Orientador: Marco Aurelio Cremasco / Teses (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-15T17:53:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mochi_VanessaTrevizan_D.pdf: 4291696 bytes, checksum: 00eed0c36eb7ff3fb840a796ffbd434f (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A busca de tecnologias apropriadas para tratamento de água potável ou efluente tem sido direcionada para o desenvolvimento de novos métodos ou aprimoramento de métodos já existentes. Uma técnica que tem se mostrado bastante promissora é a ozonização. Diante desse contexto, a presente Tese de Doutorado visou montar e desenvolver uma unidade experimental de ozonização. Primeiramente, dimensionou-se e montou-se a unidade com o reator semicontínuo para estudo da solubilidade de ozônio em líquidos. Em seguida, determinou-se a solubilidade do ozônio em água destilada a 21oC e pH 7 pelo método convencional (isocrático). Diante dos resultados, optou-se por propor um novo método para determinação da solubilidade do ozônio em água destilada a 21oC e pH 7, denominado método por gradiente em etapas.Com esse método, obteve-se uma única curva com seis degraus, onde cada degrau está relacionado com uma concentração de ozônio na fase gasosa. Para a condição avaliada, o novo método reduziu a quantidade de experimentos de seis para um experimento, quando comparado com o método convencional (isocrático). A redução do número de experimentos resultou numa redução do tempo de 36 % e o método proposto apresentou o mesmo resultado que o método tradicional de determinação de solubilidade de ozônio em líquido.O valor da constante de Henry obtida também foi corroborado pelos valores encontrados na literatura para a solubilidade de ozônio em água a 21 °C e pH 7, o que permitiu concluir que o sistema experimental é robusto e possibilita a obtenção de dados confiáveis. A próxima etapa foi a montagem da unidade de ozonização com a coluna de borbulhamento. Para avaliar esta parte da unidade experimental, investigou-se a ozonização de solução aquosa alcalina. Para tanto, fez-se uso de um planejamento experimental, cujas variáveis analisadas foram: pH inicial da fase líquida; concentração de ozônio na fase gasosa; vazão da corrente gasosa contendo ozônio; e, vazão de recirculação do líquido. Os resultados demonstram que todos os parâmetros operacionais estudados influenciam a concentração de ozônio dissolvido. O aumento da concentração de ozônio na fase gasosa e/ou da vazão da mistura gasosa oxigênio-ozônio proporciona acréscimo significativo na concentração de ozônio dissolvido na solução. Diante dos resultados, concluiu-se que a unidade de ozonização é bem robusta e garante a repetibilidade dos dados. / Abstract: The search for appropriate technologies for treatment of drinking water or wastewater has been directed to the development of new methods or improvement of existing methods. One promising technique is the ozonation. Due to this consideration, this Doctor Thesis aimed the installation of an experimental unit of ozonation, which was divided into two stages. First, the experimental unit with the semi-batch reactor was designed and installed to study the solubility of ozone in solution. Next, it was determined the solubility of ozone in distilled water at 21oC and pH 7 by the conventional method (isocratic). Then it was decided to propose a new method for determining the solubility of ozone in distilled water at 21oC and pH 7, known as method of gradient steps. With this method, it was obtained a single curve with six steps, where each step is related to a concentration of ozone in the gas phase. For the condition evaluated, the new method reduced the number of experiments from six to one experiment, when compared with the conventional method (isocratic). Reducing the number of experiments resulted in a reducing time of 36% and the proposed method showed the same result as the traditional method of determining the solubility of ozone in liquid. The Henry's constant obtained was also corroborated by the values of ozone solubility in water at 21 °C and pH 7 found in literatures, what allowed concluding that the experimental system is robust and allows for obtaining reliable data. In sequence, the unit experimental with the bubble column was installed and the ozonation process of alkaline solution in the bubble column was studied. Through this, the ozone concentration in liquid phase over time was evaluated and the ozone concentration in liquid phase at steady state was studied by means of experimental design. The influences of the following parameters were studied: ozone concentration in the gas phase; gas flow rate; initial pH of the aqueous solution and recirculation flow rate of the liquid phase. The results show that all the operating parameters studied influence the concentration of dissolved ozone in liquid phase. Increasing the concentration of ozone in the gas phase and / or flow of oxygen-ozone gas mixture gives a significant increase in the concentration of dissolved ozone in solution. Results allowed concluding that the experimental unit of ozonation is very robust and guarantees the data repeatability. / Doutorado / Engenharia de Processos / Doutor em Engenharia Química

Submitted by Neusa Fagundes (neusa.fagundes@unioeste.br) on 2018-02-09T18:06:13Z No. of bitstreams: 2 Bruna_Zanardi2017.pdf: 1250820 bytes, checksum: ac8c5bd005de943ba1c08b415f4fe865 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-09T18:06:13Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Bruna_Zanardi2017.pdf: 1250820 bytes, checksum: ac8c5bd005de943ba1c08b415f4fe865 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-06-26 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Corn (Zea mays) for being a culture rich in starch has more propensity to develop fungi during storage than other cultures. In this context, the aim of this work was to evaluate the use of ozone gas during drying as a sanitizing agent in corn, determining the best combination of temperature and time of application of O3 during drying, on the count of fungal colonies, the effect on the physical qualities of the grain, and to determine and shape the drying curves of corn seeds using ozone gas. The corn seeds used were the cultivar Agroeste AS1661 PRO with water content of 19.21 (b. u). The drying process was carried out in experimental dryer under controlled temperatures of 30, 40 and 50 °C and ozonation times of 5, 10, and 15 minutes, until they reached 11 ± (b. u). The Mathematical Modeling of Diffusion was the approach that best adjusted to experimental data of this cultivar. After the drying process, the seeds continued to present high germination rate, electric conductivity and tetrazolium without changes. Regarding fungal decontamination, it was observed that in comparison to the field control there was a high percentage of decontamination. After 45 days of storage, seeds maintained their physiological quality obtained after drying with ozone. About fungal decontamination, there was an increase in the amount of fungal colonies in treatments in which there was a combination of 50 °C and 5 or 15 minutes of ozone, due to the fact that this gas is less stable at high temperatures. / O milho (Zea mays) por ser uma cultura rica em amido tem mais propensão a desenvolver fungos durante o armazenamento do que outras culturas. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi avaliar a utilização do gás ozônio durante a secagem como agente sanitizante em grãos de milho, determinando a melhor combinação entre temperatura e tempo de aplicação de O3 durante a realização da secagem, na contagem de colônias fúngicas, o efeito sobre as qualidades físicas dos grãos e determinar e modelar as curvas de secagem para sementes de milho utilizando gás ozônio. Foram utilizadas sementes de milho da cultivar Agroeste AS1661 PRO com teor de água em 19,21 (b.u). O processo de secagem foi realizado em secador experimental sob temperaturas controladas de 30, 40 e 50 °C e tempo de ozonização de 5, 10 e 15 minutos, até que atingissem 11± (b.u). O modelo matemático de aproximação da difusão foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais da cultivar. Após o processo de secagem, as sementes continuaram a apresentar elevada germinação, condutividade elétrica e tetrazólio sem alterações. Em relação à descontaminação fúngica, observa-se que em comparação ao controle de campo houve elevado percentual de descontaminação. Após 45 dias de armazenagem, as sementes mantiveram a qualidade fisiológica obtida após a secagem com ozônio. Sobre a descontaminação fúngica, nota-se aumento da quantidade de colônias fúngicas nos tratamentos em que houve combinação de 50 °C e 5 ou 15 minutos de ozônio, o que deve-se ao fato do gás ser menos estável a altas temperaturas.

O presente trabalho foi realizado em sua maior parte no Brasil. Entretanto, com o intuito de enriquecer a pesquisa, realizou-se coleta de dados por um período de seis meses na Universidade de Wageningen - Holanda. Na etapa realizada no Brasil se propôs: estudar a formação de subprodutos (aldeídos e trialometanos) da desinfecção de efluente de tratamento anaeróbio esgoto sanitário com ozônio, cloro e ozônio/cloro; verificar como os desinfetantes atuam no processo de oxidação; conhecer o grau de toxicidade bem como o efeito do residual do ozônio e cloro empregando Daphnia similis e Danio rerio como organismos-teste e, ainda, analisar a eficiência do ozônio, cloro, ozônio/cloro na inativação de microrganismos. Na etapa da pesquisa realizada na Holanda se propôs: estudar a formação de subprodutos (aldeídos) da desinfecção de efluente de tratamento anóxico com ozônio, ozônio/cloro e ozônio/peróxido de hidrogênio (peroxônio); verificar como os desinfetantes atuam no processo de oxidação; e, ainda, analisar a eficiência do ozônio, ozônio/cloro na inativação de microrganismos indicadores. Nos estudos realizados, pode-se verificar uma expressiva formação de aldeídos com predominância de formaldeído e, principalmente, acetaldeído que apresentou uma maior concentração de formação para os ensaios realizados no Brasil. A formação de aldeídos nos ensaios realizados na Holanda seguiram o mesmo comportamento dos realizados no Brasil, porém, como uma menor formação. Para os ensaios de cloração e ozonização/cloração foi observada a baixa formação de trialometanos. Os testes de toxicidade que usaram como organismo-teste - Daphnia similis - apresentaram toxicidade nos ensaios em que se aplicou 8,0 mg \'O IND.3\'/L, assim como em todas dosagens aplicadas nos ensaios de cloração e, também, para o ensaio de ozonização/cloração para dosagem aplicada de 5,0 mg \'O IND.3\'/L / 10 mg \'CL IND.2\'/L. Em relação ao organismo-teste - Danio rerio - foi detectado toxicidade aguda no ensaio em que se aplicou 5,0 mg \'O IND.3\'/L e tempo de contato 5 minutos e 8,0 mg \'O IND.3\'/L e tempo de contato 15 minutos. / The present work was mostly carried out in Brazil. However, aiming to enhance the research, a six-month data collection was performed at the Wageningen University - the Netherlands. The step carried out in Brazil proposed: to study the formation of by-products (aldehydes and trihalomethanes) from the disinfection of an anaerobic treatment wastewater effluent with ozone, chlorine and ozone/chlorine; to verify how disinfectants act in the oxidation process; to know the degree of toxicity as well as the effects of residual ozone and chlorine employing Daphnia similis and Danio rerio as test-organisms; and, yet, to analyze the efficiency of ozone, chlorine and ozone/chlorine in the inactivation of microorganisms. The step of this research that was carried out in the Netherlands proposed: to study the formation of by-products (aldehydes) from the disinfection of an anoxic treatment effluent with ozone, ozone/chlorine and ozone/hydrogen peroxide (peroxonium); to verify how disinfectants act in the oxidation process; and, to analyze the efficiency of ozone, ozone/chlorine in the inactivation of indicating microorganisms. It was possible to indentify, in the performed studies, an expressive formation of aldehydes with a formaldehyde predominance and, mainly, acetaldehyde that presented a higher formation concentration in the essays carried out in Brazil. The aldehydes formation concentration detected in the essays carried out in The Netherlands followed the same behavior of the ones carried out in Brazil, however with a smaller formation. A low formation of trihalomethanes was observed for the chloration and ozonization/chloration, essays. The toxicity tests that used Daphnia similis as test-organisms presented toxicity in the essays that 8.0 mg \'O IND.3\'/L was applied, as well as for all applied dosages in the chloration essays and, also, for the ozonation/chloration for the applied dosage of 5.0 mg \'O IND.3\'/L / 10 mg \'CL IND.2\'/L. Regarding the Danio rerio test-organism, acute toxicity was detected in the essay in which 5.0 mg \'O IND.3\'/L and contact time of 5 minutes was applied and also for 8.0 mg \'O IND.3\'/L and contact time of 15 minutes.

O presente trabalho considera o problema de oxidação de matéria orgânica e inorgânica em esgoto sanitário através da ozonização, buscando aprofundar o conhecimento nos aspectos dúbios levantados em pesquisas conduzidas no Departamento de Hidráulica e Saneamento da EESC (Escola de Engenharia de São Carlos) na USP (Universidade de São Paulo) e também citadas na literatura da área. O projeto que tem cunho experimental utilizou uma coluna de ozonização de seção transversal quadrada de 0,19 m de lado e 2,00 m de altura, formada por duas faces paralelas de acrílico e duas faces paralelas de vidro, onde as bolhas de ozônio ascensionais eram fornecidas por um difusor microporoso instalado na base da coluna. Gerou-se um banco de dados acerca das características hidrodinâmicas das bolhas ascensionais (velocidade ascensional, porcentagem pontual da concentração, diâmetro equivalente e área interfacial específica), além de alguns parâmetros físicos e químicos (ozônio residual dissolvido e gasoso, temperatura, pH, alcalinidade, condutividade, turbidez, cor verdadeira, sulfeto, DQO, série de sólidos e série de carbono), localizados como relevantes ao processo de oxidação de matéria orgânica e inorgânica através da ozonização, variando a vazão de ozônio de 50 a 300 L/h e o nível líquido de 0,30 a 1,80 m. Constatou-se que o valor de todas as características hidrodinâmicas estudadas aumenta com o aumento da vazão de gás ozônio injetado no difusor microporoso. Vale mencionar que a velocimetria a laser não intrusiva foi a ferramenta utilizada na determinação da velocidade bi-dimensional ascensional das bolhas, além de auxiliar na determinação do diâmetro equivalente. Já a porcentagem pontual da concentração das bolhas foi determinada através da contagem de radiação de uma sonda de Césio-137. As análises dos parâmetros físicos e químicos mostraram de forma geral e repetitiva que a redução de pH e alcalinidade não foram influenciadas pela dosagem de ozônio aplicada; que a porcentagem de redução da DQO teve um comportamento oscilatório, ora influenciado ora não influenciado pela dosagem de ozônio aplicada; que a condutividade teve redução nula; e que a turbidez e a cor verdadeira tiveram influência da dosagem de ozônio na eficiência de redução. A observação dos experimentos permitiu inferir que tanto as características físicas como as características de qualidade do efluente influem no tipo de comportamento observado para a DQO em função do tempo de contato. Os comportamentos previstos pela solução de equações básicas geradas para explicar o efeito inibidor de compostos intermediários permitiram obter evoluções monotonicamente crescentes ou monotonicamente decrescentes no tempo, além dos comportamentos oscilatórios da eficiência de redução da DQO observados neste trabalho. Os resultados experimentais das velocidades ascensionais, perfis da concentração das bolhas, diâmetros equivalente e áreas interfaciais específicas, em conjunto com os parâmetros físico-químicos (ozônio residual dissolvido e gasoso, temperatura, pH, alcalinidade, condutividade, turbidez, cor verdadeira, sulfeto, DQO, série de sólidos e série de carbono), formam um banco de dados a ser utilizado nas simulações da coluna de ozonização que virão a decorrer do presente trabalho. As equações governantes aqui apresentadas são merecedoras de estudos posteriores para o entendimento da dinâmica existente nas colunas de ozonização e a busca da otimização de seu uso. / This present work is a study about the oxidation problem of organic and inorganic matter in sanitary effluent by means of the ozonation, trying to improve the knowledge of dubious aspects considered in prior researches conducted in Department of Hydraulic and Sanitation of the EESC (Escola de Engenharia de São Carlos) at USP (Universidade de São Paulo) and also found in specific studies. The project, which has experimental objective, used a column of ozonation of square transversal section of 0.19 m of side and 2.00 m of height with two parallel faces of acrylic and two parallel faces of glass, where bubbles of ozone in ascension were provided by a microporous diffuser installed in the base of the column. A file of data about hydrodynamic characteristics of the bubbles in ascension (velocity in ascension, punctual percentage of the concentration, equivalent diameter and specific interface area) was stored, besides some physical and chemical parameters (waste ozone dissolved and gaseous, temperature, pH, alkalinity, conductivity, turbidity, real color, sulphet, COD, set of solids and set of carbon), important to the process of inorganic and organic matter oxidation by means of ozonation, changing the flow of the ozone from 50 to 300 L/h and the liquid level from 0.30 to 1.80 m. It was noticed that the value of all hydrodynamic characteristics analysed increases when the flow of the ozone injected in the microporous diffuser also increases. It is important to mention that no-indisposition laser velocimetry was used as an instrument to determine the bi-dimension velocity of the bubbles in ascension and to help determine the equivalent diameter, whereas the punctual percentage of the concentration of the bubbles was determined by means of counting Cesium-137 radiation. Analysis of chemical and physical parameters showed in a general and repetitive way that the reduction of the pH and alkalinity was not influenced by the dose of ozone used; the percentage of COD reduction had oscillated behaviour, being or not influenced by the dose of the ozone used. It also showed that conductivity had zero reduction and turbidity and real color here influenced by the dose of the ozone in terms of efficient reduction. The observation of the experiments permitted to infer that both physical and quality characteristics of the effluent influence the type of the behaviour of COD versus contact time. The behaviour expected by the solution of basic equations done to explain the inhibiting effect of intermediate compounds permitted to obtain increasing and decreasing evolutions in time, as well oscillated behaviour of the efficiency of COD reduction observed in this work. The experimental results of the velocities in ascension, the profile of the bubble concentration, equivalent diameter and specific interface area with chemical and physical parameters (waste ozone dissolved and gaseous, temperature, pH, alkalinity, conductivity, turbidity, real color, sulphet, COD, set of solids and set of carbon) organize a file of data to be used in simulations of the ozonation column which will elapse from this present work. Specific equations here presented are worthy of further studies for the understanding of the dynamic present in the ozonation columns and the search of the optimization of its application.

Kyoto University (京都大学) / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(工学) / 甲第15720号 / 工博第3334号 / 新制||工||1504(附属図書館) / 28265 / 京都大学大学院工学研究科都市環境工学専攻 / (主査)教授 津野 洋, 教授 田中 宏明, 教授 清水 芳久 / 学位規則第4条第1項該当

Tertiary treatment methods were tested on secondary effluent from an abattoir biological wastewater treatment plant with the purpose of renovating it for re-use in the abattoir. The colour and dissolved organic matter could be removed to such an extent that the water would comply with water of insignificant health risk (Department of Health). The treatment process sequence proven to be effective in upgrading this water so insignificant health risk standard were coagulation with a polymer blend, separation, ozonation, filtration and activated carbon filtration. The development of biologically activated carbon in practice was accepted as inevitable and desirable for optimum water quality, but not tested. A deciding factor in the selection of an appropriate treatment was that the final water would also have acceptable corrosion properties. / Dissertation (MSc)--University of Pretoria, 2010. / Chemical Engineering / unrestricted

Orientador: José Roberto Guimarães / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-27T20:18:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_AmandaMarchiDuartede_M.pdf: 2576445 bytes, checksum: b72f8b00f5d7ccd5b5b4282cff3876ce (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: O antimicrobiano lomefloxacina (LOM) foi detectado em matrizes aquosas em vários países. Sua introdução contínua no ambiente pode apresentar risco potencial para organismos aquáticos e terrestres, devido à presença de atividade antimicrobiana. A fim de degradar a LOM e outros contaminantes emergentes, utiliza-se os processos oxidativos avançados (UV/H2O2, O3 em pH 11) devido à geração de radicais hidroxila altamente reativos e não seletivos. O objetivo deste estudo foi avaliar a degradação da LOM por fotólise, peroxidação, peroxidação assistida por radiação ultravioleta e ozonização em diferentes valores de pH, além de avaliar a atividade antimicrobiana residual, a toxicidade aguda e também identificar e sugerir os produtos formados durante os processos de degradação. Soluções de 500 ?g L-1 de LOM foram submetidas aos processos fotolítico (? = 254 nm), peroxidação (CH2O2 = 0,335; 1,675 e 6,77 mmol L-1); UV/H2O2 (CH2O2 de 0,067 a 6,77 mmol L-1) e ozonização (Dose O3 = 5,5 a 54,34 mg L-1) em diferentes valores de pH (3, 7 e 11). Após ensaio de degradação em escala laboratorial, realizou-se a extração em fase sólida e injeção em HPLC para avaliar o percentual de degradação. Foram avaliadas também a remoção da atividade antimicrobiana, com o organismo-teste Escherichia coli K12 (ATCC 23716), e a toxicidade com o organismo-teste Vibrio fischeri (Microtox). Com os resultados do presente trabalho foi possível sugerir que a peroxidação foi ineficaz para a degradação da lomefloxacina: menos que 15% da concentração do fármaco foi reduzida, mesmo após rtempo de ensaio (60 minutos); esse processo também foi ineficaz na redução da atividade antimicrobiana. Ambos os processos de fotólise e UV/H2O2 foram capazes de degradar mais de 95% de LOM em 60 minutos (Dose de radiação = 5267 mJ cm-2). Em relação à degradação da LOM, não se observou diferença quando utilizado UV (95,7%) ou UV/H2O2 (concentração de H2O2 variando de 0,067 a 6,77 mmol L-1) (96,9%). No entanto, o processo UV/H2O2 com 6,77 mmol L-1 de H2O2 foi o mais eficaz na redução da atividade antimicrobiana (96,3%). Em todos os processos avaliados, não foi verificado a remoção completa da atividade antimicrobiana. A ozonização em pH 3 apresentou eficiência quanto à degradação, redução da atividade antimicrobiana e, principalmente da toxicidade aguda, sendo a inibição da V. fischeri de 12,8%. Em todos os processos observou-se incremento na toxicidade, sugerindo a formação de produtos intermediários de degradação mais tóxicos que o composto original. Os processos avaliados demonstraram alto potencial para serem incorporados ou utilizados em estações de tratamento de água que contenham a LOM e/ou compostos químicos emergentes / Abstract: The antimicrobial drug lomefloxacin (LOM) has been detected in the aqueous matrices in several countries. Its continuous introduction into the environment is a potential risk to aquatic and terrestrial organisms due to the presence of antimicrobial activity. Advanced oxidation processes (UV/H2O2, O3 pH 11) due to hydroxyl radicals that were highly reactive and non-selective were used to degrade emerging contaminants and were evaluated to degraded LOM aqueous solutions. The aim of this study was to evaluate the degradation of LOM by photolysis, peroxidation, peroxidation assisted by ultraviolet radiation and ozonation at different pH values; moreover, the residual antimicrobial activity, the acute toxicity, and the degradation byproducts formed during degradation processes were evaluated. Aqueous solutions of 500 ?g L-1 LOM were underwent to UV radiation (? = 254 nm), peroxidation (CH2O2 = 0.335; 1.675 e 6.77 mmol L-1), UV/H2O2 (CH2O2 0.067 to 6.77 mmol L-1) and the ozonation (Dose O3 = 5.5 to 54.34 mg L-1) at different pH values (3, 7 and 11). LOM degradation was evaluated by high performance liquid chromatography (HPLC) with UV detection. Samples were prepared prior to measurements by solid phase extraction (SPE). Antimicrobial activity was determined by evaluating growth inhibition of Escherichia coli K12 (ATCC 23716) and the acute toxicity of Vibrio fischeri test organism (Microtox). Peroxidation did not effectively degrade LOM, reducing less than 15% of the initial drug concentration (500 ?g L-1) after 60 min of testing; this process was also ineffective to reduce antimicrobial activity. Both photolysis and UV/H2O2 (6.7 10-2 mmol L-1 H2O2) were able to degrade more than 95% of LOM in 60 min of testing (radiation dose = 5267 mJ cm-2). However, the UV/ H2O2 (CH2O2 = 6.77 mmol L-1) was more effective to reduce the antimicrobial activity (96.3%). Antimicrobial activity of the solutions was not totally eliminated in any of the processes evaluated. The ozonation at pH 3 was efficient to degradation, reduction of antimicrobial activity and, especially of acute toxicity, with an inhibition of 12.8% of V. fischeri. In all cases there was an increase in toxicity, suggesting the formation of toxic intermediates more degradation than the parent compound. The evaluated processes showed high potential to be incorporated or used in water treatment plants that contain the LOM and/or emerging contaminants / Mestrado / Saneamento e Ambiente / Mestra em Engenharia Civil

The objective of this study was to evaluate the reduction on the levels of mycotoxins in wheat products and by-products: deoxynivalenol (DON) in whole wheat flour, wheat bran and the efluent from wet milling of wheat flour, and zearalenone (ZEN) in wheat bran. Firstly, the reduction of DON contamination was studied on whole wheat flour, naturaly contaminated, and considering different moisture levels, as well as in wet milling effluent of wheat flour. Further, the impact of the ozonation process on the rheological properties of the processed flour was evaluated. Secondly, the wheat bran naturally co-contaminated with DON and ZEN was studied, considering the degradation of both mycotoxins and the impact of the ozonation process on the bran phenolic compound content and on the antioxidant capacity. The DON degradation in the whole wheat flour increased with both processing time and moisture content. By changing these process parameters, it was possible to obtain products in accordance with the legal limits of Brazil and the European Union, even starting with concentration 2-4 times higher than the legal limits. However, the rheological properties of the whole wheat flour were affected by the process, probably due to protein modifications. The DON concentration on the wet milling effluent was linearly reduced by the ozonation. In wheat bran naturally contaminated and in its equilibrium moisture, the ozonation reduced both DON and ZEN contamination. The degradation of ZEN was higher and faster than the degradation of DON, which could be explained by their molecular structures. It was also observed that the ozonation process did not negatively affect the phenolic compounds and the antioxidant capacity, which is high desirable from a nutritional point of view. Consequently, this work concludes that the ozonation process was effective in reducing DON and ZEN in different wheat products and efluent. It is noteworthy that the results obtained are promising for future studies and to elucidate the mechanism of action of ozone on mycotoxins and constituents of food. / O objetivo deste estudo foi avaliar a redução nos níveis de micotoxinas em produtos e subprodutos de trigo: desoxinivalenol (DON) em farinha de trigo integral, farelo de trigo e efluente de moagem da farinha de trigo e zearalenona (ZEA) em farelo de trigo. No primeiro momento, a redução da contaminação por DON foi estudada em farinha de trigo integral, naturalmente contaminada e considerando diferentes níveis de umidade, bem como no efluente de moagem úmida da farinha. Além disso, o impacto do processo de ozonização nas propriedades reológicas da farinha processada foi avaliado. Em segundo lugar, estudou-se o farelo de trigo naturalmente co-contaminado com DON e ZEA, considerando a degradação de ambas as micotoxinas e o impacto do processo de ozonização no conteúdo do composto fenólico do farelo e na capacidade antioxidante. A degradação de DON na farinha de trigo integral aumentou tanto com o tempo de processamento quanto com o teor de umidade. Ao alterar esses parâmetros de processo, foi possível obter produtos de acordo com os limites legais do Brasil e da União Européia, mesmo com a concentração 2-4 vezes superior aos limites legais. Contudo, as propriedades reológicas da farinha de trigo integral foram afetadas pelo processo, provavelmente devido a modificações de proteínas. A concentração de DON no efluente de moagem úmida foi linearmente reduzida pela ozonização. Em farelo de trigo naturalmente contaminado e em sua umidade de equilíbrio, a ozonização reduziu a contaminação DON e ZEA. A degradação do ZEA foi maior e mais rápida que a degradação do DON, o que poderia ser explicado pelas suas estruturas moleculares. Observou-se também que o processo de ozonização não afetou negativamente os compostos fenólicos e a capacidade antioxidante, o que é altamente desejável do ponto de vista nutricional. Consequentemente, este trabalho conclui que o processo de ozonização foi efetivo na redução de DON e ZEA em diferentes produtos de trigo e efluentes. Vale ressaltar que os resultados obtidos são promissores para futuros estudos e elucidar o mecanismo de ação do ozônio sobre micotoxinas e constituintes dos alimentos.

When microfiltration (MF) and ultrafiltration (UF) membranes are applied for drinking water treatment/wastewater reuse, membrane fouling is an evitable problem, causing the loss of productivity over time. Polymeric membranes have been often reported to experience rapid and/or problematical fouling, restraining sustainable operation. Ceramic membranes can be effectively employed to treat impaired-quality source waters due to their inherent robustness in terms of physical and chemical stability. This research aimed to identify the effects of coagulation and/or ozonation on ceramic membrane filtration for seawater and wastewater (WW) effluent. Two different types of MF and UF ceramic membranes obtained by sintering (i.e., TAMI made of TiO2+ZrO2) and anodic oxidation process (i.e., AAO made of Al2O3) were employed for bench-scale tests. Precoagulation was shown to play an important role in both enhancing membrane filterability and natural organic matter (NOM) removal efficacy for treating a highorganic surface water. The most critical factors were found to be pH and coagulant dosage with the highest efficiency resulting under low pH and high coagulant dose. Due to the ozone-resistance nature of the ceramic membranes, preozonation allowed the ceramic membranes to be operated at higher flux, especially leading to significant flux improvement when treating seawater in the presence of calcium and magnesium. 4 Dissolved ozone in contact with the TAMI ceramic membrane surface accelerated the formation of hydroxyl (˙OH) radicals in WW effluent treatment. Flux restoration of both ceramic membranes, fouled with seawater and WW effluent, was efficiently achieved by high backwash (BW) pressure and ozone in chemically enhanced backwashing (CEB). Ceramic membranes exhibited a pH-dependent permeate flux while filtering WW effluent, showing reduced fouling with increased pH. On the other hand, for filtering seawater, differences in permeate flux between the two membranes was observed under basic pH conditions, showing that the TAMI membrane flux was stable regardless of changes in pH, while the AAO membrane flux was significantly decreased as pH increased to 10. Consequently, it is expected that ozone and/or coagulation prior to ceramic membrane filtration can play a significant role in treating impaired-quality source waters (e.g., seawater and WW effluent), leading to maintaining sustainable membrane flux in seawater pretreatment before reverse osmosis (RO) or water reuse applications.

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