Atualmente, um dos tópicos mais relevantes da Química Ambiental é a qualidade da água. A preocupação com micropoluentes, poluentes que estão presentes no meio ambiente em con-centrações de μg L-1 a ng L-1, tem aumentado recentemente. O objetivo deste trabalho foi estudar a degradação de antibióticos de duas classes: norfloxacina (fluoroquinolona), sulfati-azol e sulfametazina (sulfonamidas) e o anti-inflamatório não esteroide diclofenaco de sódio pelo acoplamento do Processo Ferro Zero, com nanopartículas de Fe0 ou lã de aço comercial, ao Processo Fenton. Teve-se como metas a identificação de produtos de degradação, a avali-ação da ecotoxicidade (Lactuca sativa) e da atividade antimicrobiana (Escherichia coli). Os experimentos de degradação foram realizados via planejamento fatorial 22 com a finalidade de se determinar os efeitos dos parâmetros reacionais (pH e vazão) sobre o desempenho do Processo Ferro Zero. As partículas de Fe0 sintetizadas foram nanométricas (< 100 nm), verificou-se a sua morfologia esférica e constatou-se a presença de Fe0, óxidos de ferro e hidróxidos de ferro. O Processo Ferro Zero em meio óxico, utilizando as NPFe0 ou a lã de aço comercial, obteve remoções de 31,5 ± 1,5% ou 51,9 ± 3,9%, respectivamente. Ao se realizar o Processo Ferro Zero em meio anóxico, observou-se que a degradação redutiva foi mais eficiente que a oxidativa, removendo-se aproximadamente 51,4 ± 2,3% ou 59,6 ± 1,9% com nanopartículas de Fe0 ou lã de aço comercial, respectivamente. Para o sulfatiazol obtiveram-se remoções de 77,7 ± 1,9% ou 73,4 ± 3,2%, para a sulfametazina remoções de 54,8 ± 2,7% ou 50,6 ± 2,8% e, para a norfloxacina, 68,9 ± 2,2% ou 67,2 ± 2,0%, quando se utilizaram as nanopartículas de ferro metálico ou a lã de aço comercial, respectivamente. Todos os processos não geraram ecotoxicidade ao organismo-teste (Lactuva sativa). Entretanto, as nanopartículas de Fe0 foram mais eficientes na remoção da atividade antimicrobiana (Escherichia coli) e produziram menores concentrações de ferro dissolvido ao final do tratamento, sendo mais indicadas para a degradação da norfloxacina. O uso das nanopartículas de ferro foi capaz de, praticamente, remover a atividade antimicrobiana da norfloxacina. / Presently, one of the most relevant topics in environmental chemistry is water quality. The concern with micropollutants, which are pollutants present in the environment in concentra-tions ranging from μg L-1 to ng L-1, has recently increased. The objective of this work was to study the degradation of the antibiotics: norfloxacin (fluoroquinolone), sulfathiazole, and sulfamethazine (sulfonamides) and the nonsteroidal anti-inflammatory sodium diclofenac by coupling Zero-Valent Iron (with Fe0 nanoparticles or commercial steel wool) and Fenton pro-cesses. The study aimed at identifying degradation products and assessing ecotoxicity (Lactuca sativa) and antimicrobial activity (Escherichia coli). The degradation experiments followed a factorial design 22 in order to determine the effects of the reaction parameters (pH and flow rate) on the performance of the Zero-Valent Iron process. Iron nanoparticles were synthesized (< 100 nm), their spherical morphology checked, and the presence of Fe0, iron oxides, and iron hydroxide confirmed. The Zero-Valent Iron process in oxic media, using NPFe0 or commercial steel wool, obtained removals of 31.5 ± 1.5% or 51.9 ± 3.9%, respec-tively. Using the Zero-Valent Iron process in anoxic medium, it was observed that the reduc-tive degradation was more efficient than the oxidative one, removing approximately 51.4 ± 2.3% and 59.6 ± 1.9% when using Fe0 nanoparticles and commercial steel wool, respectively. For sulfathiazole, sulfamethazine, and norfloxacin, removals of 77.7 ± 1.9% or 73.4 ± 3.2%, 54.8 ± 2.7% or 50.6 ± 2.8%, and 68.9 ± 2.2% or 67.2 ± 2.0% were obtained when Fe0 nano-particles or commercial steel wool trade were used, respectively. All of the processes did not generate ecotoxicity towards the test-organism (Lactuva sativa). However, the Fe0 nanoparti-cles were more effective in removing the antimicrobial activity (Escherichia coli) and pro-duced lower concentrations of dissolved iron at the end of the treatment, being more suitable for degrading norfloxacin. The use of the iron nanoparticles was able to virtually remove the antimicrobial activity of norfloxacin.

Atualmente, um dos tópicos mais relevantes da Química Ambiental é a qualidade da água. A preocupação com micropoluentes, poluentes que estão presentes no meio ambiente em con-centrações de μg L-1 a ng L-1, tem aumentado recentemente. O objetivo deste trabalho foi estudar a degradação de antibióticos de duas classes: norfloxacina (fluoroquinolona), sulfati-azol e sulfametazina (sulfonamidas) e o anti-inflamatório não esteroide diclofenaco de sódio pelo acoplamento do Processo Ferro Zero, com nanopartículas de Fe0 ou lã de aço comercial, ao Processo Fenton. Teve-se como metas a identificação de produtos de degradação, a avali-ação da ecotoxicidade (Lactuca sativa) e da atividade antimicrobiana (Escherichia coli). Os experimentos de degradação foram realizados via planejamento fatorial 22 com a finalidade de se determinar os efeitos dos parâmetros reacionais (pH e vazão) sobre o desempenho do Processo Ferro Zero. As partículas de Fe0 sintetizadas foram nanométricas (< 100 nm), verificou-se a sua morfologia esférica e constatou-se a presença de Fe0, óxidos de ferro e hidróxidos de ferro. O Processo Ferro Zero em meio óxico, utilizando as NPFe0 ou a lã de aço comercial, obteve remoções de 31,5 ± 1,5% ou 51,9 ± 3,9%, respectivamente. Ao se realizar o Processo Ferro Zero em meio anóxico, observou-se que a degradação redutiva foi mais eficiente que a oxidativa, removendo-se aproximadamente 51,4 ± 2,3% ou 59,6 ± 1,9% com nanopartículas de Fe0 ou lã de aço comercial, respectivamente. Para o sulfatiazol obtiveram-se remoções de 77,7 ± 1,9% ou 73,4 ± 3,2%, para a sulfametazina remoções de 54,8 ± 2,7% ou 50,6 ± 2,8% e, para a norfloxacina, 68,9 ± 2,2% ou 67,2 ± 2,0%, quando se utilizaram as nanopartículas de ferro metálico ou a lã de aço comercial, respectivamente. Todos os processos não geraram ecotoxicidade ao organismo-teste (Lactuva sativa). Entretanto, as nanopartículas de Fe0 foram mais eficientes na remoção da atividade antimicrobiana (Escherichia coli) e produziram menores concentrações de ferro dissolvido ao final do tratamento, sendo mais indicadas para a degradação da norfloxacina. O uso das nanopartículas de ferro foi capaz de, praticamente, remover a atividade antimicrobiana da norfloxacina. / Presently, one of the most relevant topics in environmental chemistry is water quality. The concern with micropollutants, which are pollutants present in the environment in concentra-tions ranging from μg L-1 to ng L-1, has recently increased. The objective of this work was to study the degradation of the antibiotics: norfloxacin (fluoroquinolone), sulfathiazole, and sulfamethazine (sulfonamides) and the nonsteroidal anti-inflammatory sodium diclofenac by coupling Zero-Valent Iron (with Fe0 nanoparticles or commercial steel wool) and Fenton pro-cesses. The study aimed at identifying degradation products and assessing ecotoxicity (Lactuca sativa) and antimicrobial activity (Escherichia coli). The degradation experiments followed a factorial design 22 in order to determine the effects of the reaction parameters (pH and flow rate) on the performance of the Zero-Valent Iron process. Iron nanoparticles were synthesized (< 100 nm), their spherical morphology checked, and the presence of Fe0, iron oxides, and iron hydroxide confirmed. The Zero-Valent Iron process in oxic media, using NPFe0 or commercial steel wool, obtained removals of 31.5 ± 1.5% or 51.9 ± 3.9%, respec-tively. Using the Zero-Valent Iron process in anoxic medium, it was observed that the reduc-tive degradation was more efficient than the oxidative one, removing approximately 51.4 ± 2.3% and 59.6 ± 1.9% when using Fe0 nanoparticles and commercial steel wool, respectively. For sulfathiazole, sulfamethazine, and norfloxacin, removals of 77.7 ± 1.9% or 73.4 ± 3.2%, 54.8 ± 2.7% or 50.6 ± 2.8%, and 68.9 ± 2.2% or 67.2 ± 2.0% were obtained when Fe0 nano-particles or commercial steel wool trade were used, respectively. All of the processes did not generate ecotoxicity towards the test-organism (Lactuva sativa). However, the Fe0 nanoparti-cles were more effective in removing the antimicrobial activity (Escherichia coli) and pro-duced lower concentrations of dissolved iron at the end of the treatment, being more suitable for degrading norfloxacin. The use of the iron nanoparticles was able to virtually remove the antimicrobial activity of norfloxacin.

"Resumo/Abstract", "palavras-chave/keywords" nos cap?tulos trabalho. / Submitted by Jos? Henrique Henrique (jose.neves@ufvjm.edu.br) on 2017-03-27T20:52:05Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) fernanda_gandra_oliveira.pdf: 3187185 bytes, checksum: 690bd6e7967bbab89412d221de93c88a (MD5) / Approved for entry into archive by Rodrigo Martins Cruz (rodrigo.cruz@ufvjm.edu.br) on 2017-04-24T14:26:09Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) fernanda_gandra_oliveira.pdf: 3187185 bytes, checksum: 690bd6e7967bbab89412d221de93c88a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-24T14:26:09Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) fernanda_gandra_oliveira.pdf: 3187185 bytes, checksum: 690bd6e7967bbab89412d221de93c88a (MD5) Previous issue date: 2016 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / Funda??o de Amparo ? Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG) / O comp?sito nFZV-CAG foi empregado para a ozoniza??o catal?tica heterog?nea da NMS em meio aquoso. O oz?nio foi gerado por uma central geradora de oz?nio IPABRAS, alimentada com ar. Foram avaliados diferentes processos catal?ticos como O3, CAG, O3-CAG, O3-nFZV- CAG, e a varia??o da concentra??o das nFZV para remo??o da NMS. Os resultados mostraram que a combina??o do O3-nFZV-CAG foi muito eficiente levando ? mineraliza??o de aproximadamente 70% da NMS em 120 min de rea??o. Tal efici?ncia pode estar atribu?da ao processo de eletr?lise, em que o Fe0 origina Fe2+ levando ? produ??o do radical hidroxila que ? altamente oxidante, levando a destrui??o do contaminante. As rea??es seguiram a cin?tica pseudo-primeira ordem para remo??o do f?rmaco. Ap?s realizada a coleta as amostras foram submetidas a an?lise qu?mica, empregando-se as t?cnicas de espectrofotometria de UV-Vis, cromatografia l?quida de alta efici?ncia (CLAE) e a determina??o da demanda qu?mica de oxig?nio (DQO) tamb?m foi realizada. / As nanopart?culas de FZV imobilizadas sobre a superf?cie do carv?o ativado (nFZV-CAG) foram sintetizadas e caracterizadas para remo??o do f?rmaco Nimesulida (NMS) em sistemas aquosos. Os estudos foram realizados em bateladas com agita??o de 250 rpm durante 120 minutos, onde foram avaliadas a efici?ncia, concentra??o (20, 25 e 30% do comp?sito) e diferentes dosagens (0,1 a 10g) de nFZV-CAG. Os resultados mostraram que a dosagem de 10 g de 20%nFZV-CAG removeu cerca de 80% da NMS 50 mg L-1 em apenas 30 minutos de rea??o, e atingindo 100% em 120 minutos. Foi observada ainda uma remo??o de 80% da DQO ao final da rea??o. As velocidades de rea??o aumentaram na medida em que foram aumentadas as dosagens do comp?sito, o que seria esperado. Por?m, com o aumento da concentra??o (%) de nFZV n?o houve aumento na velocidade das rea??es. As rea??es seguiram uma cin?tica de pseudo-primeira ordem em rela??o ? remo??o da NMS. Ap?s realizada a coleta, as amostras foram submetidas a an?lise qu?mica, empregando-se as t?cnicas de espectrofotometria de UV- VIS, cromatografia l?quida de alta efici?ncia (CLAE) e a determina??o da demanda qu?mica de oxig?nio (DQO) tamb?m foi realizada. Para caracteriza??o do comp?sito foram empregadas as t?cnicas Microscopia Eletr?nica de Varredura acoplada ? Espectrometria de Energia Dispersiva de Raios-X (MEV-EDS), que mostraram claramente a presen?a da nanopart?culas sobre a superf?cie do carv?o, e analise de superf?cie do nFZV-CAG e do CAG tamb?m foram realizadas. / Disserta??o (Mestrado) ? Programa de P?s-Gradua??o em Qu?mica, Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, 2016. / The FZV nanoparticles immobilized onto the surface of the activated charcoal (nFZV-CAG) were synthesized and characterized for the removal of the pharmaceutical Nimesulide (NMS) in aqueous systems. The studies were performed in batch mode with stirring speeds of 250 rpm during 120 minutes, so that it was possible to evaluate efficiency, concentration (20, 25 and 30% of the composite) and different dosages (0,1 to 10g) of nFZV-CAG. The results showed that the dosage of 10g of 20%nFZV-CAG removed approximately 80% of NMS 50 mg L-1 in just 30 minutes of reaction, and reaching 100% in 120 minutes. It was still observed a removal of 80% of the COD (Chemical Oxygen Demand) at the end of the reaction. The reaction rates increased with the dosage of the composite, which was expected. Though, increasing the concentration (%) of nFZV did not result in higher reaction rates. The reactions followed a pseudo-first order kinetics for the removal of NMS. After the samples were collected, they were submitted to chemical analysis, employing the techniques of UV-VIS spectroscopy, high performance liquid chromatography (HPLC) and chemical oxygen demand (COD). In order to characterize the composite, the following techniques were used: Scanning Electron Microscopy (SEM) coupled with Energy Dispersive x-Ray spectroscopy (EDS), which showed clearly the presence of nanoparticles onto the charcoal surface. Analysis of the surface of nFZV-CAG were also performed. / The composite nFZV-CAG was used for the catalytic ozonation of NMS in aqueous media. The ozone was generated by an ozone generator IPABRAS, fuelled with air. Different catalytic processes were evaluated such as O3, CAG, O3-CAG, O3-nFZV-CAG, and the variation of the nFZV concentration for the removal of NMS. The results showed that the combination of O3- nFZV-CAG was very efficient, leading to the mineralization of approximately 70% of NMS in 120 minutes of reaction. Such efficiency can be attributed to the electrolysis process, in which the Fe0 generates Fe2+ which generates hydroxyl radicals that are highly oxidant, leading to the destruction of the contaminant. The reactions followed the pseudo-first order kinetics for the removal of the pharmaceutical. After the samples were collected, they were submitted to chemical analysis such as, UV-VIS spectroscopy, high performance liquid chromatography (HPLC) and chemical oxygen demand (COD).

Submitted by M?rden L?les (marden.inacio@ufvjm.edu.br) on 2016-07-14T23:23:32Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Annelise Fran?a Ara?jo.pdf: 2722328 bytes, checksum: 24fe96c2c5e7a6dd79e50d8862a82e63 (MD5) / Rejected by Rodrigo Martins Cruz (rodrigo.cruz@ufvjm.edu.br), reason: Renomear o arquivo em caixa baixa, nomes separados por _ on 2016-07-18T15:00:35Z (GMT) / Submitted by M?rden L?les (marden.inacio@ufvjm.edu.br) on 2016-07-19T20:32:21Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Annelise Fran?a Ara?jo.pdf: 2722328 bytes, checksum: 24fe96c2c5e7a6dd79e50d8862a82e63 (MD5) / Rejected by Rodrigo Martins Cruz (rodrigo.cruz@ufvjm.edu.br), reason: renomear arquivo on 2016-07-21T16:57:28Z (GMT) / Submitted by M?rden L?les (marden.inacio@ufvjm.edu.br) on 2016-07-21T17:36:11Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Annelise_Fran?a_Ara?jo.pdf: 2722328 bytes, checksum: 24fe96c2c5e7a6dd79e50d8862a82e63 (MD5) / Approved for entry into archive by Rodrigo Martins Cruz (rodrigo.cruz@ufvjm.edu.br) on 2016-07-22T15:32:43Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Annelise_Fran?a_Ara?jo.pdf: 2722328 bytes, checksum: 24fe96c2c5e7a6dd79e50d8862a82e63 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-22T15:32:43Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Annelise_Fran?a_Ara?jo.pdf: 2722328 bytes, checksum: 24fe96c2c5e7a6dd79e50d8862a82e63 (MD5) Previous issue date: 2016 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / Funda??o de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG) / RESUMO Nanopart?culas bimet?licas de Fe-Ni estabilizadas com carboximetilcelulose (CMC-bNP-Fe-Ni) foram sintetizadas, caracterizadas e aplicadas na remo??o dos f?rmacos nimesulida (NMS) e ranitidina (RNTD) em ?gua. Para os ensaios em batelada em solu??es aquosas fatores que afetam a remo??o dos f?rmacos tais como a sua concentra??o e a dosagem de CMC-bNP-Fe-Ni foram investigados sistematicamente. Os resultados experimentais revelaram uma remo??o completa de NMS e de 84% de remo??o de RNTD. Como esperado para uma rea??o heterog?nea realizada em batelada, sob vigorosa agita??o, foi verificado que a taxa de remo??o aumentou com o aumento da dosagem de CMC-bNP-Fe-Ni e a concentra??o dos f?rmacos. Foi realizado um estudo do efeito da velocidade de agita??o do sistema, verificando que este ? um fator que influencia diretamente a taxa de remo??o. O estudo de remo??o na presen?a e na aus?ncia de oxig?nio dissolvido revelou que a presen?a deste exerceu uma pequena influ?ncia no processo de remo??o. Um estudo comparativo utilizando a CMC-bNP-Fe-Ni e a carboximetilcelulose (CMC) como estabilizante de nanopart?culas de ferro de val?ncia zero (CMC-nFZV) foi realizado nas mesmas propor??es, sendo verificado que os n?veis de remo??o foram superiores para o sistema CMC-bNP-Fe-Ni. A an?lise do subproduto formado da NMS mostrou que este ? menos t?xico que o composto original. O presente trabalho demonstra que o processo de tratamento redutivo alternativo fazendo uso de nanopart?culas bimet?licas contendo Fe e Ni ? muito promissor para a elimina??o de f?rmacos, como ? o caso de NMS e RNTD. / Disserta??o (Mestrado) ? Programa de P?s-Gradua??o em Qu?mica, Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, 2016. / ABSTRACT Fe-Ni bimetallic nanoparticles stabilized with carboxymethylcellulose (CMC-bNP-Fe-Ni) were synthesized, characterized and applied to remove nimesulide drugs (NMS), and ranitidine (RNTD) drugs in water. For the test batch in aqueous solutions, factors affecting the removal of drugs such as the dosage of CMC-bNP-Fe-Ni and the concentration of NMS and RNTD were investigated systematically. The experimental results showed a complete removal of NMS and 84% for the RNTD at concentrations ranging up to 60 mg L-1 and at a dosage of CMC-bNP-Fe-Ni 0.2 and 0.4 g L-1, respectively. As expected for a heterogeneous reaction carried out in batch, under vigorous stirring, it was found that the removal rate increased with the increase of the dosage of CMC-bNP-Fe-Ni and concentration of the drugs. A study of the effect of system stirring speed was carried out by checking that this is a factor that directly influence the removal rate. The removal of the presence and in the absence of dissolved oxygen showed that the presence of the latter exerts a small influence on the removal process. A comparison of removal using CMC-bNP-Fe-Ni and carboxymethylcellulose (CMC) as a stabilizer of zero-valent iron nanoparticles (CMC-nFZV) was performed in the same proportions, and found that the removal rates were higher for system CMC-bNP-Fe-Ni. The analysis of the byproduct formed from the NMS showed that it is less toxic than the parent compound. The present work demonstrates that the reductive treatment process alternative making use of bimetallic nanoparticles containing Fe and Ni is very promising for the elimination of drugs, such as NMS and RNTD.

Orientador: Wilson de Figueiredo Jardim / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-13T18:50:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Franco_DeboraVilela_D.pdf: 6112505 bytes, checksum: 9ffd8531fa2a0322c7b7d08e90de70fa (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: A redução química do cromo hexavalente, Cr(VI), presente em solo e água subterrânea contaminados, foi investigada empregando-se diferentes agentes redutores (batelada e semi-batelada) para avaliar a extensão da redução do Cr(VI) e da imobilização (precipitação) do cromo trivalente, Cr(III). O estudo comparativo envolvendo o uso de diferentes agentes redutores evidenciou que as espécies Fe(II) e FZVcol (nanopartículas estabilizadas com carboximetilcelulose) apresentaram os resultados mais promissores para a remoção do Cr(VI), visto que houve uma redução quantitativa desta espécie com sua concomitante imobilização. A aplicação do Fe(II) e FZVcol nas razões molares 1[Cr(VI)]:20[Fe(II)] e 1[Cr(VI)]:4[FZVcol] resultou na conversão redox superior a 98% e na imobilização das frações de Cr(VI) lábil e trocável. Foi verificado para o Fe(II), que o aumento da velocidade do fluxo volumétrico (G) resulta na diminuição do número de volume de poro para o tratamento do solo e da quantidade de Cr(VI) residual. O estudo hidrodinâmico teórico da coluna recheada com solo (meio poroso) permitiu mensurar o grau de dispersão do redutor na coluna frente ao modelo pistonado de escoamento em função de G mediante o cálculo do coeficiente de dispersão mássica volumétrico (kDV), o qual foi calculado a partir da modelagem da curva de saturação experimental. Foi verificado em todos os casos que a cinética do processo redox Cr(VI)/Cr(III) segue uma lei empírica de velocidade de pseudo-primeira ordem. A complexidade cinética do processo redox foi evidenciada pela dependência da constante de velocidade global de pseudo-primeira ordem (k*) com o tempo de reação, G e a concentração inicial do redutor. Um modelo cinético fenomenológico foi proposto para se obter uma expressão representativa de k* nas diferentes situações experimentais investigadas, bem como nos casos limites previstos. Um esquema reacional global foi proposto para representar os diferentes processos elementares envolvendo as espécies Cr(VI) e Cr(III) na matriz porosa (solo/água subterrânea). Um ensaio de tratamento em escala piloto foi realizado in situ tendo-se como balizadora as condições experimentais mais promissoras obtidas nos estudos realizados em escala laboratorial / Abstract: Chemical reduction of the hexavalent chromium, Cr(VI), present in contaminated soil and groundwater was investigated using several different reductants (batch and semi-batch) in order to evaluate the extension of Cr(VI) reduction and the immobilization (precipitation) of trivalent chromium, Cr(III). A comparative study concerning the use of different reductants revealed that Fe(II) and ZVIcol (nanoparticles stabilized with carboximethylcellulose) present the most promising findings for the Cr(VI) removal, since it was found that a quantitative reduction of this specie is accompanied by its immobilization. Application of Fe(II) and ZVIcol using the 1[Cr(VI)]:20[Fe(II)] and 1[Cr(VI)]:4[ZVIcol] molar ratios resulted in a redox conversion degree higher than 98% and in the immobilization of the labile and the exchangeable Cr(VI) fractions. It was verified for Fe(II) that increasing the volumetric flow rate (G) both the pore volume necessary for the redox treatment and the residual Cr(VI) decrease. The theoretical hydrodynamic study concerning the packed column reactor containing soil (porous medium) permitted to evaluate the reductant dispersion degree inside the column in relation to the plug-flow model as functions of G by measuring the volumetric mass dispersion coefficient (kVD), which was calculated from simulation of the experimental saturation curve. In all cases, it was found the kinetics of the Cr(VI)/Cr(III) redox process follows a pseudo-first order rate law. The complexicity concerning the kinetic process was evidenced by the dependence of the overall pseudo-first order kinetic rate constant (k*) on reaction time, G and the initial concentration of the reductant. A phenomenological kinetic model was proposed in order to obtain a relation capable to represent k* for the different experimental conditions investigated, as well for the possible limit cases. An overall reaction scheme was proposed in order to describe the different elementary processes concerning the Cr(VI) and Cr(III) species, which take place inside the porous soil matrix (soil/groundwater). A pilot scale test was carried out in situ taking into account the best experimental scenario obtained in laboratory. / Doutorado / Quimica Analitica / Doutor em Ciencias Quimicas

Orientador: Jonas Contiero / Resumo: A contaminação ambiental causada por compostos orgânicos é um importante problema que afeta solos e água superficiais. Para reduzir ou remover esses poluentes, os locais contaminados são geralmente tratados com métodos físicos e químicos. No entanto, a maioria dessas técnicas de remediação é custosa e geralmente leva à remoção incompleta e à produção de resíduos secundários. A nanotecnologia consiste na produção e aplicação de estruturas extremamente pequenas, cujas dimensões estão na faixa de 1 a 100 nm, neste cenário a nanopartícula de ferro zero valente representa uma nova geração de tecnologias de remediação ambiental. É não tóxica, abundante, barata, fácil de produzir, e seu processo de produção é simples. No entanto, a fim de diminuir a tendência de agregação, a nanopartícula de ferro zero é frequentemente revestida com surfactantes. A maioria dos surfactantes é quimicamente sintetizado a partir de fontes petroquímicas, eles são persistentes ou parcialmente biodegradáveis, enquanto oferecem baixos riscos à saúde humana, esses compostos podem prejudicar plantas e animais. Para diminuir o uso de métodos químicos, a síntese e estabilização verde de nanomateriais metálicos apresentam-se como uma opção menos perigosa ao meio ambiente. Os biossurfactantes podem potencialmente substituir qualquer surfactante sintético, eles são compostos extracelulares produzidos por microrganismos, como bactérias, e cultivados em diferentes fontes de carbono, podendo ser substratoshidrofílico... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Environmental contamination caused by organic compounds is the most important challenge that affects a huge number of soils and water surfaces. To reduce or remove these pollutants, contaminated sites are usually treated using physical and chemical methods. However, most of these remediation techniques are expensive and commonly lead to incomplete removal and to the production of secondary wastes. Nanotechnology is the production and application of extremely small structures, whose dimensions are in the range of 1 to 100 nm and Nanoscale zero-valent iron represents a new generation of environmental remediation technologies, is non-toxic, abundant, cheap, easy to produce, and its reduction process requires little maintenance. Nonetheless, in order to diminish the tendency of aggregation, nanoscale zero-valent iron is often coated with surfactants. Most surfactants are chemically synthesized from petrochemical sources, they are slowly or partially biodegradable, while offer low harm to humans, such compounds can influence plants and animals. To decrease the use of chemical methods green synthesis and stabilization of metallic nanomaterials viable option. Biosurfactants can potentially replace virtually any synthetic they are extracellular compounds produced by microbes such as by bacteria and grown on different carbon sources containing hydrophobic/hydrophilic substrates. The biosurfactants have a wide variety of chemical structures and surface properties and among them is the ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor