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 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.

Agrotóxicos são frequentemente relatados na literatura em contaminações de ambientes aquáticos, sendo provenientes do lixiviamento de solos, do descarte inadequado de embalagens agrícolas, dentre outros. Nesse contexto, os processos oxidativos avançados (POA) têm sido estudados como alternativa para o tratamento desses compostos em meio aquoso. Os POA consistem na oxidação de compostos orgânicos pela formação de radicais livres com alto poder oxidante. Diante desses aspectos, o presente trabalho teve como proposta o estudo da degradação dos herbicidas hexazinona e diuron, aliada ao planejamento experimental do tipo composto central, a fim de otimizar o processo de degradação. Para tanto, realizaram-se as degradações através dos processos H2O2/UV e foto-Fenton em concentrações iniciais próximas a 7 e 20 mg L-1 para a hexazinona e diuron, respectivamente. Os experimentos foram conduzidos em um reator fotoquímico (200 mL a 25 °C) com aplicação de irradiação UV, proveniente de uma lâmpada de Hg (degradação H2O2/UV) e de luz negra (degradação foto-Fenton). No processo via H2O2/UV foram avaliadas a concentração de H2O2 (0,65 a 13,34 mmol L-1) e pH (2,77 a 11,23), e para o processo foto-Feton avaliou-se a concentração de H2O2 (0,09 a 29,1 mmol L-1) e Fe (II) (0,01 a 0,92 mmol L-1). Como variável independente, utilizou-se a remoção de Carbono Orgânico Total (COT) nos dois casos. A eficiência na degradação dos herbicidas foi determinada através das técnicas de Espectroscopia UV-Vis, Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (HPLC/UV), remoção de Carbono Orgânico Total e Cromatografia de Íons. A análise dos modelos matemáticos, obtidos a partir dos planejamentos, possibilitou a avaliação da influência das variáveis, determinando as melhores condições. No processo H2O2/UV observou-se que a influência da variável H2O2 é maior comparada ao pH. A melhor condição de degradação apresentou concentrações de H2O2 iguais a 7 mmol L-1 e valores de pH de 2,8. Como resultado, obteve-se 96 % de remoção do COT e a não detecção de ambos os herbicidas após 2 minutos de reação. No processo foto-Fenton, a realização de três planejamentos foi necessária para a otimização do sistema. Primeiro e segundo planejamentos indicaram a melhor condição, enquanto que o terceiro planejamento revelou que concentrações elevadas de H2O2 e Fe2+ não garantem maior eficiência. As condições ideais encontradas foram iguais a 0,291 mmol L-1 para o Fe2+ e 2,91 mmol L-1 para o H2O2, obtendo-se 76 % de remoção do COT e não detecção dos herbicidas nos primeiros minutos de degradação. Em ambas as degradações não foi possível observar diferenças em relação a cinética de degradação para os herbicidas. A degradação via H2O2/UV mostrou melhor desempenho, pois apresentou maior taxa de mineralização além de não necessitar o emprego do íon Fe(II). / Pesticides are often reported in the literature on aquatic environments contamination, being a result of soil leaching, improper disposal of agricultural packages, among others. In this context, advanced oxidation processes (AOP) have been studied as an alternative to treat these compounds in aqueous medium. The AOP consist in the oxidation of organic compounds through the formation of free radicals with a high oxidizing power. Considering these aspects, the present work aimed to study degradation of the herbicides diuron and hexazinone, coupled with an experimental setup as central compost, in order to optimize the degradation process. For this purpose, the degradation was carried out by H2O2/UV and photo-Fenton processes at initial concentrations close to 7 and 20 mg L-1 to hexazinone and diuron, respectively. The experiments were conducted in a photochemical reactor (200 mL at 25 ° C) with application of UV irradiation from Hg lamp (H2O2/UV degradation) and black-light (photo-Fenton degradation). In the H2O2/UV process, the concentrations of H2O2 (0.65 to 13.34 mmol L-1) and pH (2.77 to 11.23) were evaluated, and in the photo-Fenton process, the concentrations of H2O2 (0.09 to 29.1 mmol L-1) and Fe (II) (0.01 to 0.92 mmol L-1) were analyzed. In both processes, the removal of Total Organic Carbon (TOC) was used as an independent variable. The efficiency of the herbicide degradation was determined by UV/Vis spectroscopy, high performance liquid chromatography (HPLC/UV), removal of the Total Organic Carbon and ion chromatography. The analysis of the mathematical models obtained from the experimental setup allowed the evaluation of the variables influence ,determining the best conditions. The H2O2/UV process showed that the influence of the H2O2 is higher compared to that of the pH. The best degradation condition presented H2O2 concentrations of 7 mmol L-1 and a pH value of 2.8. As a result, 96% TOC removal was observed, and none of the herbicides were detected after 2 minutes of reaction. In the photo-Fenton process, the conduction of three setups was necessary to confirm the best condition. The first and second setups indicated the best condition, while the third one showed that high concentrations of H2O2 and Fe2+ do not guarantee a greater degradation efficiency. Ideal conditions were equal to 0.291 mmol L-1 for Fe2+ and 2.91 mmol L-1 for H2O2, where 76% of TOC removal was obtained and also no herbicides detection was seen in the early minutes of degradation. In both processes, it was not possible to observe differences in the degradation kinetics of the herbicides. The H2O2/UV degradation showed better performance because of a greater mineralization rate besides not requiring the ion Fe (II) use.

Agrotóxicos são frequentemente relatados na literatura em contaminações de ambientes aquáticos, sendo provenientes do lixiviamento de solos, do descarte inadequado de embalagens agrícolas, dentre outros. Nesse contexto, os processos oxidativos avançados (POA) têm sido estudados como alternativa para o tratamento desses compostos em meio aquoso. Os POA consistem na oxidação de compostos orgânicos pela formação de radicais livres com alto poder oxidante. Diante desses aspectos, o presente trabalho teve como proposta o estudo da degradação dos herbicidas hexazinona e diuron, aliada ao planejamento experimental do tipo composto central, a fim de otimizar o processo de degradação. Para tanto, realizaram-se as degradações através dos processos H2O2/UV e foto-Fenton em concentrações iniciais próximas a 7 e 20 mg L-1 para a hexazinona e diuron, respectivamente. Os experimentos foram conduzidos em um reator fotoquímico (200 mL a 25 °C) com aplicação de irradiação UV, proveniente de uma lâmpada de Hg (degradação H2O2/UV) e de luz negra (degradação foto-Fenton). No processo via H2O2/UV foram avaliadas a concentração de H2O2 (0,65 a 13,34 mmol L-1) e pH (2,77 a 11,23), e para o processo foto-Feton avaliou-se a concentração de H2O2 (0,09 a 29,1 mmol L-1) e Fe (II) (0,01 a 0,92 mmol L-1). Como variável independente, utilizou-se a remoção de Carbono Orgânico Total (COT) nos dois casos. A eficiência na degradação dos herbicidas foi determinada através das técnicas de Espectroscopia UV-Vis, Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (HPLC/UV), remoção de Carbono Orgânico Total e Cromatografia de Íons. A análise dos modelos matemáticos, obtidos a partir dos planejamentos, possibilitou a avaliação da influência das variáveis, determinando as melhores condições. No processo H2O2/UV observou-se que a influência da variável H2O2 é maior comparada ao pH. A melhor condição de degradação apresentou concentrações de H2O2 iguais a 7 mmol L-1 e valores de pH de 2,8. Como resultado, obteve-se 96 % de remoção do COT e a não detecção de ambos os herbicidas após 2 minutos de reação. No processo foto-Fenton, a realização de três planejamentos foi necessária para a otimização do sistema. Primeiro e segundo planejamentos indicaram a melhor condição, enquanto que o terceiro planejamento revelou que concentrações elevadas de H2O2 e Fe2+ não garantem maior eficiência. As condições ideais encontradas foram iguais a 0,291 mmol L-1 para o Fe2+ e 2,91 mmol L-1 para o H2O2, obtendo-se 76 % de remoção do COT e não detecção dos herbicidas nos primeiros minutos de degradação. Em ambas as degradações não foi possível observar diferenças em relação a cinética de degradação para os herbicidas. A degradação via H2O2/UV mostrou melhor desempenho, pois apresentou maior taxa de mineralização além de não necessitar o emprego do íon Fe(II). / Pesticides are often reported in the literature on aquatic environments contamination, being a result of soil leaching, improper disposal of agricultural packages, among others. In this context, advanced oxidation processes (AOP) have been studied as an alternative to treat these compounds in aqueous medium. The AOP consist in the oxidation of organic compounds through the formation of free radicals with a high oxidizing power. Considering these aspects, the present work aimed to study degradation of the herbicides diuron and hexazinone, coupled with an experimental setup as central compost, in order to optimize the degradation process. For this purpose, the degradation was carried out by H2O2/UV and photo-Fenton processes at initial concentrations close to 7 and 20 mg L-1 to hexazinone and diuron, respectively. The experiments were conducted in a photochemical reactor (200 mL at 25 ° C) with application of UV irradiation from Hg lamp (H2O2/UV degradation) and black-light (photo-Fenton degradation). In the H2O2/UV process, the concentrations of H2O2 (0.65 to 13.34 mmol L-1) and pH (2.77 to 11.23) were evaluated, and in the photo-Fenton process, the concentrations of H2O2 (0.09 to 29.1 mmol L-1) and Fe (II) (0.01 to 0.92 mmol L-1) were analyzed. In both processes, the removal of Total Organic Carbon (TOC) was used as an independent variable. The efficiency of the herbicide degradation was determined by UV/Vis spectroscopy, high performance liquid chromatography (HPLC/UV), removal of the Total Organic Carbon and ion chromatography. The analysis of the mathematical models obtained from the experimental setup allowed the evaluation of the variables influence ,determining the best conditions. The H2O2/UV process showed that the influence of the H2O2 is higher compared to that of the pH. The best degradation condition presented H2O2 concentrations of 7 mmol L-1 and a pH value of 2.8. As a result, 96% TOC removal was observed, and none of the herbicides were detected after 2 minutes of reaction. In the photo-Fenton process, the conduction of three setups was necessary to confirm the best condition. The first and second setups indicated the best condition, while the third one showed that high concentrations of H2O2 and Fe2+ do not guarantee a greater degradation efficiency. Ideal conditions were equal to 0.291 mmol L-1 for Fe2+ and 2.91 mmol L-1 for H2O2, where 76% of TOC removal was obtained and also no herbicides detection was seen in the early minutes of degradation. In both processes, it was not possible to observe differences in the degradation kinetics of the herbicides. The H2O2/UV degradation showed better performance because of a greater mineralization rate besides not requiring the ion Fe (II) use.

Dans cette étude nous avons utilisé le bisphénol A (BPA) comme polluant modèle pour analyser l'efficacité des différents processus de Fenton et photo-Fenton mis en place. Dans un premier temps nous avons étudié le processus de Fenton en présence du complexe Fe(III)-EDDS utilisé comme source de fer. Différents paramètres physico-chimiques (concentrations en H2O2, Fe(III)-EDDS, O2 et le pH) ont été testés afin d'optimiser l'efficacité du système en termes de dégradation du BPA. Parallèlement, le même type d'étude a été mené en présence de lumière (de 300 à 450 nm) afin d'étudier le processus de photo-Fenton. Dans les 2 cas nous avons mis en évidence un effet du pH peu commun puisque la dégradation de BPA est plus rapide et importante plus le pH est élevé dans une gamme allant de 3,0 à 9,0. Dans le but de comprendre le mécanisme mis en jeu des expériences d'inhibition de radicaux (*OH et HO2●/O2●-) ont été réalisées. Une des conclusions importantes de ce travail est que dans les deux systèmes le complexe Fe(III)-EDDS joue un rôle très positif pour la dégradation du BPA. De plus, nous avons également montré que ces processus étaient très efficaces pour des pH proches de la neutralité et faiblement basiques. La comparaison avec d'autres complexant du fer (EDTA, citrate, oxalate) montre qu'en présence du complexe Fe(III)-EDDS nous obtenons l'efficacité la plus importante. Ce résultat et le fait que les processus soient très efficaces à pH neutre ou faiblement basiques montrent que le complexe Fe(III)-EDDS est vraiment une source de fer très prometteuse dans les processus de Fenton et photo-Fenton. Dans une troisième partie nous avons regardé l'effet d'EDDS dans un système hétérogène en présence de Goethite comme source de fer. Dans ce chapitre il a été mis en évidence que l'EDDS inhibe le processus de Fenton, EDDS s'adsorbe fortement à la surface et limite la réactivité de H2O2 avec la surface de la Goethite. Par contre dans le processus de photo-Fenton, EDDS augmente l'efficacité de dégradation du BPA à pH proche de la neutralité et à faible concentration en H2O2.

Ce manuscrit de thèse est consacré à la modification de feutres de carbone pour la préparation de matériaux d’électrodes hautement performants pour le procédé électro-Fenton (EF), appliqué aux traitements des eaux chargées en polluants bioréfractaires. Dans un premier temps, des feutres de carbone commerciaux (CF) ont été mis en œuvre pour optimiser l'élimination de colorants (Acide Orange) et de produits pharmaceutiques (Paracétamol). Les chemins réactionnels conduisant à la minéralisation de ces polluants bioréfractaires ont été élucidés et la toxicité des sous-produits identifiés a été déterminée à différents temps d’électrolyse. Dans la suite du travail, une nouvelle cathode a été préparée par dépôt électrochimique d'oxyde de graphène réduit (rGO) sur la surface des feutres de carbone commerciaux. Divers moyens de réduction ont été étudiés et les propriétés structurales et texturales de l'électrode modifiée ont été déterminées par microscope électronique à balayage, diffraction des rayons X, Spectrométrie photoélectronique X, BET et mesure d'angle de contact. La cathode élaborée présente une bonne stabilité et une grande efficacité de traitement lorsqu'elle est appliquée pour décomposer l’Acide Orange 7 (AO7), la molécule de colorant azoïque modèle choisie. Dans une dernière partie du travail, nous avons proposé un système original de traitement électrochimique de type EF à base d’une pile à glucose. Dans ce système, l’énergie nécessaire est fournie par l’oxydation du glucose à l’anode, sur feutre de carbone décoré de nanoparticules d’or alors que la cathode est constituée du feutre modifié par un carbone microporeux dopé en azote présentant des propriétés d’électrocatalyse compatibles à la réduction de l’oxygène en peroxyde d’hydrogène dans la cellule de type pile à combustible. Le manuscrit présente la synthèse et la caractérisation de ces deux électrodes. L’originalité du travail réside en la quantité particulièrement faible d’or nécessaire à l’anode et au potentiel de réduction de l’oxygène particulièrement haut obtenus sur les carbones microporeux dopés à l’azote. Les propriétés catalytiques de l'anode et de la cathode ont induit une densité de courant de sortie stable (360,3 ± 51,5 mA.m-2 à 400 ± 50 mV) et maintenue à long terme. En conséquence, 90% de la concentration initiale du polluant (AO7) a été éliminée après une dégradation prolongée de 10 h. La puissance de la cellule est faible (170 mW.m-2) mais constante au moins pendant deux mois. Cette première preuve de concept d'un système abiotique de type pile à combustible - Fenton a démontré une efficacité élevée vis-à-vis de la dégradation des polluants bioréfractaires avec un énorme potentiel dans les domaines liés à l'énergie et la protection de l’environnement. / This thesis manuscript presented the modification and application of carbon felt material for wastewater treatment accommodating biorefractory pollutants by electro-Fenton (EF) process. First of all, the optimal condition of EF treatment for dye/pharmaceuticals removal using commercial carbon felt (CF) was investigated. From that, the degradation pathways in the relationship with the toxicity of their by-products were built and proposed. Concerning the modification for commercial CF, a new cathode was set up by electrochemical deposition of reduced Graphene Oxide (rGO) on the surface of CF via various reduction ways. The structure property of modified electrode was investigated by SEM, XRD, XPS, BET and contact angle measurement. The new cathode exhibited good stability and high treatment efficiency when it was applied to decompose Acid Orange 7 (AO7), a model azo dye molecule. The EF treatment was also developed further by contributing a new Fuel-cell Fenton system without any external power supply. In this approach, AO7 was continuously chosen to degrade by electro-Fenton process at a designed cathode (Carbon Felt (CF)/porous Carbon (pC)) supplied by direct clean electrical energy from abiotic glucose oxidation at a CF/gold anode (CF@Au). The catalytic properties of both anode and cathode induced a stable output current density of 360.3 ± 51.5 mA m−2 at 400 ± 50 mV, maintained for long-term period. As a consequence, 90 % of the initial concentration of the pollutant, identified by HPLC analysis, was eliminated upon extended EF degradation for 10 h, and the cell power output of 170 mW m-2 was stable at least for two months. Hence, this first proof of concept of an abiotic Fuel cell – Fenton system demonstrated a high efficiency towards pollutant degradation with a huge potential in both energy-related areas and environmental protection.

Due to the growing concern for the environment, several Technologies for treatment of industrial effluents are being developed in order to minimize the impacts on water resources. Amid the various studied technologies, Advanced Oxidations Processes (AOPs) have received attention considerable. Among AOPs, the Fenton reaction, as source of generation hydroxyl radicals, has been outstanding. The Fenton reaction is the catalytic process of decomposition of hydrogen peroxide (H2O2) by ferrous ion (Fe2+) generating hydroxyl radicals, (HO•). The hydroxyl radical has a high oxidizing power, which leads to a partial or total degradation of large number of pollutants compounds. The ferrous ion, in appropriate pH, has the coagulant properties and may contribute to the removal of suspended particles in solution. The efficiency of the Fenton reaction can be enhanced when combined with the settling process. Depending of effluent, the sedimentation may be a slow step that can to reduce the application process on an industrial scale. The use of settler can accelerate the process, allowing the use of the method and also in continuous flow and also the use of iron concentrations higher, increasing the efficiency of treatment. In this study it was evaluated the efficiency of the coagulation processes, Fenton / flocculation, and coagulation followed by Fenton / flocculation in the treatment of effluents from the paints industries. In this study also was projected a lamellar settler to accelerate the sedimentation process. The results confirmed the efficiency of Fenton reaction followed by coagulation / flocculation in the treatment of real effluent of paint industry. The treatment led to a reduction of approximately 95% of COD of effluent, it suitable for disposal. Applying the same technology, using the settler in the sedimentation processes, the efficiency of COD reduction was the same, however, the treatment time was about eight times lower. The application of the Fenton reaction followed by sedimentation trough the lamellar settling led to a reduction of 95% of COD of effluent. The system Fenton / flocculation with lamellar settler was the process more promising, due using of lower concentrations of reactants. The process can be applied in the treatment of industrial effluent, with advantages over conventional methods. / Em função da crescente preocupação com o meio ambiente diversas tecnologias de tratamento de efluentes industriais estão sendo desenvolvidas, visando minimizar os impactos gerados sobre os recursos hídricos. Em meio às diversas tecnologias estudadas, os Processos Oxidativos Avançados (POAs) têm recebido considerável atenção. Dentre os POAs a utilização da reação de Fenton como fonte geradora de radical hidroxila tem se destacado. A reação de Fenton consiste no processo catalítico de decomposição do peróxido de hidrogênio (H2O2) pelo íon ferroso (Fe2+) gerando os radicais hidroxila (HO•). Os radicais hidroxilas têm alto poder de oxidação, o que leva a uma degradação parcial ou total de inúmeros compostos poluentes. O íon ferroso, em pH apropriado, apresenta propriedades coagulante, podendo contribuir com a remoção de partículas suspensas em solução. A eficiência da reação de Fenton pode ser ampliada quando associada ao processo de sedimentação. Dependendo do efluente tratado, a sedimentação pode ser uma etapa lenta que pode prejudicar a aplicação do processo em escala industrial. A utilização de sedimentadores pode acelerar o processo, permitindo a utilização do método em regime continuo e também trabalhar com altas concentrações de ferro, aumentando a eficiência do tratamento. Neste estudo buscou-se avaliar a eficiência dos processos de coagulação, Fenton /Floculação, e coagulação seguida de Fenton / Floculação no tratamento de efluentes oriundos da indústria de tintas. Também empregou-se um sedimentador lamelar tubular para acelerar o processo de sedimentação.Os resultados comprovaram a eficiência da coagulação seguida de Fenton / Floculação no tratamento de um efluente real de uma indústria de tinta local. O tratamento levou a redução de aproximadamente 95% da DQO do efluente, adequando-o para descarte. Aplicando-se a mesma tecnologia, utilizando o sedimentador lamelar nos processos de sedimentação, a eficiência para a redução da DQO foi basicamente a mesma, no entanto, o tempo d o tratamento foi aproximadamente oito vezes menor. A aplicação da reação de Fenton seguida de sedimentação através do sedimentador lamelar levou a redução de 95% da DQO do efluente. Dos processos estudados o sistema Fenton / Floculação com sedimentador lamelar foi o mais promissor, pois, utilizou menores concentrações dos reagentes, podendo ser aplicado no tratamento do efluente industrial, com vantagens frente aos métodos convencionais utilizados.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this work, zinc ferrite oxide was performed (ZnFe2O4) was synthesized by the solvothermal conventional method and the microwave-assisted solvothermal route. The influence of different synthesis as well as their variables on the physical properties of the material were investigated. The powders were characterized by X-ray diffraction (XRD), infrared spectroscopy (FTIR), nitrogen adsorption/desorption measurements by the Brunauer-Emmett-Teller method (BET), and atomic force microscopy (AFM). The produced ferrite was used as catalyst and its activity was investigated in the photo-Fenton reaction for the degradation of textile organic dye (Procion Red H-E7b) under visible light irradiation. In the experiments, different process variables such as dye and hydrogen peroxide concentrations, pH and reaction time were analyzed. The rate constants for the photo-Fenton reactions were determined for both materials prepared by different routes. The synthesis results demonstrated the formation of particles with different physical properties such as surface area, pore volume and size. The experiments of photo-Fenton reaction indicated that the materials prepared in this work present satisfactory activity for the degradation of organic pollutant, 97% de decolorization and 60% de mineralization, in aqueous solution. All studied variables of the reaction process significantly influenced on the catalytic process. / Neste trabalho, foi realizada a síntese do óxido ferrita de zinco (ZnFe2O4) pelo método solvotérmico convencional e pela rota solvotérmica assistida por microondas. A influência das diferentes rotas de síntese, bem como de suas variáveis de síntese sobre as propriedades físicas do material foi investigada. Os pós obtidos foram caracterizados por difração de raios-X (DRX), espectroscopia no infravermelho (FTIR), medições de adsorção-dessorção de nitrogênio pelo método Brunauer-Emmett-Teller (BET), e microscopia de força atômica (MFA). A ferrita produzida foi usada como catalisador e sua atividade foi investigada na reação de foto-Fenton para a degradação de um corante orgânico têxtil (Vermelho Procion H-E7B) sob irradiação de luz visível. Nos experimentos, foram analisadas diferentes variáveis de processo, tais como concentrações de corante e peróxido de hidrogênio, pH e tempo. As constantes de velocidade das reações de foto-Fenton foram determinadas para ambos os materiais preparados pelas diferentes rotas. Os resultados das sínteses demonstraram a obtenção de partículas com diferentes propriedades físicas, tais como área superficial, volume e tamanho de poros. Os testes da reação foto-Fenton indicaram que o material preparado neste trabalho apresenta satisfatória atividade para a degradação do poluente orgânico, até 97% de remoção de cor e 60% de mineralização, em solução aquosa. Todas as variáveis do processo reacional estudadas influenciaram significativamente no processo catalítico.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:01:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 KatiaRS.pdf: 807301 bytes, checksum: 2152eca6964abf006ea9b40c29849d1f (MD5) Previous issue date: 2005-12-16 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / At the cashew nut processing industry it is often the generation of wastewaters containing high content of toxic organic compounds. The presence of these compounds is due mainly to the so called liquid of the cashew nut (CNSL). CNSL, as it is commercially known in Brazil, is the liquid of the cashew nut. It looks like an oil with dark brown color, viscous and presents a high toxicity index due to the chemical composition, i.e. phenol compounds, such as anacardic acid, cardol, 2-methyl cardol and monophenol (cardanol). These compounds are bio resistant to the conventional treatments. Furthermore, the corresponding wastewaters present high content of TOC (total organic carbon). Therefore due to the high degree of toxicity it is very important to study and develop treatments of these wastewaters before discharge to the environmental. This research aims to decompose these compounds using advanced oxidative processes (AOP) based on the photo-Fenton system. The advantage of this system is the fast and non-selective oxidation promoted by the hydroxyl radicals (●OH), that is under determined conditions can totally convert the organic pollutants to CO2 and H2O. In order to evaluate the decomposition of the organic charge system samples of the real wastewater od a processing cashew nut industry were taken. This industry was located at the country of the state of Rio Grande do Norte. The experiments were carried out with a photochemical annular reactor equipped with UV (ultra violet) lamp. Based on preliminary experiments, a Doehlert experimental design was defined to optimize the concentrations of H2O2 and Fe(II) with a total of 13 runs. The experimental conditions were set to pH equal to 3 and temperature of 30?C. The power of the lamps applied was 80W, 125W and 250W. To evaluate the decomposition rate measures of the TOC were accomplished during 4 hours of experiment. According to the results, the organic removal obtained in terms of TOC was 80% minimum and 95% maximum. Furthermore, it was gotten a minimum time of 49 minutes for the removal of 30% of the initial TOC. Based on the obtained experimental results, the photo-Fenton system presents a very satisfactory performance as a complementary treatment of the wastewater studied / Na ind?stria de beneficiamento de castanha de caju ? bastante freq?ente a produ??o de efluentes com altas concentra??es de compostos org?nicos de origem t?xica. A presen?a desses compostos se deve ao LCC contido nas ?guas residu?rias. O LCC ? conhecido comercialmente como l?quido da castanha de caju e tem a apar?ncia de um ?leo de cor marrom escura e viscosa. A toxicidade desse efluente, deve-se ? sua composi??o qu?mica formada por compostos fen?licos, tais como, ?cido anac?rdico, derivados do resorcinol (cardol e 2-metil cardol) e um monofenol (cardanol), entre outros, resistentes aos tratamentos convencionais. Estes efluentes apresentam, invariavelmente, elevados valores de carbono org?nico total (COT). Devido ao grau de toxicidade, ? de grande import?ncia o tratamento desses efluentes antes da sua descarga no meio ambiente. O objetivo desse trabalho foi analisar a ocorr?ncia da degrada??o de COT utilizando o processo oxidativo avan?ado (POA) baseado no sistema foto-Fenton. A vantagem deste sistema ? a oxida??o r?pida e n?o seletiva promovida pelo radical hidroxila (●OH), que sob certas condi??es podem promover a convers?o total dos poluentes org?nicos a CO2 e H2O. Para a avalia??o da degrada??o foi utilizado amostras do efluente aquoso bruto (n?o tratado) de uma ind?stria de beneficiamento de castanha de caju localizada no interior do RN. Os experimentos foram realizados em um reator fotoqu?mico anular de fluxo ascendente, cuja concentra??o de Fe(II) e H2O2 foi baseado em testes preliminares e atrav?s do planejamento experimental Doehlert. As condi??es iniciais dos experimentos foram: ajuste do pH inicial para 3,0, temperatura do sistema foi mantida constante a 30?C e as pot?ncias das l?mpadas usadas foram de 80W, 125W e 250W. Todos os experimentos foram realizados em 4h. Os crit?rios para se avaliar a efici?ncia do sistema foram: a ocorr?ncia da degrada??o atrav?s do valor de COT, colora??o final do efluente ap?s tratamento. De acordo com esses crit?rios foram obtidos os seguintes resultados: a porcentagem de remo??o de COT m?nima 80% e m?xima 95%, tempo m?nimo de irradia??o necess?rio para remo??o 30% do COT inicial foi 49 minutos. Pelos resultados experimentais obtidos, foi conferido um bom desempenho do sistema foto-Fenton como tratamento complementar na remo??o de COT presente nas ?guas residu?rias da ind?stria de beneficiamento de castanha de caju

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:01:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SyllosSS_DISSERT.pdf: 3274284 bytes, checksum: efc9ef709dfd1e06b4170ed41eedf3fb (MD5) Previous issue date: 2010-02-22 / The generation of wastes in most industrial process is inevitable. In the petroleum industry, one of the greatest problems for the environment is the huge amount of produced water generated in the oil fields. This wastewater is a complex mixture and present great amounts. These effluents can be hazardous to the environmental without adequate treatment. This research is focused in the analysis of the efficiencies of the flotation and photo-oxidation processes to remove and decompose the organic compounds present in the produced water. A series of surfactants derivated from the laurilic alcohol was utilized in the flotation to promote the separation. The experiments have been performed with a synthetic wastewater, carefully prepared with xylene. The experimental data obtained using flotation presented a first order kinetic, identified by the quality of the linear data fitting. The best conditions were found at 0.029 g.L-1 for the surfactant EO 7, 0.05 g.L-1 for EO 8, 0.07 g.L-1 for EO 9, 0.045 g.L-1 for EO 10 and 0.08 g.L-1 for EO 23 with the following estimated kinetic constants: 0.1765, 0.1325, 0.1210, 0.1531 and 0.1699 min-1, respectively. For the series studied, the most suitable surfactant was the EO 7 due to the lower reagent onsumption, higher separation rate constant and higher removal efficiency of xylene in the aqueous phase (98%). Similarly to the flotation, the photo-Fenton process shows to be efficient for degradation of xylene and promoting the mineralization of the organic charge around 90% and 100% in 90 min / A gera??o de res?duos na maioria dos processos industriais ? quase que inevit?vel. Na ind?stria do petr?leo, um dos grandes vil?es para o meio ambiente ? o enorme volume de ?guas produzidas nos campos de petr?leo. Este efluente apresenta composi??o complexa e aliado ao grande volume envolvido pode-se tornar bastante danoso ao meio ambiente quando descartado de forma inadequada. Esta pesquisa est? centrada na an?lise das efici?ncias dos processos de flota??o em coluna e oxida??o avan?ada por processo foto-Fenton para remo??o/degrada??o de org?nicos presentes na ?gua produzida. Uma s?rie de tensoativos derivados de ?lcool laur?lico foi utilizada na flota??o para promover a melhoria da cin?tica e efici?ncia de separa??o. Os experimentos foram realizados com efluente sint?tico contendo xileno como poluente modelo. Os dados experimentais obtidos da flota??o apresentaram cin?tica de 1? ordem, identificada pela qualidade dos ajustes lineares. As melhores condi??es encontradas foram 0,029 g.L-1 para o EO 7, 0,05 g.L-1 para o EO 8, 0,07 g.L-1 para o EO 9, 0,045 g.L-1 para o EO 10 e 0,08 g.L-1 para o EO 23 com as seguintes constantes de velocidade iguais a 0,1765, 0,1325, 0,1210, 0,1531, 0,1699 min-1, respectivamente. Para a s?rie estudada, o tensoativo mais adequado foi o EO 7 devido o menor consumo de reagente, maior constante cin?tica de separa??o e maior efici?ncia de remo??o do xileno da fase aquosa (98%). De forma similar a flota??o, o processo foto-Fenton demonstrou ser eficiente para degrada??o do xileno alcan?ando efici?ncia de mineraliza??o da carga org?nica entre 90% e 100% em 90 min