Os dejetos suínos são caracterizados pelo elevado teor de sólidos, matéria orgânica, nutrientes (nitrogênio e fósforo), substâncias patogênicas, cor e odor, e, desta forma, se não forem corretamente tratados, tornam-se um poderoso poluidor ambiental e podendo acarretar risco potencial à saúde humana e ao meio ambiente. Neste contexto, surgem os chamados Processos Oxidativos Avançados (POA), que são métodos eficientes para a degradação de compostos orgânicos. No presente trabalho foi empregado um processo híbrido (físico e químico), principalmente a utilização da ozonização, potencializando o processo de tratamento com outros reagentes relevantes no tratamento de águas residuárias de suinocultura do Instituto Federal do Rio de Janeiro (IFRJ), campus Pinheiral-RJ. A caracterização do efluente de suinocultura in natura, pré-tratado e tratado foi realizada empregando-se métodos consolidados [DQO, COT, DBO5, surfactantes aniônicos, óleos e graxas, fenol, peróxido de hidrogênio, Nitrogênio (orgânico), Sólidos (ST, STV e STF) e elementos metálicos]. Primeiramente, somente processos químicos exploratórios de ozonização (sem e com Fe2+) foi testado e, devido à pouca eficiência deste tratamento (25,3 % e 21,1 % para COT e DQO, respectivamente), foi necessário um pré-tratamento físico-químico por meio da ozonização com cal hidratada, avaliando fatores como quantidade de cal, quantidade de floculante polimérico e tempo reacional, com resultados de 43,7 % para COT e 42,9 % para DQO. Posteriormente, o sobrenadante deste pré-tratamento (O3 + cal) foi usado em novos experimentos utilizando o processo de ozonização combinado com Fenton partindo do efluente pré-tratado, resultando na redução de 95,6 %, para COT, e 96,3 % para DQO, comparados com o efluente pré-tratado com ozônio e cal. A estimativa de custos operacionais e reacionais para o tratamento combinado (POA com Cal/POA com Fenton) totalizou em R$ 0,1016 por litro de efluente tratado. Também, os resíduos provenientes dos tratamentos POA com cal e POA com Fenton mostraram-se ser potenciais fertilizantes nos testes preliminares seguindo as normas da EMBRAPA, sendo testados para o solo Argissolo e para a espécie de planta Schinus molle. Após um período de 60 dias, visualmente as plantas com as presenças do fertilizante de Cal e fertilizante Cal + Ferro apresentaram maior crescimento. / Swine manure is characterized by high solids content, organic matter, nutrientes (nitrogen and phosphorus), pathogenic substances, color and odor. If not properly treated, they become a powerful environmental polluter and may result in a potential risk to human health and the environment. In this context, arise the Advanced Oxidation Processes (POAs), which are efficient methods for the degradation of organic compounds. In the present work a hybrid process (physical and chemical) was employed, mainly the use of ozonation, potentiating the treatment process with factors of greater relevance in the treatment of swine wastewater of Instituto Federal do Rio de Janeiro (IFRJ), campus Pinheiral-RJ. The in natura and treated swine effluent characterization was carried out using consolidated methods [COD, COT, BOD5, anionic surfactants, oils and greases, phenol, hydrogen peroxide, Nitrogen (organic), Solids (ST, STV and STF) and metal elements]. First, only ozonation chemical processes (without and with Fe2+) were tested and, due to the low efficiency of this treatment (25.3% and 21.1% for TOC and COD, respectively). It was necessary a physical-chemical pretreatment using ozonation with hydrated lime evaluating factors such as amount of lime, amount of polymeric flocculant and reaction time, with results of 43.7% for TOC and 42.9% for COD. Afterwards, the supernatant from this pretreatment (O3 + lime) was used in new experiments using the ozonation process combined with Fenton starting from the pretreated effluent, resulting in reductions of 95.6% for TOC and 96.3% for COD, compared to the effluent pretreated with ozone and lime. The estimate of operational and reactional costs for the combined treatment (POA with Lime/POA with Fenton) totaled R$ 0.1016 per liter of treated effluent. In addition, the residues from the POA with Lime and POA with Fenton treatments proved to be potential fertilizers in the preliminary tests following EMBRAPA standards, being tested for the Argissolo soil and for the Schinus molle plant species. After a period of 60 days, visually the plants with the presence of Lime fertilizer and Lime + Iron fertilizer showed higher growth.

Au cours des dernières décennies, les produits pharmaceutiques sont devenus une nouvelle préoccupation environnementale. Les produits pharmaceutiques ont été largement détectés dans les eaux souterraines, les eaux de surface et même dans l'eau de boisson, avec une concentration allant du ng au µg L-1 dans les effluents d'eaux usées. Les stations d’épuration ne peuvent pas éliminer complètement tous les produits pharmaceutiques en raison de leur faible concentration dans l’eau et de leur résistance à la dégradation biologique. Dans les procédés d’oxydation avancée (AOP), les méthodes les plus fréquemment utilisées incluent les réactions homogènes telles que le procédé de Fenton, de type Fenton ou le procédé Photo-Fenton.Dans ce travail, un nouveau catalyseur composite BiOCl0,75I0,25 a été synthétisé par méthode de précipitation sous pression ambiante et à basse température, suivie d'une série de caractérisations. De plus, les capacités d'adsorption et de dégradation photocatalytique du catalyseur dans l'eau ont été testées sous une lumière solaire simulée en utilisant deux polluants chimiques (Acétaminophène, acide p-hydroxyphénylacétique). / In recent decades, pharmaceuticals and personal care products (PPCPs) have emerged as a new environmental concern. Pharmaceuticals have been widely detected in ground water, surface water and even drinking water with a concentration ranging from ng to µg L-1 in wastewater effluents. Sewage treatment plants (STPs) cannot remove completely all pharmaceuticals due to their low concentration in water and resistance to biological degradation. In AOPs, the most frequently used methods include homogeneous reaction such as Fenton, Fenton like or Photo-Fenton process. In this work, composite catalyst BiOCl0.75I0.25 was synthesized by precipitation method under ambient pressure and low temperature followed with a series of characterization. Moreover, the adsorption and photocatalytic degradation abilities of new bismuth catalyst in water are tested under simulated solar light using Acetaminophen, p-hydroxyphenylacetic acid and as chemical pollutant.

Ces dernières années, de plus en plus de composés organiques réfractaires et toxiques ont été détectés dans les eaux usées. Un bon nombre de ces polluants organiques sont difficilement dégradés par des traitements classiques. Les procédés d’oxydation avancée à base de radicaux sulfates (SR-AOP) sont apparus comme une méthode innovante dans le domaine de la décontamination oxydative des eaux polluées. Des études antérieures ont porté sur ces SR-AOP utilisant du peroxodisulfate (PS) ou du peroxomonosulfate (PMS) comme oxydants, en particulier des couples «métaux de transition et oxydants» (systèmes Fe (II)/PS, systèmes Ni(II)/PMS et Co (II))/PMS), où il a été confirmé que SO4•-·présentent des avantages (sélectivité) par rapport au radical hydroxyle (HO•) pour la décontamination des eaux usées contenant des polluants organiques.Dans cette thèse, nous avons généré des radicaux tels que le radical sulfite SO3•-, le radical sulfate SO4•-, le radical peroxomonosulfate SO5•- à partir d’ions métalliques (Cr(VI), le Co(II), le Fe(III)) capables d’activer le sulfite pour la dégradation des composés organiques. L'efficacité d'élimination et le mécanisme d'oxydation ont été étudiés et le rôle des espèces soufrées a été élucidé. / In recent years, more and more refractory and toxic organic compounds are detected in wastewater. Many of these organic pollutants can hardly be degraded by conventional water treatments. Sulfate radical based advanced oxidation process (SR-AOPs), have emerged as a promising method in the field of oxidative decontamination of polluted water. Past studies focused on this SR-AOPs with peroxydisulfate (PS) or peroxymonosulfate (PMS) as oxidants, especially the ‘transition metal + oxidants’ (i.e. Fe(II)/PS system, Ni(II)/PMS system and Co(II)/PMS system), which has been confirmed that SO4·− has advantages over HO in the decontamination of wastewater containing organic pollutants. In this PhD thesis, oxysulfur radicals including sulfite radical SO3·−, sulfate radical SO4·−, peroxymonosulfate radical SO5·− produced by transition metal ions such as Cr(VI), Co(II), Fe(III) activated sulfite were used to degrade organic compounds. The removal efficiency, the oxidation mechanism were examined, and and the role of sulfur species were elucidated.

No caso de indústrias que utilizam processos de tingimento, a remoção da cor dos seus efluentes líquidos é uma grande preocupação. Os corantes azóicos representam 60% dos corantes utilizados na atualidade em todo o mundo; no entanto, são conhecidos pelo seu efeito carcinogênico e mutagênico, tornando-se urgente o seu tratamento. Assim sendo, tem surgido diversas alternativas aos processos convencionais de tratamento, relativamente aos processos de tratamento de efluentes convencionais, notadamente o processo Fenton, que se tem mostrado bastante promissor. Neste trabalho, investigou-se a otimização do processo Fenton, relativamente ao descoramento de dois corantes azóicos: a azorubina (C20H12N2Na2O7S2, C.I. 14720) e a tartrazina (C16H7N4Na3O9S2, C.I. 19140). Para tal, realizou-se um planejamento composto central, ajustou-se um modelo polinomial (empírico) aos dados experimentais obtidos e obtiveram-se as condições ótimas: razão [Fe2+]/[H2O2] = 0,64 e 0,32, pH = 1,5 e 2,8 e temperatura = 39°C. As variáveis-resposta foram: o grau de descoramento (medido pela área sob o espectro na região do visível) e as concentrações residuais de H2O2 (método do vanadato) e Fe (método da o-fenantrolina). Determinou-se o grau de mineralização por análises de carbono orgânico dissolvido e também a fitotoxicidade a sementes de alface (Lactuca sativa). Realizaram-se análises por CLAE-DAD de forma a se observar a geração dos produtos de oxidação. Obtiveram-se descoramentos de aproximadamente 100% para os corantes isoladamente e em mistura. As concentrações residuais de H2O2 e Fe foram desprezíveis. As mineralizações alcançadas foram da ordem de 50%. Observou-se um aumento de fitotoxicidade após o processo Fenton. Verificou-se, também, o desempenho do processo na presença de dois aditivos comumente usados na indústria têxtil, um igualizante e um anti-espumante. A presença dos aditivos reduziu significativamente os graus de descoramento (de 100% para 90%) e de mineralização (de 50% para 10%). Em relação à fitotoxicidade, verificou-se que os aditivos tornam as soluções muito tóxicas, não tendo sido observado um aumento estatisticamente significativo após o processo Fenton. As análises cromatográficas mostraram, inequivocamente, a presença de pelo menos um produto de oxidação nas amostras tratadas. Concluiu-se que o processo Fenton apresentou um ótimo desempenho para o descoramento dos corantes estudados. Entretanto, a presença dos aditivos tenderia a prejudicar o tratamento de efluentes que contivessem tais corantes. / In the case of industries that use dyeing processes, the removal of color from their wastewaters is a major concern. The azo dyes account for 60% of the dyes currently in use worldwide. However, they are known for their carcinogenic and mutagenic effects, making their treatment an urgent matter. Therefore, several alternatives to the conventional treatment processes have been devised, particularly the Fenton process, which has been proved to be very promising. In this work, the Fenton process optimization regarding the bleaching of two azo dyes was investigated: azorubine (C20H12N2Na2O7S2, C.I. 14720) and tartrazine (C16H7N4Na3O9S2, C.I. 19140). For that purpose, a central composite design was used, a polynomial (empiric) model was fitted to the experimental data, and the optimum conditions were determined: rate [Fe2+]/[H2O2] = 0.64 and 0.32, pH = 1.5 and 2.8, and temperature = 39°C. The response variables were: color removal (measured by the area under the spectrum obtained in the visible region) and the residual concentrations of H2O2 (vanadate method) and Fe (o-fenantroline method). It was determined the mineralization degree by dissolved organic carbon analyses and also the phytotoxicity to lettuce seeds (Lactuca sativa). HPLC-DAD analyses were performed in order to observe the generation of oxidation products. Color removals of approximately 100% were achieved for the each dyes and for a mixture of them. The residual concentrations of H2O2 and Fe were close to zero. Mineralizations around 50% were obtained and a phytotoxicity enhancement after Fenton\'s process. It has also been observed that the performance of that process in the presence of two textile auxiliary products (TAPs) commonly used, a leveling agent and an anti-foaming one. The auxiliaries reduced significantly color removal (from 100% to 90%) and the degree of mineralization (from 50% to 10%). Regarding the phytotoxicity, it was observed that the TAPs used rendered the solutions quite toxic, with no further statistically significant enhancement after the Fenton\'s process. The chromatographic analyses showed, undoubtedly, the presence of at least one oxidation product in the treated samples. It was concluded that the Fenton\'s process presented an excellent performance for removing the color of the studied dyes. However, the presence of the auxiliaries would tend to impair the treatment of wastewaters containing those dyes.

O chorume in natura utilizado foi proveniente do aterro sanitário da cidade de Cachoeira Paulista no interior do estado de São Paulo. Possui baixa razão de biodegradabilidade (DBO/DQO = 0,094) evidenciado principalmente através das análises de caracterização dos parâmetros COT (618,1 mg C/L), DQO (4345,88 mg O2/L) e DBO5 (409,7 mg O2/L) que estão acima do limite permitido pela legislação. Em função disso, os processos oxidativos avançados (POA´s) surgem como alternativa para o seu pré-tratamento. O foco principal desse trabalho foi utilizar a aplicação da fotocatálise homogênea, empregando concomitantemente a luz solar com o reagente Fenton (H2O2 + Fe2+) num reator aberto com volume constante da amostra (3L) em sistema semi-batelada para verificar a eficiência do processo na remoção da carga orgânica. O reator solar possui um suporte de madeira que está direcionado ao Equador com um ângulo de inclinação de 23º, com uma placa metálica sem pigmentação denominada branco, numa vazão constante (13 L / min) em períodos com maior intensidade de radiação UV e monitorados pelo radiômetro. Após o ajuste do chorume de acordo com a planilha experimental, o volume do reagente Ferro (0,82 mol) foi adicionado totalmente no início da reação e o peróxido de hidrogênio (30% m/v) durante 30 min do tempo total de 1 hora, através de uma bureta dosadora, de maneira controlada que o peróxido de hidrogênio fosse consumido integralmente na reação de degradação, aumentando assim sua eficiência. O chorume tratado foi bombeado até a parte superior da placa, percolando-a uniformemente enquanto recebia a radiação solar sobre a placa. O processo fotocatalítico foi otimizado por um planejamento fatorial (23) com duplicata e triplicata no ponto central contendo 19 experimentos com variáveis de entrada: pH (3, 3,5 e 4) , quantidade de [H2O2] ( 73,2 g , 85,4 g e 97,6 g ) e quantidade de [Fe2+ ] (4,0 g , 5,0 g e 6,0 g ). As variáveis respostas do processo utilizadas foram: eficiência de remoção de COT (Carbono Orgânico Total) e DQO (Demanda Química de Oxigênio). As maiores reduções percentuais de DQO e COT, respectivamente, 89,19% e 86,12%, além do aumento de sua biodegradabilidade para 0,55 com um custo de R$ 0,3558 / 3L. Desta forma, o processo fotocatalítico mostrou grande viabilidade técnica e econômica em relação à degradação da carga orgânica de chorume. / The leachate used was fresh from the landfill of the city of Cachoeira Paulista in the state of São Paulo. Has a low ratio of biodegradability (BOD / COD = 0.094) demonstrated mainly through the analysis parameters characterizing the TOC (618,1 mg C / l) COD (mg O2 4345,88 / L) and BOD5 (mg O2 409,7 / L) that are above the limit allowed by law. As a result, the advanced oxidation processes (AOP\'s) are an alternative to their pre-treatment. The main focus of this work was to use the application of photocatalysis homogeneous, employing concurrently sunlight with Fenton\'s reagent (H2O2 + Fe2+) in an open reactor with constant volume of sample (3L) in the semi-batch to verify the efficiency of the process in removal of organic matter. The solar reactor has a wooden support that is directed to the equator with a tilt angle of 23 º, with a metal plate without pigmentation called white, a constant flow rate (13 L / min) in periods with higher UV intensity and monitored by radiometer. After adjusting the leachate according to the experimental sheet, the volume of reagent iron (0,82 mol) was added entirely at the beginning of the reaction and hydrogen peroxide (30% w / v) for 30 min to 1 hour total time through a dosing burette so controlled that the hydrogen peroxide was consumed entirely in the degradation reaction, thus increasing its efficiency. The treated leachate was pumped to the top of the plate evenly percolating while receiving the solar radiation on the plate. The photocatalytic process was optimized by a factorial design (23) with duplicate and triplicate center point experiments containing 19 input variables: pH (3, 3,5 and 4), the amount of [H2O2] (73,2 g, 85,4 g 97,6 g) and the amount of [Fe 2+] (4,0 g, 5,0 g and 6,0 g). The response variables of the process were: removal efficiency of TOC (Total Organic Carbon) and COD (Chemical Oxygen Demand). The largest percentage reductions of COD and TOC, respectively, 89,19% and 86,12%, besides increasing its biodegradability to 0,55 at a cost of R $ 0,3558 / 3L. Thus, the photocatalytic process showed great technical and economic feasibility in relation to the degradation of the organic leachate.

Made available in DSpace on 2017-07-24T19:37:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Leticia Polli Felipe.pdf: 1958061 bytes, checksum: b82e1f2169bc0e76090b4e7e6ba057dd (MD5) Previous issue date: 2016-03-03 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This paper describes a study of two serious environmental problems, filters of smuggled cigarettes and dyes from the textile industry. Immobilized ferric ions in filters of smuggled cigarettes, in order to develop a new material, to act as a catalyst in the degradation of the dye Reactive Black 5, through advanced oxidation process photo- Fenton. For characterization of the material used up techniques such as spectroscopy in the infrared spectroscopy, diffuse reflectance in the UV-Vis region, scanning electron microscopy coupled with energy dispersive and atomic absorption, it was found that the iron is immobilized on the surface of the material evenly and that the structure of the material is not modified after being used in various degradations of the dye Reactive Black 5. The 23 factorial design showed that the best conditions for dye degradation were obtained using 1g of material, 100 mg L-1 H2O2 and pH 3. The material showed excellent performance, reducing 97.68% of the chromophore of the dye grouping in 60 minutes of reaction. At pH 7 the discoloration was 72.67%, not observing formation of precipitates. The material was reused in 9 dye treatments, demonstrating an excellent catalytic potential and the amount of leached ferric ions fell below 3 mgL-1.The material was also tested in the degradation of a real effluent, reducing 70, 57% of the total organic carbon in 120 minutes of reaction. This work contributed to the solution of contraband cigarette filters and textile dyes, since the results obtained were effective compared with other materials used in the decolorization of dyes through the photo-Fenton process. / Este trabalho descreve um estudo sobre dois sérios problemas ambientais, filtros de cigarros contrabandeados e corantes provenientes da indústria têxtil. Imobilizou íons férricos em filtros de cigarros contrabandeados, com o objetivo de desenvolver um novo material, para atuar como catalisador na degradação do corante Preto Reativo 5, através do processo oxidativo avançado foto- Fenton. Para caracterização do material utilizou-se técnicas como, espectroscopia na região do infravermelho, espectroscopia de refletância difusa na região UV- Vis, microscopia eletrônica de varredura acoplado a energia dispersiva e absorção atômica. Verificou-se que o ferro está imobilizado na superfície do material de maneira homogênea e que a estrutura do material não é modificada após ser utilizado em diversos estudos de descoloração do corante Preto Reativo 5. O planejamento fatorial 23 demonstrou que as melhores condições para degradação do corante foram obtidas utilizando 1g do material, 100mg L-1 de H2O2 e pH 3. O material revelou um excelente desempenho, reduzindo 97,68 % do grupamento cromóforo do corante em 60 minutos de reação. Em pH 7 a descoloração foi de 72,67%, não observando formação de precipitados. O material foi reutilizado em 9 tratamentos do corante, demonstrando um excelente potencial catalítico e a quantidade de íons férricos lixiviado ficou abaixo de 3mg L-1. O material também foi testado na degradação de um efluente real, reduzindo 70,57% do carbono orgânico total em 120 minutos de reação. Este trabalho contribuiu para solução dos filtros de cigarros contrabandeados e os corantes têxteis, uma vez que os resultados obtidos mostraram-se eficientes quando comparados com outros materiais utilizados na descoloração de corantes através do processo foto-Fenton.

Submitted by Angela Maria de Oliveira (amolivei@uepg.br) on 2017-12-20T16:30:11Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DANIELA TIDRE DE SOUZA.pdf: 1569807 bytes, checksum: a2dd69bd5899839f2401407661d74e73 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-20T16:30:11Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DANIELA TIDRE DE SOUZA.pdf: 1569807 bytes, checksum: a2dd69bd5899839f2401407661d74e73 (MD5) Previous issue date: 2017-10-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A contaminação dos solos pelo derramamento de gasolina é um grande problema ambiental, principalmente devido aos hidrocarbonetos constituintes da gasolina como o benzeno, tolueno e xilenos. Desta forma, estudos de técnicas modernas de remediação de áreas contaminadas são de grande importância. Os Processos Oxidativos Avançados (POAs) são muito aplicados na remediação de áreas contaminadas com hidrocarbonetos, dentre estas, destaca-se o processo tipo-Fenton, esse processo consiste basicamente da decomposição do peróxido de hidrogênio catalisado por íons Fe3+, onde também pode ser catalisado pelas formas minerais de ferro presente no solo. Em decorrência disso, este trabalho teve como objetivo avaliar e comparar a eficiência do processo tipo-Fenton com adição de Fe3+ e utilizando o ferro mineral, assim como, avaliar o efeito da presença de etanol na gasolina durante o tratamento e a fitotoxicidade. Para as determinações utilizou-se cromatografia gasosa acoplada ao sistema de headspace, onde também houve uma extração prévia associando a adição de cloreto de sódio, vortex e ultrassom, apresentando índices de recuperação entre 79,25% a 108,41% para o benzeno. A determinação dos BTX via CG-headspace mostrou-se um método confiável uma vez que na faixa linear estudada (0,05 a 80 mg Kg-1) apresentou boa linearidade com R2=0,9989 para o benzeno e a precisão avaliada ficou entre 0,87 e 3,18%. Os resultados obtidos dos estudos de degradação mostraram que os processos foram eficientes na remoção dos BTX. Para as reações com adição de ferro (Fe3+) a redução dos BTX foi maior que 93 ± 0,08% e 91 ± 0,24% para as gasolinas com e sem etanol, respectivamente após 120 minutos de reação. E para as reações utilizando apenas o ferro mineral, a remoção foi maior que 89 ± 0,78% e 67 ± 0,49% com etanol e sem etanol. Evidenciando a eficiência dos óxidos de ferro presentes nessa amostra de solo. Apesar da elevada eficiência na remoção dos BTX, os ensaios de fitotoxicidade realizados após o tratamento com sementes de Lactuca sativa mostraram aumento na fitotoxicidade. Os resultados mostraram que após o tratamento e independente do processo utilizado não ocorreu germinação das sementes. Desta forma, os resultados indicam que subprodutos formados durante a degradação, apresentam maior toxicidade frente ao bioindicador Lactuca sativa. Desta forma, embora os processos de remediação utilizados neste estudo mostrarem ser eficientes na remoção dos BTX (remoção > 67%), o tempo do tratamento de 120 minutos não é o suficiente para remover a fitotoxicidade. / The contamination of soils by gasoline spills is a biggest environmental problem, mainly due to the hydrocarbons that derived from gasoline such as benzene, toluene and xylene. In this way, studies of modern remediation techniques of contaminated areas are important. The Advanced Oxidative Processes (AOPs) have are widely employed in remediation of areas contaminated by hydrocarbons, among the Fenton-type process, which has been used quite frequently in soil remediation. This process basically consists of the decomposition of hydrogen peroxide catalyzed by Fe3+ ions, and this process can also be catalyzed by the mineral forms of iron present in the soil. As a result, this work had as objective to evaluate and compare the efficiency of the Fenton-type process with addition of Fe3+ and using the mineral iron. As well as evaluating the effect of the presence of ethanol in gasoline during treatment and the phytotoxicity. For the determinations, gas chromatography coupled to the headspace system was used, where there was also a previous extraction associating the addition of sodium chloride, vortex and ultrasound, presenting recovery rates between 79,25% and 108,41% for benzene. The determination of BTX through CG-headspace proved to be a reliable method since in the studied linear range (0,05 to 80 mg Kg-1) showed good linearity with R2= 0.9989 for benzene and the precision evaluated was between 0,87 and 3,18%. The results obtained from the degradation studies showed that the processes were efficient in the removal of BTX. The obtained results showed that the processes were efficient in the removal of BTX. For reactions with iron addition (Fe3+) the reduction of BTX was greater than 93 ± 0,08% and 91 ± 0,24% for gasolines with and without ethanol, respectively after 120 minutes of reaction. And for reactions using only mineral iron, the removal was greater than 89 ± 0.78% and 67 ± 0.49% with ethanol and without ethanol, respectively. Evidence for the efficiency of iron oxides present in this soil sample. Despite the high efficiency of BTX removal, the phytotoxicity tests performed after treatment with Lactuca sativa seeds showed an increase in phytotoxicity. The results showed that after the treatment and regardless of the process used no germination of seeds occurred. Thus, the results indicate that by-products formed during degradation, present higher toxicity to the bioindicator Lactuca sativa. Thus, although the remediation processes used in this study prove to be efficient in removing BTX (removal> 67%), the treatment time of 120 minutes is not enough to remove phytotoxicity.

Os efluentes de lavanderia hospitalar representam uma mistura complexa de produtos químicos, matéria orgânica, medicamentos e seus metabólitos e microrganismos patogênicos. Para tanto, a inadequação no tratamento ou a falta de tratamento deste efluente acarreta risco potencial à saúde humana e ao meio ambiente. Neste contexto, surgem os chamados Processos Oxidativos Avançados (POAs), que são métodos eficientes para a degradação de compostos orgânicos. Nesse sentido, o presente trabalho de pesquisa teve como objetivo avaliar a potencialidade da combinação dos processos de ozonização catalítica e Fenton na degradação de poluentes do efluente de lavanderia hospitalar proveniente da indústria Lavebras Higienização de Têxteis S/A. A caracterização do efluente de lavanderia hospitalar in natura foi realizada empregando-se métodos consolidados como DQO, COT, DBO5, surfactantes aniônicos, fenol, peróxido de hidrogênio, Sólidos (ST, STV e STF), entre outros. Para a otimização das variáveis e dos respectivos níveis dos processos oxidativos foi realizado o planejamento estatístico completo do tipo 23, sendo determinado as melhores condições entre as concentrações catalíticas de Fe+2 e do agente oxidante de H2O2, além das condições de pH do meio reacional, tendo como variáveis resposta os percentuais de redução de DQO e COT. Os resultados obtidos mostraram-se promissores, sendo que a redução média de COT com 95,24 % e de DQO com 95,00 % para os ensaios com as variáveis da reação otimizada, com o custo no valor de R$ 0,09 / L de efluente. Após o processo de ozonização e Fenton, a amostra do melhor experimento: concentração de Fe2+ 2,0 g L-1, concentração de H2O2 5,0 g L-1 e pH 4,0; foi tratado por um processo biológico - Sistema Lodo Ativado (SLA), a fim de verificar a eficiência de degradação da matéria orgânica do efluente estudado através do sistema conjugado (POA - SLA). Neste teste combinado POA - SLA foi possível atender às características de águas para fins de reuso. / Hospital laundry wastewater represent a complex mixture of chemicals, organic matter, drugs and their metabolites and pathogenic microorganisms. To this end, inadequate treatment or lack of treatment of this effluent carries potential risk to human health and the environment. In this context, the so called advanced oxidation processes (AOPs) arise, which are extremely effective methods for degrading organic compounds. In this sense, this research was to evaluate the potential of the combination of catalytic ozonization processes and Fenton in pollutant degradation of hospital laundry effluent from the Lavebras Hygiene industry Textiles S/A. The characterization of the hospital laundry efluente in natura was performed by using optimized methods such as COD, TOC, BOD5, anionic surfactants, oils and grease, phenol, hydrogen peroxide, Solid (TS, FTS and VTS), among others. For the optimization of the variables and respective levels of the oxidative processes was performed complete statistical design of the type 23, it is determined the best conditions of the catalytic concentration of Fe+2 and of the oxidizing agente H2O2, in addition to the pH condictions of the reaction medium, with a response factor of COD and COT reduction. The results obtained were promising, with the average reduction of 95.24% COT and COD with 95.00% for the tests with the optimized reaction variables, with a cost of R $ 0.09 / L of effluent. After the ozone and Fenton processes, the best experiment sample: concentration of Fe2+ 2.0 g L-1, concentration of H2O2 5.0 g L-1 and pH 4.0; was treated by a biological process - Activated Sludge System (ASS), in order to verify the degradation efficiency of the organic matter of the studied effluent through the conjugated system (APO - ASS). In this combined APO - ASS test it was possible to meet the water characteristics for reuse purposes.

O objetivo principal deste trabalho foi estudar a interferência de íons Cu2+ e Zn2+ na degradação do fenol pela reação de Fenton (Fe2+/Fe3+ + H2O2). Ambos os íons apresentaram efeito catalítico na reação de Fenton, porém atuam em etapas diferentes durante essa reação. Um dos primeiros intermediários da degradação, o catecol, é capaz de reduzir o Fe3+ a Fe2+, que, na presença de H2O2, cria um ciclo redox bastante eficiente. Portanto, este ciclo passa a ser o mecanismo principal da degradação térmica de fenol e seus produtos de oxidação nas etapas iniciais da reação. O íon Zn2+ interfere no tempo de persistência do catecol no meio reacional, provavelmente via estabilização do radical semiquinona correspondente. Um estudo da reação de cupro-Fenton (Cu2+ + H2O2) sugere dois possíveis papéis dos íons cobre: i) A reação de íons Cu1+ com H2O2 pode regenerar Cu2+ via uma reação análoga a de Fenton, formando radicais HO•. Na presença de um excesso de H2O2, o radical HO• pode ser consumido por outra molécula de H2O2 para produzir HOO•- e O2•-, (ii) Na etapa final da reação, quando o ferro(III) da solução é complexado na forma de ferrioxalato, os íons cobre assumem o papel de principal catalisador da degradação. Deste modo, a associação da reação de Fenton com a de cupro-Fenton resulta num aumento da eficiência global de mineralização do fenol / The principal objective of this work was a study of the interference of Cu2+ and Zn2+ ions on the degradation of phenol by the Fenton reaction (Fe2+/Fe3+ + H2O2). Both ions have a catalytic effect on the Fenton reaction, but act in different stages of the reaction. One of the first intermediates formed in the reaction, catechol, can reduce Fe3+ to Fe2+, which, in the presence of H2O2, forms an efficient catalytic redox cycle. Thus, this cycle becomes the principal route of thermal degradation of phenol and its oxidation products in the initial stages of the reaction. The Zn2+ interferes in the persistence time of catechol, probably via complexation with the corresponding semiquinone radical. A study of the cupro-Fenton reaction (Cu2+ + H2O2) suggests two principal modes of action of copper ions: (i) The reaction of Cu+ with H2O2 can regenerate Cu2+ via a reaction analogous to the Fenton reaction, forming the HO• radical. In the presence of excess H2O2, the HO• radical can react with another molecule of H2O2 to produce HOO•- and O2•-. (ii) In the final stages of the reaction, when the iron(III) in the solution is complexed in the form of ferrioxalate, the copper ions assume the role of the main catalyst of the degradation. As a result, the association of the Fenton reaction with the cupro-Fenton reaction leads to an overall improvement of the efficiency of the mineralization of phenol.

La thèse a porté principalement sur la mise en œuvre de procédés d'oxydation avancée permettant l'élimination de trois anti-inflammatoires non stéroïdiens, le kétoprofène, le naproxène et le piroxicam dans l'eau. Ces trois composés sont parmi les médicaments les plus utilisés, dont la présence dans les eaux naturelles présente potentiellement un risque toxicologique. En raison de la faible efficacité d'élimination des produits pharmaceutiques par les stations traditionnels de traitement des eaux usées, les scientifiques se sont mis à la recherche de technologies de traitements efficaces et respectueuses de l'environnement. Les procédés d'oxydation avancée, comme l'ozonation-biofiltration, l'électro-Fenton et l'oxydation anodique peuvent permettre d'atteindre la destruction presque complète des polluants étudiés et de ce fait ils ont suscité un intérêt grandissant au cours des deux dernières décennies. Tout d'abord, ce travail s'intéresse à l'élimination de certains produits pharmaceutiques dans des solutions synthétiques préparées dans l'eau de robinet à l'aide des procédés électro-Fenton et oxydation anodique dans une cellule électrochimique équipée d'une anode de platine ou de diamant dopé au bore et d'une cathode de feutre de carbone. Cette étude a été menée à l'échelle du laboratoire. Les vitesses d'élimination des molécules pharmaceutiques ainsi que le degré de minéralisation des solutions étudiées ont été déterminées sous différentes conditions opératoires. Pendant ce temps, les sous-produits de l'oxidation générés au cours de la minéralisation ont également été identifiés, ce qui nous a permis de proposer les voies d'oxydation possible pour chaque composé pharmaceutique en présence du radical hydroxyl •OH. Enfin, l'évolution de la toxicité au cours des traitements a été suivie en utilisant la méthode Microtox, basée sur l'inhibition de la fluorescence des bactéries Vibrio fischeri. Dans la deuxième partie de ce travail de thèse, les trois anti-inflammatoires non stéroïdiens ont été ajoutés dans une eau déminéralisée ou dans une eau de surface. Ces eaux ont été traitées à l'aide de différentes doses d'ozone; puis le traitement à l'ozone à été combiné à un traitement biologique par biofiltration. Un biofilm biologique déposé à la surface d'un filtre de charbon actif a été utilisé pour déterminer la biodégradabilité des sous-produits d'oxydation formés dans les eaux de surface ozonée. L'identification des intermédiaires formés lors des processus de traitement et des contrôles de toxicité bactérienne ont été menées pour évaluer la voie de dégradation des produits pharmaceutiques et des effets biologiques potentiels, respectivement / The thesis mainly focused on the implementation of advanced oxidation processes for the elimination of three non-steroidal anti-inflammatory drugs-ketoprofen, naproxen and piroxicam in waters. The three compounds are among the most used medicines, whose presence in waters poses a potential ecotoxicological risk. Due to the low pharmaceuticals removal efficiency of traditional wastwater treatement plants, worldwide concerns and calls are raised for efficient and eco-friendly technologies. Advanced oxidation processes, such as ozonation-biofiltration, electro-Fenton and anodic oxidation processes, which attracted a growing interest over the last two decades, could achieve almost complete destruction of the pollutants studied. Firstly, removal of selected pharmaceuticals from tap water was investigated by electrochemical advanced oxidation processes “electro-Fenton” and “anodic oxidation” with Pt or boron-doped diamond anode and carbon felt cathode at lab-scale. Removal rates and minieralization current efficencies under different operatioanl conditions were analysed. Meanwhile, intermediates produced during the mineralization were also identified, which helps to propose plausible oxidation pathway of each compound in presence of •OH. Finally, the evolution of the global toxicity of treated solutions was monitored using Microtox method, based on the fluorescence inhibition of Vibrio fischeri bacteria. In the second part, the three nonsteroidal anti-inflammatory molecules added in organics-free or surface water were treated under varying ozone treatment regimes with the quite well established technology ozone/biofiltration. A bench-scale biological film was employed to determine the biodegradability of chemical intermediates formed in ozonized surface water. Identification of intermediates formed during the processes and bacterial toxicity monitoring were conducted to assess the pharmaceuticals degradation pathway and potential biological effects, respectively