Submitted by isabela.moljf@hotmail.com (isabela.moljf@hotmail.com) on 2016-08-08T11:41:50Z No. of bitstreams: 1 arthurbarraporto.pdf: 2650076 bytes, checksum: d7dbb715b108519e0a1ff54370bf81dd (MD5) / Rejected by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br), reason: on 2016-08-08T13:56:21Z (GMT) / Submitted by isabela.moljf@hotmail.com (isabela.moljf@hotmail.com) on 2016-08-08T14:10:35Z No. of bitstreams: 1 arthurbarraporto.pdf: 2650076 bytes, checksum: d7dbb715b108519e0a1ff54370bf81dd (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-08-08T14:11:24Z (GMT) No. of bitstreams: 1 arthurbarraporto.pdf: 2650076 bytes, checksum: d7dbb715b108519e0a1ff54370bf81dd (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-08T14:11:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arthurbarraporto.pdf: 2650076 bytes, checksum: d7dbb715b108519e0a1ff54370bf81dd (MD5) Previous issue date: 2013-02-28 / FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais / O presente trabalho se divide em duas etapas, a primeira constituída de uma análise de reatividade entre nanotubos de carbono (CNT) e o agente oxidante íon nitrônio (NO2+) e a segunda etapa o estudo do cluster formado entre o íon nitrônio e sua primeira camada de hidratação. Na primeira etapa, foi utilizada a metodologia da Teoria do Funcional de Densidade (DFT), com funcional B3LYP e conjunto de funções de base 6-31G e 6-31G(d) para avaliar os três modelos de CNT propostos, todos isômeros com fórmula molecular C110H20, porém, dois contendo defeito topológico em diferentes arranjos e um perfeito. Nessa etapa, foram realizados cálculos de otimização de geometria e frequência vibracional dos sistemas isolados. Observou-se que os sistemas contendo defeito topológico levam a um rearranjo das cargas eletrônicas dispersas na superfície do CNT, resultando na criação de pontos de cargas positivas e negativas, susceptíveis ao ataque de nucleófilos e eletrófilos, respectivamente. Ainda dentro dessa etapa, foi avaliada a adsorção do íon nitrônio sobre o CNT em diversas posições, evidenciando que os sistemas contendo defeitos são mais reativos do que o tubo perfeito. Foi elaborada uma proposta para o princípio do mecanismo de oxidação, o qual leva a transferência de oxigênio para a superfície do tubo, formando um epóxido com liberação de NO. Em uma segunda etapa foi analisado o cluster NO2+(H2O)n, com n=1,2,3 e 4, a fim de explorar as propriedades estruturais e energéticas desses sistemas. Diferentes níveis de teoria foram utilizados, incluindo os funcionais B3LYP, B972 e M062X, e também, MP2 e MP4, sendo aplicado, em todos os níveis, diversos conjuntos de funções de base, desde 6-31+G(d) até aug-cc-pVTZ. Alguns pontos relevantes foram observados, como o fato da carga positiva estar concentrada no átomo de nitrogênio com o aumento do número de moléculas de água e as energias de hidratação possuírem valores médios de -19,0±0,4 kcal/mol, -36,0±0,7 kcal/mol, -50,6±0,8 kcal/mol e -63,3±0,8 kcal/mol para n=1,2,3 e 4 respectivamente. / This work is divided in two parts; the first one consisted on the analysis of the interaction process between carbon nanotubes (CNT) and the oxidant agent nitronium ion (NO2+). The second part addressed the analysis of structure and energy of the cluster formed between the nitronium ion and its first solvation shell. In the first part we used the density functional theory (DFT) with B3LYP functional and basis set 6-31G and 6-31G(d) to evaluate the three CNT isomers with molecular formula C110H20, including two with topological defect in different arrangements. Geometry optimization and vibrational frequency calculations for isolated molecules were carried out. It was observed that the systems with topological defects led to a rearrangement of electronic charges in the CNT surface, resulting in positive and negative carbon atoms, which are more susceptible to nucleophilic and electrophilic attack, respectively. The nitronium ion adsorption on the CNT surface was also evaluated showing that the systems containing defects are more reactive then the pristine isomer. In addition, a proposal for the oxidation mechanism was made, leading to an epoxide group on the CNT surface and releasing a NO molecule. In the second part, the cluster NO2+(H2O)n, with n = 1,2,3 and 4, was analyzed in order to explore the structural and energy properties, as well as to assess the different methodologies. DFT approach with B3LYP, B972 and M062X functionals, and MP2 and MP4with distinct basis sets, from 6-31G+(d) to aug-cc-pVTZ were used. The results showed that positive charge is concentrated on the nitrogen with increasing number of water and the average hydration energy were -19.0±0.4 kcal/mol, -36.0±0.7 kcal/mol, -50.6±0.8 kcal/mol e 63.3±0.8 kcal/mol for n=1,2,3 e 4 respectively.

En las últimas décadas, la investigación en motores de combustión ha estado enfocada fundamentalmente en la reducción de las emisiones contaminantes y la eficiencia de los mismos. Estos hechos junto con un aumento de la concienciación sobre el cambio climático han llevado a un aumento en la importancia de la eficiencia térmica respecto a otros criterios en el diseño de motores de combustión interna (MCIA). Para alcanzar este objetivo, existen diferentes estrategias a aplicar. En concreto, la transferencia de calor a las paredes de la cámara de combustión puede ser considerada como una de las principales fuentes de disminución de la eficiencia indicada. En particular, en los modernos motores diésel de inyección directa, la emisión de radiación de las partículas de hollín puede constituir un componente importante de las pérdidas de eficiencia. En este contexto se enmarca el objetivo principal de la tesis: contribuir a la comprensión de la transferencia de calor por radiación en la combustión diésel de inyección directa junto con la mejora del conocimiento en el proceso de formación-oxidación de hollín. El trabajo se ha basado tanto en resultados experimentales mediante la aplicación de técnicas ópticas en diversas tipologías de motor como en resultados simulados a partir de modelos unidimensionales validados. En la primera parte de resultados experimentales, se ha evaluado la cantidad de energía por radiación respecto a la energía química del combustible mediante la aplicación de una sonda optoelectrónica (basada en la técnica del 2-Colores) tanto en un motor óptico DI como en motor poli-cilíndrico DI de producción. En este estudio se han obtenido valores de intensidad espectral emitida por el hollín y posteriormente, la radiación total emitida por las partículas de hollín en todo el espectro. Como se ha citado anteriormente, las partículas de hollín son las principales responsables de la transferencia de calor por radiación, además de uno de los principales agentes contaminantes emitidos por los motores diésel. Las emisiones de hollín son el resultado de dos procesos antagonistas: la formación y oxidación del hollín. Los mecanismos de formación de hollín se discuten extensamente en la literatura. Sin embargo, existen deficiencias en cuanto al conocimiento de la oxidación de hollín. Por lo tanto, el objetivo de esta sección ha sido evaluar el impacto del proceso de mezcla y la temperatura del gas sobre el proceso de oxidación de hollín durante la última parte de la combustión bajo condiciones reales de operación. Finalmente, y en base a los resultados y conocimientos adquiridos hasta el momento, se ha desarrollado un modelo capaz de predecir las pérdidas de calor por radiación para un chorro diésel. El modelo está basado en tres sub-modelos: modelo de chorro, el cual analiza y caracteriza la estructura interna del chorro en términos de mezcla y combustión en un proceso de inyección con resolución temporal y espacial. Un modelo de hollín, en el que los resultados se justifican en función de procesos de formación y oxidación del hollín. La cohesión de estos dos sub-modelos se utiliza para obtener los valores de entrada al modelo de radiación, con el que se obtiene los valores de transferencia de calor por radiación para una llama diésel. / En els últims anys, la recerca en motors de combustió ha estat focalitzada principalment en la reducció de les emissions contaminants i la millora de la eficiència. Aquests fets afegits al fet del augment de la conscienciació del canvi climàtic han impulsat el interés per incrementar la eficiència tèrmica per damunt de altres criteris en el disseny de motors de combustió interna alternatius (MCIA). Per aconseguir aquest objectiu, existixen diferents estratègies a aplicar. Concretament, la transferència de calor a les parets de la càmera de combustió pot ser considerada un dels principals focs de reducció de eficiència indicada. En particular, en els moderns motors dièsel de injecció directa, la emissió de radiació de les partícules de sutja pot constituir un component important de les pèrdues de eficiència. En aquest context s'emmarca el objectiu principal de la tesis: contribuir a la comprensió de la transferència de calor per radiació en la combustió dièsel de injecció directa i la millora del coneixement del procés de formació-oxidació de la sutja. El treball esta basat tant en resultats experimentals mediant l'aplicació de tècniques òptiques en diverses tipologies de motor com en resultants simulats a partir de models unidimensionals validats. En la primera part dels resultats experimentals, s'ha avaluat la quantitat de energia per radiació respecte a la energia química del combustible mediant la aplicació de una sonda optoelectrònica (basada en la tècnica del 2-Colors) tant en un motor òptic DI com en un motor poli-cilíndric DI de producció en serie. En aquest estudi s'han obtingut valors de intensitat espectral emesa per la sutja i posteriorment, la radiació total emesa per les partícules de sutja en tot el espectre. Com s'ha citat amb anterioritat, les partícules de sutja son les principals responsables de la transferència de calor per radiació, a més de un del principals agents contaminants emès per els motors dièsel. Les emissions de sutja son el resultat de dos processos antagonistes: la formació i la oxidació de sutja. Els mecanismes de formació de sutja es discuteixen àmpliament en la literatura. No obstant això, existeixen deficiències pel que fa al coneixement de l'oxidació de sutja. Per tant, l'objectiu d'aquesta secció ha sigut avaluar l'impacte del procés de mescla i la temperatura del gas sobre el procés d'oxidació de sutja durant l'última part de la combustió sota condicions reals d'operació. Finalment, i en base als resultats i coneixements adquirits fins aquest moment, s'ha desenvolupat un model que permet predir les perdudes de calor però radiació per a un raig dièsel. El model esta basat en tres sub-models: model de raig, el qual analitza i caracteritza la estructura interna del raig en termes de mescla i combustió en un procés de injecció amb resolució temporal i espacial. Un model de sutja, en el qual els resultats es justifiquen en funció del procés de formació i oxidació de la sutja. La cohesió d'aquests dos sub-models s'utilitza per obtindre els valors d'entrada al model de radiació, amb el que s'obté els valors de transferència de calor per radiació per a una flama dièsel. / In the last two decades engine research has been mainly focused on reducing pollutant emissions and increasing efficiency. These facts together with growing awareness about the impacts of climate change are leading to an increase in the importance of thermal efficiency over other criteria in the design of internal combustion engines (ICE). To achieve the objective, there are different strategies to apply. The heat transfer to the combustion chamber walls can be considered as one of the main sources of indicated efficiency diminution. In particular, in modern direct-injection diesel engines, the radiation emission from soot particles can constitute a significant component of the efficiency losses. In this context, the main objective of the thesis is framed: to contribute to the understanding of the radiation heat transfer in DI diesel combustion together with the improvement of the knowledge in the soot formation-oxidation processes. The work has been based on experimental results through the optical technique application in different types of engine and on simulated results from validated one-dimensional models. In the first part of experimental results, the amount of energy lost to soot radiation relative to the input fuel chemical energy has been evaluated by means of the optoelectronic probe application (based on the 2-Color technique) in both an optical engine DI and a production 4-cylinder DI engine. In this study, the values of soot spectral intensity emitted have been obtained and later, the total radiation emitted by the soot particles in the whole spectrum. As mentioned above, soot particles are the main responsible for the radiation heat transfer, in addition to one of the important concern in meeting emissions regulations. Soot emissions are the result of two competing processes: soot formation and soot oxidation. Mechanisms of soot formation are discussed extensively in the literature. However, there are deficiencies in the knowledge of soot oxidation. Therefore, the objective of this section has been to evaluate the impact of mixing process and bulk gas temperature on late-cycle soot oxidation process under real operating conditions. Finally, based on the results and knowledge acquired, a model able to predict heat losses by radiation for a spray diesel has been developed. The model is based on three sub-models: spray model, which analyzes and characterizes the internal spray structure in terms of mixing and combustion process with temporal and spatial resolution. A soot model, in which the results have been justified according to soot formation and oxidation processes. The link of these two sub-models has been used to obtain the input values to the radiation model, which the radiation heat transfer values for a diesel flame are obtained. / Villalta Lara, D. (2018). RADIATION HEAT TRANSFER IN DIRECT-INJECTION DIESEL ENGINES [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/114793 / TESIS

This research work discusses the removal of organic pollutants specifically diclofenac and acid blue-25 using chalcogenide semiconductors. Semiconductors are materials that absorb light of specific energy and potentially degrade these organic pollutants into smaller compounds that are not toxic such as carbon dioxide and water. / Civil and Chemical Engineering

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(工学) / 甲第19372号 / 工博第4117号 / 新制||工||1635(附属図書館) / 32386 / 新制||工||1635 / 京都大学大学院工学研究科都市環境工学専攻 / (主査)教授 伊藤 禎彦, 教授 田中 宏明, 教授 米田 稔 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Philosophy (Engineering) / Kyoto University / DFAM

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This thesis presents the achievements pursued during the doctoral course. The work was carried out in the context of the project ERiCSol (Energia RInnovabile e Combustili SOLari), as part of the University of Trento strategic plan for the years 2017-2021. The project was conceived to establish an interdepartmental area to promote the challenge of developing scientific research and technological innovation to increase the competitiveness of Trento at national and international level in the areas of energy and environment. Among all the goals of the project, this work dedicates special attention to 1) development of novel materials for solar photocatalytic reactions and 2) use of renewable energy to push forward applications in water remediation. To accomplish these goals, the research brings a full collection of experimental activities regarding the employment of solar concentration for the environment industry and therefore this document is organized in 9 chapters. In chapter 1, it is presented the introduction outlining the overview of the environment industry, the employment of solar light as energy source and the general and specific objectives. Chapter 2 presents a literature review regarding the last 30 years of applications correlating the use of solar light towards wastewater purification. The chapter reviews the engineering features of solar collectors, photocatalyst materials employed and the panorama of the pollutants investigated up to the present date in solar photocatalysis, presenting comparisons between models and real wastewater approaches. Chapter 3 details the experimental techniques and characterizations employed to sustain the investigation proposed in the thesis. The first part of the chapter explains the features of parabolic dish solar concentrator designed and manufactured by the IdEA group at the physics department of the university of Trento. After, it is presented the pulsed laser deposition, a thin films fabrication technique employed to produce the photocatalysts used on water purification experiments. The second part of the chapter presents the description of the characterization techniques used to reveal the fabricated photocatalyst materials properties. Based on the review on the fundamentals of solar photocatalysis and the experimental techniques, chapters 4 and 5 present a discussion in the field of novel photocatalytic materials capable to operate under concentrated sunlight irradiation. Chapter 4 in special presents the investigation regarding the fabrication of tungsten trioxide (WO3) thin film coatings, bringing the novelty of using pulsed laser deposition as the fabrication method and the evaluation of this material in photocatalysis for the degradation of methylene blue dye model pollutant. Chapter 5 instead, presents the development on Zinc Oxide (ZnO) nanoparticles, bringing an innovative point of view on a “green-synthesis” approach and the material immobilization in film for heterogeneous photocatalysis routes. Chapters 6 and 7 discuss solar photocatalysis aiming to shift applications from model pollutants to real wastewater remediation conditions. Important comparisons are performed and discussed regarding the advantages and existing drawbacks. To fulfill this purpose, chapter 6 presents an application case of solar photocatalysis to the degradation of a surfactant-rich industrial wastewater whereas chapter 7 presents the approach focused on the remediation of organic lead contaminants present on a local water well site in the city of Trento. The last experimental approach of concentrated solar light is presented on chapter 8, dedicated to the application of concentrated sunlight towards waste biomass valorization. Conversely to the application on water previously described, this chapter presents the activity on designing, fabricating and coupling a hydrothermal reactor with concentrated sunlight using it as the driving force to promote degradation of grape seeds evolving into hydrochars with possible valorization of the carbonized material. Lastly, chapter 9 presents the conclusions and suggestions, this item expresses the final considerations on the results of the experimental investigations, advantages and limitations observed, and suggests possible actions for future works.

O efluente lácteo é caracterizado pelo elevado teor de matéria orgânica. Os principais impactos ambientais causados pelas indústrias de laticínios estão relacionados ao lançamento dos efluentes líquidos, geralmente com ineficiente controle ou tratamento, sendo de fundamental importância a implementação de técnicas de tratamento eficazes e de baixo custo. Dentro desta proposta, os chamados Processos Oxidativos Avançados (POAs) são tecnologias eficientes para a oxidação (parcial ou total) de compostos orgânicos de difícil degradação. O presente trabalho de pesquisa objetivou a avaliação da potencialidade da ozonização catalítica, para a redução da carga orgânica do efluente proveniente da indústria de laticínio Cia de Alimentos Glória da cidade de Guaratinguetá, oriundos do processamento de beneficiamento de leite, utilizando-se Fe2+ como catalisador em processo semi-batelada com reciclo. A caracterização do efluente lácteo in natura foi realizada empregando-se métodos estabelecidos e otimizados de alguns parâmetros elencados nas legislações ambientais, destacando-se: DQO, COT, DBO5, Nitrogênio (orgânico e amoniacal), Fósforo total, Ferro, Sólidos (ST, STF, STV), surfactantes aniônicos, óleos e graxas e elementos metálicos. Através de planejamento fatorial fracionado 24-1, determinaram-se as melhores condições entre as variáveis potência do ozonizador, vazão de O2, concentração de Fe2+ e pH para a etapa de tratamento com POA, tendo como fator de resposta a redução da DQO e COT. Avaliou-se também uma nova configuração de reator em função de uma espuma formada durante o processo de tratamento. Os resultados obtidos para o conjunto de experimentos mostraram-se promissores, sendo que a redução média de COT com 63,95 % e de DQO com 70,50 % para o ensaio com as variáveis da reação otimizada, com o custo no valor de R$ 0,056 / L de efluente. Após o processo de ozonização catalítica, a amostra do melhor experimento: pH 4,0, concentração de Fe2+ 1,0 g L-1, potência 86 W, vazão de O2 0,5 L min-1, tendo como vazão mássica de O3 3,10 mg min-1, foi tratada por um processo biológico - Sistema Lodo Ativado (SLA), a fim de verificar a eficiência de degradação da matéria orgânica do efluente estudado através do sistema conjugado (POA - SLA). Os resultados para o tratamento híbrido apresentou percentuais de reduções para COT de 82,95 %, DQO de 95,60 % e DBO de 93,09 %. / Dairy effluent is characterized by the high content of organic material. The major environmental impacts caused by dairy industries are related to the release of liquid effluents, generally with an inefficient control or treatment, which makes it essential to implement effective treatment techniques, at a low cost. Within this proposal, Advanced Oxidation Processes (AOPs) are efficient technologies for oxidation (partial or total) of organic compounds of difficult degradation. This research study aimed at assessing the potential of catalytic ozonation for reduction of the effluent organic load from the dairy industry Cia de Alimentos Glória located in the city of Guaratinguetá, State of São Paulo, Brazil, derived from milk processing, using Fe2+ as catalyst in a semi-batch process with recycle. The characterization of milky effluent in natura was performed by using established and optimized methods of some parameters listed in environmental legislation, among them: COD, TOC, BOD5, Nitrogen (organic and ammoniacal), total Phosphorus, Iron, Solids (TS, FTS, VTS), anionic surfactants, oils and greases and metallic elements. Through fractional factorial design 24-1, the best conditions among the power variables of the power ozonator, O2 flow, Fe2+ concentration and pH were determined for the treatment stage with AOP, with a response factor of COD and TOC reduction. A new configuration of reactor was also assessed due to the presence of foam during the treatment process. The obtained results for the set of experiments were found to be promising, with an average reduction of TOC of 63.95 % and of 70.50 % for COD for the test with optimized reaction variables, with a cost of U$$ 0.02 / L of effluent. After the catalytic ozonation process, the sample of the best experiment was: pH 4.0, concentration of Fe2+ 1.0 g L-1, power of 86 W, flow of O2 0.5 L min-1, with mass flow of O3 3.10 mg min-1, was treated by a biological process in order to verify to verify the efficiency of degradation of the organic matter of the effluent studied through the conjugated (AOP - AS) system.The results for the hybrid treatment showed percentages of reductions for TOC of 82.95 %, COD of 95.60 % and BOD5 of 93.09 %.

Neste trabalho, foram sintetizados complexos de cobre e ferro, com ligantes imínicos, obtidos a partir de 2-acetilpiridina e 2-(2-aminoetilpiridina) (apyepy), ou 2-acetilpiridina e 2-(aminometil)benzimidazol (apyambi), e com ligantes comerciais (ácido nitrilotriacético ou picolínico), capazes de catalisar a oxidação de poluentes, como benzeno, tolueno, etilbenzeno e xilenos (BTEX). Foi utilizado o tolueno como composto-modelo destes poluentes, que foi degradado com o uso de peróxido de hidrogênio, persulfato de sódio, ácido peracético ou peróxidos de metais alcalinos como agentes oxidantes. Os ligantes imínicos foram obtidos a partir de precursores carbonílicos e amínicos adequados, através de reações de condensação, e os correspondentes complexos metálicos de cobre(II), ferro(II) ou ferro(III) foram isolados utilizando métodos usuais de nosso laboratório. A caracterização dos compostos foi feita através de diversas técnicas analíticas e espectroscópicas: UV/Vis, infravermelho (IV) e de ressonância paramagnética eletrônica (EPR). Posteriormente, foi feita a inserção desses complexos de ferro e de cobre sintetizados em matrizes inorgânicas de niobatos e a verificação de sua reatividade em comparação com as mesmas espécies em solução. Monitorou-se a degradação do tolueno pelo peróxido de hidrogênio por cromatografia gasosa e os resultados obtidos indicaram boa atividade catalítica dos complexos, tanto em solução como inseridos em matrizes de niobato. Em solução, os complexos imínicos foram mais ativos que os de ligantes comerciais. Os compostos de ferro com ambos os ligantes imínicos mostraram-se melhores catalisadores que os correspondentes de cobre e um dos ligantes testados foi o mais eficiente (apyepy) com ambos os metais. A inserção em niobatos, aparentemente, preserva o catalisador e mantém sua atividade por mais tempo, mostrando que a inserção em niobatos beneficia o processo / In this work, iron and copper complexes were synthesized, with imine ligands obtained from 2-acetylpyridine and 2-(2-aminethylpiridine) (apyepy), or 2- acetylpyridine and 2- (aminomethyl)benzimidazole (apyambi) and commercial ligands (nitriletriacetic and picolinic acids) that are able to catalyze the oxidation of pollutant compounds as benzene, , ethylbenzene and xilenes (BTEX). Toluene was used as model compound of those pollutants, and its degradation was verified by using hydrogen peroxide, alkaline peroxide, sodium persulfate, or peracetic acid as oxidant agent. The imine ligands were obtained from adequate carbonyl and amine precursors, in condensation reactions, and the corresponding copper(II), iron(II) and iron(III) complexes were isolated by usual methods developed in our laboratory. Their characterization was carried out by analytical and spectroscopic techniques (UV/Vis, IR and EPR). Those complexes were then inserted in inorganic matrices (niobates) e its reactivity were compared to that of the analogous species in solution. Toluene degradation by hydrogen peroxide was monitored by gas chromatography, and the results showed good catalytic activity of all the complexes, both in solution and inserted into niobate matrices. In solution, the imine complexes were more efficient than the species with commercial ligands. The iron compounds with both imine ligands acted as better catalysts than the corresponding copper species, and for both metals those with the ligand apyepy were the most efficient in both cases. The insertion in niobates apparently preserves the catalyst and maintains its activity for longer, attesting that the insertion ameliorated the process.

Submitted by Maicon Juliano Schmidt (maicons) on 2015-07-06T19:15:18Z No. of bitstreams: 1 Marina Medtler Seewald.pdf: 3415895 bytes, checksum: a88885e13dc4a2b54ba496bc5a0fd0b7 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-07-06T19:15:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marina Medtler Seewald.pdf: 3415895 bytes, checksum: a88885e13dc4a2b54ba496bc5a0fd0b7 (MD5) Previous issue date: 2013-02-28 / CNPQ – Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / FINEP - Financiadora de Estudos e Projetos / Ministério da Ciência e Tecnologia / A degradação de resíduos dispostos em aterro sanitário gera um líquido com alto potencial poluidor caracterizado por sua coloração escura, alto teor de matéria orgânica e de nitrogênio amoniacal. O lixiviado de aterro sanitário pode ainda conter micro-organismos patogênicos provenientes de resíduos contaminados com excreções humanas, representando risco à saúde. Para o tratamento de lixiviado de aterro sanitário, processos biológicos tem mostrado eficiência, especialmente na remoção de matéria orgânica. No entanto, para que se atinja eficiência de remoção desejada para atendimento à legislação, especialmente em lixiviados antigos, um pós-tratamento se faz necessário. O emprego de processos oxidativos avançados (POAs) tem mostrado boa eficiência na remoção de cor, destruição de organismos patogênicos e aumento de biodegradabilidade em efluentes recalcitrantes. O objetivo deste trabalho foi avaliar a remoção de cor e desinfecção de lixiviado de aterro sanitário através do emprego de ozônio e peróxido de hidrogênio como agentes oxidantes. Para tanto, foram realizados doze ensaios no sistema POA instalado para tratar lixiviado bruto e tratado por sistema de lagoas. Seis ensaios foram realizados somente com ozônio e os outros seis com ozônio combinado com peróxido de hidrogênio. O sistema POA possuía volume útil de 460L e os ensaios tiveram a duraçãode 96h. A concentração de ozônio (gás) foi de 29 mg/L e a de peróxido de hidrogênio (adicionado em solução líquida) foi de 1000 mg/L no lixiviado. Com a caracterização do lixiviado, verificou-se alta variabilidade das características dos lixiviados gerados no aterro sanitário de São Leopoldo. Portanto, para a discussão dos resultados de remoção de cor, optou-se por dividir os ensaios realizados por grupos, utilizando como critério para a divisão a concentração inicial de cor verdadeira no lixiviado estudado. Embora inicialmente os resultados indiquem uma similiaridade entre os oxidantes testados a análise de variância de dois fatores realizada com medidas repetidas comprovou que houve diferença entre os agentes os oxidantes utilizados na remoção de cor, sendo observado que o peróxido de hidrogênio apresentou melhor desempenho. Foi observado que quanto menor a concentração inicial de cor verdadeira, mais rápida foi sua remoção. Na desinfecção do lixiviado, os ensaios utilizando ozônio e peróxido de hidrogênio apresentaram maiores taxas de inativação de coliformes termotolerantes, sugerindo que o acréscimo do segundo oxidante foi adequada. A turbidez e matéria orgânica presentes no lixiviado não impediram que a desinfecção ocorresse. Todos os ensaios realizados alcançaram mais de 90% de eficiência na remoção de cor verdadeira em 96h de ensaio e mais de 92% de eficiência na eliminação de coliformes termotolerantes em 24h. / Degradation of grounded waste in landfill generates a liquid with high pollution potential characterized by its dark color, high concentration of organic matter and ammonia nitrogen. Landfill leachate may still contain pathogenic microorganisms from wastes contaminated by human excreta, presenting health risk. For treating landfill leachate, biological processes have shown good performance, especially in organic matter removal. However, in order for the removal efficiency to attain local legislation, particularly in older leachate, a post treatment is necessary. Use of advanced oxidation processes has shown efficiency in color removal, destruction of pathogens and increased biodegradability of recalcitrant effluents. The purpose of this study is to evaluate color removal and disinfection of landfill leachate using ozone and hydrogen peroxide as oxidizing agents. Therefore, twelve experiments were performed in AOP system treating raw and treated leachate by pond system. Six tests were conducted with ozone only and six combining ozone and hydrogen peroxide. The POA was operated with volume of 460L and tests were carried out for 96h. The ozone (gas) concentration was 29 mg/L and hydrogen peroxide (liquid solution added) was 1000 mg/L in the leachate. Characterization of landfill leachate generated in São Leopoldo showed high variability. Therefore, to discuss results of color removal, groups of tests were created using like criteria true color concentration. Although attained results indicated similarity between tested oxidants, performed ANOVA two factors with repeated measures showed difference between oxidizing agents used in color removal. Hydrogen peroxide outperformed ozone alone. True color removal occured faster with smaller true color concentrations. The disinfection of the leachate, using ozone combined with hydrogen peroxide showed higher inactivation rates of fecal coliforms. Turbidity and organic matter in the leachate did not prevent the disinfection. All tests reached over 90% efficiency in true color removal at 96h and over 92% efficiency in disinfection within 24h.

O Fenol e compostos fenolicos foram classificados como poluentes primarios pela Environmental Protection Agency (EPA USA). Eles sao geralmente encontrados em efluentes industriais como: poupa e papel; madeireiras; plasticos e polimeros sinteticos; farmaceuticos, pesticidas, oleo e petroquimicas. Os tratamentos de agua convencionais tem mostrado ineficiencia em altas concentracoes de fenol. Este trabalho visa o tratamento de solucao aquosa de fenol via Processos Oxidativos Avancados (POAs) com o objetivo de aumentar a biodegradabilidade possibilitando a aplicacao de um processo convencional (lodos ativados) como pos-tratamento. O pre-tratamento e usado para modificar a estrutura do fenol levando-o a seus subprodutos como substancias aromaticas e acidos carboxilicos. Os experimentos mostraram a eficiencia do pre-tratamento atraves do parametro de biodegradabilidade (DBO5/DQO) apresentando 0,19 em 30 min de reacao foto- Fenton, com concentracao inicial de fenol de 1000 mg.L-1 de Carbono Organico Total (TOC), 1 mmol.L-1 de FeSO4 e 100 mmol.L-1 de H2O2, dosado durante 2 horas de reacao. Apos pre-tratada fotoquimicamente, esta mesma solucao foi utilizada como fonte de carbono em um sistema continuo de lodos ativados para remocao da materia organica residual, apresentando reducao de 92% do TOC inicial. Estes resultados evidenciam a eficiencia da integracao entre os processos foto-Fenton e lodo ativado no tratamento de efluentes contendo compostos recalcitrantes. / Phenol and phenolic compounds have been listed as priority-pollutants by the Environmental Protection Agency (EPA USA). They are often found in industrial effluents such as from pulp and paper, timber, plastics and synthetic polymer, pharmaceutical, pesticide, oil and petrochemical industries. Most of the traditional wastewater treatments have shown inefficiency against high phenol concentrations. This work aims to treat phenol solution via Advanced Oxidation Processes (AOP´s) to enhance medium biodegradability and using it as an effluent in a continuous activated sludge process. The purpose of the pre treatment is to modify the phenol structure leading it to its byproducts such as aromatics compounds and carboxylic acids. The experiments have shown the effectiveness of the pre-treatment by the biodegradability parameter BOD5/COD which was achieved 0,19 at 30 min of photo- Fenton reaction with a initial phenol concentration of 1000 mg.L-1 of TOC, 1 mmol.L-1 of FeSO4 and 100 mmol.L-1 of H2O2, added with a peristaltic pump along 2 hours of reaction. After the photochemical pre treatment, the same solution was used as a carbon source in a continuous activated sludge system for removing residual organic matter, with a reduction of 92% of the TOC initial. Those results have shown the efficiency when integrating photo-Fenton and activated sludge processes on the treatment of effluents containing recalcitrant organic compounds.