Submitted by Marilene Donadel (marilene.donadel@unioeste.br) on 2018-10-31T19:51:37Z No. of bitstreams: 1 Pablo_Pretto_2017.pdf: 4307957 bytes, checksum: c984bdcee5f8ac1801f6afea4050e774 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-31T19:51:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pablo_Pretto_2017.pdf: 4307957 bytes, checksum: c984bdcee5f8ac1801f6afea4050e774 (MD5) Previous issue date: 2017-03-13 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The microcontaminants occurrence, such as pharmaceuticals found in the environment, causes concern about the environmental impact of the pollution from anthropic activities. Thus, this work aimed the evaluation of the photocatalytic system efficiency in removing the sulfamethoxazole active principle, using the titanium dioxide (TiO2) catalyst impregnated in grinded glass with two different particle sizes. The catalyst impregnation was performed by two methods: A overlay and B solvothermal. The obtained materials were characterized by total reflection X ray fluorescence (TXRF), X ray diffraction (XRD), Scanning electron microscopy (SEM) with energy dispersive spectroscopy (EDS), thermogravimetry (TG) and nitrogen physisorption. Considering the results, the TiO2 was verified in the grinded glass carrier, achieving a 2.5% immobilization proportion. The DRX analysis evidenced the presence of the anatase crystalline phase in the catalyst of used methods. Method A achieved the best catalyst fixation on the carrier. The photocalytic assays indicated a SMX removal of 97% for method A and 71% for method B after 360 minutes of reaction. The kinetic analysis indicated the pseudo first order model as the one that best fit the experimental data with degradation constants of 0.008 and 0.004 min-1 for the SMX methods A and B, respectively. The system efficiency is reduced as a function of the photodegradation assays reproducibility due to the catalyst loss by erosion to the SMX aqueous phase. The difference on the efficiency between methods A and B is probably due to the different proportion of anatase crystalline phase that is present in each support impregnation method. According to the toxicological essays, the treated samples presented higher toxicity when compared to the raw one, which possibly occurred because of a partial mineralization of the SMX and the production of intermediate compounds. / A ocorrência de microcontaminantes, tais como produtos farmacêuticos encontrados no meio ambiente despertam preocupações devido ao impacto ambiental derivado da poluição gerada pelas atividades antrópicas. Diante disso, o objetivo deste foi avaliar a eficiência do sistema fotocatalítico na remoção do princípio ativo sulfametoxazol, utilizando o catalisador dióxido de titânio (TiO2) imobilizado em vidro moído, de duas granulometrias diferentes. A impregnação do catalisador foi realizado pelo método direto de recobrimento de TiO2 e pelo método solvotérmico de produção de TiO2. Os materiais obtidos foram caracterizados por fluorescência de raio X com reflexão total, difratometria de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) com espectroscopia por energia dispersiva (EDS), termogravimetria (TG) e fisissorção de nitrogênio. Considerando os resultados foi possível visualizar a presença de TiO2 fixado nos suportes de vidro moído, num teor de TiO2 2,5% em massa. As análises de (DRX), permitiram verificar que a fase cristalina anatase está presente nos catalisadores dos obtidos pelos dois métodos utilizados. Observou-se que o método direto proporcionou-se a melhor fixação do catalisador no suporte. Os ensaios fotocatalíticos indicaram remoção de SMX foi de 97% pelo uso de catalisador obtido pelo método direto e de 71% com o catalisador obtido pelo método solvotérmico após 360 minutos de reação. A análise de cinética da recirculação fotocatalitica indicou que o modelo pseudo-primeira ordem melhor se ajustou aos dados experimentais, com constante de degradação de 0,008 e 0,004 min-1 para método direto e solvotérmico respectivamente. A eficiência do sistema reduziu em função da repetibilidade dos ensaios de fotodegradação, devido a perda do catalisador por erosão para o meio da solução aquosa de SMX. Provavelmente essa diferença na eficiência dos método de impregnação, seja pela diferença na proporção da fase cristalina anatase presente para cada método de impregnação no suporte. Os ensaios toxicológicos indicaram que as amostras tratadas apresentaram maior toxicidade que a amostra bruta, provavelmente pelo fato de ocorrer uma mineralização parcial da SMX e a produção de produtos intermediários.

A crescente contaminação dos sistemas de água doce com milhares de compostos químicos naturais e industriais é um dos principais problemas ambientais enfrentados pela humanidade. Embora a maioria destes compostos esteja presente em baixas concentrações, muitos deles podem causar efeitos danosos à saúde. Adicionalmente ao aumento da poluição, com a descarga de fertilizantes, pesticidas, fármacos, detergentes, derivados de petróleo, entre outros, grande parte das instalações para tratamento de água no Brasil opera com sistema convencional, não atuando de forma eficiente na remoção desses microcontaminates. Carvão ativado em pó (CAP) e granular (CAG) tem sido utilizados em muitos países para remoção de microcontaminantes e substâncias que causam gosto e odor na água. No Brasil já foram desenvolvidas diversas pesquisas com o emprego de CAP para remoção de gosto e odor e alguns contaminantes específicos de águas de abastecimento. Neste trabalho foi testado um CAG produzido a partir de cascas de coco para remoção por adsorção de microcontaminates orgânicos de águas de abastecimento. A água utilizada nos experimentos foi coletada no ponto de captação da Estação de Tratamento de Água (ETA) Lomba do Sabão. Para a caracterização da capacidade adsortiva do carvão foram realizados seis ensaios de isotermas de adsorção e quatro ensaios em colunas de leito fixo, projetada com base na norma ASTM D 3922. Os microcontaminantes orgânicos foram quantificados pela concentração de carbono orgânico dissolvido (COD), medido em analisador de carbono orgânico e por absorbância em espectofotômetro em comprimento de onda de 254nm. Os resultados indicam que o carvão utilizado tem baixa capacidade de adsorver a mistura de microcontaminantes presentes na água de abastecimento, quantificados como COD. Isto se deve, provavelmente, a falta de afinidade entre muitos destes compostos e o carvão. / Pollution growth in water bodies brought by daily discharge of thousands of chemicals from anthropogenic sources is one of the main environmental issues confronting humankind. Although most of these chemicals are present in very low concentrations, they can still be hazardous.to health. Additionally to the increasing levels of pollution brought by discharges of fertilizers, pesticides, prescription drugs and pharmaceuticals, detergents, and petroleum derivatives, among others, the standard processes that are used in drinking water treatment plants in Brazil are not effective to remove these micropollutants. Powdered (PAC) and granular (GAC) activated carbon have been used in many countries to remove micropollutants and taste and odor-causing substances from water. In Brazil, research has been made using PAC to remove taste and odor substances and specific micropollutants from water. In this research, GAC produced from coconut shells was used to test the removal of organic micropollutants present in source water by adsorption. Water used in this research was collected at the intake of Lomba do Sabão drinking water treatment plant in Porto Alegre. In order to assess the GAC adsorption capacity, six isotherm (batch) and four column (continuous flow) assays were performed according to ASTM D 3922 standard. Organic micropollutants were quantified by the concentration of dissolved organic carbon (DOC) and by ultraviolet absorption at 254 nm wavelength. The results suggest that the tested GAC have limited capability in adsorb the complex mixture of micropollutants that are present in source water, as measured by DOC. This is probably caused by lack of affinity between many micropollutants present in the mixture and the carbon.

Made available in DSpace on 2015-05-14T13:21:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ArquivoTotalAnderson.pdf: 4410851 bytes, checksum: e572d62f98ca693cf1cab482619214a6 (MD5) Previous issue date: 2013-04-04 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The occurrence and identification of organic microcontaminants has attracted the interest of many researchers for the development and improvement in processes for the removal of these contaminants from effluents. In general, degradation of microcontaminants by conventional methods is very difficult, because of the low concentrations that they are found. Thus, the photo Fenton process and Ultraviolet Radiation (UV) has been a promising alternative for the removal of such water contamination. This study aims to perform the investigation of degradation, in effluent, of atrazine (ATZ) using the photo Fenton process and degradation of the pharmaceuticals propranolol (PRO) and metronidazole (MET) using UV radiation. In the ATZ (0,1 mg L-1) degradation study, UV-A photo Fenton process was used (H2O2= 5,0 mg L-1 e Fe2+ = 5,0 mg L-1), achieving a microcontaminant degradation of about 62 %, and the UV-C photo-Fenton process (H2O2 = 5,0 mg L-1 e Fe2+ = 5,0 mg L-1), reached about 98% of ATZ degradation. The analysis of organic matter removal during the photo Fenton treatment showed no significant change in the studied parameters. In the UV photolysis degradation study of the pharmaceuticals solutions (100 mg L-1) a degradation of 35% (PRO) and 50% (MET) was obtained after 8 hours of treatment, whereas using solar radiation a degradation of 36% (PRO) and 16% (MET) were obtained. From the kinetic constants and half-lives calculated, it was found that direct photolysis using solar radiation was so effective as the system using UV-C radiation to promote photodegradation of PRO, and for the MET results showed that the pharmaceutical has a higher degradation rate when the UV-C radiation was employed. / O surgimento e a identificação dos microcontaminantes orgânicos têm atraído o interesse de inúmeros pesquisadores para o desenvolvimento e melhoria nos processos de degradação desses contaminantes de efluentes. Em geral, a degradação de microcontaminantes por processos convencionais é bastante dificultada, em razão das baixas concentrações que eles são encontrados. Desta forma, o processo foto Fenton e a Radiação Ultravioleta (UV) têm sido uma alternativa promissora na eliminação deste tipo de contaminação da água. O presente trabalho teve como objetivo realizar o estudo da degradação, em efluentes, da atrazina (ATZ) utilizando o processo foto Fenton e da degradação dos fármacos propranolol (PRO) e metronidazol (MET) utilizando radiação UV. No estudo da degradação da ATZ (0,1 mg L-1) foi utilizado o processo foto Fenton UV-A (H2O2 = 5,0 mg L-1 e Fe2+ = 5,0 mg L-1), sendo obtida uma degradação do microcontaminante de cerca de 62%, e o processo foto Fenton UV-C (H2O2 = 5,0 mg L-1 e Fe2+ = 1,0 mg L-1), obtendo 98 % de degradação da ATZ. A análise da remoção da matéria orgânica durante o tratamento foto Fenton mostrou que não houve alteração significativa nos parâmetros estudados. No estudo da degradação por fotólise UV das soluções dos fármacos (100 mg L-1), foram obtidas taxas de degradação de 35% (PRO) e 50% (MET), após 8 horas de tratamento, enquanto que no processo utilizando a luz solar foram obtidos taxas de degradação de 36% (PRO) e 16% (MET). A partir das contantes cinéticas e das meias-vidas obtidas, foi verificado que a fotólise direta utilizando a radiação solar é tão eficaz quanto o sistema utilizando radiação UV-C para promover a fotodegradação do PRO, e para o MET, os resultados mostraram que o fármaco apresenta uma maior taxa de degradação quando a radiação UV-C foi utilizada. Palavras-chave: Microcontaminantes; Radiação UV; foto Fenton O surgimento e a identificação dos microcontaminantes orgânicos têm atraídoo interesse de inúmeros pesquisadores para o desenvolvimento e melhoria nosprocessos de degradação desses contaminantes de efluentes. Em geral, adegradação de microcontaminantes por processos convencionais é bastantedificultada, em razão das baixas concentrações que eles são encontrados. Destaforma, o processo foto Fenton e a Radiação Ultravioleta (UV) têm sido umaalternativa promissora na eliminação deste tipo de contaminação da água. Opresente trabalho teve como objetivo realizar o estudo da degradação, em efluentes,da atrazina (ATZ) utilizando o processo foto Fenton e da degradação dos fármacospropranolol (PRO) e metronidazol (MET) utilizando radiação UV. No estudo dadegradação da ATZ (0,1 mg L-1) foi utilizado o processo foto Fenton UV-A (H2O2 =5,0 mg L-1 e Fe2+ = 5,0 mg L-1), sendo obtida uma degradação do microcontaminantede cerca de 62%, e o processo foto Fenton UV-C (H2O2 = 5,0 mg L-1 e Fe2+ = 1,0 mgL-1), obtendo 98 % de degradação da ATZ. A análise da remoção da matériaorgânica durante o tratamento foto Fenton mostrou que não houve alteraçãosignificativa nos parâmetros estudados. No estudo da degradação por fotólise UVdas soluções dos fármacos (100 mg L-1), foram obtidas taxas de degradação de 35%(PRO) e 50% (MET), após 8 horas de tratamento, enquanto que no processoutilizando a luz solar foram obtidos taxas de degradação de 36% (PRO) e 16%(MET). A partir das contantes cinéticas e das meias-vidas obtidas, foi verificado quea fotólise direta utilizando a radiação solar é tão eficaz quanto o sistema utilizandoradiação UV-C para promover a fotodegradação do PRO, e para o MET, osresultados mostraram que o fármaco apresenta uma maior taxa de degradaçãoquando a radiação UV-C foi utilizada.

A crescente contaminação dos sistemas de água doce com milhares de compostos químicos naturais e industriais é um dos principais problemas ambientais enfrentados pela humanidade. Embora a maioria destes compostos esteja presente em baixas concentrações, muitos deles podem causar efeitos danosos à saúde. Adicionalmente ao aumento da poluição, com a descarga de fertilizantes, pesticidas, fármacos, detergentes, derivados de petróleo, entre outros, grande parte das instalações para tratamento de água no Brasil opera com sistema convencional, não atuando de forma eficiente na remoção desses microcontaminates. Carvão ativado em pó (CAP) e granular (CAG) tem sido utilizados em muitos países para remoção de microcontaminantes e substâncias que causam gosto e odor na água. No Brasil já foram desenvolvidas diversas pesquisas com o emprego de CAP para remoção de gosto e odor e alguns contaminantes específicos de águas de abastecimento. Neste trabalho foi testado um CAG produzido a partir de cascas de coco para remoção por adsorção de microcontaminates orgânicos de águas de abastecimento. A água utilizada nos experimentos foi coletada no ponto de captação da Estação de Tratamento de Água (ETA) Lomba do Sabão. Para a caracterização da capacidade adsortiva do carvão foram realizados seis ensaios de isotermas de adsorção e quatro ensaios em colunas de leito fixo, projetada com base na norma ASTM D 3922. Os microcontaminantes orgânicos foram quantificados pela concentração de carbono orgânico dissolvido (COD), medido em analisador de carbono orgânico e por absorbância em espectofotômetro em comprimento de onda de 254nm. Os resultados indicam que o carvão utilizado tem baixa capacidade de adsorver a mistura de microcontaminantes presentes na água de abastecimento, quantificados como COD. Isto se deve, provavelmente, a falta de afinidade entre muitos destes compostos e o carvão. / Pollution growth in water bodies brought by daily discharge of thousands of chemicals from anthropogenic sources is one of the main environmental issues confronting humankind. Although most of these chemicals are present in very low concentrations, they can still be hazardous.to health. Additionally to the increasing levels of pollution brought by discharges of fertilizers, pesticides, prescription drugs and pharmaceuticals, detergents, and petroleum derivatives, among others, the standard processes that are used in drinking water treatment plants in Brazil are not effective to remove these micropollutants. Powdered (PAC) and granular (GAC) activated carbon have been used in many countries to remove micropollutants and taste and odor-causing substances from water. In Brazil, research has been made using PAC to remove taste and odor substances and specific micropollutants from water. In this research, GAC produced from coconut shells was used to test the removal of organic micropollutants present in source water by adsorption. Water used in this research was collected at the intake of Lomba do Sabão drinking water treatment plant in Porto Alegre. In order to assess the GAC adsorption capacity, six isotherm (batch) and four column (continuous flow) assays were performed according to ASTM D 3922 standard. Organic micropollutants were quantified by the concentration of dissolved organic carbon (DOC) and by ultraviolet absorption at 254 nm wavelength. The results suggest that the tested GAC have limited capability in adsorb the complex mixture of micropollutants that are present in source water, as measured by DOC. This is probably caused by lack of affinity between many micropollutants present in the mixture and the carbon.

A crescente contaminação dos sistemas de água doce com milhares de compostos químicos naturais e industriais é um dos principais problemas ambientais enfrentados pela humanidade. Embora a maioria destes compostos esteja presente em baixas concentrações, muitos deles podem causar efeitos danosos à saúde. Adicionalmente ao aumento da poluição, com a descarga de fertilizantes, pesticidas, fármacos, detergentes, derivados de petróleo, entre outros, grande parte das instalações para tratamento de água no Brasil opera com sistema convencional, não atuando de forma eficiente na remoção desses microcontaminates. Carvão ativado em pó (CAP) e granular (CAG) tem sido utilizados em muitos países para remoção de microcontaminantes e substâncias que causam gosto e odor na água. No Brasil já foram desenvolvidas diversas pesquisas com o emprego de CAP para remoção de gosto e odor e alguns contaminantes específicos de águas de abastecimento. Neste trabalho foi testado um CAG produzido a partir de cascas de coco para remoção por adsorção de microcontaminates orgânicos de águas de abastecimento. A água utilizada nos experimentos foi coletada no ponto de captação da Estação de Tratamento de Água (ETA) Lomba do Sabão. Para a caracterização da capacidade adsortiva do carvão foram realizados seis ensaios de isotermas de adsorção e quatro ensaios em colunas de leito fixo, projetada com base na norma ASTM D 3922. Os microcontaminantes orgânicos foram quantificados pela concentração de carbono orgânico dissolvido (COD), medido em analisador de carbono orgânico e por absorbância em espectofotômetro em comprimento de onda de 254nm. Os resultados indicam que o carvão utilizado tem baixa capacidade de adsorver a mistura de microcontaminantes presentes na água de abastecimento, quantificados como COD. Isto se deve, provavelmente, a falta de afinidade entre muitos destes compostos e o carvão. / Pollution growth in water bodies brought by daily discharge of thousands of chemicals from anthropogenic sources is one of the main environmental issues confronting humankind. Although most of these chemicals are present in very low concentrations, they can still be hazardous.to health. Additionally to the increasing levels of pollution brought by discharges of fertilizers, pesticides, prescription drugs and pharmaceuticals, detergents, and petroleum derivatives, among others, the standard processes that are used in drinking water treatment plants in Brazil are not effective to remove these micropollutants. Powdered (PAC) and granular (GAC) activated carbon have been used in many countries to remove micropollutants and taste and odor-causing substances from water. In Brazil, research has been made using PAC to remove taste and odor substances and specific micropollutants from water. In this research, GAC produced from coconut shells was used to test the removal of organic micropollutants present in source water by adsorption. Water used in this research was collected at the intake of Lomba do Sabão drinking water treatment plant in Porto Alegre. In order to assess the GAC adsorption capacity, six isotherm (batch) and four column (continuous flow) assays were performed according to ASTM D 3922 standard. Organic micropollutants were quantified by the concentration of dissolved organic carbon (DOC) and by ultraviolet absorption at 254 nm wavelength. The results suggest that the tested GAC have limited capability in adsorb the complex mixture of micropollutants that are present in source water, as measured by DOC. This is probably caused by lack of affinity between many micropollutants present in the mixture and the carbon.

La creciente demanda de reutilización de agua residual urbana, los elevados requerimientos de calidad, la preocupación por el medio ambiente y la presencia en las diferentes matrices de agua de compuestos orgánicos persistentes a los tratamientos biológicos convencionales han derivado en el desarrollo de nuevas tecnologías de depuración más eficientes y sostenibles para la obtención de aguas tratadas de alta calidad aptas para su reutilización. Aunque los procesos de tratamiento anaerobios son ampliamente conocidos, investigaciones recientes han puesto de manifiesto su eficiencia en combinación con otros sistemas en el tratamiento de ciertos microcontaminantes. No obstante, quedan aún por clarificar aspectos como la influencia de la carga orgánica del afluente en los rendimientos de eliminación de estos compuestos. Este estudio analiza el efecto de la carga orgánica del afluente en la eficiencia de eliminación de 30 microcontaminantes de diferente naturaleza, materia orgánica y nutrientes mediante un sistema combinado consistente en un reactor anaerobio de manto de fangos de flujo ascendente-UASB con un biorreactor de membranas –MBR. Se llevó a cabo también la evaluación de los principales parámetros de operación de la planta combinada, como son: el control del ensuciamiento de la membrana de microfiltración, la evolución de los MLSS, el oxígeno disuelto, la acidez del medio, el comportamiento biocinético de los fangos aerobios o la producción y calidad del biogás generado en el proceso de digestión anaerobia. Durante una primera fase experimental se operó una planta piloto escala laboratorio UASB-MBR a tres escalones de carga orgánica diferentes y con la biomasa aerobia suspendida. En una segunda fase experimental se introdujeron biosoportes en el tanque aerobio a fin de evaluar la influencia de la presencia de biomasa soportada en los rendimientos de eliminación de la planta combinada. Los resultados pusieron de manifiesto las sinergias establecidas entre ambos sistemas anaerobio y aerobio. La degradación de la materia orgánica fue superior al 97% durante toda la experimentación, con máximos superiores al 99% operando a cargas orgánicas altas y medias. El reactor UASB fue el principal responsable de las eliminaciones en cargas orgánicas altas mientras que, cuando descendió su rendimiento en cargas más bajas, fue el MBR el encargado de dichas eliminaciones. La eliminación de nutrientes en el reactor UASB fue muy limitada y se debió fundamentalmente a su acumulación por parte de la biomasa anaerobia activa para su asimilación celular. El MBR fue el principal responsable de la reducción de NT y PT, donde los altos tiempos de retención celular, un elevado ratio de recirculación entre el tanque de membranas y el tanque aerobio y la coexistencia de biomasa aerobia suspendida y soportada favorecieron el rendimiento de los procesos de nitrificación-desnitrificación, obteniendo rendimientos medios de eliminación de NT y PT del 35,5% y 40,0% y máximos del 44,8% y 54% respectivamente. Para la mayor parte de los 30 microcontaminantes las eficiencias de eliminación superiores al 90%. Los compuestos más recalcitrantes tanto al tratamiento anaerobio (UASB) como al tratamiento combinado en el UASB-MBR fueron las triazinas atrazina, simazina y terbutilazina, el linurón y, especialmente, los fármacos carbamazepina y diclofenaco. Los mayores rendimientos se obtuvieron cuando el influente estuvo en carga orgánica alta (0,7±0,1 kg DQO/m3·d) y con presencia de biomasa aerobia soportada, generando a la vez una alta tasa de producción de biogás (0,48 m3 biogás·kg DQO-1) con un contenido medio de CH4 del 73%, adecuado para su recuperación energética. La presencia de biomasa soportada mejoró las eliminaciones de todos los compuestos, especialmente de las triazinas, el linurón y la carbamazepina.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-03-09T23:41:38Z No. of bitstreams: 1 FranciscoFrancimarDaFonsecaSilva_DISSERT.pdf: 3949069 bytes, checksum: ef5faf7977215a513bc7ccfea51becf9 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-03-14T19:35:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 FranciscoFrancimarDaFonsecaSilva_DISSERT.pdf: 3949069 bytes, checksum: ef5faf7977215a513bc7ccfea51becf9 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-14T19:35:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FranciscoFrancimarDaFonsecaSilva_DISSERT.pdf: 3949069 bytes, checksum: ef5faf7977215a513bc7ccfea51becf9 (MD5) Previous issue date: 2015-02-27 / A detec??o de microcontaminantes de interesse emergente em amostras ambientais de ?guas superficiais, ?guas subterr?neas, ?gua pot?vel, ?guas residu?rias e efluentes de esta??es de tratamento de ?gua e esgoto (ETAs e ETEs), em v?rios pa?ses, indica que esses poluentes encontram-se disseminados pelo meio ambiente, principalmente em regi?es urbanizadas. Isto ? motivo de grande preocupa??o, pois muitos desses compostos s?o potencialmente prejudiciais aos seres humanos e a outros seres vivos e n?o s?o removidos eficientemente na maioria das ETAs e ETEs, o que ? agravado pela precariedade dos servi?os de abastecimento de ?gua e esgotamento sanit?rio. Em Natal/RN, a exemplo de outras cidades brasileiras, o sistema de esgotamento sanit?rio atende apenas uma parte da ?rea urbana (cerca de 30%), de modo que o restante do esgoto ? infiltrado no solo arenoso da regi?o, em sistema de fossa s?ptica e sumidouro. Isto tem resultado na contamina??o das ?guas subterr?neas da regi?o (aqu?fero Dunas-Barreiras, que abastece mais de 50% da popula??o da cidade), o que tem sido observado pela eleva??o da concentra??o de nitrato nos po?os de abastecimento. A vulnerabilidade do aqu?fero DunasBarreiras, aliada aos relatos da presen?a de microcontaminantes de interesse emergente no Brasil e no mundo, motivaram a realiza??o desta pesquisa, que investigou a ocorr?ncia de quinze microcontaminantes nas ?guas subterr?neas e nos esgotos de Natal/RN. Foram coletadas amostras em cinco po?os usados para abastecimento, no esgoto bruto e nos efluentes dos reatores biol?gicos de uma ETE (UASB seguido de sistema de lodo ativado). Foram realizadas duas coletas de cada amostra, com uma semana de intervalo entre as coletas. Para a determina??o dos contaminantes, foi realizada a extra??o das amostras de ?gua do aqu?fero, e do esgoto bruto e tratado atrav?s da t?cnica SPE utilizando cartuchos Strata X (Phenomenex?), para a ?gua do aqu?fero, e Strata SAX e Strata X (Phenomenex?), para as amostras de esgotos bruto e tratado. Posteriormente os extratos foram analisados utilizando a t?cnica de CG-MS. Grande parte dos microcontaminantes analisados foram detectados nas ?guas subterr?neas e nos esgotos, sendo as concentra??es nas ?guas subterr?neas geralmente inferiores ?s dos esgotos. Alguns dos microcontaminantes (estrona, estradiol, bisfenol A, cafe?na, diclofenaco, naproxeno, paracetamol e ibuprofeno) s?o parcialmente removidos na ETE. / The detection of emerging interest microcontaminants in environmental samples of surface water, groundwater, drinking water, wastewater and effluents from water and sewage treatment plants (WTP and STP), in many countries, suggests these pollutants are widespread in the environment, mainly in urban areas. This is a reason for great concern, since many of these compounds are potentially harmful for humans other living beings, and they are not efficiently removed in the majority of WTP and STP, which is exacerbated by precariousness of water supply and sanitation services. In Natal, like other Brazilian cities, the sewage system serves only part of the urban area (about 30%), so that the rest of the wastewater is infiltrated in the sandy soil of the region in cesspool-dry well systems. This has resulted in contamination of groundwater in the area (sand-dune barrier aquifer, which supplies more than 50% of the city population), which has been observed by the increase in nitrate concentration in supply wells. The vulnerability of the sanddune barrier aquifer, combined with reports of the presence of emerging interest microcontaminants in Brazil and worldwide, led to this research, which investigated the occurrence of fifteen microcontaminants in Natal groundwater and sewage. Samples were collected at five wells used for water supply, the raw sewage and the effluents from biological reactors from STP (UASB and activated sludge reactors). Two samples of each sample were taken, with one week apart between the samples. To determine the contaminants, extraction of aquifer water, and raw and treated sewage samples were performed, through the technique of using SPE Strata X cartridge (Phenomenex?) to the aquifer water, and Strata SAX and Strata X (Phenomenex? ) for samples of raw and treated sewage. Subsequently the extracts were analyzed using GC-MS technique. Much of the analyzed microcontaminants were detected in groundwater and sewage. The concentrations in groundwater are generally lower than those found in the sewers. Some of the compounds (estrone, estradiol, bisphenol A, caffeine, diclofenac, naproxen, paracetamol and ibuprofen) are partially removed at STP.

Submitted by Jean Medeiros (jeanletras@uepb.edu.br) on 2017-08-04T12:08:26Z No. of bitstreams: 1 PDF - Andreza Costa Miranda.pdf: 41222812 bytes, checksum: 456e1b5a9095a0dce0875807e9b2d2b1 (MD5) / Approved for entry into archive by Secta BC (secta.csu.bc@uepb.edu.br) on 2017-08-29T15:43:37Z (GMT) No. of bitstreams: 1 PDF - Andreza Costa Miranda.pdf: 41222812 bytes, checksum: 456e1b5a9095a0dce0875807e9b2d2b1 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-29T15:43:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PDF - Andreza Costa Miranda.pdf: 41222812 bytes, checksum: 456e1b5a9095a0dce0875807e9b2d2b1 (MD5) Previous issue date: 2016-09-13 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Some micropollutants have been causing concern to health authorities with regard how they can be toxic to humans and if the conventional water treatment plants are effective for their removal. Among micropollutants currently present in the environment stand out microcystin-LR, organophosphorus pesticides (profenofos), veterinary drugs (Ivermectin) and antibiotic resistant bacteria. The low concentration of these micropollutants found in the environment requires efficient treatment and development of analytical techniques for the quantification and identification these compounds. This work was divided in two phase. In the first phase the Advanced Oxidation Processes (AOPs), namely H2O2/UV, TiO2 /UV and N-TiO2 /UV, have been compared with chlorination in the inactivation of an AR Escherichia coli (E. coli) strain in surface water.. Under the investigated conditions, chlorination (1.0 mg/L) was the faster process (2.5 min) to achieve total inactivation (6 Log). Among POA, H2O2/UV resulted in the best inactivation rate. Moreover, H2O2/UV and chlorination processes were evaluated in terms of cytotoxicity potential by means of MTT colorimetric test on a human-derived cell line and they similarly affected HepG2 cells viability. In the second phase, three fundamental aspects were evaluated: (1) degradation of micropollutants, profenofós (PFF), microcystin-LR (MC-LR) and ivermectin (IV) by H2O2/UV, H2O2 e UV; (2) validate the method for LC-MS/MS; (3) identification of oxidation by-products (OBPs) in finished water. The LC-MS/MS method for quantification of MC-LR and PFF showed good linearity with fitness coefficient (r) >0.99 and (r) >0.98, respectively. The precision, obtained was considered satisfactory. The limits of detection (LD) and quantification (LQ) were lower the Brazilian drinking water standard, suggesting the applicability of the method for the drinking water quality control .Among POA, H2O2/UV resulted in the best degradation of the micropollutants. / Alguns micropoluentes têm causado preocupações às autoridades no que diz respeito à quão tóxico podem ser a organismos humanos e os tratamentos convencionais utilizados nas estações de tratamento de água que não são eficientes em suas remoções. Dentre os micropoluentes, atualmente presentes no ambiente, destacam-se microcistina-LR, pesticidas organofosforados (profenofós), fármacos veterinários (Ivermectina) e bactérias resistentes a antibióticos. Os baixos níveis de concentração dos microcontaminantes encontrados no ambiente exigem etapas de tratamento eficientes e desenvolvimento de técnicas analíticos para quantificação e identificação segura desses compostos. Essa tese foi dividida em duas etapas. Na primeira etapa foi comparado os processos oxidativos avançados H2O2/UV, TiO2/UV e N-TiO2/UV com a cloração na inativação de cepas de Escherichia coli resistente a antibióticos presentes em água superficial. Sob estas condições, a cloração com concentração inicial de cloro em 1,0 mg/L foi o processo mais 6 eficiente a obter a inativação de uma população inicial de 10 UFC/100mL. Além disso, os processos de desinfecção com H2O2/UV e cloração foram avaliadas em termos de potencial de citotoxicidade por meio do teste colorimétrico MTT com linhagem de células derivadas dos seres humanos, os resultados mostraram que ambos os processos de desinfecção afetaram similarmente a viabilidade das células HepG2. Na segunda etapa do trabalho foram realizados estudos com três fases fundamentais: (1) Avaliar a degradação dos microcontaminantes (profenofós, microcistina-LR e ivermectina) por processo H2O2/UV, H2O2 e UV; (2) validar metodologia de técnicas analíticas para quantificação dos microcontaminantes em amostras de água por cromatografia líquida acoplada a espectrometria de massas (CLAE/MS) e; (3) Identificar os subprodutos formados com o auxílio do espectrômetro de massas com interface de ionização electrospray (ESI). A validação do método para identificação e quantificação dos microcontaminantes foi realizada por HPLC-ESI-MS/MS. Os resultados de validação calculados atenderam todas as exigências das normas consultadas e mostrou-se adequado para analisar amostras de água contendo os contaminantes estudados. Na etapa de degradação, dentre os processos utilizados, o processo H2O2/UV apresentou os melhores resultados de fotodegradação, seguido por radiação UV.

El Proceso Analítico Total (Total Analytical Process, TAP) es la metodología general utilizada en todos los laboratorios analíticos para la determinación de compuestos químicos y bioquímicos y está formado, además de otras, por dos etapas fundamentales: (i) la preparación de la muestra, y (ii) la separación/detección. Cuando se ha de seleccionar un método para la realización de un determinado análisis se ha de considerar, entre otros, la matriz de la muestra, así como el nivel de concentración de los analitos. Con el objetivo de solucionar problemas analíticos encontrados en las metodologías actuales y/o determinar concentraciones cada vez más bajas de los analitos de interés en matrices cada vez más complejas, resulta de gran importancia el desarrollo de nuevas metodologías analíticas capaces de conseguir resultados satisfactorios. La etapa de extracción y concentración de los analitos de interés en una muestra, también conocida como preparación de la muestra, ha sido objeto de numerosos estudios, en muchos casos, con tendencia a disminuir el tiempo empleado, así como el consumo de disolventes y aumentar la automatización del proceso. Para la elección de la técnica de extracción necesaria en una metodología analítica hay que tener en cuenta las características físicas de la muestra, y las características químicas de los analitos que se pretenden separar y de la matriz en la que se encuentran. Por otro lado, se deben considerar los parámetros de calidad del análisis (e.g., sensibilidad, resolución, tiempo de análisis, necesidad de una detección específica, etc…). Actualmente, la contaminación del medioambiente es una de las principales preocupaciones globales y por eso la identificación y cuantificación de (micro)contaminantes (i.e., compuestos tóxicos a concentraciones del orden de µg L-1 o ng L-1) es uno de los problemas analíticos que más incentiva el desarrollo de nuevas metodologías analíticas. Concretamente, para el análisis de microcontaminantes orgánicos es necesario, además de una etapa de extracción, una etapa de separación/detección que, en la mayoría de las ocasiones, es la cromatografía de líquidos o gases acoplada a un sistema de detección (i.e., sistema de identificación y cuantificación del analito de interés). Un importante avance en la química analítica actual ha sido la miniaturización de las técnicas de extracción utilizadas para la preparación de la muestra, aportando una mayor rapidez en los análisis, sencillez, un menor coste y una disminución de los daños ambientales. Tales mejoras aportan a las técnicas de extracción miniaturizadas características que se ajustan a los requisitos de la química analítica verde, además de resolver una serie de deficiencias presentadas por las técnicas de extracción clásicas. De esta forma, en esta memoria se presentan tres nuevas metodologías analíticas en las cuales la preparación de la muestra ha sido miniaturizada, en mayor o menor grado, para la determinación de microcontaminantes orgánicos en aguas. En primer lugar, se presentan en cuatro capítulos (4, 5, 6 y 7), una visión amplia pero suficientemente profunda de las técnicas de extracción, las herramientas quimiométricas y los analitos modelo estudiados. A continuación, se presenta un capítulo que incluye tres secciones, una para cada metodología analítica desarrollada, con sus respectivos resultados y discusiones; y otro capítulo en el que se discuten los resultados obtenidos en las tres metodologías mostrando los aspectos comunes y no comunes de las mismas como una visión crítica de los resultados. Finalmente, se resumen, en los capítulos de conclusiones generales y perspectivas futuras, las ventajas observadas en las metodologías desarrolladas frente a las metodologías existentes, prestando una especial atención a los avances que pueden ser aportados al desarrollo futuro de metodologías novedosas y ecológicas para determinación de microcontaminates orgánicos en aguas. En las metodologías propuestas se incluyen técnicas de extracción miniaturizadas para la determinación en aguas de algunos de los microcontaminantes orgánicos de interés actual: siloxanos lineales y cíclicos, y el explosivo 2,4,6-trinitrotolueno (TNT). Sección 9.1: en esta sección se presenta una metodología de análisis de ocho siloxanos en muestras de aguas residuales que incluye una técnica de microextracción líquido-líquido dispersiva asistida por ultrasonidos (USA-DLLME) rápida, simple y ecológica, como etapa de pretratamiento previa a la técnica de separación/detección como la cromatografía de gases-espectrometría de masas (GC-MS). Sección 9.2: se propone una segunda metodología rápida, simple, económica y respetuosa con el medio ambiente basada en la extracción en fase sólida magnética (MSPE). Para tal fin se utiliza el adsorbente óxido de grafeno/óxido de hierro (GO/Fe3O4) para la preconcentración del explosivo 2,4,6-trinitrotolueno (TNT) en muestras de agua antes de su determinación por cromatografía líquida-ultravioleta visible (LC-UV-Vis). Este trabajo fue precedido por un estudio sobre la optimización de la síntesis del nanocomposite magnético GO/Fe3O4 a fin de obtener un material adsorbente con excelente capacidad de adsorción/desorción. Sección 9.3: en la tercera sección se muestra una metodología analítica empleando la misma técnica de extracción que la utilizada en la sección 9.2, MSPE con GO/Fe3O4 como adsorbente. Sin embargo, esta metodología también puede ser considerada novedosa por los avances y soluciones aportados para solventar los problemas analíticos encontrados en metodologías desarrolladas anteriormente para la determinación de siloxanos lineales y cíclicos en muestras de agua. El sistema de separación/detección utilizado fue la cromatografía de gases acoplada a la espectrometría de masas (GC-MS). La MSPE/GC-MS propuesta para el análisis de siloxanos en aguas es rápida, sencilla y respetuosa con el medio ambiente.

La demanda mundial de agua ha ido aumentando y seguirá creciendo de manera significativa en los próximos años en función del aumento de la población, del desarrollo económico y los cambios en los patrones de consumo, entre otros factores. Los niveles extremadamente bajos de tratamiento de las aguas residuales en los países con ingresos medios-altos y medios-bajos, y la reducción del agua disponible muestran la imperiosa necesidad de realizar mejoras tecnológicas para contar con opciones seguras para la reutilización del agua. La composición de las aguas residuales municipales puede variar notoriamente, debido a la gran diversidad de contaminantes liberados por las distintas fuentes domésticas, industriales, comerciales e institucionales. Los hábitos de consumo de la sociedad actual generan una serie de contaminantes en el agua residual que anteriormente no eran conocidos y/o no detectados. Estos microcontaminantes (MCs) se introducen a diario en el medio ambiente en muy bajas concentraciones, principalmente a través de los efluentes de las estaciones depuradoras de aguas residuales (EDARs) actuales. El constante aumento en el uso de MCs requiere tecnologías de tratamiento más eficientes para lograr su reducción o eliminación en las aguas residuales. En las grandes y medianas aglomeraciones urbanas el procedimiento más habitual para el tratamiento de los vertidos líquidos es el de lodos activados, en sus distintas modalidades, que desde sus primeras aplicaciones a principios del siglo XX se ha convertido en el tratamiento mundialmente más extendido. No obstante, con el objetivo de mejorar la calidad del efluente obtenido en este tratamiento convencional y promover su reutilización, en los últimos años se intensificaron las investigaciones de otras posibles tecnologías para el tratamiento de las aguas residuales. La tecnología MBR (Membrane Biological Reactor o Membrane Bioreactor) es conocida por producir efluentes de elevada calidad y eliminar eficazmente una amplia gama de MCs, incluidos algunos compuestos que son resistentes al proceso de lodos activados y otros procesos convencionales. Los MBR incluyen dos procesos principales: la unidad biológica, responsable de la degradación de la materia orgánica presente en el agua residual (biodegradación), y la unidad de filtración, encargada de llevar a cabo la separación sólido-líquido del licor mezcla. En el campo de tratamiento de aguas residuales, los MBR son muy valorados por sus ventajas, aunque también presentan algunos inconvenientes. A pesar de los numerosos avances tecnológicos logrados a lo largo de los años, el ensuciamiento de la membrana sigue siendo uno de los mayores desafíos en la aplicación de esta tecnología. Esta desventaja se debe a múltiples causas, principalmente derivados de las características de las membranas, de la biomasa y del afluente, así como de las condiciones de operación. Estudios recientes reportan que para incrementar la eliminación de los contaminantes más recalcitrantes se puede combinar este proceso con otras tecnologías. Así, algunos trabajos realizados en casi su totalidad con aguas sintéticas, demuestran que la integración de procesos electroquímicos (electrocoagulación, EC) con la tecnología MBR ofrece prometedoras ventajas. La electrocoagulación es una tecnología bastante conocida y utilizada desde hace muchos años principalmente en el tratamiento de aguas residuales industriales. El proceso se lleva a cabo mediante la generación in situ de coagulantes debido a la aplicación de una corriente eléctrica que provoca la oxidación electrolítica de un material anódico apropiado, comúnmente de aluminio o de hierro. En este sentido surge un sistema innovador, el Electro-Biorreactor de Membrana (EMBR) que combina las ventajas de las tecnologías MBR (tratamiento biológico y filtración de membrana) y electrocoagulación. La aplicación de la EC puede ser capaz de reducir la adhesión de sustancias en la superficie de la membrana y mejorar la eficiencia de eliminación de diversos contaminantes. Esta investigación aborda la puesta en marcha y operación de un EMBR piloto para el tratamiento de aguas residuales reales, con el objetivo general de verificar si se reduce el ensuciamiento de la membrana, en relación con un MBR sin electrocoagulación, y si se mejora de la calidad del efluente. La planta piloto EMBR se ubicó en dos depuradoras distintas, realizándose por tanto la investigación en dos etapas, primero en la EDAR de Santomera (Murcia, España) y posteriormente en la EDAR de Monte Orgegia (Alicante, España). Se verificó de esta manera el comportamiento del EMBR con distintas características del afluente y factores estacionales. En la EDAR de Santomera, la planta piloto se alimentó con un agua residual municipal que incorpora un significativo componente industrial, mientras que en la EDAR de Monte Orgegia el agua residual urbana no tiene aporte industrial. La temperatura varió entre 12 y 30°C, el pH entre 6,7 y 8,0 y la conductividad entre 1.500 y 4.000 µS/cm. En las dos etapas de la investigación se evaluó el impacto de la densidad de corriente (DC) aplicada sobre la calidad del efluente, las propiedades del lodo y el ensuciamiento de la membrana, y los resultados fueron comparados con el sistema MBR convencional. Para analizar la calidad del efluente se verificó el grado de reducción de materia orgánica (DQO), nutrientes (nitrógeno total, amonio, fósforo total) y de un total de 22 microcontaminantes (9 fármacos, 4 parabenos, 3 hormonas, 2 surfactantes, 1 plastificante, 1 producto de higiene personal y 2 pesticidas). Respecto a las propiedades del lodo, se analizaron los parámetros biocinéticos, los bioindicadores, los sólidos suspendidos (MLSS), la viscosidad, el índice volumétrico (IVF), la morfología flocular y las sustancias poliméricas extracelulares (EPS). Para la medición del ensuciamiento de la membrana se verificó la evolución de la presión transmembrana (PTM). Los resultados obtenidos en cada fase fueron contrastados mediante análisis estadístico. En relación a la mejora de calidad del efluente, los resultados demostraron que el sistema EMBR incrementó su calidad, principalmente respecto a la eliminación de fósforo, y los contaminantes carbamazepina, claritromicina y diclofenaco. En relación a la eficiencia en la reducción del ensuciamiento de la membrana, el sistema EMBR presentó un impacto positivo en las propiedades del lodo y consecuentemente en el ensuciamiento de la membrana. El índice volumétrico de fango (IVF), la viscosidad y las fracciones de proteínas y carbohidratos de las EPS solubles presentaron reducciones significativas respecto al MBR. Por su parte, se logró disminuir la PTM hasta un 73%, con una DC de 5 A/m2 lo que nos indica que con un bajo consumo energético (0,16 kWh/m3) es posible lograr una buena sinergia entre las tecnologías MBR y la electrocoagulación.