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Alguns cientistas ambientais prevêem que a poluição dos solos será um dos maiores legados com grandes impactos para as gerações futuras, pois atualmente ainda existe desconhecimento das fontes poluidoras e da sua extensão. O Brasil, devido a sua extensão territorial, suas bacias hidrográficas, número de postos de abastecimentos e controles ambientais ainda ineficazes, está muito exposto a esse tipo de poluição. Atualmente, há no Brasil mais de 34.300 postos de combustíveis, com volume de 65.000.000 m3 de gasolina e diesel consumidos anualmente, conforme dados da Agência Nacional do Petróleo Gás Natural e Biocombustíveis , ANP, em 2008. Sendo assim, a exposição e contaminação dos solos e dos lençóis freáticos com constituintes aromáticos do diesel e gasolina torna-se um sério problema ambiental. Dentro deste grupo, encontram-se o benzeno, tolueno, xileno, conhecido como BTEX e os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos, conhecido como PAH. Este trabalho tem como objetivo estudar a remediação in-situ de um posto de combustíveis na região do ABC Paulista, no Estado de São Paulo. Aplicando-se a técnica de Processo Oxidativo Avançado via reagente de Fenton (H2O2 + Fe2+ → Fe3+ + OH- + OH . ), o radical hidroxila gerado mineraliza compostos aromáticos, decompondo-os definitivamente. Amostras de água do posto em estudo apresentavam elevados teores de BTEX e PAH, 2,58 mg.L-1 e 0,298 mg.L-1 respectivamente, estando em níveis não tolerados pelo órgão ambiental paulista CETESB sendo necessária a intervenção para tratamento da área. Com os níveis de poluentes e o perfil hidrogeológico identificados, a remediação foi iniciada com injeções no solo de peróxido de hidrogênio a 8%v.v, FeSO4 a 0,40 mg.L-1 e solução à base de NPK (nitrogênio, fósforo e nitrogênio) a 100 mg.L-1 como nutrientes para os microorganismos do solo. Estes valores são provenientes de experimentos anteriores e tratamentos já realizados. Foram conduzidas campanhas de injeção trimestrais com 100 litros desta solução completa como reagente , e medições trimestrais de BTEX, PAH e outros parâmetros de controle, que foram indicando o sucesso do tratamento. Após 18 meses o local foi considerado tratado pelo órgão ambiental, onde monitoramentos semestrais estão em continuidade para garantir o resultado do tratamento e das ações corretivas. Assim, o estudo real da remediação de solos contaminados com os poluentes orgânicos via processo de Fenton, com concentração de H2O2 a 8%v/v, e FeSO4 a 0,40 mg.L-1 demonstrou-se uma técnica de sucesso. O entendimento dos resultados da remediação, mesmo sujeitos aos fenômenos naturais, como intempéries e chuvas, é uma experiência grande, pois por mais reais que simulações em laboratório possam ser, é muito difícil incluir nestes sistemas, as variações que um tratamento real está exposto / Some environmental scientists foresee that soil pollution would be one of the biggest legates to the next human generation, because nowadays there is not enough knowledge about all impacts and origins of such source of pollution. From inadequate batteries disposal to leakage of gasoline underground storage tanks, the range of sources of soil and groundwater pollution is immense. The Brazilian territory and its groundwater are greatly exposed to such contamination, also due to lack of environmental controls and government actions. Luckily, there are available some soil remediation technologies and good literature and previous researches. Nowadays, there are in Brazil around 34,300 gas stations all over the country, and a volume of 65,000,000 m3 of gasoline and diesel consumed annually, according to the National Petroleum Agency (ANP) in 2008. The probability to occur a soil and groundwater contamination is high and accurate processes are needed to quickly stop the underground contamined plume with BTEX (benzene, toluene, ethyl benzene and xylenes), found in gasoline and combustion byproducts and the wellness to people and other organisms. This work has the intention to elucidate an in-situ soil and groundwater remediation process. The site treated was a gas station located in São Paulo state, responsible for almost 60% of gas stations in Brazil. Application of the Advanced Oxidation Process, using Fenton reaction (H2O2 + Fe2+ → Fe3+ + OH- + OH . ), which is a process that deliver into soil-water contamined systems, the hydroxyl radical in order to break undesired aromatic compounds. Water samples from the gas station in study, presented prohibited levels of BTEX and PAH according to the CETESB São Paulo Environmental Company which reason started the soil remediation and the area intervention. After understood of hydro-geological characteristics and the level of pollutants, the Fenton process started with well injections containing hydrogen peroxide ( 8% v/v), iron (II) salts (0,4 mg/L) and NPK based nutrients. At quarterly injections with 100 liters each, the further monitoring of BTEX, PAH and other control parameters, indicated the success of the treatment. After 18 months, the site was considered as remediated. Periodically sampling at each 6 months guarantee that the corrective actions kept successful. Based on that, the in-loco study about remediation of contaminated soils, with organic pollutants presents a great experience, and the Fenton reaction demonstrated a technique of outstanding success. The understand of real and in-situ results, even subjected to rain and other natural phenomena, gives expertise to treat real sites and help the society to stop such contamination. Moreover than laboratory simulation, the real remediation gives a complete snapshot about the Fentons reaction at the soil

Alguns cientistas ambientais prevêem que a poluição dos solos será um dos maiores legados com grandes impactos para as gerações futuras, pois atualmente ainda existe desconhecimento das fontes poluidoras e da sua extensão. O Brasil, devido a sua extensão territorial, suas bacias hidrográficas, número de postos de abastecimentos e controles ambientais ainda ineficazes, está muito exposto a esse tipo de poluição. Atualmente, há no Brasil mais de 34.300 postos de combustíveis, com volume de 65.000.000 m3 de gasolina e diesel consumidos anualmente, conforme dados da Agência Nacional do Petróleo Gás Natural e Biocombustíveis , ANP, em 2008. Sendo assim, a exposição e contaminação dos solos e dos lençóis freáticos com constituintes aromáticos do diesel e gasolina torna-se um sério problema ambiental. Dentro deste grupo, encontram-se o benzeno, tolueno, xileno, conhecido como BTEX e os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos, conhecido como PAH. Este trabalho tem como objetivo estudar a remediação in-situ de um posto de combustíveis na região do ABC Paulista, no Estado de São Paulo. Aplicando-se a técnica de Processo Oxidativo Avançado via reagente de Fenton (H2O2 + Fe2+ → Fe3+ + OH- + OH . ), o radical hidroxila gerado mineraliza compostos aromáticos, decompondo-os definitivamente. Amostras de água do posto em estudo apresentavam elevados teores de BTEX e PAH, 2,58 mg.L-1 e 0,298 mg.L-1 respectivamente, estando em níveis não tolerados pelo órgão ambiental paulista CETESB sendo necessária a intervenção para tratamento da área. Com os níveis de poluentes e o perfil hidrogeológico identificados, a remediação foi iniciada com injeções no solo de peróxido de hidrogênio a 8%v.v, FeSO4 a 0,40 mg.L-1 e solução à base de NPK (nitrogênio, fósforo e nitrogênio) a 100 mg.L-1 como nutrientes para os microorganismos do solo. Estes valores são provenientes de experimentos anteriores e tratamentos já realizados. Foram conduzidas campanhas de injeção trimestrais com 100 litros desta solução completa como reagente , e medições trimestrais de BTEX, PAH e outros parâmetros de controle, que foram indicando o sucesso do tratamento. Após 18 meses o local foi considerado tratado pelo órgão ambiental, onde monitoramentos semestrais estão em continuidade para garantir o resultado do tratamento e das ações corretivas. Assim, o estudo real da remediação de solos contaminados com os poluentes orgânicos via processo de Fenton, com concentração de H2O2 a 8%v/v, e FeSO4 a 0,40 mg.L-1 demonstrou-se uma técnica de sucesso. O entendimento dos resultados da remediação, mesmo sujeitos aos fenômenos naturais, como intempéries e chuvas, é uma experiência grande, pois por mais reais que simulações em laboratório possam ser, é muito difícil incluir nestes sistemas, as variações que um tratamento real está exposto / Some environmental scientists foresee that soil pollution would be one of the biggest legates to the next human generation, because nowadays there is not enough knowledge about all impacts and origins of such source of pollution. From inadequate batteries disposal to leakage of gasoline underground storage tanks, the range of sources of soil and groundwater pollution is immense. The Brazilian territory and its groundwater are greatly exposed to such contamination, also due to lack of environmental controls and government actions. Luckily, there are available some soil remediation technologies and good literature and previous researches. Nowadays, there are in Brazil around 34,300 gas stations all over the country, and a volume of 65,000,000 m3 of gasoline and diesel consumed annually, according to the National Petroleum Agency (ANP) in 2008. The probability to occur a soil and groundwater contamination is high and accurate processes are needed to quickly stop the underground contamined plume with BTEX (benzene, toluene, ethyl benzene and xylenes), found in gasoline and combustion byproducts and the wellness to people and other organisms. This work has the intention to elucidate an in-situ soil and groundwater remediation process. The site treated was a gas station located in São Paulo state, responsible for almost 60% of gas stations in Brazil. Application of the Advanced Oxidation Process, using Fenton reaction (H2O2 + Fe2+ → Fe3+ + OH- + OH . ), which is a process that deliver into soil-water contamined systems, the hydroxyl radical in order to break undesired aromatic compounds. Water samples from the gas station in study, presented prohibited levels of BTEX and PAH according to the CETESB São Paulo Environmental Company which reason started the soil remediation and the area intervention. After understood of hydro-geological characteristics and the level of pollutants, the Fenton process started with well injections containing hydrogen peroxide ( 8% v/v), iron (II) salts (0,4 mg/L) and NPK based nutrients. At quarterly injections with 100 liters each, the further monitoring of BTEX, PAH and other control parameters, indicated the success of the treatment. After 18 months, the site was considered as remediated. Periodically sampling at each 6 months guarantee that the corrective actions kept successful. Based on that, the in-loco study about remediation of contaminated soils, with organic pollutants presents a great experience, and the Fenton reaction demonstrated a technique of outstanding success. The understand of real and in-situ results, even subjected to rain and other natural phenomena, gives expertise to treat real sites and help the society to stop such contamination. Moreover than laboratory simulation, the real remediation gives a complete snapshot about the Fentons reaction at the soil

Orientador: Rodnei Bertazzoli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-07T06:34:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Badellino_Carla_M.pdf: 4439168 bytes, checksum: 0e434b627394c712d54234bcc01ad717 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Nest trabalho foi investigada a desempenho do peróxido de hidrogênio eletrogerado a partir de redução do oxigênio na superfície de um catodo de carbono vítreo reticulado para a oxidação do herbicida ácido 2,4-diclorofenoxiacético. Inicialmente, foram feitas voltametrias cíclicas para verificar se o 2,4-D para verificar a existência de pares redox. O eletrólito suporte usado foi o K2SO4 0,3 mol L-1, pH 10, em meio saturado de N2. Após a verificação da ausência de reação redox para o 2,4-D, fez-se a otimização da eletrogeração de peróxido de hidrogênio. Usando como catodo um eletrodo rotatório cilíndrico de carbono vítreo reticulado de 60 ppi e um anodo de platina, em meio de K2SO4 0,3 mol L-1, pH 10, saturado com O2 e 900 rpm, determinou-se que o melhor potencial para eletrogeração de H2O2 foi de ¿ 1,6 V vs. ECS a uma temperatura de 8 0C. Em etapa subseqüente, verificou-se a degradação do herbicida 2,4-D em solução, na concentração de 100 mg L-1 por diferentes três processos: H2O2 eletrogerado, UV/H2O2, e fotoeletro-Fenton, este último realizado em pH 2,5. Para tanto foram feitas injeções no Cromatógrafo Líquido de Alta Eficiência, além de análise de Carbono Orgânico Total e Demanda Química de Oxigênio. Dos processos estudados, o mais vantajoso foi o catalisado com radiação UV e sais de Fe2+ (Reagente de Fenton), com uma redução do COT de 69 % do valor inicial. Dando continuidade os estudos, foi construído um reator em escala piloto do tipo filtro prensa com fluxo transversal para eletrogeração de peróxido de hidrogênio. Composto por dois compartimentos anódicos e um catódico, separado por membranas catiônicas Nafion ®N242, o reator foi otimizado em três diferentes parâmetros: o potencial de trabalho, a velocidade de vazão do fluido e a vazão de oxigênio. Os valores ótimos encontrados para eletrogeração de H2O2 em eletrólito suporte de K2SO4 0,3 mol L-1 foram: potencial de -1,6 V vs. Pt, velocidade do fluido de 500 L h-1 e vazão de oxigênio de 6 L s-1. Com o reator otimizado e acumulando cerca de 1100 mg L-1 de H2O2 em 5 horas de processo, foram feitos ensaios de degradação do 2,4-D em seis deferentes métodos: dois ensaios em meio básico com e sem incidência de radiação ultravioleta, e em seguida, mais quatro ensaios em meio ácido, também com e sem a incidência de radiação ultravioleta, na presença do reagente de Fenton, e por fim, um ensaio catalisado com radiação ultravioleta e na presença do reagente de Fenton. Os ensaios em meio ácido e catalisado, mais uma vez se mostraram mais eficientes e a remoção do COT seguiu uma cinética de pseudo-primeira ordem. Mesmo não havendo muita variação no tempo de degradação o gráfico de ln[C(t)/C(0)] vs. tempo, mostra que o processo mais vantajoso é aquele catalisado com UV/Fenton, com uma constante de redução do COT uma ordem de grandeza maior do que para o processo apenas com incidência de radiação UV. Os valores foram, respectivamente, 9,4x10-5 s-1 e 1,75x10-4 s / Abstract: In this work, the performance of the H2O2 electrogeneration process from O2 reduction on a reticulated vitreous carbon cathode was investigated. The process was also use for the oxidation of the herbicide 2,4-dichlorophenoxyacetic acid. Firstly, cyclic voltammetries were used for the identification of possible reduction reactions of the herbicide. The supporting electrolyte used was a 0,3 mol L-1 K2SO4, pH 10, nitrogen saturated solution. Then, the optimization of hydrogen peroxide electrogeneration it was carried out. As a cathode, a reticulated vitreous carbon-rotating cylinder, shaped from a 60 ppi RCV plate was used. A platinum foil was used as anode and a saturated calomel electrode was used as reference. Supporting electrolyte was always K2SO4 0,3 mol L-1, in an O2 saturated solution. The experiments were run in a 150 mL electrode cell, with a water jacket to keeping temperature in the range from 8 0C. The best potential to produce hydrogen peroxide in these conditions was -1,6 V vs. SCE. In following stage, the degradation of 2,4-D was investigated by tree different process: H2O2 electrogenerated, H2O2/UV and photo electro-Fenton being the last at pH 2,5. The degradation of 2,4-D was followed by HPLC, moreover TOC and COD analyses. The most efficient process was the catalyzed UV/Fe2+ process that presented a TOC reduction of 69 %. In a sequence, a pilot scale reactor was mounted for hydrogen peroxide electrogeneration. The reactor is formed by two anolytes and one catholyte compartments, separated by a N424 Nafion® membrane. The reactor was optimized considering three different parameters: the applied potential, oxygen flow and the electrolyte flow. Best operational parameters electrogeneration rate of hydrogen peroxide in a K2SO4 0,3 mol L-1 electrolyte support were: -1,6 V vs. Pt, 500 L h-1 of electrolyte flow and 6 L s-1 of oxygen flow. Considering these results, the experiments for the degradation of 2,4-D were conducted with the optimized reactor. In this new series of experiments, six different processes were tested. In alkaline medium, the degradation occurred only with H2O2 and H2O2, catalyzed by UV radiation. Four processes were used in acidic medium: H2O2, H2O2 catalyzed by UV radiation, Fe2+ (electro Fenton process) and H2O2 with Fe2+ catalyzed by UV radiation (photo-electro Fenton process). In catalyzed experiments in acidic medium, degradation rates were higher TOC decay presented a pseudo-first order kinetic. The differences between electro Fenton and photo-electro Fenton processes appeared only when TOC reduction was considered. A greater degree of organics combustion was observed for the last process, with 95 % of TOC was eliminated. / Mestrado / Engenharia de Materiais / Mestre em Engenharia Mecânica

A ocorrência de fármacos no meio ambiente tem se tornado um assunto de interesse nos últimos anos. A preocupação com a presença de produtos farmacêuticos decorre de sua persistência química, resistência microbiana, e efeitos sinérgicos, que levam às implicações toxicológicas. O objetivo deste trabalho foi avaliar o tratamento do efluente farmacêutico endoparasiticida. Para isso, os processos Fenton e Foto-Fenton foram usados para se obter a redução da carga orgânica do efluente em questão. Para a caracterização analítica do efluente farmacêutico in natura e tratado foram empregados métodos estabelecidos e otimizados, tais como DQO, COT, DBO5, Ferro, Sólidos (ST, STF, STV), fenol e análise de elementos via absorção atômica. Por meio de dois arranjos ortogonais - Taguchi L9 e Taguchi L16 - os parâmetros de melhor eficiência para o tratamento por Fenton e Foto-Fenton foram determinados. A matriz L9 foi utilizada para estudo exploratório dos fatores mais importantes na redução percentual da DQO. Este estudo mostrou que a condição experimental na qual se observou a maior porcentagem de redução de DQO (da ordem de 86,2 %) no efluente farmacêutico foi o experimento com reagente Fenton igual a 31,7g H2O2 e 2,2 g Fe2+, sem radiação ultravioleta, pH igual a 3,0 e temperatura de 30 °C. Já com a matriz L16 foram determinados os melhores experimentos, tendo como fatores resposta o percentual de redução do COT e percentual de degradação dos princípios ativos Fenbendazol e Triclabendazol. Portanto, a melhor configuração dos fatores foi Temperatura de 20°C, massa de H2O2 igual a 30 g, massa de Fe2+ igual a 2,5 g, pH igual a 3,0 e potência de radiação ultravioleta de 28 W, ou seja, a configuração que apresentou as maiores porcentagens de redução do COT (da ordem de 73,6%), degradação do Fenbendazol (da ordem de 77,8 %) e degradação do Triclabendazol (da ordem de 91,5 %). / The occurence of the drugs in the environment has become a subject of interest in the latest years. The concern with the presence of pharmaceutical products comes from its chemical persistence, microbial resistence and synergistic effects which lead to toxicological implications. The objective of this work was to evaluate of the treatment of endoparasiticide pharmaceutical effluent. For that, the photo-Fenton and Fenton were used for achieving the reduction of the organic load of the effluent in question. For the analytical characterization of pharmaceutical effluent in natura and treated were employed methods established and optimized such as DQO, COT, TOC, DBO5, Iron, Solid ( ST, STV, STF), phenol and element analysis via atomic absorption. By means of two orthogonal arrangements - Taguchi L9 and L16 - parameters of better efficiency in the treatment by Photo-Fenton and Fenton were determined. The L9 matrix was used for exploratory study of the most important factors in reducing the percentage of DQO. This study showed that the experimental condition, in which it was observed the highest percentage reduction of DQO (approximately 86.2%) in the pharmacist effluent, was the experiment with Fenton\'s reagent equal to 31,7g H2O2 e 2,2 g Fe2+, without ultraviolet radiation, pH equal to 3.0 and a temperature of 30 ° C. With the L16 matrix were determined as the best experiment with response factors the percentage reduction of COT and percentage of degradation of the active Fenbendazole and Triclabendazole. Therefore, the best configuration of the factors was 20 º C, H2O2 mass equal to 30g, Fe2 + mass of 2.5 g, and pH equal to 3.0 and power of 28W ultraviolet radiation, in other words the configuration that had the greatest percentage reduction of COT ( the order of 73.6%), Fenbendazole degradation (the order of 77.8%) and degradation Triclabendazole (the order of 91.5%).

A ocorrência de fármacos no meio ambiente tem se tornado um assunto de interesse nos últimos anos. A preocupação com a presença de produtos farmacêuticos decorre de sua persistência química, resistência microbiana, e efeitos sinérgicos, que levam às implicações toxicológicas. O objetivo deste trabalho foi avaliar o tratamento do efluente farmacêutico endoparasiticida. Para isso, os processos Fenton e Foto-Fenton foram usados para se obter a redução da carga orgânica do efluente em questão. Para a caracterização analítica do efluente farmacêutico in natura e tratado foram empregados métodos estabelecidos e otimizados, tais como DQO, COT, DBO5, Ferro, Sólidos (ST, STF, STV), fenol e análise de elementos via absorção atômica. Por meio de dois arranjos ortogonais - Taguchi L9 e Taguchi L16 - os parâmetros de melhor eficiência para o tratamento por Fenton e Foto-Fenton foram determinados. A matriz L9 foi utilizada para estudo exploratório dos fatores mais importantes na redução percentual da DQO. Este estudo mostrou que a condição experimental na qual se observou a maior porcentagem de redução de DQO (da ordem de 86,2 %) no efluente farmacêutico foi o experimento com reagente Fenton igual a 31,7g H2O2 e 2,2 g Fe2+, sem radiação ultravioleta, pH igual a 3,0 e temperatura de 30 °C. Já com a matriz L16 foram determinados os melhores experimentos, tendo como fatores resposta o percentual de redução do COT e percentual de degradação dos princípios ativos Fenbendazol e Triclabendazol. Portanto, a melhor configuração dos fatores foi Temperatura de 20°C, massa de H2O2 igual a 30 g, massa de Fe2+ igual a 2,5 g, pH igual a 3,0 e potência de radiação ultravioleta de 28 W, ou seja, a configuração que apresentou as maiores porcentagens de redução do COT (da ordem de 73,6%), degradação do Fenbendazol (da ordem de 77,8 %) e degradação do Triclabendazol (da ordem de 91,5 %). / The occurence of the drugs in the environment has become a subject of interest in the latest years. The concern with the presence of pharmaceutical products comes from its chemical persistence, microbial resistence and synergistic effects which lead to toxicological implications. The objective of this work was to evaluate of the treatment of endoparasiticide pharmaceutical effluent. For that, the photo-Fenton and Fenton were used for achieving the reduction of the organic load of the effluent in question. For the analytical characterization of pharmaceutical effluent in natura and treated were employed methods established and optimized such as DQO, COT, TOC, DBO5, Iron, Solid ( ST, STV, STF), phenol and element analysis via atomic absorption. By means of two orthogonal arrangements - Taguchi L9 and L16 - parameters of better efficiency in the treatment by Photo-Fenton and Fenton were determined. The L9 matrix was used for exploratory study of the most important factors in reducing the percentage of DQO. This study showed that the experimental condition, in which it was observed the highest percentage reduction of DQO (approximately 86.2%) in the pharmacist effluent, was the experiment with Fenton\'s reagent equal to 31,7g H2O2 e 2,2 g Fe2+, without ultraviolet radiation, pH equal to 3.0 and a temperature of 30 ° C. With the L16 matrix were determined as the best experiment with response factors the percentage reduction of COT and percentage of degradation of the active Fenbendazole and Triclabendazole. Therefore, the best configuration of the factors was 20 º C, H2O2 mass equal to 30g, Fe2 + mass of 2.5 g, and pH equal to 3.0 and power of 28W ultraviolet radiation, in other words the configuration that had the greatest percentage reduction of COT ( the order of 73.6%), Fenbendazole degradation (the order of 77.8%) and degradation Triclabendazole (the order of 91.5%).