As fontes hídricas disponíveis para o consumo humano vêm sendo comprometidas. Para resolver este problema, várias técnicas de detecção de contaminação fecal foram desenvolvidas. Em 1982, Manja e colegas desenvolveram método H2S que é simples, rápida e de baixo custo e detecta bactérias produtoras de H2S e, assim, a contaminação fecal. Neste trabalho foi analisada a eficácia de detecção de micro-organismos produtores de H2S frente a adição de L-cistina (125mg/L e 250mg/L) e desoxicolato de sódio (DS) (0,1% e 0,3%) e na presença de bactérias não produtoras de H2S para verificar se a presença destas bactérias interferem na detecção dos isolados H2S+. Assim, comparou-se o teste H2S com a membrana filtrante e o Colilert®. Os resultados deste estudo indicam que o meio H2S com adição de 0,3% de desoxicolato de sódio se mostrou mais rápido e sensível. Quando comparado com outras metodologias clássicas, o meio com 0,3% apresentou uma ligeira queda na sensibilidade mas o método H2S se mostrou mais sensível que o Colilert. / Water supply for human consumption have been compromised. Several detection methods for fecal contamination have been developed to solve this problem. Manja and co-workers (1982) developed a simple, fast and low-cost method for fecal contamination based on detection of sulfate-reducing bacteria, the H2S method. This work aimed to analyse the detection efficiency of the H2S method under different conditions: with L-cystine (125mg/L e 250mg/L) and sodium deoxycholate (0.1% e 0.3%). Also, non-sulfate-reducing bacteria interference were evaluated. Comparison tests were made through membrane filtration and Colilert®. Our results indicate a faster and more sensible for the 0.3% sodium deoxycholate condition. Compared to other classic methodologies, the 0.3% sodium deoxycholate condition slightly decrease the sensibility. However the H2S method was more sensitive than the Colilert one.

O interesse na remoção de material orgânico no tratamento de águas de abastecimento surgiu em decorrência do aumento na poluição dos mananciais, da descoberta de novas doenças de veiculação hídrica e do melhor conhecimento das propriedades mutagênicas e carcinogênicas de poluentes orgânicos, entre eles os agroquímicos. Na presente pesquisa foi estudada a seqüência de processos de tratamento: pré-filtração; pré-oxidação com ozônio e ozônio associado ao peróxido de hidrogênio e filtração lenta com leito de areia e leito de carvão ativado granular. Para concentração de atrazina no afluente entre 2,2 e 110,3 µg/L o filtro lento de areia com camada intermediária de carvão ativado granular apresentou para a condição de não utilização de pré-oxidação valores para atrazina no efluente inferiores a 2,0 µg/L e para dose de ozônio entre 0,9 e 3,7 mg/L e para relação de peróxido de hidrogênio entre 0,1 e 1,1 valores para atrazina inferiores a 0,1 µg/L. O sistema de tratamento com pré-filtração, pré-oxidação com ozônio e ozônio associado ao peróxido de hidrogênio seguido da filtração lenta com camada intermediária de carvão ativado granular, mostrou-se eficiente na remoção de atrazina para concentrações inferiores a 0,1 µg/L. / The interest in removing organic matter in supplying waters treatment processes emerged from the increasing levels of water pollution worldwide, the discovery of new water-born diseases and of a better knowledge of mutating (mutagenic) and carcinogenic features of organic pollutants, including the pesticides. The two sequential arrangements for the water treatment process considered in this research were: 1) pre-filtration, slow sand filtration and granular activated carbon filtration; and 2) pre-filtration, pre-oxidation with ozone and ozone associated to hydrogen peroxide, slow sand filtration and granular activated carbon filtration. For concentrations of atrazine between 2.2 and 110.3 µg/L in the affluent, its concentration in the effluent was lower than 2.0 µg/L for the first arrangement, and lower than 01 µg/L for the second one, in this case for consumed doses of ozone between 0.9 and 3.7 mg/L and ratio H2O2/O3 between 0.1 and 1.1. The treatment system used composed of pre-filtration, pre-oxidation with ozone and ozone associated to hydrogen peroxide followed by the slow filtration, with an intermediate layer of granular activated carbon, was found efficient in reducing atrazine to levels inferior to 0.1 µg/L.

Esse trabalho investigou a influência de diferentes dosagens de cálcio na produção biológica de hidrogênio a partir de água residuária sintética a base de sacarose em reatores anaeróbios de leito fixo estruturado e fluxo ascendente. Cilindros de polietileno de baixa densidade foram usados como material suporte para aderência da biomassa. Os reatores foram operados com tempo de detenção hidráulica (TDH) de 2 h e a 25ºC. Foram avaliadas diferentes concentrações de cálcio (Ca): 0,50; 1,06; 1,37; 1,87; 2,45 e 3,61 mg L-1 na alimentação. A remoção de sacarose apresentou valores médios acima de 54% para todas as concentrações. O biogás produzido foi composto de H2 e CO2, com porcentagens médias de H2 superiores a 60% para todas as concentrações avaliadas. Os principais produtos intermediários produzidos foram o ácido acético, o butírico e etanol. Os resultados demonstraram que há influência da suplementação de cálcio na produção de hidrogênio e a concentração de cálcio de 1,37 mg L-1 foi a que apresentou melhores resultados em relação a produção de hidrogênio, com rendimento de 1,4 mol de H2 mol-1 de sacarose, vazão molar de hidrogênio de 5,4 mmol h-1 e produção volumétrica de hidrogênio de 57 mL H2 h-1 L-1. Relacionaram-se as concentrações de cálcio com o rendimento médio de produção de hidrogênio e as curvas foram ajustadas a uma spline. Para a função ajustada chegou-se a um ponto de ótimo de rendimento de 1,5 mol H2 mol-1 sacarose obtido com concentração de cálcio de 1,54 mg L-1. / This paper investigated the influence of different dosages of calcium in the biological production of hydrogen from synthetic sucrose based wastewater in upflow anaerobic structured-bed reactor. Low density polyethylene cylinders were used as support material for biomass attachment. The reactors were operated with hydraulic retention time (HRT) of 2 h at 25° C. The wastewater was amended with different concentrations of calcium (Ca): 0.50; 1.06; 1.37; 1.87; 2.45 e 3.61 mg L-1. The removal of sucrose showed values above 54% for all concentrations. The biogas produced was composed of H2 and CO2 with H2 average percentages above 60% for all concentrations evaluated. The main intermediates produced were acetic acid, butyric acid and ethanol. The results showed that there is influence of calcium supplementation in the production of hydrogen and calcium concentration of 1.37 mg L-1 showed the best results regarding hydrogen production, with yield of 1.4 mol H2 mol-1 sucrose, hydrogen molar flow of 5.4 mmol H2 h-1 and volumetric production of hydrogen of 57 mL H2 h-1 L-1. Calcium concentrations were correlated with the average yield of hydrogen production and the curves were fitted to a spline. From this function, an optimum yield of 1.5 mol H2 mol-1 sucrose was reached with calcium concentration of 1.54 mg L-1.

A pesquisa apresenta a influência da pré-oxidação com ozônio, peróxido de hidrogênio e com ozônio associado ao peróxido de hidrogênio no desempenho da filtração lenta com meio filtrante de areia e carvão ativado granular, procedida por duas unidades de pré-tratamento em série, a pré-filtração dinâmica e a pré-filtração vertical ascendente. A unidade de filtração lenta foi bem operada com taxa de 3 m3/m 2.d, tendo sido realizadas seis carreiras de filtração. A eficiência da unidade foi avaliada em função de medições de cor, absorvância a 254 nm, carbono orgânico dissolvido, coliformes fecais, algas protozoários e metazoários. Na camada biológica predominaram as Classes Chlorophyceae, Bacillariophyceae sobre as Chrysophyceae, Cyanophyceae e Euglenophyceae. A aplicação de ozônio, peróxido de hidrogênio e ozônio associado ao peróxido de hidrogênio, afetou a maturação da camada biológica em relação à diversidade de espécies e densidade populacional de algas. As algas que colonizaram o meio filtrante, ao longo de sua profundidade, foram espécies das Classes Chlorophyceae e Bacillariophyceae. O meio filtrante apresentou, também, colonização de protozoários e rotíferos. Houve diferenças significativas na qualidade do efluente do filtro lento com relação à remoção de turbidez, cor verdadeira, cor aparente, absorvância a 254 nm e carbono orgânico dissolvido nas diferentes carreiras de filtração decorrente do uso de pré-oxidantes; o que não foi observado com relação à remoção de bactérias heterotróficas, coliformes totais e fecais. / This dissertation presents the influence of pre-oxidation with ozone, hydrogen, peroxide and ozone associated with hydrogen peroxide on the performance of slow filtration with filtering medium of sand and actived granular carbon, preceded by two pretreatment units in series, i.e., dynamic and vertical downflow prefilters. Six runs of slow filtration units were operated with a rate of 3 m3/m2.d each. The efficiency of the filtering unit was evaluated by colour determination, absorbance at 254 nm, dissolved organic carbon, total coliforms, fecal coliforms, algae, protozoa and metazoa. Chlorophyceae and Bacilllariophyceae classes predominated over Chrysophyceae, Cryptophyceae, Cyanophyeeae and Euglenophyeeae classes in the schmutzdecke. The application of ozone, hydrogen peroxide and ozone associated with hydrogen peroxide affected the schmutzdecke maturation in relation to the species diversity and population density of algae. The algae that developed in the filtering medium along its depth were species of the Chlorophyceae and Bacillariophyceae classes. The filtering medium also presented a development of protozoa and rotifers. There were significam differences in the quality of slow filter effluent in relation to turbidity removal, true colour, apparent colour, absorbance at 254 nm and dissolved organic carbon in the different filtration runs caused by the use of pre-oxidants. Such differences were not observed in the removal of heterotrophic bacteria and, total and fecal coliforms.

A presente pesquisa avaliou diferentes razões de recirculação do meio líquido com a finalidade de identificar a melhor condição de mistura para uma produção elevada e contínua de hidrogênio em um reator anaeróbio de leito fixo com fluxo ascendente alimentado com um meio contendo sacarose como fonte de carbono e uréia como fonte de nitrogênio. Foi utilizado polietileno de baixa densidade como meio suporte para imobilização da biomassa. O experimento foi iniciado com ensaios hidrodinâmicos (pulso, utilizando dextran blue como traçador) que determinaram as seguintes razões de recirculação em relação à vazão de alimentação utilizadas: R = 0,25, 0,5, 1,0 e 2,0. O experimento foi realizado em duas etapas, nas quais foram operados dois reatores idênticos simultaneamente, testando-se duas razões de recirculação diferentes. A DQO da água residuária foi de 2000 mg/L. O tempo de detenção hidráulica teórico foi de 2 horas e a temperatura foi mantida em 25 graus Celsius. A remoção de sacarose apresentou valores médios de 67%, 79%, 71% e 70% para R = 0,25, 0,5, 1,0 e 2,0, respectivamente. Os valores médios de rendimento de hidrogênio foram 1,14 mol \'H IND.2\'/mol sac, 1,43 mol \'H IND.2\'/mol sac, 1,34 mol \'H IND.2\'/mol sac e 0,86 mol \'H IND.2\'/.mol sac e de produção volumétrica de hidrogênio foram 74,34 mL \'H IND.2\'/(h.L), 124,78 mL \'H IND.2\'/(h.L), 96,57 mL \'H IND.2\'/(h.L) e 73,49 mL \'H IND.2\'/(h.L) para as vazões de recirculação de 0,25, 0,5, 1,0 e 2,0, respectivamente. O biogás produzido foi composto de \'H IND.2\', e \'CO IND.2\', com valores percentuais médios para \'H IND.2\', de 50%, 56%, 56% e 46% para R = 0,25, 0,5, 1,0 e 2,0, respectivamente. Não houve presença de metano em nenhuma fase de operação. Os principais produtos intermediários produzidos durante a produção de \'H IND.2\', foram ácido acético, ácido butírico e etanol, de forma similar para todas as fases de recirculação. Analisando todos os parâmetros de operação, foi possível notar que a melhor vazão de recirculação obtida foi de R = 0,5. Ajustando os dados obtidos a uma função polinomial, porém, chegou-se a um ponto de ótimo em R = 0,6. Durante os experimentos observou-se uma queda na produção do biogás, provavelmente por atuação de microrganismos consumidores deste. / The present research evaluated different recirculation rates of the liquid medium for the purpose of identify the best mixture condition for a high and continuous hydrogen production in an anaerobic upflow fixed-bed reactor fed with a medium containing sucrose as carbon source and urea as nitrogen source. Low density polyethylene was used as medium for biomass immobilization. The experiment began with hydrodynamic tests (pulse, using dextran blue as tracer) which led to the following recirculation rates related with the feed flow rate used in this work: R = 0,25, 0,5, 1,0 and 2,0. The experiment was conducted in two stages, where two identical reactors were operated simultaneously, by testing two different recirculation rates. COD from wastewater was 2000 mg/L. The theoretical hydraulic retention time was 2 hours and the temperature was maintained at 25 Celsius degrees. The average values of sucrose consumption were 67%, 79%, 71% and 70% for R = 0,25, 0,5, 1,0 and 2,0, respectively. The average values of hydrogen yield were 1,14 mol \'H IND.2\'/mol sac, 1,43 mol \'H IND.2\'/mol sac, 1,34 mol \'H IND.2\'/mol sac and 0,86 mol \'H IND.2\'/mol sac and of hydrogen production rate were 74.34 mL \'H IND.2\'/(h.L), 124.78 mL \'H IND.2\'/(h.L), 96.57 mL \'H IND.2\'/(h.L) and 73.49 mL \'H IND.2\'/(h.L) for recirculation rates of 0.25, 0.5, 1.0 and 2.0, respectively. The biogas produced was composed by \'H IND.2\', and \'CO IND.2\', with average values for \'H IND.2\', of 50%, 56%, 56% and 46% for R = 0,25, 0,5, 1,0 and 2,0, respectively. Methane was not detected. The main intermediate products produced during the hydrogen production were acetic acid, butyric acid and ethanol, similar in all stages of recirculation. Analyzing all operating parameters, it was identified that the better recirculation rate obtained during the experiments was R = 0.5. Adjusting all data obtained with a polynomial function, it was found an optimal recirculation rate of R = 0.6. During the experiments there was a drop in biogas production, probably by the activity of microrganisms consumers of this biogas.

As necessidades de energia global são, na sua maioria, dependentes de combustíveis fósseis. Hidrogênio é uma energia limpa alternativa a esses combustíveis fósseis. Bactérias fototróficas produzem hidrogênio a partir de compostos orgânicos por meio de processo anaeróbio dependente de luz. Assim, este trabalho visou avaliar o efeito das concentrações iniciais de ácido acético e biomassa, e a influência da intensidade luminosa, na produção de hidrogênio por bactéria fototrófica púrpura não-sulfurosa. Foram utilizados reatores em batelada de 2000 mL, com volume útil de 1000 mL e headspace de 1000 mL preenchido com hélio. Nos reatores foi adicionado ácido acético e glutamato de sódio (0,8 mmol/L) como fontes de carbono e nitrogênio, respectivamente, e cultura de bactéria fototrófica púrpura não-sulfurosa previamente purificada. O aumento da concentração inicial de ácido acético de 10 mmol/L para 17 mmol/L não promoveu mudanças significativas tanto no crescimento celular, quanto, na produção de hidrogênio (8,3 mL \'H IND.2\'/g massa seca.h e 8,8 mL \'H IND.2\'/g massa seca.h, respectivamente), para intensidade luminosa de 9000 - 10.000 lux. Nessa mesma intensidade luminosa, o aumento da concentração de biomassa inicial de 0,02 g/L para 0,04 g/L favoreceu o aumento da produção de hidrogênio de 8,8 mL \'H IND.2\'/g massa seca.h para 10,6 mL \'H IND.2\'/g massa seca.h, respectivamente. A produção de hidrogênio diminuiu acentuadamente de 10,6 mL \'H IND.2\'/g massa seca.h para 1,0 mL \'H IND.2\'/g massa seca.h com a diminuição da intensidade luminosa de 9000 - 10.000 lux para 4000 - 5000 lux. Na ausência de luz não ocorreu crescimento e produção de hidrogênio. A cultura manteve-se predominantemente avermelhada e as análise microscópicas mostraram a predominância de bacilos curvos, gram-negativos, aglomerados em formações de roseta; características típicas de alguns gêneros de bactérias fototróficas púrpuras não-sulfurosas. Todos os ensaios foram realizados à temperatura de 30 \'+ OU -\' 1 grau Celsius. A análise da estrutura da comunidade microbiana foi realizada por reação de polimerização em cadeia (PCR) de fragmentos de gene RNAr 16S, seguida de eletroforese em gel de gradiente desnaturante (DGGE), e revelou que não houve variações relevantes na estrutura das populações microbianas em função das diferentes condições de cultivo. / The global energy requirements are mostly dependent on fossil fuels. Hydrogen is a clean energy alternative to these fuels. Phototrophic bacteria produce hydrogen from organic compounds by an anaerobic light-dependent electron transfer process. Therefore, this study aimed at to evaluate the effect of the initial concentrations of acetic acid and biomass, and the influence of the light intensity on hydrogen production by purple non-sulfur phototrophic bacteria. The experiments were performed in batch operation, in reactors of 2000 mL, with culture volume of 1000 mL and headspace of 1000 mL, filled with helium. Acetic acid and sodium glutamate (0.8 mmol/L) were used as sources of carbon and nitrogen, respectively, and culture of purple non-sulfur phototrophic bacteria previously purifided. The increase of the initial acetic acid concentration from 10 mmol/L to 17 mmol/L did not promote significant changes in the cell growth and in the hydrogen production (8.3 mL \'H IND.2\'/g dry weight.h and 8.8 mL \'H IND.2\'/g dry weight.h, respectively), under a light intensity of 9000 - 10,000 lux. In this same light intensity, the increase of the initial biomass concentration from 0.02 g/L to 0.04 g/L resulted in an increase in the hydrogen production from 8.8 mL \'H IND.2\'/g dry weight.h to 10.6 mL \'H IND.2\'/g dry weight.h, respectively. The hydrogen production suddenly decreased from 10.6 mL \'H IND.2\'/g dry weigh.h to 1.0 mL \'H IND.2\'/g dry weight.h with the reduction of the light intensity from 9000 - 10,000 lux to 4000 - 5000 lux. Hydrogen production was not observed in absence of light. The culture remained predominantly purple and the microscopic analysis showed the predominance of rod-shaped cells, gram-negative, accumulated in formation of rosettes; typical characteristics of some types of purple non-sulfur phototrophic bacteria. The analysis of the structure of the microbial community was carried out by reaction of polymerization in chain (PCR) of the RNAr 16S, followed of denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE), and reveled that the structure of the microbial populations did not change significantly in function of the different conditions of culture.

A utilização de combustíveis renováveis tem se destacado nos últimos anos, principalmente devido aos impactos ambientais gerados pelo uso de combustíveis fósseis e escassez dos mesmos. Dentre os combustíveis renováveis destaca-se o biodiesel, cujo processo produtivo apresenta como principal subproduto o glicerol bruto, que tem instigado nos últimos anos intensas discussões sobre a problemática de sua destinação e disposição final. Apesar de ser utilizado na indústria química, o seu teor de impurezas limita o seu processamento industrial. Buscando agregar valor a esse resíduo bruto e contribuir para a produção de bioenergia, este trabalho teve por intuito avaliar a produção dos biocombustíveis hidrogênio e metano, assim como de intermediários químicos a partir de glicerol bruto como substrato em reatores anaeróbios de leito fluidificado (RALF), mesofílicos (30°C), utilizando inóculo de cultura mista. O RALF-H2, com o objetivo de produzir hidrogênio e metabólitos solúveis, foi submetido à concentração de 10 g.L-1 de glicerol e variação do tempo de detenção hidráulica (TDH) de 8, 6, 4, 2, 1 e 0,5 h. Já o RALF-CH4, com intuito de produzir metano, operou sob TDH fixo de 24 h, submetido à variação da concentração de glicerol de 1, 2, 3, 4, 5 e 7 g.L-1, e portanto, da taxa de carregamento orgânico (TCO) de 1, 2, 3, 4, 5 e 7 kgDQO.m-3.d-1, respectivamente. No RALF-H2, os valores máximos de conteúdo de hidrogênio no biogás (69,2 %), produtividade volumétrica de hidrogênio (1,90 L.h-1.L-1) e rendimento de hidrogênio (0,28 molH2.mol-1glicerolconsumido) foram verificados no TDH de 0,5 h. O 1,3-propanodiol se destacou entre os metabólitos produzidos, com rendimento máximo de 0,57 mol1,3-PDO.mol-1glicerolconsumido, alcançado no TDH de 8 h. No RALF-CH4, o máximo conteúdo de metano no biogás (83,0%) foi verificado na TCO de 1 kgDQO.m-3.d-1, a maior produtividade volumétrica de metano (2,26 L.d-1.L-1) na TCO de 5 kgDQO.m-3.d-1 e o máximo rendimento (0,19 m3H4.kg-1DQOaplicada ou 0,77 molCH4.mol-1glicerolconsumido) na TCO de 4 kgDQO.m-3.d-1. Portanto, os resultados evidenciaram a possibilidade de produção de biocombustíveis e metabólitos de valor agregado utilizando glicerol bruto como substrato no processo da digestão anaeróbia. / The use of renewable fuels has been highlighted in recent years, mainly due to the environmental impacts generated by the use of fossil fuels and their scarcity. Among the renewable fuels highlights the biodiesel, whose production process displays as the main byproduct crude glycerol, which has instigated in recent years, intense debates about a problem of its destination and final disposal. Although it is used in the chemical industry, its impurities content limits its industrial processing. In order to add value to this crude residue and to contribute to the production of bioenergy, this work aimed to evaluate the production of biofuels hydrogen and methane, as well as chemical intermediates from crude glycerol as substrate in anaerobic fluidized bed reactors (AFBR), mesophilic (30°C), using mixed culture inoculum. The AFBR-H2, with the objective of producing hydrogen and soluble metabolites, was submitted to a concentration of 10 g.L-1 of glycerol and a variation of the hydraulic retention time (HRT) of 8, 6, 4, 2, 1 and 0.5 h. The AFBR-CH4, with the intention of producing methane, operated under fixed HRT of 24 h, subjected to the variation of the glycerol concentration of 1, 2, 3, 4, 5 and 7 g.L-1 and, therefore, of the organic loading rate (OLR) of 1, 2, 3, 4, 5 and 7 kgCOD.m-3d-1, respectively. In the AFBR-H2, the maximum values of hydrogen content in the biogas (69.2%), hydrogen volumetric productivity (1.90 L.h-1.L-1) and hydrogen yield (0.28 molH2.mol-1glycerolconsumed) were verified in the HRT of 0.5 h. The 1,3-propanediol was highlighted among the metabolites produced, with a maximum yield of 0.57 mol1,3-PDO.mol-1glycerolconsumed, reached in the TDH of 8 h. In the AFBR-CH4, the higher methane content in the biogas (83.0%) was detected in the OLR of 1 kgCOD.m-3.d-1, a higher volumetric productivity of methane (2.26 L.d-1.L-1) in the OLR of 5 kgCOD.m-3.d-1 and the maximum yield (0.19 m3CH4.kg-1CODapplied or 0.77 molCH4.mol-1glycerolconsumed) in the OLR of 4 kgCOD.m-3d-1. Therefore, the results evidenced the possibility of producing biofuels and value-added metabolites using crude glycerol as a substrate at the anaerobic digestion process.

Modelos matemáticos oferecem grandes benefícios para a compreensão dos mecanismos envolvidos nos processos de tratamento de águas residuárias uma vez que fornecem interpretações e possibilitam previsões de desempenho, comparações de alternativas de tratamento, otimização de futuras plantas ou o aprimoramento das existentes, podendo subsidiar a elaboração de projetos em escala real. Em virtude disto, nesta pesquisa visou-se o desenvolvimento de um modelo bioquímico-matemático para descrever o processo de degradação da glicose em um reator anaeróbio de leito fixo com fluxo ascendente, com a resultante produção biológica de hidrogênio por meio do processo de fermentação. O desenvolvimento do modelo foi baseado em estudos sobre a cinética bioquímica e as características hidrodinâmicas do sistema. Os parâmetros de ajuste do modelo aos dados experimentais foram as constantes de velocidade das reações bioquímicas envolvidas na produção de hidrogênio. A calibração foi realizada manualmente buscando minimizar o desvio global. Para a determinação dos parâmetros foi utilizada a técnica de geração de números aleatórios com distribuição de freqüência uniforme e em seguida, o método de inversão de matrizes. O modelo matemático se revelou bastante adequado para a previsão do perfil de concentrações ao longo do reator, e possibilitou a representação das rotas de utilização da matéria orgânica. A reação de oxidação do ácido propiônico pelas bactérias acidogênicas produtoras de hidrogênio constitui a principal via de produção de \'H IND.2\' no sistema. / Mathematical models bring benefits to the understanding of mechanisms involved on wastewater treatment processes because they provide interpretations and make possible performance predictions, evaluation of design alternatives, optimization of future plants or the improvement to existing systems. Therefore, in this work a mathematical model to describe the glucose degradation process, with hydrogen production through the fermentation, in an upflow anaerobic packed-bed reactor is developed. The model equations were based on studies of biochemical kinetics and hydrodynamics features of the system. The parameters considered were the rates of the biochemical reactions involved in the hydrogen production. The calibration was made through the minimization of the global deviation. The parameters determination was obtained with the use of a technique of generation of aleatory numbers, and after that, the method of matrices inversion for the solution of the system of linear equations. The mathematical model developed showed to be adequate for the concentrations prediction along the reactor, and it made possible the representation of the routes of organic material utilization. The oxidation reaction of propionic acid is the main hydrogen production route in the reactor.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-05-25T14:19:15Z No. of bitstreams: 1 marianadasilvacunha.pdf: 6235170 bytes, checksum: e49cfdcb2f78bafd1146dd684a809c87 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-05-25T14:48:17Z (GMT) No. of bitstreams: 1 marianadasilvacunha.pdf: 6235170 bytes, checksum: e49cfdcb2f78bafd1146dd684a809c87 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-25T14:48:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 marianadasilvacunha.pdf: 6235170 bytes, checksum: e49cfdcb2f78bafd1146dd684a809c87 (MD5) Previous issue date: 2017-02-21 / Neste trabalho foi investigada a influência da modificação dos ligantes Hidrogeno psulfobenzoato de potássio (PSB), Ácido 1,2,4,5-benzenotetracarboxílico (BTC) e Ácido 1,5-naftalenodissulfônico tetrahidratado (1,5NDS) nas interações com a molécula de Isoniazida (INH) em três novos compostos, PSB-INH, BTC-INH e 1,5NDS-INH, e também foi realizado um estudo sobre o composto 1,5NDS-INO no qual o ligante Isoniazida sofreu uma termodecomposição, levando à formação do Ácido isonicotínico (INO). Foi realizado um estudo das ligações de hidrogênio formadas entre os ligantes através da análise de superfície de Hirshfeld e gráficos de impressão digital. Estas análises são extremamente sensíveis ao ambiente químico da molécula e são únicas para cada molécula e, dessa forma, permitem a identificação das diferenças entre os empacotamentos cristalinos no estado sólido. Foi observado que, embora a conformação da molécula de Isoniazida seja praticamente idêntica nos compostos PSB-INH, BTC-INH e 1,5NDS-INH e as principais ligações de hidrogênio presentes envolvem interações do tipo N – H···O e O – H···N, os gráficos de impressão digital são diferentes e exibem a influência da modificação dos ligantes. Nos gráficos de impressão digital obtidos as contribuições mais importantes das interações estão relacionadas aos contatos O···H e N···H, que possuem valores de 31,3% e 6,0% para o composto PSB-INH, 49,9% e 6,9% para o composto BTC-INH e 44,8% e 5,0% para o composto 1,5NDS-INH. No composto 1,5NDS-INO as principais ligações de hidrogênio são do tipo O – H···O e O – H···N e a contribuição mais importante para o gráfico de impressão digital está relacionada ao contato O···H, que contribui com 41,9% para a superfície e também ao contato H···H, que contribui com 30,5%. Este trabalho demonstrou como as análises de superfície de Hirshfeld e dos gráficos de impressão digital conseguem identificar diferenças entre as moléculas no estado sólido e permitiu a análise das interações intermoleculares formadas nos diferentes compostos, comprovando a importância dessas novas ferramentas para a análise estrutural. / In this work was investigated the influence of the modification of the ligands Hydrogen p-sulfobenzoate of potassium (PSB), 1,2,4,5-benzenetetracarboxylic acid (BTC) and 1,5-naphthalenedisulfonic acid tetrahydrate (1,5NDS) in interactions with the molecule of Isoniazid (INH) in three new compounds, PSB-INH, BTC-INH and 1,5NDS-INH, and also a study on the compound 1,5NDS-INO in which the Isoniazid ligand underwent a thermodecomposition, leading to the formation of isonicotinic acid (INO). A study of the hydrogen bonds formed between the ligands was carried out through Hirshfeld surface analysis and fingerprint plots. These analysis are extremely sensitive to the chemical environment of the molecule and are unique to each molecule and thus allow identification of the differences between the crystalline packages in the solid state. It was observed that, although the conformation of the Isoniazide molecule is practically identical in the compounds PSB-INH, BTC-INH and 1,5NDS-INH and the main hydrogen bonds present involve N – H ··· O and O – H ··· N, the fingerprint plots are different and exhibit the influence of the modification of the ligands. In the fingerprint plots obtained, the most important contributions of the interactions are related to the contacts O···H and N···H, which have values of 31.3% and 6.0% for the compound PSB-INH, 49.9% and 6.9% for compound BTC-INH and 44.8% and 5.0% for the compound 1.5NDS-INH. In the compound 1,5NDS-INO the main hydrogen bonds are of the O – H ··· O and O – H ··· N type and the most important contribution to the fingerprint plot is related to the contact O···H, which contributes with 41.9% to the surface and also to the H···H contact, which contributes with 30.5%. This work demonstrated how Hirshfeld surface analysis and fingerprint plots can identify differences between molecules in the solid state and allowed the analysis of the intermolecular interactions formed in the different compounds, proving the importance of these new tools for structural analysis.

Orientador: Cínthia Pereira Machado Tabchoury / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba / Made available in DSpace on 2018-08-24T16:55:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Romao_DayseAndrade_M.pdf: 1484114 bytes, checksum: 22ae5951c7308f4697935396ac72aaeb (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Modelos in vitro devem mimetizar situações próximas das condições reais, entretanto poucos modelos para avaliar erosão em esmalte dentário nestas condições são encontrados na literatura, além de apresentarem algumas limitações. Assim, o objetivo do presente estudo foi validar um modelo de ciclagens erosivas que simule os episódios de erosão/exposição do esmalte dental à saliva, avaliando o efeito dose-resposta para soluções de ácido cítrico com diferentes valores de pH. O modelo de ciclagens erosivas de pH teve uma duração de 5 dias, de forma que blocos de esmalte bovino, selecionados quanto à dureza de superfície e análise de perfilometria, foram imersos em saliva humana estimulada por 1 h a 37ºC sob agitação (100 rpm) antes do primeiro desafio erosivo de cada dia para formação de película adquirida. Em seguida os blocos dentais foram tratados 4 vezes ao dia com a solução de tratamento (2,5 mL/mm2 de área exposta de esmalte dental) sob agitação (100 rpm) por 1 min e nos intervalos entre os tratamentos e durante à noite, os blocos foram imersos em saliva artificial a 37?C sem agitação. Para avaliação do modelo quanto ao efeito dose-resposta ao pH, os blocos (n=12) foram tratados com as seguintes soluções: G1 - cacodilato pH 7,0 (controle); G2 - ácido cítrico pH 2,5; G3 - ácido cítrico pH 3,5; G4 - ácido cítrico pH 4,5; G5 - ácido cítrico pH 5,5; G6 - ácido cítrico pH 7,0. Todas as soluções foram preparadas na concentração de 47,6 mM. Diariamente, ao final da ciclagem e após a imersão na saliva artificial durante à noite, os blocos foram avaliados quanto à dureza de superfície para cálculo da porcentagem de perda de dureza de superfície (%PDS) e ao final do experimento a análise perfilométrica foi novamente realizada. Os resultados foram submetidos à análise de variância e teste de Tukey(p<0,05). Os resultados ao final da ciclagem mostraram que houve um aumento crescente da %PDS em função dos dias na maioria dos grupos e que os blocos tratados com solução de pH 2,5 apresentaram a maior %PDS (p<0,05). Na comparação entre grupos os resultados demonstram que no 4o dia de ciclagem foram verificadas diferenças significativas entre todos os grupos (p<0,05). Já os resultados após saliva apresentaram menores valores de %PDS quando comparados àqueles após ciclagem. Quanto à perfilometria, os blocos dentais tratados com soluções de pH 2,5 e 3,5 apresentaram as maiores perdas de superfície, diferindo entre si e dos demais grupos (p<0,05). Conclui-se que o estudo proposto permitiu a validação de um modelo de ciclagens erosivas que demonstrou efeito dose-resposta para erosão inicial de esmalte dentário após exposição a diferentes valores de pH / Abstract: In vitro models should mimic situations close to the real conditions, however, few models to assess tooth enamel erosion in these conditions are found in the literature, besides presenting some limitations. Thus, the objective of this study was validate a model that simulates cycling episodes of erosion/exposure of dental enamel to saliva, evaluating the dose-response effect for citric acid solutions with different pH values. The model of erosive cycling lasted 5 days, and bovine enamel blocks, selected according to the surface hardness and surface profilometry analysis, were immersed in stimulated human saliva for 1 h at 37°C under agitation (100 rpm) before the first erosive challenge in each day for salivary pellicle formation. Then the dental blocks were treated 4 times daily with the treatment solution (2.5 mL/mm2 per area of exposed enamel) under stirring (100 rpm) for 1 min and in the intervals between treatments and during the nigth the blocks were immersed in artificial saliva at 37?C without stirring. To evaluate the model with regard to the dose-response to pH, blocks (n = 12) were treated with the following solutions: G1 - cacodylate pH 7.0 (control), G2 - citric acid pH 2.5, G3 - acid citric pH 3.5; G4 - citric acid pH 4.5; G5 - citric acid pH 5.5; G6 - citric acid pH 7.0. All the solutions were prepared in a concentration of 47.6 mM. Daily, at the end of the cycling and after immersion in artificial saliva during the night, the blocks were evaluated for surface hardness to calculate the percentage of surface hardness loss (%SHL) and at the end of the experiment profilometry analysis was performed again. The results were submitted to ANOVA and Tukey's test (p<0.05). The results showed a gradual increase in the %SHL at the end of the cycling model as a function of days in most of the groups and the blocks treated with pH 2.5 solution showed the highest %SHL (p<0.05). In the comparison of the groups, the results showed in the 4th cycling day significant differences among all groups (p<0.05). The results after saliva exposure showed lower %SHL when compared to those after cycling. Regarding profilometry, dental blocks treated with solutions pH 2.5 and 3.5 showed the highest surface losses, differing from each other and from the other groups (p<0.05). In conclusion, the proposed study allowed the validation of an erosive cycling model that demonstrated dose-response effect for early tooth enamel erosion after exposure to different pH values / Mestrado / Cariologia / Mestra em Odontologia