Thesis (Ph. D.)--Chemistry and Biochemistry, Georgia Institute of Technology, 2009. / Committee Chair: Ragauskas, Arthur; Committee Member: Bunz, Uwe; Committee Member: Cairney, John; Committee Member: Collard, David; Committee Member: Singh, Preet. Part of the SMARTech Electronic Thesis and Dissertation Collection.

<p>Although wood floor production does not use water in the production process, water consumptionis related to cleaning and washing of floor and machineries in different steps of the process line,which generate a number of small flows that are highly polluted.Besides this, the industry has a need to store large amounts of wood outside to be able to havecontinuity in the production. This takes up a lot of space outdoors and once it rains the water thathas been in contact with wood, oil and metals forms stormwater, which transports pollutants.Stormwater has for a long time not been seen as a problem and has often been discharged intorecipient water bodies without any treatment. During cold seasons, this also involves snowmelt thatcan transport high concentrations of different pollutants.This report describes the composition of process- and stormwater from a wood floor industry inNybro, Sweden regarding parameters such as COD, phenol, tannin and lignin. The concentrationsof phenols in the stormwater were found in a range considered toxic to marine life.Regarding the process water, high values was found for COD (Chemical Oxygen Demand) and forother substances and elements potentially toxic (e.g. formaldehyde, wood resins, detergents andmetals). If these waters are directly released to a sewage treatment plant without any pre-treatmentprocess it can disturb the plant treatment efficiency; if released to a recipient water body, it cancause oxygen deficiency and consequently, death to marine life.The possibility of reducing the levels of pollutants through the use of electrocoagulation has beenexamined in this study. This has been done both for process water and stormwater from the woodfloor industry. A 250 ml batch unit for electrocoagulation EC was setup with iron (Fe) andaluminium (Al) electrodes for treating process water and stormwater. The results show that the ECprocess can reduce COD concentration from stormwater at least 70%. On the other hand, lessefficiency of EC for treating process water was observed.A method for simulating a snowmelt period in lab scale was also developed. Snow collected from awood floor industry was melted according to real temperature and the quality of these samples hasthen been compared to on-site samples of stormwater</p> / Development of an integrated approach for industrial wastewater and stormwater management in the wood-industry sector

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Orientador: Mario Henrique Gonzalez / Coorientador: Ana Rita de Araújo Nogueira / Banca: Jozi Godoy Figueiredo / Banca: Vera Aparecida de Oliveira Tiera / Resumo: O Brasil possui um mercado farmacêutico promissor e em crescimento, promovendo uma busca por medicamentos de alta qualidade. Órgãos como a Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA) no Brasil, a Farmacopeia Norte Americana (USP), a Administração de Alimentos e Medicamentos (FDA) e a Agência de Medicina Europeia (EMA) no âmbito internacional descrevem legislações para garantir a qualidade dos medicamentos, além do controle e monitoramento de contaminantes, principalmente elementos potencialmente tóxicos. O principal objetivo do trabalho foi o desenvolvimento e otimização de métodos de preparo de amostras aplicado a medicamentos e seus insumos visando a determinação de impurezas inorgânicas por Espectrometria de Massas Acoplada ao Plasma Induzido (ICP-MS). Foram estudadas amostras de Aciclovir pomada e seus excipientes e de comprimidos de Omeprazol genérico e similar. Um método de digestão ácida assistida por radiação micro-ondas (MW-AD) foi otimizado por planejamento fatorial para amostras de Aciclovir e sua eficiência foi avaliada pela análise dos teores de carbono residual (RCC). Para avaliação da exatidão do método foram avaliadas as recuperações dos elementos adicionados às amostras antes da MW-AD ficando entre 95,1 e 126%, e após a etapa de digestão onde a variação foi na faixa 85,6 a 132%, com exceção do Cr. Os limites de detecção (LD) obtidos foram em ng L-1 na faixa de 0,2 para 75As+ e de 91 para 58Ni+. As determinações de 75As+, 65Cu+, 52Cr+, 58Ni+, 208Pb+, e... / Abstract: Brazil has a promising and growing pharmaceutical market promoting a search for high quality medicines. Agencies such as the Brazilian Health Surveillance Agency (ANVISA) in Brazil, the United States Pharmacopeia (USP) and Food and Drug Administration (FDA) and the European Medicine Agency (EMA) in the international scope describe legislation to ensure the quality of medicines in addition to control and monitoring of inorganic contaminants, especially potentially toxic inorganic elements. The main objective were the development and optimization of sample preparation methodologies applied to medicines and their manufacture products in order to determine inorganic impurities by Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS). Acyclovir ointment and excipients, Omeprazole tablets similar and generic samples were studied. A microwave acid digestion (MW-AD) method was optimized for a factorial design for samples of acyclovir and their effectiveness assessed by analysis of residual carbon content (RCC). In determining the method of accuracy, with the exception of Cr, the recoveries of the elements added to the samples prior to MW-AD were between 95.1 and 126%, and after the digestion step ranged from 85.6 to 132%. The limits of detection (LOD) were obtained from ng L-1 order of 0.2 to 75As+ and 91 for 58Ni+ . Measurements of 75As+, 65Cu+, 52Cr+, 58Ni+, 208Pb+ and 51V + presented a wide range varying from 2.3 ± 0.8 to 75As+ up 3446 ± 47 to 52Cr+ in g kg-1 . Omeprazole samples were decomposed in two heating programs MW-AD and their efficiencies digestion measured for these matrices. Recoveries of As, Cd, Hg and Pb ranged from 75.6 to 130.0% in these samples. LD's were less than 0.07 ng L-1 . Measurements of 75As+ and 208Pb+ ranged from 0.013 to 0.171 ug g-1 and 0.134 to 0.154 ug g-1, respectively; 202Hg+ and 111Cd+ are below the LD for both methods. Development of a method ... / Mestre

Orientador: Marcos Fernando de Souza Teixeira / Banca: João Osvaldo Rodrigues Nunes / Banca: Vinícius Marques Gomes / Resumo: Os diagnósticos ambientais que abrangem as águas subterrâneas são importantes para manutenção e conservação da qualidade das águas dos aquíferos. Assim, identificar e quantificar os elementos potencialmente tóxicos presentes nas águas de poços corrobora para o desenvolvimento de ações mitigadoras do impacto ambiental a fim de prevenir que determinada contaminação evolua. A região de Presidente Prudente/SP é banhada pelo aquífero Bauru, que tem a água subterrânea captada para fins domésticos, agrícolas e industriais como fonte alternativa para o consumo. Deste modo, o principal objetivo deste trabalho foi a determinação e quantificação de íons metálicos potencialmente tóxicos, sendo estes, o cádmio (Cd2+), chumbo (Pb2+) e cobre (Cu2+) em amostras de água subterrânea, a fim de realizar um diagnóstico ambiental na área urbana de Presidente Prudente/SP. A determinação e quantificação dos metais Cd2+, Pb2+ e Cu2+ em amostras de água subterrânea foi realizada pela técnica voltamétrica de pulso diferencial por redissolução anódica utilizando como eletrodo de trabalho o eletrodo de mercúrio (Hanging Mercury Droping Electrode - HMDE), que se mostrou eficiente e satisfatória, comprovado pelos baixos limites de detecção dos metais. Para cada amostra, foram efetuadas medidas de pH, nas quais foram identificados o caráter básico em regiões situadas na FCT-Unesp e arredores, mantendo sua neutralidade em regiões mais distantes e menos populosa. Por meio de análises estatísticas, analisaram... / Abstract: Environmental diagnostics covering groundwater is important for maintenance and conservation of water supplies quality. Thus, identifying and quantifying potentially toxic elements in the well water supports for the development of environmental impact mitigation actions to prevent contamination that particular evolve. The region of Presidente Prudente/SP is bathed in Bauru aquifer, which has groundwater abstracted for domestic, industrial and agricultural production as an alternative source for consumption. Thus, the main objective of this work was the determination and quantification of potentially toxic metal ions, which are, cadmium (Cd2+), lead (Pb2+) and copper (Cu2+) in groundwater samples in order to carry out an environmental diagnosis in the urban area of Presidente Prudente/SP. The determination and quantification of Cd2+ metals, Pb2+ and Cu2+ in groundwater samples was performed by technique anodic stripping voltammetric with mercury electrode (Hanging Mercury Droping Electrode - HMDE), which has proved efficient and satisfactory as evidenced by the low limits of detection of metals. For each sample, pH measurements were taken, where it was identified the basic character in regions situated in the FCT-Unesp and surroundings, maintaining its neutrality in more remote and less populated regions. Through statistical analysis, we analyzed the characteristics of the wells as a function of depths of the wells, pH and concentration of the metals. The results of statistic ... / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:26:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-09-04Bitstream added on 2014-06-13T18:54:14Z : No. of bitstreams: 1 silva_mv_me_rcla.pdf: 987805 bytes, checksum: 5d63e9cf1dae7c98ce5cfe26ce59325b (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Os ecossistemas marinhos próximos ao continente são locais muito sensíveis às mudanças ambientais. Nestas áreas, a biodiversidade é extremamente expressiva, com diversas espécies de importância econômica. A determinação de metais nos ecossistemas marinhos que se interceptam com atividades humanas é importante para avaliar as interferências e modificações que o homem causa nestes ambientes. A determinação de metais em ambientes aquáticos utilizando organismos vem sendo muito empregada, principalmente por meio de bivalves, proporcionando dados importantes sobre a biodisponibilidade destes contaminantes na água. A técnica de difusão por filmes finos em gradientes de concentração (DGT) também tem sido empregada para avaliar a concentração de metais em águas doces e marinhas, determinando a fração lábil destes potencias poluentes. Nesta pesquisa foram realizadas amostragens in situ na baía da Ilha Grande, RJ, utilizando Nodipecten nodosus (“vieira”) transplantados juntamente com dispositivos da técnica DGT para a determinação de Al, Cd, Co, Cu, Mn, Ni, Pb e Zn; visando uma comparação das duas técnicas e a obtenção de dados sobre a labilidade e biodisponibilidade destes metais. As vieiras foram obtidas de uma fazenda de criação próxima ao local de estudo. Os dispositivos DGTs foram do tipo convencional: resina Chelex-100 como ligante, gel difusivo de poliacrilamida-agarose e membrana filtrante de acetato de celulose. As vieiras e os dispositivos DGT ficaram imersos em três pontos de amostragem no interior da baía durante Julho a Setembro/2012 (Campanha de Inverno) e Dezembro/2012 a Fevereiro/2013 (Campanha de Verão). As determinações das concentrações dos metais foram feitas por espectrometria de massas com plasma acoplado indutivamente (ICP-MS) e espectrometria de emissão óptica (ICP OES)... / Marine ecosystems near to the continent are very sensitive to local environmental changes, where biodiversity is extremely important. Also in this areas, there are several species of economic importance and used for human consumption. Determination of metals in areas where the marine ecosystem and human activities are connected is important to evaluate interference and modifications that the man causes in these environments. The determination of metals in aquatic organisms has been widely used, mainly by using bivalves, providing important data on the bioavailability of these contaminants in the water. The technique of Diffusive Gradients in Thin Films (DGT) has also been employed to assess the concentration of metals in freshwater and marine water, determining the lability these potential pollutants. Aiming to compare different techniques, this research was carried out in the Ilha Grande bay, RJ, using transplanted Nodipecten nodosus (scallop) and the DGT technique for the determination of Al, Cd, Co, Cu, Mn, Ni, Pb and Zn. The scallops were obtained from a breeding farm near to the study site. The DGTs were assembled with Chelex-100 resin as binding agent, diffusion gel of agarose-polyacrylamide and membrane filter of cellulose acetate. The scallops and DGTs were immersed in three sampling points within the bay during July to September/2012 (Winter campaign) and December/2012 to February/2013 (Summer campaign). The metals were determined by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) and optical emission spectrometry (ICP OES). The DGT technique was successfully used to determine the concentration of most the metals, except Al, Zn and Pb when short deployment time were used. The results obtained using different porosities of diffusive gels showed no significant presence of metal organic forms... (Complete abstract click electronic access below) / FAPESP: 11/16579-2

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:06Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-05-06Bitstream added on 2014-06-13T20:25:59Z : No. of bitstreams: 1 goveia_d_dr_araiq.pdf: 2832074 bytes, checksum: 757d22ec373387a52f779814a6ba91a4 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Em águas naturais metais formam complexos com uma variedade de ligantes orgânicos ou inorgânicos e adsorvem-se em colóides e materiais em suspensão. A maioria destes ligantes apresentam uma grande variedade de constantes de complexação, labilidades e coeficientes de difusão que define a biodisponibilidade dos íons metálicos. Neste contexto foram desenvolvidas e aplicadas duas metodologias para caracterização in situ de interações entre espécies metálicas e matéria orgânica aquática. Uma das técnicas está baseada na diálise em membranas, utilizando-se membranas celulósicas previamente purificadas e empacotadas com celulose modificada com grupos p-aminobenzóico. As membranas foram imersas diretamente no manancial permitindo o estudo da labilidade relativa de espécies metálicas in situ, em função do tempo e da quantidade de celulose organomodificada. Os resultados indicaram que os íons Cu apresentaram maior percentagem de metal livre e lábil nos rios estudados, ou seja, maior biodisponibilidade. Outra técnica investigada foi utilizando sistema de ultrafiltração tangencial equipado com membrana filtrante. Baseado na elevada massa molar da matéria orgânica natural (MON), os metais livres são diferenciados daqueles originalmente complexados, através do bombeamento direto da água do manancial para o sistema. Estudos variando parâmetros tais como tempo de contato e concentração de soluções de ligantes (ácido etilenodiaminotetracético) e íons Cu(II) possibilitaram, caracterizar a estabilidade de complexos metal-MON. O procedimento foi aplicado in situ em afluente do rio Ribeira de Iguape (Iguape, São Paulo) e avaliado usando íons Fe e Mn. Da troca entre metal–matéria orgânica (M-MON) natural e íons Cu(II) concluiu-se que concentração >385 μg L−1 de Cu(II) foi necessária para obter um máximo de troca dos complexos Mn–MON e Fe–MON correspondedo... / In natural waters, metals form complexes with a variety of organic or inorganic ligands, and are adsorbed on colloids and materials in suspension. These associations present a wide range of complexation constants, labilities and diffusion coefficients that define the bioavailability of the metal ions. In the present work, two methodologies were developed and applied for the in situ characterization of interactions between metal species and aquatic organic matter. A dialysis-based procedure used pre-purified cellulosic membranes, containing cellulose modified with p-aminobenzoic groups, which were immersed directly in the water body, to study the relative labilities of metal species in situ, as a function of time and the quantity of organo-modified cellulose. The results indicated that the Cu ion had a higher percentage of free/labile metal in water body studied, ie, greater bioavailability. A separate procedure used the direct pumping of sample water through a tangential ultrafiltration system equipped with a filtration membrane, which separated free from complexed metals on the basis of the high molecular mass of natural organic matter (NOM). Variation of parameters including contact time and concentrations of ligand solutions (ethylenediamine tetraacetic acid) and/or Cu(II) ions permitted characterization of the stability of the metal-NOM complexes. The procedure was then applied in situ at a tributary of the Ribeira do Iguape river (Iguape, São Paulo State) and evaluated using the ions Fe and Mn, which are considered to be essential constituents of aquatic systems. From the exchange between metal–natural organic matter (M–NOM) and the Cu(II) ions it was concluded that Cu(II) concentrations >385 μg L−1 were necessary to obtain maximum exchange of the complexes Mn–NOM and Fe–NOM, corresponding to 100% Mn and 8% Fe. The stability constants and dynamic behaviors of complexes... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:06Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-06-24Bitstream added on 2014-06-13T19:05:16Z : No. of bitstreams: 1 botero_wg_dr_araiq.pdf: 2206480 bytes, checksum: e26e4fee9dca5328caa099a161e26ace (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho teve como objetivo principal estudar as interações entre as substâncias húmicas, nutrientes e contaminantes, com a análise sobre os efeitos da extração nesse processo. Na primeira parte do trabalho foi otimizado o procedimento para extração em fluxo contínuo de substâncias húmicas de turfas, em diferentes extratores (NaOH, Na4P2O7 e KOH) nas concentrações 0,1 mol L-1 e 0,5 mol L-1. A montagem de uma planta piloto de extração em fluxo para fins comerciais. Após a extração em fluxo e purificação, verificou-se a influência do extrator nas características de complexação das substâncias húmicas por macro e micronutrientes. Os resultados desta etapa mostraram que o processo de extração em fluxo é eficiente, diminuindo o tempo na etapa de extração das substâncias húmicas. A planta piloto se mostrou eficiente para extração de substâncias húmicas em fluxo e os resultados da capacidade complexante mostraram que independentemente do extrator, as substâncias húmicas extraídas apresentaram maior afinidade por Ca e Mg, macronutrientes essenciais, e que uma maior complexação é favorecida quando se utiliza pirofosfato de sódio como extrator. Na segunda parte foi determinada a capacidade complexante das substâncias húmicas por micro e macronutrientes, e avaliou-se a competição dos sítios de complexação das substâncias húmicas pelos metais potencialmente tóxicos (alumínio e chumbo) nos solos e micro e macronutrientes. As substâncias húmicas apresentaram forte afinidade para Pb (II) e Al (III), formando complexos estáveis, liberando os nutrientes complexados. Embora as substâncias húmicas sejam utilizadas comercialmente como fertilizantes orgânicos, estudos sobre métodos de enriquecimento das SH, destinadas a evitar prejuízos, são altamente desejáveis dentro da perspectiva ambiental e econômica. Na terceira e ultima etapa do trabalho... / This work was aimed at studying the interactions between humic substances (HS), nutrients and contaminants, including by examining the effects of this extraction process. In the first part of the procedure was optimized for extraction in continuous flow of peat humic substances, using different extractants (NaOH, KOH and Na4P2O7) at concentrations of 0.1 mol L-1 and 0.5 mol L-1 and an assembly plant pilot extraction flow for commercial purposes. After extraction and purification in flow, there was the influence of extractant complexation characteristics of humic substances by macro-and micronutrients. The results of this phase showed that the extraction process flow is efficient, reducing the time step in the extraction of humic substances. The pilot plant was efficient for extraction of humic substances in flux and the results showed that the complexing capacity independent of the extractant used, the extracted HS have a high affinity for calcium and magnesium, essential nutrients, and that further complexation is favored when using sodium pyrophosphate as extractor. In the second part was determined by complexing ability of humic substances by micro and macronutrients, and evaluated the competition of binding sites of humic substances by potentially toxic metals (aluminum and lead) present in soils and micro and macronutrients. The humic substances have a strong affinity for Pb (II) and Al (III), forming stable complexes, releasing nutrients complexed. Although humic substances are used commercially as organic fertilizers, studies of methods for enrichment of SH, to prevent damage, are highly desirable from the perspective of environmental and economic. In the third and final stage of this work, it is studied interactions between humic substances (AHS), tropical river, and two endocrine disrupters (ED), using the system of tangential flow ultrafiltration membrane equipped with a pulp... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:06Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-02-20Bitstream added on 2014-06-13T21:07:12Z : No. of bitstreams: 1 trovo_ag_dr_araiq.pdf: 1162474 bytes, checksum: 54aad4fbf0785785d3531a69a42ccb8f (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Neste trabalho foi avaliada a fotodegradação dos fármacos amoxicilina (AMX), diclofenaco (DCF), paracetamol (PCT) e sulfametoxazol (SMX) por fotólise e por processos oxidativos avançados. A degradação dos compostos foi feita em água destilada (AD), água do mar (AM) e efluente de estação de tratamento de esgoto (ETE) utilizando fonte de irradiação artificial e solar. A concentração dos fármacos foi determinada por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) e a remoção da carga orgânica por determinações de carbono orgânico total (COT). Os intermediários gerados durante a degradação foram determinados por CLAE acoplada à espectrometria de massas de alta resolução e a toxicidade das soluções por bioensaios com Daphnia magna e Vibrio fischeri. Foi observada uma pequena diferença na degradação de AMX e PCT variando o pH entre 2,5 e 9,0 e independência da concentração de H2O2 (170-3400 mg L-1) quando o processo H2O2/UV foi avaliado. Por outro lado, a espécie de ferro influenciou fortemente a degradação de AMX e PCT quando o processo foto-Fenton foi empregado. A degradação de ambos compostos foi favorecida na presença do complexo ferrioxalato de potássio (FeOx) quando comparado ao Fe(NO3)3. Contudo, na presença de sulfato ferroso, a degradação de PCT foi favorecida em comparação ao FeOx. A aplicação de ambos processos foi avaliada na degradação de AMX e PCT em efluente de ETE usando diferentes fontes de radiação e comparado aos resultados em AD. A eficiência de degradação de AMX usando o processo foto-Fenton foi prejudicada pela matriz ETE. Isso não foi observado usando o processo H2O2/UV. Com relação a eficiência de degradação de PCT, esta não foi influenciada pela matriz quando ambos os processos (H2O2/UV e foto- Fenton) foram empregados. A degradação de AMX e PCT foi favorecida na presença de radiação solar... / In this work the photodegradation of the pharmaceuticals amoxicillin (AMX), diclofenac (DCF), paracetamol (PCT) and sulfamethoxazole (SMX) by photolysis and advanced oxidation processes was studied. The degradation of the compounds was performed in distilled water (DW), seawater (SW) and sewage treatment plant (STP) using artificial and solar irradiation source. The pharmaceuticals concentrations were determined by high performance liquid chromatography (HPLC) and the organic matter by total organic carbon (TOC). The intermediates generated during degradation were determined by high performance liquid chromatography coupled to the high resolution mass spectrometry and the toxicity of the solutions by bioassays with Daphnia magna and Vibrio fischeri. It was observed a small difference on the AMX and PCT degradation varying the pH between 2.5 and 9.0 and independence of H2O2 concentration (170-3400 mg L-1) when the H2O2/UV was employed. On the other hand, a strong influence of the iron species was observed on the AMX and PCT degradation when the photo-Fenton process was evaluated. The degradation of both pharmaceuticals was favored in the presence of the potassium ferrioxalate complex (FeOx) when compared to Fe(NO3)3. However, at the presence of ferrous sulphate, the PCT degradation was favored in comparison to FeOx. Both processes were evaluated for the AMX and PCT degradation in STP effluent using different radiation sources and compared with the DW results. The AMX degradation efficiency by the photo- Fenton process was affected by the STP matrix, while no influence was observed by H2O2/UV process. In relation to PCT degradation efficiency, it was not influenced by the matrix using both processes, (H2O2/UV and photo-Fenton). The AMX and PCT degradation was favoured in the presence of solar radiation. After the photo-Fenton application to both compounds and iron species... (Complete abstract click electronic access below)