da concentração letal mediana (CL50) mediante a aplicação de biotestes utilizando o microcrustáceo Artemia salina e sementes de Lactuca sativa. Avaliou-se o índice de biodegradabilidade, segundo o teste de Zahn Wellens. Na menor toxicidade e o maior índice de biodegradabilidade do lixiviado tratado pelo PEC foi realizada a aplicação da segunda fase de tratamento por POB. Para tanto, foi ajustado o reator biológico, com volume útil de 3,5 L a operar, de forma controlada, na condição de pH 7, temperatura de 33 oC e oxigênio dissolvido de 50%. Utilizou-se uma relação alimento/microrganismo igual a um. Após a realização da integração dos processos, foi feita a remoção de amônia residual do efluente pelo método de arraste (injeção de ar a 50 Lh-1). Da análise do planejamento da primeira fase de tratamento, encontrou-se a melhor condição do PEC no valor de pH igual a 5; TE em 120 min e DCE em 128,57 Am-2 cujo efeito foi a obtenção da máxima remoção de 99, 98, 68 e 99% na cor, turbidez, DQO e concentração de ferro, respectivamente. A partir dos testes cinéticos, foi possível verificar que o PEC reduziu consideravelmente a toxicidade, sendo o TE de 5 minutos a condição de menor toxicidade (CL50 de 43%) que foi encontrada por ambos os biotestes. O índice de biodegradabilidade do efluente de lixiviado tratado teve um aumento de aproximadamente 20% em relação ao efluente bruto para todos os tempos de tratamento por PEC; porém, o maior índice de biodegradabilidade foi encontrado quando houve um TE de 45 minutos. O segundo tratamento por POB apresentou expressiva remoção dos parâmetros orgânicos, sendo obtidas remoções de 95% e 89% para a DQO e o COD, respectivamente. Após a aplicação do processo de arraste de amônia, uma remoção de quase 100% do nitrogênio amoniacal foi alcançada, obtendo uma a CL50 da ordem de 95%, como revelada pelo bioteste com A. salina. Portanto, embora houvesse quantidades pequenas de poluentes após ambos os tratamentos (PEC e POB), atingiu-se a quase total depleção da toxicidade.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this study, an analytical method was developed for the quantification of statins Atorvastatin and Simvastatin, in hospital effluent (University Hospital of Santa Maria, using Solid phase extraction and Dispersive liquid-liquid microextraction, followed in liquid chromatography coupled to diode array detector. The principal variables of Dispersive liquid-liquid microextraction were investigated with aid of experimental central composite design. The recovery rates of Solid phase extraction varied from 95% for Atorvastatin and 83.2% for Simvastatin, in aqueous solution, and 92.0% for Atorvastatin and 81.5% for Simvastatin, in hospital effluent. As for the Dispersive liquid-liquid microextraction the recovery rates ranged from 85.5% for Atorvastatin and 89.4% for Simvastatin, in aqueous solution, and 83.0% for Atorvastatin and 83.1% for Simvastatin, in hospital effluent. The sampling was carried out in two sample points called Emergency Effluent and General Effluent . The concentration rates detected in the effluent were 30.1 μg L-1 in Emergency Effluent and 29.0 μg L-1 in General Effluent for Atorvastatin and 37.1 μg L-1 in Emergency Effluent and 36.1 μg L-1 in GE for Simvastatin. Ozonation and electrocoagulation were applied for the degradation/removal of statins. The principal variables of electrocoagulation were investigated with aid of experimental central composite design. The degradation rate obtained in ozonation was 100% for Atorvastatin, in 25 minutes reaction for aqueous solution and hospital effluent; and 100% for Simvastatin, in 4 minutes reaction for aqueous solution and 10 minutes reaction in hospital effluent. As for the electrocoagulation the removal rate was 75.6% in aqueous solution and 70.9% in hospital effluent for Atorvastatin; and 100% in aqueous solution and hospital effluent for Simvastatin in 60 minutes reaction. A preliminary risk evaluation revealed that the statins showed a low environmental risk, PEC/PNEC < 1. / Neste trabalho foi desenvolvida metodologia analítica para a quantificação de estatinas Atorvastatina e Sinvastatina, em efluente hospitalar (Hospital Universitário de Santa Maria), utilizando Extração em fase sólida e Microextração dispersiva líquido-líquido seguida de cromatografia líquida com detector de arranjo de diodos. As principais variáveis da Microextração dispersiva líquido-líquido foram investigadas utilizando a Metodologia de Superfície de Resposta através de um delineamento composto central rotacional. As taxas de recuperação da Extração em fase sólida foram de 95,8% para Atorvastatina e 83,5% para Sinvastatina, em solução aquosa e 92,0% para Atorvastatina e 81,5% para Sinvastatina em efluente hospitalar. Já para a Microextração dispersiva líquido-líquido as taxas de recuperação foram de 85,5% para Atorvastatina e 89,4% para Sinvastatina, em solução aquosa e 83,0% para Atorvastatina e 83,1% para Sinvastatina, em efluente hospitalar. A amostragem foi feita em dois pontos de coleta, denominados Efluente PA e Efluente Geral . A concentração média detectada no efluente foi de 30,1 μg L-1 no Efluente PA e 29,0 μg L-1 no Efluente Geral para Atorvastatina e 37,1 μg L-1 no Efluente PA e 36,1 μg L-1 no Efluente Geral para Sinvastatina. Ozonização e eletrocoagulação foram aplicados na degradação/remoção das estatinas. As principais variáveis da eletrocoagulação foram investigadas utilizando a Metodologia de Superfície de Resposta através de um delineamento composto central. As taxas de degradação obtidas na ozonização foram de 100% para Atorvastatina, em 25 min de reação, para solução aquosa e efluente hospitalar; e 100% para Sinvastatina em 4 min em solução aquosa, e 10 min em efluente hospitalar. Já para a eletrocoagulação as taxas de remoção foram de 75,9% em solução aquosa e 70,9% em efluente hospitalar para Atorvastatina; e 100% para solução aquosa e afluente hospitalar para Sinvastatina, em 60 min de reação. A análise preliminar de risco ambiental revelou que as estatinas apresentam baixo risco ambiental, com PEC/PNEC < 1.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ariadine R C de Souza.pdf: 3448582 bytes, checksum: c9a134accab4a823b60c11ba4b8a1727 (MD5) Previous issue date: 2016-02-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This research project aimed the evaluation of the antibiotic ciprofloxacin hydrochloride (CIP (HCl)) removal in solution, by applying an electrocoagulation (EC) process. The CIP (HCl) solution was prepared with an initial concentration of 25 mg L-1 CIP (HCl) in distilled water. The experiments were conducted in an EC reactor in laboratory scale, consisting of aluminum electrodes. In order to get the best reactor operating parameters, regarding its variables (initial pH, current intensity and time of electrolysis), a response surface methodology was applied based on a complete experimental design (CED) 3³. The CIP (HCl) concentration was monitored by high-performance liquid chromatography (HPLC), and the mineralization was accompanied based on the reduction of total organic carbon (TOC). To obtain the operating conditions considered ideal for the operation of the EC reactor, a predicted second-order model was adjusted to the experimental responses and then validated by ANOVA. The influence of each reactor operating parameter was individually investigated, in a wider range than the one studied in the CED. Thus, the optimal values for each operating parameters were initial pH at 9.0 and current intensity of 0.8 A. From these responses, a kinetic analysis of the EC process was performed, reaching a rapid reduction of CIP (HCl) in the first minutes of electrolysis, stabilizing at 99% in times greater than 40 minutes. The toxicity of the treated solution was measured by applying ecotoxicity and phytotoxicity bioassays, taking as bioindicators Artemia salina and Lactuca sativa, respectively. The toxicity test using Artemia salina was susceptible to the type of remaining toxic compounds formed after the CIP (HCl) solution treatment of short duration. Furthermore, the remaining toxicity after 75 min of EC became nearly harmless to this bioindicator. On the other hand, the bioindicator Lactuca sativa was not susceptible to the action of these compounds at any treatment time. Due to the possible presence of the organic compound CIP (HCl) at a low concentration in the solutions treated by high electrolysis time, an antimicrobial activity analysis using the microorganisms S. aureus and E. coli was applied. The antimicrobial activity of the solution over 40 min electrolysis treatments was almost null or absent. In order to identify the CIP (HCl) in the sludge generated during the process, an X-ray diffraction (XRD) analysis was applied. CIP (HCl) was not identified in the residual sludge or the treated solution, indicating degradation of the compound during the treatment, possibly by electro-oxidation reactions. Therefore, the electrocoagulation provided the degradation of CIP (HCl) pollutant maintaining the treated solution free of toxicity and adverse biological effects to aquatic biota enabling their disposal in the environment, if the ideal operational conditions are maintained (initial pH 9.0, current density 0.8 A and electrolysis time of 75 min). / Este projeto de investigação visa avaliar a remoção do antibiótico cloridrato de ciprofloxacina (CIP(HCl)) em solução, por meio de um processo de eletrocoagulação (EC). A solução de CIP(HCl) foi preparada com concentração inicial de 25 mg L-1 de CIP(HCl) em água destilada. Os experimentos foram realizados em um reator de EC, em escala laboratorial, constituído por eletrodos de alumínio. A fim de obter os melhores parâmetros de operação do reator em relação as suas variáveis (pH inicial, intensidade de corrente e tempo de eletrólise), uma metodologia de superfície de resposta foi aplicada baseada em um planejamento experimental completo (PEC) 3³. A concentração de CIP(HCl) foi monitorada por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) e sua mineralização foi baseada na redução do carbono orgânico total (COT). Para obtenção das condições operacionais consideradas ideais para o funcionamento do reator de EC, um modelo previsto de segunda ordem foi ajustado às respostas experimentais e em seguida validado pela ANOVA. A influência de cada parâmetro de funcionamento do reator foi investigada individualmente em uma faixa de estudo mais ampla do que a avaliada PEC. Desta maneira, os valores considerados ideais para cada parâmetro operacional foram: pH inicial 9,0 e intensidade de corrente 0,8 A. A partir destas respostas, foi realizada uma análise cinética do processo de EC, onde se atingiu uma rápida redução de CIP(HCl) nos primeiros minutos de eletrólise, se estabilizando em 99% em tempos superiores a 40 min. A toxicidade da solução tratada foi avaliada aplicando bioensaios de ecotoxicidade e de fitotoxicidade, tomando como bioindicadores a Artemia salina e a Lactuca sativa, respectivamente. O teste de toxicidade utilizando a Artemia salina foi susceptível aos compostos tóxicos remanescentes formados após o tratamento da solução de CIP(HCl) de curta duração. Além disso, a toxicidade após 75 min de EC se tornou quase inócua a este bioindicador. Por outro lado, o bioindicador Lactuca sativa não foi susceptível à ação dos compostos tóxicos remanescentes a qualquer tempo de tratamento. Devido a possível presença do composto orgânico CIP(HCl) em baixas concentrações, nas soluções tratadas por elevados tempos de eletrólise, aplicou-se a análise de atividade antimicrobiana utilizando os micro-organismos S. aureus e E. coli. A atividade antimicrobiana da solução com tratamentos acima de 40 min de eletrólise foi ausente. Visando a identificação da CIP(HCl) no lodo gerado durante o processo, análises de difração de raio-X (DRX) foram realizadas. Não se identificou CIP(HCl) no lodo residual nem na solução tratada, indicando a degradação do composto durante o tratamento, possivelmente por reações de eletroxidação. Portanto, o processo de EC proporcionou a degradação do poluente CIP(HCl), mantendo a solução tratada isenta de toxicidade e de efeitos biológicos adversos à biota aquática possibilitando seu descarte no meio ambiente, se mantidas as condições operacionais ideais para o funcionamento do reator (pH inicial 9,0, intensidade de corrente 0,8 A e tempo de eletrólise de 75 min).

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paulo Sergio Theodoro.pdf: 1744465 bytes, checksum: 132da5a46d9247da552f8a27ee087fed (MD5) Previous issue date: 2010-02-18 / The aim of this work is devoted to reduction of the environmental impact of galvanic industry effluents. An electro-coagulation (EC) laboratory scale system using iron plates electrodes was studied for the removal of organic and inorganic pollutants as a by-product from the treatment of galvanic process based-platining industry. An EC reactor consisting of a 1,5 L conical container and a set of seven firmly assembled iron electrode plates, which were parallelly arranged to each other and electrically operated in mono-polar mode, was built. A 1.0 cm gap between the anode and cathode plates using a non-conducting horizontal support was chosen in order to operate the EC reactor in a low electrical current range. A long, electrical rotating cilindrical rotor, with 2,7cm blades at the end of it, made in non-conducting material, was used to turn mechanically the effluent around the rotor axis during the EC treatment. In addition, a 225 cm2 active electrode surface area was kept during the whole EC experiments. In order to obtain optimal values of reaction time, electrical current, rotor angular velocity, and initial effluent pH, a central composite rotatable design (CCRD) was applied. A wide range of reaction time (10-60 min), electrical current (0.3-3.0 A), rotor angular velocity (50-300 rpm), and initial efluent pH (3-10) were used, performing a total of 28 runs with 24+2x4 axial points and 4 central points. Physico-chemical parameters such as chemical oxygen demand (COD), color, turbidity, total solids, and metals (Cr, Ni, Zn, and Cu) were used as response variables. The measurements of physico-chemical parameter and metal concentration values in non- and treated waste waters were carried out by applying the Standard Methodology and the Synchrotron Radiation X-Ray Fluorescence (SR-TXRF) technique, respectively. Using the Statistica software, a 95%-significance level (p<0.05) of the predicted models and interaction effects between reactor operating variables on response variables were evaluated using 3-D response surface curves and analysis of variance. With the factorial design was obtained the following optimum conditions of the reactor, 35 minutes for the time of electrolysis, 170 rpm for agitation, 2.2 A for the electric current and 6.5 for pH. Under these conditions the removal of color and turbidity reached 100%, another considerable value was the removal of around 90% of COD and total solids. Moreover, a removal of around 99% of Zn and Cu was obtained, whereas for Cr and Ni obtained a removal of 100%. Finally, the results of technical and economic analysis showed the cost obtained by the treatment, indicating clearly that the method of electro-coagulation is very promising for industrial application. / O presente trabalho tem como objetivo remover os poluentes de um efluente de galvanização, de modo a reduzir o impacto ambiental dos efluentes da indústria galvânica. Para a remoção dos poluentes, orgânicos e inorgânicos, gerado nos processos de galvanização foi aplicada a eletrocoagulação (EC) em escala de laboratório utilizando eletrodos de ferro. Foi construído um reator de EC, constituído por um recipiente cônico com capacidade de 1,5 L e um eletrodo de ferro montado firmemente com seis placas de ferro, que foram dispostas paralelamente com uma distância de 1(um) centímetro, operado em modo mono-polar. O sistema de agitação mecânico foi construído com duas pás de geometria cilíndrica de 2,7 cm e uma haste de 31,5 cm feito com material não condutor acoplado em um motor elétrico. Durante o experimento da EC foi utilizada uma área efetiva de 225 cm2 do eletrodo. A fim de obter valores ideais do tempo de eletrolise, corrente elétrica, agitação e pH inicial do efluente, foi aplicado o planejamento estatístico composto central (DCCR) com fatorial 24+2X4 pontos axiais + 4 ponto centrais, totalizando 28 ensaios experimentais. Os valores aplicados as variáveis independentes foram de 0,3 a 3 A para a corrente, de 10 a 60 min. para o tempo de eletrolise, de 3 a 10 para o pH inicial e agitação como valores entre 50 e 300 rpm. Foram utilizadas como variáveis resposta os parâmetros físico químico tais como, a demanda química de oxigênio (DQO), cor, turbidez, Sólidos totais e concentração dos metais Cr, Ni, Zn e Cu.Todos os parâmetros físico-químicos foram determinados através o Método Padrão para análise de água, enquanto que as concentrações dos metais foram determinadas através da técnica de Fluorescência de Raios X por Reflexão Total, (SR-TXRF). Utilizando o software Statistica, com nível de significância de 95% (p <0,05), os modelos preditos e os efeitos de interação entre as variáveis de operação do reator e as variáveis respostas foram avaliados, utilizando as curvas 3-D de superfície de resposta e a análise de variância. Com o planejamento fatorial foi obtido as seguintes condições ótimas de trabalho do reator, 35 minutos para o tempo de eletrolise, 170 rpm para a agitação, 2,2 A para a corrente elétrica e 6,5 para o pH. Nestas condições a remoção da cor e turbidez alcançaram 100%, outro valor considerável foi a remoção em torno de 90% da DQO e sólidos totais. Além disso, uma remoção em torno de 99% de Zn e Cu também foi obtida, enquanto que para o Cr e Ni obteve-se uma remoção de 100%. Finalmente, os resultados da análise técnico-econômica mostraram o baixo custo obtido pelo tratamento, evidenciando claramente que o método da eletrocoagulação é muito promissor para aplicação industrial.