É consenso entre os cientistas que as Estações de Tratamento de Esgoto são as principais formas de entrada de fármacos no ambiente aquático. Isso acontece porque os processos biológicos convencionais utilizados para o tratamento do esgoto sanitário não são eficientes quanto à remoção de muitos desses compostos sintéticos. Neste contexto, o pós-tratamento utilizando um Processo Oxidativo Avançado (POA) pode degradar os compostos pouco biodegradáveis e produzir água para reúso seguro. Portanto, esta Tese estuda o acoplamento entre um processo biológico anaeróbio-aeróbio e compara dois POA, foto-Fenton e Fenton heterogêneo, como alternativas de pós-tratamento. Os experimentos foram feitos utilizando-se esgoto sanitário real como matriz. Sendo assim, na primeira etapa deste trabalho, um método SPE-HPLC-MS/MS foi desenvolvido e validado para a quantificação dos fármacos Ranitidina, Diclofenaco e Sinvastatina naquela matriz complexa. Na segunda etapa, a degradação dos fármacos por processos biológicos foi estudada em reatores operados em batelada e de escoamento contínuo. Desenvolveu-se uma metodologia para a identificação dos produtos de biodegradação e encontrou-se que tais metabólitos são recalcitrantes e possuem potencial poluidor. Observou-se que os fármacos e seus metabólitos causam efeito tóxico crônico sobre a biomassa, pois a produção de metano foi prejudicada quando comparada à da biomassa que não foi exposta a esses compostos. Na terceira etapa, os POA foram estudados em batelada para se determinar as melhores condições de operação que seriam testadas nas etapas seguintes. Encontrou-se, para o processo foto-Fenton, que os fármacos foram completamente degradados quando se utilizavam duas lâmpadas (16 W de potência elétrica total), ferro (III) e peróxido de hidrogênio nas concentrações de 3,0 e 40 mg L−1, respectivamente, e tempo de detenção hidráulica de 10 min. Zeólita natural foi utilizada como suporte na síntese de um catalisador para Fenton heterogêneo. O catalisador foi estável em condições críticas de reação, porém não pôde degradar os compostos cujas dimensões moleculares eram maiores do que os seus poros. Os processos foram acoplados e operados em modo contínuo durante dez dias, período no qual permaneceram estáveis. Os custos foram estimados e verificou-se que, embora o processo Fenton heterogêneo necessite de 1/3 do capital comparado ao foto-Fenton, o processo heterogêneo não é interessante porque o custo operacional é 4 vezes maior e o processo é limitado para a degradação de moléculas pequenas. Já o processo foto-Fenton degradou todos os fármacos e metabólitos com remoção de carbono orgânico dissolvido e produzindo água potencialmente segura para seu reúso ao custo operacional de US$ 0,27 m−3. Portanto, o processo foto-Fenton foi a melhor alternativa de pós-tratamento avaliada nesta Tese. O processo Fenton heterogêneo seria atrativo apenas para a degradação de moléculas pequenas. / Scientists generally agree that Sewage Treatment Plants are the main inputs of pharmaceuticals into the aquatic environment. That happens because the conventional biological processes used for treating sewage are not efficient in removing many of those synthetic compounds. In this context, Advanced Oxidation Processes (AOP), used as post-treatments, can degrade the poorly biodegradable compounds and produce water for safe reuse. Therefore, this Thesis studies the coupling between an anaerobic-aerobic biological process and compares two AOP, photo-Fenton and heterogeneous Fenton, as post-treatment alternatives. The experiments were performed using real sewage as a matrix. Thus, in the first step of this work, an SPE-HPLC-MS/MS method was developed and validated for the quantification of the pharmaceuticals Ranitidine, Diclofenac, and Simvastatin in that complex matrix. In the second step, the pharmaceuticals degradation by biological processes was studied in batch and continuous flow reactors. A methodology was developed for identifying the biodegradation products and these metabolites were found to be recalcitrant and to have polluting potential. It was observed that the pharmaceuticals and their metabolites caused a chronic toxic effect on biomass, as methane production was impaired when compared to the biomass not exposed to these compounds. In the third step, the AOP were studied in batch mode to determine the best operating conditions that would be tested in the following steps. In the photo-Fenton process, the pharmaceuticals were completely degraded when two lamps (16 W total electric power), iron (III), and hydrogen peroxide were used in the concentrations of 3.0 and 40 mg L−1, respectively, with hydraulic detention time of 10 min. Natural zeolite was used as a support for the synthesized catalyst for heterogeneous Fenton. The catalyst was stable under critical reaction conditions, but it was not able to degrade compounds whose molecular dimensions were larger than its pores. The processes were coupled and operated in continuous mode for ten days, during which they remained stable. Considering the involved estimated costs, although the heterogeneous Fenton process requires 1/3 of the capital costs when compared to the photo-Fenton process, the heterogeneous one is not interesting because its operating cost is 4 times higher and it is limited to the degradation of small molecules. On the other hand, the photo-Fenton process degraded all pharmaceuticals and their metabolites, removed dissolved organic carbon, and produced water potentially safe for reuse at the operational cost of US$ 0.27 m−3. Therefore, the photo-Fenton process was the best post-treatment alternative assessed in this Thesis. The heterogeneous Fenton process would be suited only for the degradation of small molecules.

É consenso entre os cientistas que as Estações de Tratamento de Esgoto são as principais formas de entrada de fármacos no ambiente aquático. Isso acontece porque os processos biológicos convencionais utilizados para o tratamento do esgoto sanitário não são eficientes quanto à remoção de muitos desses compostos sintéticos. Neste contexto, o pós-tratamento utilizando um Processo Oxidativo Avançado (POA) pode degradar os compostos pouco biodegradáveis e produzir água para reúso seguro. Portanto, esta Tese estuda o acoplamento entre um processo biológico anaeróbio-aeróbio e compara dois POA, foto-Fenton e Fenton heterogêneo, como alternativas de pós-tratamento. Os experimentos foram feitos utilizando-se esgoto sanitário real como matriz. Sendo assim, na primeira etapa deste trabalho, um método SPE-HPLC-MS/MS foi desenvolvido e validado para a quantificação dos fármacos Ranitidina, Diclofenaco e Sinvastatina naquela matriz complexa. Na segunda etapa, a degradação dos fármacos por processos biológicos foi estudada em reatores operados em batelada e de escoamento contínuo. Desenvolveu-se uma metodologia para a identificação dos produtos de biodegradação e encontrou-se que tais metabólitos são recalcitrantes e possuem potencial poluidor. Observou-se que os fármacos e seus metabólitos causam efeito tóxico crônico sobre a biomassa, pois a produção de metano foi prejudicada quando comparada à da biomassa que não foi exposta a esses compostos. Na terceira etapa, os POA foram estudados em batelada para se determinar as melhores condições de operação que seriam testadas nas etapas seguintes. Encontrou-se, para o processo foto-Fenton, que os fármacos foram completamente degradados quando se utilizavam duas lâmpadas (16 W de potência elétrica total), ferro (III) e peróxido de hidrogênio nas concentrações de 3,0 e 40 mg L−1, respectivamente, e tempo de detenção hidráulica de 10 min. Zeólita natural foi utilizada como suporte na síntese de um catalisador para Fenton heterogêneo. O catalisador foi estável em condições críticas de reação, porém não pôde degradar os compostos cujas dimensões moleculares eram maiores do que os seus poros. Os processos foram acoplados e operados em modo contínuo durante dez dias, período no qual permaneceram estáveis. Os custos foram estimados e verificou-se que, embora o processo Fenton heterogêneo necessite de 1/3 do capital comparado ao foto-Fenton, o processo heterogêneo não é interessante porque o custo operacional é 4 vezes maior e o processo é limitado para a degradação de moléculas pequenas. Já o processo foto-Fenton degradou todos os fármacos e metabólitos com remoção de carbono orgânico dissolvido e produzindo água potencialmente segura para seu reúso ao custo operacional de US$ 0,27 m−3. Portanto, o processo foto-Fenton foi a melhor alternativa de pós-tratamento avaliada nesta Tese. O processo Fenton heterogêneo seria atrativo apenas para a degradação de moléculas pequenas. / Scientists generally agree that Sewage Treatment Plants are the main inputs of pharmaceuticals into the aquatic environment. That happens because the conventional biological processes used for treating sewage are not efficient in removing many of those synthetic compounds. In this context, Advanced Oxidation Processes (AOP), used as post-treatments, can degrade the poorly biodegradable compounds and produce water for safe reuse. Therefore, this Thesis studies the coupling between an anaerobic-aerobic biological process and compares two AOP, photo-Fenton and heterogeneous Fenton, as post-treatment alternatives. The experiments were performed using real sewage as a matrix. Thus, in the first step of this work, an SPE-HPLC-MS/MS method was developed and validated for the quantification of the pharmaceuticals Ranitidine, Diclofenac, and Simvastatin in that complex matrix. In the second step, the pharmaceuticals degradation by biological processes was studied in batch and continuous flow reactors. A methodology was developed for identifying the biodegradation products and these metabolites were found to be recalcitrant and to have polluting potential. It was observed that the pharmaceuticals and their metabolites caused a chronic toxic effect on biomass, as methane production was impaired when compared to the biomass not exposed to these compounds. In the third step, the AOP were studied in batch mode to determine the best operating conditions that would be tested in the following steps. In the photo-Fenton process, the pharmaceuticals were completely degraded when two lamps (16 W total electric power), iron (III), and hydrogen peroxide were used in the concentrations of 3.0 and 40 mg L−1, respectively, with hydraulic detention time of 10 min. Natural zeolite was used as a support for the synthesized catalyst for heterogeneous Fenton. The catalyst was stable under critical reaction conditions, but it was not able to degrade compounds whose molecular dimensions were larger than its pores. The processes were coupled and operated in continuous mode for ten days, during which they remained stable. Considering the involved estimated costs, although the heterogeneous Fenton process requires 1/3 of the capital costs when compared to the photo-Fenton process, the heterogeneous one is not interesting because its operating cost is 4 times higher and it is limited to the degradation of small molecules. On the other hand, the photo-Fenton process degraded all pharmaceuticals and their metabolites, removed dissolved organic carbon, and produced water potentially safe for reuse at the operational cost of US$ 0.27 m−3. Therefore, the photo-Fenton process was the best post-treatment alternative assessed in this Thesis. The heterogeneous Fenton process would be suited only for the degradation of small molecules.

Nesse trabalho, catalisadores baseados em carvão de PET (poli (tereftalato de etileno)) e lama vermelha foram sintetizados a partir dos resíduos de PET em pó, gerado na reciclagem de garrafas PET, e lama vermelha (LV), importante resíduo da produção de alumínio pelo processo Bayer. Esses resíduos foram mecanicamente misturados na mesma quantidade de massa, submetidos pirólise (300°C) em forno tubular sob atmosfera inerte (N2) e ativadas em forno tubular em diferentes tempos (2 e 5 h) e temperaturas (800 e 900oC), usando ativação física de CO2. Os materiais foram caracterizados utilizando diferentes técnicas físico-químicas e avaliados quanto a capacidade de remoção de azul de metileno e paracetamol via processo Fenton heterogêneo empregando-se H2O2 como oxidante. Análise Termogravimétrica (TG) indicou maior perda de massa, cerca de 40%, para o material sem ativação (PET-LV), 6% para os ativados a 800°C (PET-LV 800/2h e PET-LV 800/5h) e 1% para o ativado a 900°C (PET-LV 900/5h). A maior perda para o PET-LV está relacionada com a decomposição de material carbonáceo proveniente do PET e as perdas de 6% podem estar relacionada a decomposição de carbonatos de ferro, formados durante a ativação física com CO2. Os difratogramas de raios X (DRX) mostraram que os materiais são formados por uma mistura complexa de fases cristalinas, como gibbsita (Al(OH)3), hematita (-Fe2O3), magnetita (Fe3O4) e/ou maghemita (γ-Fe2O3) e Siderita (FeCO3). A ativação do compósito PET/LV com CO2 em diferentes tempos e temperaturas, alterou a área específica e a reatividade dos materiais. Os materiais apresentaram áreas de 84, 114, 78 e 8 m2g-1 para PET-LV, PET-LV 800/2h, PET-LV 900/5h e PET-LV 900/5h, respectivamente. A Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) mostrou que houve alteração na morfologia dos materiais após ativação física com CO2 em diferentes condições. O PET-LV apresentou forma irregular e superfície rugosa, os materiais PET-LV 800/2h e PET-LV 800/5h apresentaram formas irregulares e aspecto esponjoso e o PET-LV 900/5h apresentou morfologia de um aglomerado de partículas de diferentes formas e tamanhos. As análises das características magnéticas indicam que todos os materiais apresentam fases de ferro magnéticas, possivelmente magnetita e/ou maghemita. A espectroscopia Mössbauer indicou a presença de Fe3+ no PET-LV, além de Fe3+ e Fe2+ para os materiais PET-LV 800/2h e PET-LV 800/5h, sendo Fe2+ espécies mais ativas no processo de oxidação. O espectro Mössbauer para o PET-LV 900/5h sugere um aumento no tamanho dos cristalitos das fases de ferro presentes. As análises de pH confirmaram que o processo de síntese dos catalisadores foi capaz de diminuir a basicidade da lama vermelha e o teste de estabilidade revelou que a atividade do material PET-LV 800/5h diminui gradualmente até o quarto ciclo de uso, sendo necessário a reativação do material. Os testes catalíticos para remoção de paracetamol mostraram que os catalisadores PET-LV e PET-LV 900/5h apresentaram remoção de paracetamol semelhante (cerca de 18%, apor 30 min de reação), e os materiais PET-LV 800/2h e PET-LV 800/5h removeram maior quantidade de paracetamol (26 e 40%, respectivamente), possivelmente pela presença de Fe2+. O PET-LV 800/2h foi ainda submetido a teste de adsorção no qual foram removidos 16% da solução de paracetamol, assim, confirmamos a contribuição dos mecanismos combinados de adsorção e oxidação via processo Fenton heterogêneo. Pode-se concluir então, que a utilização dos resíduos de PET e lama vermelha para a produção de catalisadores pode ser uma alternativa promissora do ponto de vista ambiental, uma vez que utiliza resíduos sólidos gerados em grande quantidade na indústria como precursores da produção de catalisadores que podem ser empregados no tratamento de efluentes líquidos. / In this work were studied catalysts based on PET (poly (ethylene terephthalate)) powder, generated through the recycling of bottles, and red mud (RM), an important residue of aluminum production by the Bayer process. These residues were mechanically mixed at the same weight proportion followed by a controlled thermal treatment in tubular furnace at 300°C for 1 h under N2 and then activated using CO2 physical activation at different times (2 and 5 h) and temperatures (800 and 900°C). The materials were characterized using different physicochemical techniques and evaluated for paracetamol removal from water by Fenton heterogeneous-type process using hydrogen peroxide as the oxidant. The Thermogravimetric Analysis (TGA) indicated highest loss of weight, about 40% for the material non-activated (PET-LV), 6% for the activate at 800°C (PET-LV 800/2h and PET-LV 800/5h) and 1% for activated at 900°C (PET-LV 900/5h). In the case of PET-LV, the highest loss weight is related to decomposition of carbonaceous materials from PET, and the weight loss of 6% is possibly to the decomposition of iron carbonates, formed during CO2 physical activation. The X-ray Diffraction (XRD) analysis revealed that the catalyst are formed by a complex mixture of crystalline phases, such as gibbsite (Al(OH)3), hematite (-Fe2O3), magnetite (Fe3O4) and/or maghemite (γ-Fe2O3) and Siderite (FeCO3). The CO2 activation at different times (2 and 5 h) and temperatures (800 and 900°C) of the PET/LV composites affected the surface areas and reactivity of the materials. The catalyst exhibit surface areas of 84, 114, 78 and 8 m2g-1 for PET-LV, PET-LV 800/2h, PET-LV 900/5h and PET-LV 900/5h, respectively. The Scanning Electron Microscopy (SEM) indicated that the materials morphology changed after the thermal treatment in different conditions CO2 activation. The Catalyst PET-LV presented irregular shape and rough surface with cavities whereas the PET-LV 800/2h and PET-LV 800/5h exhibit appearance of spongy-like along with cavities and the PET-LV 900/5h showed agglomerates of different shapes and sizes. The analysis of the magnetic properties indicates that all the catalysts present magnetic iron phases, possibly magnetite and/or maghemite. The Mössbauer Spectroscopy revealed the presence of Fe3+ in PET-LV catalyst. Fe3+ and Fe2+ in the PET-LV 800/2h and PET-LV 800/5h catalyst. The Mössbauer spectrum for PET-LV 900/5h catalyst suggests the increase in the size of the iron oxide crystallites. The pH analysis confirmed that synthesis process of catalyst was able to decrease the basicity of the red mud (possibly NaOH) and the stability test revealed that activity of PET-LV 800/5h catalyst gradually decreased until fourth cycle, leading to negligible catalytic activity. Catalytic tests for paracetamol removal showed PET-LV and PET-LV 900/5h catalyst presented similar drug removal (about 18%, after 30 min of reaction). The catalyst activated at 800°C (PET-LV 800/2h and PET-LV 800/5h) removed a higher amount of paracetamol (26 and 40%, respectively), possibly due to the presence of Fe2+. The adsorption test with PET-LV 800/2h presented 16% of paracetamol remove, thus confirming the contribution of the combined adsorption and oxidation process through Fenton-like heterogeneous process. It can be concluded that use of PET powder and red mud residues for catalyst production can be considered an environmental and promising alternative, since it uses solid residues generate in large amount in the industry as precursors for the catalyst production that can be applied for wastewater treatment.

Synthetic dyes are one of the highest pollutants of water resources, when disposed improperly they can cause a lot of damage to the aquatic ecosystems and the human health. Alternative processes to the degradation of such effluents, as Advanced Oxidation Processes (AOPs), are gaining more prominence. They are non-selective, do not produce residues and have a high rate of oxidation. Among the AOPs, the Fenton reaction is the most promising. However, there is still a great limitation for industrial application due to the small range of pH when the reaction occurs, and the large amount of sludge [Fe(OH)x] generated at the end of the process. To overcome these limitations, an alternative is the use of solid catalysts containing iron. This study proposes the development of composites based on RuO2, TiO2 and FeOx for use as catalysts in the Fenton reaction. The yellow sun dye was used as the pollutant model. The catalysts were deposited on a support of titanium by thermal decomposition. The catalysts were synthesized with ternary compositions (containing 10, 20, 40 and 60% of iron) and with binary compositions (containing 70% of iron), where materials were developed containing only Fe and Ru and containing only Fe and Ti. The efficiency and stability of these catalysts were evaluated, as well as the way how these materials are affected when there are changes during the synthesis process. The parameters analyzed were O2 injection during the calcination, increasing the calcination temperature and catalyst mass. The catalysts have been characterized by scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive X-ray analysis (EDX). The compositions containing 40, 60 and 70% of Fe were efficient in the oxidation of the chromophore group of the dye, with degradation rate of 80.13%, 90.03% and 75.41% (with Ru) and 60.39% (with Ti), respectively. The compositions with low proportions of Fe (10 and 20%) did not have good results, the decolorization rate was 3.53% and 27.81% respectively. The MEV analysis showed similar results for all the compositions, with mud-cracked surface as predominant surface. The EDX analysis data indicates uneven surfaces on the composition for all the studied catalysts. Some catalysts compositions showed efficiency, but the low stability of these materials promotes its phasing out. / Os corantes sintéticos são um dos maiores poluentes de recursos hídricos, quando despejados de forma inadequada causam uma série de danos aos ecossistemas aquáticos e à saúde humana. Métodos alternativos para a degradação desse tipo de efluente, como os processos oxidativos avançados (POA’s), vêm ganhando cada vez mais destaque. Estes são processos limpos, não seletivos e possuem alto poder de oxidação. Dentre os POA’s, a reação de Fenton é o mais promissor. No entanto, há ainda uma grande limitação para sua aplicação industrial devido à pequena faixa de pH para a reação e à grande quantidade de lama [Fe(OH)x] gerada ao final do processo. Para superar essas limitações, uma alternativa é o uso de catalisadores sólidos contendo ferro. O presente trabalho propôs desenvolver compósitos a base de RuO2, TiO2 e FeOx para serem utilizados como catalisadores da reação de Fenton. O corante amarelo sol foi o poluente modelo. Os catalisadores foram depositados em um suporte de titânio expandido mediante decomposição térmica. Foram sintetizados catalisadores com composições ternárias, contendo 10, 20, 40 e 60 % de ferro, e catalisadores com composições binárias, com 70% de ferro, onde foram desenvolvidos materiais contendo apenas Fe e Ru e materiais contendo apenas Fe e Ti. A eficiência e a estabilidade desses catalisadores foram avaliadas, e o modo como esses materiais são afetados quando alguns parâmetros durante o processo de síntese são alterados também foi investigado. A injeção de O2 durante o procedimento de calcinação, o aumento da temperatura de calcinação e o aumento da massa do catalisador foram os parâmetro estudados. Os catalisadores foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e por energia dispersiva de raios X (EDX). As composições contendo 40, 60 e 70% de Fe foram eficientes na oxidação do grupamento cromóforo do corante, apresentando 80,13%, 90,03% e 75,41% (com Ru) e 60,39% (com Ti) de degradação, respectivamente. Já as composições catalíticas com baixas proporções de ferro, 10 e 20%, não tiveram bons resultados, sendo a remoção de cor de apenas 3,53% e 27,81% respectivamente. As análises por MEV apresentaram resultados bem similares para todas as composições, onde a superfície prioritária foi a de barro-rachado. Os dados obtidos por EDX indicam superfícies não uniformes quanto à composição para todos os catalisadores estudados. Para os parâmetros avaliados, nenhum contribuiu de forma significativa no aumento da eficiência e da estabilidade dos catalisadores. Algumas composições catalíticas se mostraram eficientes, mas apresentaram baixa estabilidade, promovendo a gradual desativação dos catalisadores.

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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Due to the problems presented with the use of photo-Fenton homogeneous system, for the decomposition of recalcitrant organic compounds, several studies have been conducted in order to replace it with heterogeneous processes. The heterogeneous reaction of photo-Fenton catalysts using iron oxide base (Fe2O3) is viable and reputable to overcome the problems presented by the homogeneous system. However, when used pure Fe2O3 has low efficiency due to the large size of the agglomerates formed, so deposition techniques on substrates used are seeking to reduce the size of the iron oxide agglomerates. Thus this study aimed to evaluate the efficiency of iron oxide nanoparticle supported on zeolite ZSM-5 mesoporous in removing organic pollutants contained in wastewater using photo-Fenton reaction system. The synthesis of zeolites ZSM-5, which served as a support, was performed using nucleating gel as driver structure and different amounts of carbon nanoparticles as mesoporosity agent. On the particles of hierarchical zeolites ZSM-5 were deposited iron oxide nanoparticles (Fe2O3). Supporters and materials after impregnation were characterized by diffraction of X-ray (DRX), scanning electron microscopy (SEM) and analysis of the adsorption / desorption of nitrogen (BET). The evaluation of different catalysts was carried out in photo-Fenton system employing different conditions reaction. From the characterization using x-ray diffraction, it was found that the only crystalline phase was formed from ZSM-5 with high crystallinity, which was adversely affected with increasing carbon content in the gel nanoparticles of crystallization. In the analysis of the BET was found that the formation of type IV isotherms, indicating the presence of mesoporosity in the ZSM-5 zeolites. It was found that with increasing content of carbon nanoparticles in the reaction medium resulted in an increase in the average size of the mesoporous formed. In the catalytic evaluation in the photo-Fenton reaction it was found that under the same reaction conditions, the iron oxide supported on hierarchical zeolite ZSM-5 showed higher activity for decomposition of dyes than pure iron oxide. It was also found that, the higher the degree of mesoporosity of support of iron oxide supported higher activity. The higher activity of supported iron oxide was attributed to the synergistic effect with the ZSM-5 zeolite, which has polar character, making the dye concentration in the catalyst system surface is high, providing conditions for the smooth progress of the reaction. / Devido aos problemas apresentados com a utilização do sistema foto-Fenton homogêneo, para a decomposição de compostos orgânicos recalcitrantes, diversos estudos tem sido realizados com a finalidade de substituí-lo por processos heterogêneos. A reação heterogênea de foto-Fenton empregando catalisadores a base de óxido de ferro (Fe2O3) é alternativa viável e bem conceituada para superar os problemas apresentados pelo sistema homogêneo. No entanto, o Fe2O3 quando utilizado puro em suspensão apresenta baixa efetividade devido ao grande tamanho dos aglomerados formados, fazendo com que técnicas de deposição sobre suportes sejam utilizadas buscando reduzir o tamanho dos aglomerados de óxido de ferro. Desta forma, este estudo objetivou avaliar a eficiência do óxido de ferro nanoparticulado suportado sobre zeólitas ZSM-5 mesoporosas na remoção de poluentes orgânicos contidos em efluentes aquosos empregando sistema foto-Fenton de reação. A síntese das zeólitas ZSM-5, que serviram de suporte, foi realizada utilizando gel nucleante como direcionador de estrutura e diferentes teores de nanopartículas de carbono como agente de mesoporosidade. Sobre as partículas das zeólitas ZSM-5 hierárquicas, foram depositadas nanopartículas de óxido de ferro (Fe2O3). Os suportes e os materiais após impregnação foram caracterizados por difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e análise de adsorção/dessorção de nitrogênio (BET). A avaliação dos diferentes catalisadores foi realizada em sistema foto-Fenton empregando diferentes condições de reação. Da caracterização por difração de raios-X constatou-se que a única fase cristalina formada foi da zeólita ZSM-5 com elevado grau de cristalinidade, que foi afetada de forma negativa com a elevação do teor de nanopartículas de carbono no gel de cristalização. Na análise de BET constatou-se a formação de isotermas do tipo IV, indicando que a presença de mesoporosidade nas zeólitas ZSM-5. Constatou-se que com a elevação do teor de nanopartículas de carbono no meio reacional acarretou em aumento no tamanho médio dos mesoporosos formados. Na avaliação catalítica na reação de foto-Fenton constatou-se que, nas mesmas condições de reação, o óxido de ferro suportado sobre as zeólitas ZSM-5 hierárquicas apresentou maior atividade para decomposição de corantes que o óxido de ferro puro em suspensão. Também se constatou que, quanto mais elevado o grau de mesoporosidade do suporte maior a atividade do óxido de ferro suportado. A maior atividade do óxido de ferro suportado foi atribuído ao efeito sinérgico com a zeólita ZSM-5, que possui caráter polar, fazendo com que a concentração do corante na superfície do sistema catalítico seja elevado, propiciando condições para o bom andamento da reação.