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

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:01:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SyllosSS_TESE.pdf: 2557262 bytes, checksum: 77d0a0faa8e481b116f80dda9a4c8e96 (MD5) Previous issue date: 2013-07-01 / During production of oil and gas, there is also the production of an aqueous effluent called produced water. This byproduct has in its composition salts, organic compounds, gases and heavy metals. This research aimed to evaluate the integration of processes Induced Air Flotation (IAF) and photo-Fenton for reducing the Total Oils and Greases (TOG) present in produced water. Experiments were performed with synthetic wastewater prepared from the dispersion of crude oil in saline solution. The system was stirred for 25 min at 33,000 rpm and then allowed to stand for 50 min to allow free oil separation. The initial oil concentration in synthetic wastewater was 300 ppm and 35 ppm for the flotation and the photo-Fenton steps, respectively. These values of initial oil concentration were established based on average values of primary processing units in Potiguar Basin. The processes were studied individually and then the integration was performed considering the best experimental conditions found in each individual step. The separation by flotation showed high removal rate of oil with first-order kinetic behavior. The flotation kinetics was dependent on both the concentration and the hydrophilic-lipophilic balance (HLB) of the surfactant. The best result was obtained for the concentration of 4.06.10-3 mM (k = 0.7719 min-1) of surfactant EO 2, which represents 86% of reduction in TOG after 4 min. For series of surfactants evaluated, the separation efficiency was found to be improved by the use of surfactants with low HLB. Regarding the TOG reduction step by photo-Fenton, the largest oil removal reached was 84% after 45 min of reaction, using 0.44 mM and 10 mM of ferrous ions and hydrogen peroxide, respectively. The best experimental conditions encountered in the integrated process was 10 min of flotation followed by 45 min of photo-Fenton with overall TOG reduction of 99%, which represents 5 ppm of TOG in the treated effluent. The integration of processes flotation and photo-Fenton proved to be highly effective in reducing TOG of produced water in oilfields / Durante a produ??o de ?leo e g?s, ocorre tamb?m ? produ??o de uma corrente aquosa denominada ?gua de produ??o de petr?leo. Este subproduto apresenta em sua composi??o sais, compostos org?nicos, gases e metais pesados. Esta pesquisa buscou avaliar a integra??o dos processos de Flota??o por Ar Induzido (FAI) e foto-Fenton para a redu??o do Teor de ?leos e Graxas (TOG) presente em ?guas produzidas, visando recuperar ?leo presente na fase aquosa e mineralizar a carga org?nica remanescente. Os experimentos foram realizados com efluente sint?tico preparado a partir da dispers?o de petr?leo bruto em solu??o salina. O sistema foi agitado por 25 min a 33.000 rpm e depois deixado em repouso por 50 min para permitir a separa??o do ?leo livre. A concentra??o inicial de ?leo (TOG) no efluente sint?tico foi de 300 ppm e 35 ppm para as etapas de flota??o e de foto-Fenton, respectivamente. Estes valores iniciais de concentra??o de ?leo foram estabelecidos tomando com base a TOG m?dio do efluente nas unidades de processamento prim?rio da bacia Potiguar. Os processos foram estudados individualmente e, em seguida, realizada a integra??o considerando as melhores condi??es experimentais encontrada em cada etapa individualmente. A separa??o por flota??o apresentou elevada taxa de remo??o de ?leo com comportamento cin?tico de primeira ordem. A cin?tica de flota??o foi dependente tanto da concentra??o quanto do Balan?o Hidrof?lico-Lipof?lico (BHL) do tensoativo. O melhor resultado foi obtido para a concentra??o de 4,06.10-3 mM (k = 0,7719 min-1) do tensoativo EO 2, o que representa 86 % de redu??o do TOG ap?s 4 min de flota??o. Para a s?rie de tensoativos estudada, a efici?ncia de separa??o mostrou-se melhorada com o uso de tensoativo com menores BHL. Com respeito ? etapa de redu??o do TOG por foto-Fenton, a maior remo??o de ?leo alcan?ada foi de 84% ap?s 45 min de rea??o, utilizando 0,44 mM e 10 mM de ?ons ferrosos e per?xido de hidrog?nio, respectivamente. As melhores condi??es experimentais encontradas para os processos integrados foram 10 min de flota??o seguida de 45 min de foto-Fenton, com redu??o global de TOG de 99%, o que representa 5 ppm de TOG no efluente tratado. A integra??o dos processos flota??o e foto-Fenton mostrou ser altamente eficiente na redu??o de TOG em ?guas produzidas em campos de petr?leo

Durante o processo metalúrgico de usinagem de uma peça ocorre a geração de calor proveniente do atrito ferramenta/peça e cavaco/ferramenta. Para que ocorra uma menor geração de calor possibilitando o manuseio, bem como a minimização na deformação da peça, utilizam-se fluidos, que são soluções lubrificantes à base de óleos, água ou polímeros, podendo ser sintéticos ou não, diminuindo, assim, o coeficiente de atrito reduzindo-se a quantidade de calor gerado no processo. Há uma grande variedade de fluidos de corte disponíveis no mercado que são constituídos por diversos compostos como: aminas, compostos clorados e/ou aromáticos, glicóis, nitrosaminas além da presença de metais provenientes do processo de manufatura, portanto, sem tratamento, não podem ser lançados na rede de esgoto convencional. Atualmente não há um método de tratamento para os fluidos de corte nas indústrias. Nesse contexto, propõe-se um estudo sobre a viabilidade dos tipos de tratamento dos fluidos de corte para uma disposição adequada. Os processos de tratamento propostos neste trabalho compreendem hidrolise ácida e Processo Oxidativo Avançado (POA), mais especificamente, Sistema Fenton, além de propor um tratamento baseado na fotodegradação. A caracterização do fluido antes e após seu tratamento foi realizada por técnicas analíticas e espectrométricas. Os processos oxidativos mostraram-se satisfatórios para o tratamento dos efluentes, reduzindo os níveis de contaminantes aos permitidos pela legislação. O processo foto-Fenton mostrou-se mais eficiente que o processo Fenton na degradação de todos os parâmetros avaliados, incluindo BTEX e HPAs. Os processos de hidrólise ácida não apresentaram resultados satisfatórios, reduzindo apenas os metais aos níveis permitidos para descarte. / During the cutting process, part of the heat generation results from tool-part and chip-tool friction. So that it happens a smaller generation of heat making possible the handling, as well as minimization in the tool deformation, cutting fluids are used, that are the oils base, water or polymeric lubricating solutions, could be synthetic or no, decreasing the attrition coefficient being reduced the amount of heat generated in the process. There is a great variety of cutting fluids that are constituted for several composed as: amines, chlorinated and/or aromatic composed, glycols and nitrosamines besides the presence of metals proceeding of manufacture process, therefore, without a treatment, they cannot be discarded in the conventional sewerage system. At the moment there isn\'t a treatment method for the cut fluids in the industries. In that context, intends a study about the viability types of cutting fluids treatment for appropriate disposition. Treatment processes proposed in this work understand acid hydrolysis and Advanced Oxidative Process (AOP), more specifically, Fenton System, in addition proposing a treatment based on the photodegradation (photo-Fenton process). The characterization of fluid before and after treatment it was accomplished by analytical and spectrometry techniques. Oxidative processes were exposed satisfactory for cutting fluids treatment, reducing the levels of pollutants to the allowed by the legislation. Photo-Fenton process was shown more efficient than Fenton process in the oxidation of BTEX and PAHs. Acid hydrolysis processes didn\'t present satisfactory results, just reducing the metals at the levels allowed for discard.

[pt] O presente trabalho tem por objetivo analisar a degradação do fármaco Clonazepam (CZP), um dos remédios controlados mais vendidos no mundo e um possível contaminante emergente das águas residuais e de superfície. Foi realizada a degradação do composto a partir da fotólise UVC do peróxido de hidrogênio, das reações de Fenton fotoassistida (Foto-Fenton) por lâmpadas UVA, UVC, e por radiação solar, assim como pelo Sistema H2O2/Óxidos de Ferro, para efeito de comparação. Todas as análises foram conduzidas por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) com detector UV. Os resultados alcançaram conversões acima de 85 por cento em boa parte dos experimentos e indicaram a cinética, em sua maioria, com ordem aparente próxima a 2 e k igual 0,95 mg. L-1. min-1 no Foto-Fenton UVC e k igual 0,02 mg.L-1.min-1 no Sistema H2O2/Óxidos de Ferro. Além disso, foi feita a análise de toxicidade utilizando sementes de alface para o H2O2/Óxidos de Fe, a fotólise UVC e para o Foto-Fenton com lâmpada UVC, com valores de inibição de crescimento de até 44 por cento. / [en] The present work aims at analyzing the degradation of the drug Clonazepam (CZP), one of the best-selling controlled drugs in the world and a possible emerging contaminant of surface and wastewater. Compound degradation was performed by UVC photolysis of hydrogen peroxide, photo-assisted Fenton reactions (Photo-Fenton) by UVA, UVC lamps, and solar radiation, as well as by the H2O2/Iron Oxides System for comparison purposes. All analyses were conducted by high performance liquid chromatography (HPLC) with UV detector. The results reached conversions above 85 percent in most of the experiments and indicated the kinetics, mostly, with apparent order close to 2 and k equal 0.95 mg. L-1. min-1 in Photo-Fenton UVC and k equal 0.02 mg.L-1.min-1 in H2O2/Iron Oxides. In addition, toxicity analysis was carried out using lettuce seeds for H2O2/Iron Oxides, UVC photolysis and UVC lamp Photo-Fenton, with growth inhibition values of up to 44 percent.

[ES] El agua se convirtió en uno de los recursos más escasos de la Tierra. Por eso es necesario desarrollar nuevas tecnologías para el tratamiento adecuado de las aguas residuales urbanas (UWW), permitiendo su reutilización. Múltiples tecnologías han demostrado ser efectivas cuando se aplican individualmente, pero a menudo no se aplican ni se integran en el tratamiento convencional de UWW, lo que resulta en la pérdida de posibles efectos sinérgicos. Por estas razones, la investigación sobre la combinación e integración de estas tecnologías es de suma importancia. Cuando se aplican de esta manera, también se conocen como Tecnologías Integradas Avanzadas. Hecho un trabajo de investigación sobre el rendimiento de una planta piloto de nanofiltración (NF) a escala piloto para UWW, seguido de la aplicación de métodos de tratamiento (químico). Los Procesos de Oxidación Avanzada (AOP), como el proceso (solar) foto-Fenton (SPF), aprovechan el ciclo catalítico del hierro (Fe2+ y Fe3+), la luz UV-vis, junto con un agente oxidante, como el peróxido de hidrógeno (H2O2), produciendo radicales hidroxilo altamente reactivos. Este proceso de foto-Fenton (solar) se aplica a un pH 3, para evitar la precipitación del hierro, o a un pH más alto mediante agentes quelantes, como el ácido etilendiamino-N, N'-disuccínico (EDDS). Los microcontaminantes (MC) usados fueron cafeína, imidacloprid, tiacloprid, carbamazepina y diclofenaco. La preconcentración es un paso esencial antes de aplicar AOP como tratamiento terciario de los efluentes de las plantas de tratamiento de aguas residuales urbanas (EDAR), ya que reduce significativamente el volumen a tratar y, por lo tanto, los costos económicos. El tratamiento de la corriente de concentrado de la NF mediante el proceso de SPF demostró ser efectivo para la eliminación de los MC mencionados anteriormente cuando se utilizó H2O2 como agente de oxidación. Por lo tanto, a una mayor degradación de los MC se adhiere una toxicidad directamente proporcionalmente menor. Las investigaciones incluyen la valorización de los efluentes EDAR mediante la recuperación de amonio, con la eliminación combinada de MC mediante NF y diferentes AOPs, con el fin de producir corrientes de permeado para la fertilización e irrigación directa de cultivos, también conocida como 'fertirrigación'. Esto incluye el proceso de SPF, pero también se combina con procesos de electrooxidación (EO). El SPF fue más efectivo al tratar las corrientes de concentrado de NF a pH circunneutro, con una concentración de MC inferior a 1 mg/L. Las corrientes de concentrado de NF altamente salinas son ideales para ser tratadas mediante procesos de EO, por sus alta conductividad, con un consumo eléctrico significativamente menor con la asistencia solar. La eficiencia de retención de MC por NF y la toxicidad después de los tratamientos con AOP también se evaluaron mediante la determinación de la fitotoxicidad del permeado. Los resultados mostraron que los permeados utilizados para los cultivos (Sorghum saccharatum, Sinapis alba, Lepidium sativum) redujeron la germinación de las semillas. Contrariamente, se observó que la irrigación con los permeados producidos generalmente promovió el desarrollo de las raíces, mientras que el desarrollo de los brotes prosperó solo cuando se usaron permeados que tenían factores de concentración inferiores al factor de concentración 2. Los estudios mostraron que los permeados deberían diluirse primero en un mínimo del 50%, para ser adecuados para la irrigación directa. El trabajo también incluyó la evaluación de una membrana de ultrafiltración (UF) cerámica foto catalítica TiO2-ZrO2 previamente desarrollada. La disminución del flujo puede revertirse cuando se irradia la membrana UF cerámica con luz en un simulador solar. La retención microbiológica de la membrana UF fue determinada utilizando una cepa bacteriana Gram negativa, Pseudomonas aeruginosa y fue capaz de retener consistentemente hasta un orden de magnitud de 1 x 104 UFC/ml. / [CA] L'aigua es va convertir en un dels productes bàsics més escassos de la Terra. Per tant, cal desenvolupar noves tecnologies, com el tractament adequat de les aigües residuals urbanes (UWW) per a la seva reutilització. Múltiples tecnologies avançades es demostren efectives quan s'apliquen únicament. Aquestes tecnologies sovint no s'apliquen ni s'integren en el tractament UWW convencional. Com a resultat, es perd possibles efectes sinèrgics. Per aquests motius, la investigació sobre la combinació i integració d'aquestes noves tecnologies és de la màxima importància. Quan s'apliquen així, aquestes tecnologies combinades també es coneixen i s'indiquen com a Tecnologies Integrades Avançades. Es va realitzar un treball de recerca sobre el rendiment d'una planta de nanofiltració (NF) a escala pilot per a la preconcentració d'UWW, seguida de l'aplicació de mètodes de tractament (químics), per tal de tractar els corrents de concentrat i permeat produïts. Els processos d'oxidació avançats (AOP), com el procés foto-Fenton (solar) (SPF), fan servir el cicle catalític del ferro (Fe2+ i Fe3+), la llum UV-vis, juntament amb un agent oxidant, com el peròxid d'hidrogen (H2O2), produint radicals hidroxil altament reactius i no selectius. Aquest procés SPF s'aplica a pH3, per tal d'evitar la precipitació del ferro, o a pH circumneutral aplicant agents quelants com l'àcid etilendiamina-N, N¿-disuccinic (EDDS). La preconcentració és un pas essencial abans d'aplicar els AOP com a tractament terciari d'efluents d'EDAR, ja que redueix significativament el volum a tractar i, per tant, els costos globals. El tractament del corrent de concentrat del NF mitjançant el procés SPF va demostrar ser eficaç per a l'eliminació de diferents microcontaminants (MC) quan s'utilitzava H2O2 com a agent d'oxidació. Per al qual una degradació de MC més alta s'adhereix a una toxicitat menor directament proporcional. Els seleccionats (MC) van ser cafeïna, imidacloprid, tiacloprid, carbamazepina i diclofenac. Els treballs de recerca posteriors van tractar la valorització dels efluents d'EDAR mitjançant la recuperació d'amoni, amb l'eliminació combinada de MC per NF i diferents AOP avançats, per tal de produir corrents permeats per a la fertilització directa dels cultius i el reg, també anomenats "fertirrigació". Inclou SPF, però també combinat amb processos d'electrooxidació (EO). El SPF va ser més eficaç quan es tractaven corrents de concentrat de NF a pH circumneutral, a una concentració de MC inferior a 1 mg/L, per obtenir una degradació ràpida de MC. Els corrents concentrats de concentrat NF altament salins són ideals per ser tractats mitjançant processos EO, alhora que posseeixen una alta conductivitat, i un menor consum elèctric significatiu per assistència solar. També es va avaluar l'eficiència de retenció de MC per NF i la toxicitat després dels tractaments amb AOP determinant la fitotoxicitat del permeat. Els resultats van mostrar que els permeats podrien reduir la germinació de llavors si s'utilitzaven per a cultius (Sorghum saccharatum, Sinapis alba, Lepidium sativum). Al contrari d'això, es va demostrar que el reg amb els permeats produïts afavoria generalment el desenvolupament de les arrels, mentre que el desenvolupament dels brots només va prosperar quan s'utilitzaven permeats que tenien factors de concentració inferiors a 2. Els estudis de toxicitat van mostrar que els corrents de permeat s'havien de diluir primer amb un mínim del 50% aigua dolça. El treball de recerca realitzat també va incloure l'avaluació d'una membrana d'ultrafiltració ceràmica (UF) fotocatalítica TiO2-ZrO2 desenvolupada prèviament. La disminució del flux es pot revertir quan la membrana fotocatalítica UF va ser irradiada per llum en un simulador solar. La retenció microbiològica de la membrana UF es va determinar mitjançant el desplegament d'una soca bacteriana gramnegativa, Pseudomonas aeruginosa, ser capaç de retenir constantment fins a un ordre de magnitud d'1 x 104 CFU/ml. / [EN] Water turned to be one of Earths scarcest commodities. Therefore, novel technologies need to be developed, as appropriate treatment of produced urban wastewaters (UWWs) for its reuse as irrigation waters or aquifer recharge. Multiple advanced technologies are proven effective when applied solely. These technologies are often not applied or integrated into conventional UWW treatment. Resulting in missing out on potential synergetic effects. For these reasons that research into the combining and integration of these novel technologies is of the utmost importance. When thus applied, these combined technologies are also known and indicated as Advanced Integrated Technologies. Research work was conducted on the performance of a pilot scale nanofiltration (NF) plant for UWW pre-concentration, followed by the application of (chemical) treatment methods, in order to treat the produced concentrate and permeate streams. Advanced Oxidation Processes (AOPs), such as the (solar) photo-Fenton process make use of the catalytic cycle of iron (Fe2+ and Fe3+), UV-vis light, along with an oxidizing agent, such as hydrogen peroxide (H2O2), producing highly reactive and non-selective hydroxyl radicals (¿OH). This (solar) photo-Fenton process is applied at acidic pH3, in order to prevent iron precipitation, or at circumneutral pH by applying chelating agents such as Ethylenediamine-N, N¿-disuccinic acid (EDDS). Preconcentration is an essential step before applying AOPs as tertiary treatment of UWWTP effluents, as it significantly lowers the to be treated volume, and therefore the overall costs. Treating the concentrate stream from the NF by the solar photo-Fenton process showed to be effective for the removal of different microcontaminants (MCs) when H2O2 was used as an oxidation agent. Opposite to that, the application of persulfate and its derived radicals showed lower degradation of the selected MC. For which a higher MC degradation is adhered to a directly proportional lower toxicity. Selected (MCs) were caffeine, imidacloprid, thiacloprid, carbamazepine, and diclofenac. Further research work covered UWWTP effluent valorization by the recovery of ammonium, with combined MC elimination by NF and different advanced AOPs, in order to produce permeate streams for direct crop fertilization and irrigation, also called 'fertigation'. Including solar photo-Fenton, but also combined with electrooxidation (EO) processes. Solar photo-Fenton was most effective when treating NF concentrate streams at circumneutral pH, at MC concentration lower than 1 mg/L, to obtain rapid MC degradation. High saline and concentrated NF concentrate streams are ideal to be treated by EO processes, while possessing high conductivity. Obtaining significant lower electric consumption by solar assistance. MC retention efficiency by NF and toxicity after AOP treatments was also assessed by determining the permeate phytotoxicity. Results showed that permeates could lower seed germination if they would be used for crops (Sorghum saccharatum, Sinapis alba and Lepidium sativum). Contrary to that, it was showed that irrigation with the produced permeates generally promoted root development, while shoot development only thrived when using permeates which had concentration factors lower than 2. Toxicity studies showed that permeate streams should first be diluted with a minimum of 50% fresh water, in order to be suitable for direct crop irrigation in agriculture. Conducted research work also included the assessment of a priorly developed (collaboration with an PhD within MSCA AQUAlity) photocatalytic TiO2-ZrO2 ceramic ultrafiltration (UF) membrane. Flux decline can be reversed when the photocatalytic UF membrane was irradiated by light in a solar simulator. Microbiological retention of the UF membrane was determined by deploying a Gram-negative bacterial strain, Pseudomonas aeruginosa (P. Aeruginosa). It was able to consistently retain till an order of magnitude of 1x10^4 CFU/ml. / This PhD Thesis has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation program, the AQUAlity project, under the Marie SkłodowskaCurie grant agreement No 765860. Performing research work at CIEMAT – Plataforma Solar de Almería. / Deemter, RD. (2024). Application of Advanced Integrated Technologies (Membrane and Photo-Oxidation Processes) for the Removal of CECs contained in Urban Wastewater [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/203099

O 2,4-diclorofenol (2,4-DCF), poluente modelo usado neste trabalho, é um composto empregado na produção de pesticidas, herbicidas e anti-sépticos, e comumente encontrado em efluentes industriais, sendo considerado um poluente prioritário devido a sua elevada toxicidade e alto poder de persistência no ambiente. Este trabalho objetivou estudar a degradação do 2,4-DCF em reator fotoquímico tubular com coletores parabólicos compostos (CPC) irradiado pelo Sol, operado em batelada com recirculação e admissão contínua de peróxido de hidrogênio à vazão de 11 mL min-1. A oxidação do poluente foi baseada no processo foto-Fenton catalisado por tris(oxalato) ferrato(III) (FeOx), investigando-se os efeitos das seguintes variáveis: concentração inicial de 2,4-DCF ([2,4-DCF] = 21-520 mgCL-1), concentrações de oxidante ([H2O2] = 9,9-130 Mm) e de fotocatalisador ([FeOx] = 0,2-1,8 mM) e área de coleta de fótons (0,196-0,98 m2), estudadas a partir de um planejamento Doehlert em múltiplos níveis. A foto-oxidação foi monitorada por medidas da concentração de carbono orgânico total (TOC) e oxigênio dissolvido (OD), tendo sido identificadas condições com remoção de TOC alcançando 99,8% em 90 minutos de tratamento. Nas análises estatísticas dos resultados, os efeitos da área de coleta de fótons e da concentração de H2O2 concordaram com o comportamento esperado, sugerindo, porém, efeitos sequestradores de radicais hidroxila quando a concentração de H2O2 é alta. A partir dos dados experimentais, obteve-se um modelo de redes neurais, usado para previsão da taxa de remoção de TOC em função do tempo. Através do método HIPR (Holdback Input Randomization Method) e dos pesos associados a cada variável de entrada da rede neural, avaliou-se a importância relativa das variáveis de entrada. De maneira geral, os resultados comprovaram a viabilidade do processo foto-Fenton catalisado por tris(oxalato) ferrato III e irradiado pelo Sol para o tratamento de efluentes aquosos contendo 2,4-diclorofenol. / 2,4-dichlorophenol (2,4-DCF), the model pollutant selected in this work, is a compound used in the production of pesticides, herbicides, antiseptics, and commonly found in industrial wastewaters. It is considered a priority pollutant due to its high toxicity and high persistence in the environment. This study investigated the degradation of 2,4-DCF in a tubular photochemical reactor with compound parabolic collectors (CPC) irradiated by the sun, operated in batch with recirculation and continuous feed of hydrogen peroxide at a flow rate of 11 mL min-1. The oxidation of the pollutant was based on the photo-Fenton process catalyzed by tris (oxalate) ferrate (III) (FeOx). The effects of the following variables were investigated: initial concentration of 2,4-DCF ([2,4-DCF] = 21-520 mgCL-1), concentrations of oxidant ([H2O2] = 9,9-130 Mm)); photocatalyst ([FeOx]= 0,2-1,8 mM)), and photon collection surface (0,196-0,98 m2), according to a Doehlert design on multiple levels. The photo-oxidation was monitored by measurements of the concentration of total organic carbon (TOC) and dissolved oxygen (OD). Conditions with TOC removal achieving 99.8% within 90 minutes of treatment were identified. The statistical analysis of the results showed that the effects of photon collection area and the concentration of H2O2 agreed with the expected behavior, but suggests scavenging effects of hydroxyl radicals when the concentration of H2O2 is high. From the experimental data, a model of neural networks was obtained and used to predict the rate of TOC removal with time. Using the method HIPR (Holdback Input Randomization Method) and the weights associated with each input variable to the neural network, the relative importance of input variables was determined. Overall, the results proved the feasibility of photo-Fenton process catalyzed by tris(oxalate) ferrate III and irradiated by the sun, for the treatment of aqueous effluents containing 2,4-dichlorophenol.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:41:48Z (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 suitablesurfactant was the EO 7 due to the lower reagent consumption, 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

O 2,4-diclorofenol (2,4-DCF), poluente modelo usado neste trabalho, é um composto empregado na produção de pesticidas, herbicidas e anti-sépticos, e comumente encontrado em efluentes industriais, sendo considerado um poluente prioritário devido a sua elevada toxicidade e alto poder de persistência no ambiente. Este trabalho objetivou estudar a degradação do 2,4-DCF em reator fotoquímico tubular com coletores parabólicos compostos (CPC) irradiado pelo Sol, operado em batelada com recirculação e admissão contínua de peróxido de hidrogênio à vazão de 11 mL min-1. A oxidação do poluente foi baseada no processo foto-Fenton catalisado por tris(oxalato) ferrato(III) (FeOx), investigando-se os efeitos das seguintes variáveis: concentração inicial de 2,4-DCF ([2,4-DCF] = 21-520 mgCL-1), concentrações de oxidante ([H2O2] = 9,9-130 Mm) e de fotocatalisador ([FeOx] = 0,2-1,8 mM) e área de coleta de fótons (0,196-0,98 m2), estudadas a partir de um planejamento Doehlert em múltiplos níveis. A foto-oxidação foi monitorada por medidas da concentração de carbono orgânico total (TOC) e oxigênio dissolvido (OD), tendo sido identificadas condições com remoção de TOC alcançando 99,8% em 90 minutos de tratamento. Nas análises estatísticas dos resultados, os efeitos da área de coleta de fótons e da concentração de H2O2 concordaram com o comportamento esperado, sugerindo, porém, efeitos sequestradores de radicais hidroxila quando a concentração de H2O2 é alta. A partir dos dados experimentais, obteve-se um modelo de redes neurais, usado para previsão da taxa de remoção de TOC em função do tempo. Através do método HIPR (Holdback Input Randomization Method) e dos pesos associados a cada variável de entrada da rede neural, avaliou-se a importância relativa das variáveis de entrada. De maneira geral, os resultados comprovaram a viabilidade do processo foto-Fenton catalisado por tris(oxalato) ferrato III e irradiado pelo Sol para o tratamento de efluentes aquosos contendo 2,4-diclorofenol. / 2,4-dichlorophenol (2,4-DCF), the model pollutant selected in this work, is a compound used in the production of pesticides, herbicides, antiseptics, and commonly found in industrial wastewaters. It is considered a priority pollutant due to its high toxicity and high persistence in the environment. This study investigated the degradation of 2,4-DCF in a tubular photochemical reactor with compound parabolic collectors (CPC) irradiated by the sun, operated in batch with recirculation and continuous feed of hydrogen peroxide at a flow rate of 11 mL min-1. The oxidation of the pollutant was based on the photo-Fenton process catalyzed by tris (oxalate) ferrate (III) (FeOx). The effects of the following variables were investigated: initial concentration of 2,4-DCF ([2,4-DCF] = 21-520 mgCL-1), concentrations of oxidant ([H2O2] = 9,9-130 Mm)); photocatalyst ([FeOx]= 0,2-1,8 mM)), and photon collection surface (0,196-0,98 m2), according to a Doehlert design on multiple levels. The photo-oxidation was monitored by measurements of the concentration of total organic carbon (TOC) and dissolved oxygen (OD). Conditions with TOC removal achieving 99.8% within 90 minutes of treatment were identified. The statistical analysis of the results showed that the effects of photon collection area and the concentration of H2O2 agreed with the expected behavior, but suggests scavenging effects of hydroxyl radicals when the concentration of H2O2 is high. From the experimental data, a model of neural networks was obtained and used to predict the rate of TOC removal with time. Using the method HIPR (Holdback Input Randomization Method) and the weights associated with each input variable to the neural network, the relative importance of input variables was determined. Overall, the results proved the feasibility of photo-Fenton process catalyzed by tris(oxalate) ferrate III and irradiated by the sun, for the treatment of aqueous effluents containing 2,4-dichlorophenol.