Made available in DSpace on 2013-08-07T18:54:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000393354-Texto+Completo-0.pdf: 726579 bytes, checksum: d7c29233cb1df65bec37a23c4be59ca5 (MD5) Previous issue date: 2007 / At present the use of alternative disinfectants to chlorine in the water treatment is increasing due to the generation of the undesirable disinfection by-products, as trihalomethanes and haloacetic acids in conventional treatment. The chlorine dioxide (ClO2) has been detached in the last years as disinfecting assistant in the drinking water treatment plants (WTPs) due to its chemical characteristics and the possibility of being generated in situ. However, the use of this disinfectant could generated by-products among then chlorite ion (ClO2 -) considered potentially harmful to the human health, owning maximum level of tolerance of 0. 20 mg L-1 determined by the Brazilian standards. In this context, it is important the evaluation and the improvement of the precise and sensitive analytical techniques adapted to the complexity of the different samples. Recently, the EPA method 327. 0 was proposed specifically for determination of chlorine dioxide and chlorite in treated waters. This spectrophotometric method uses a colored solution (lmax = 633 nm) of Horseradish Peroxidase, an enzyme that catalyses the conversion reaction of chlorite to chlorine dioxide, and the dye Lissamine Green B which quickly and selectively reacts with ClO2 proportionally reducing the solution absorbance in the visible region. The quantification of the ClO2 is done by external calibration and the chlorite concentration is obtained by difference, by the analysis of a second sample aliquot from which chlorine dioxide was previously sparged using an inert gas. In this context, the aims of this works are the EPA 327. 0 method implementation to analyses chlorine dioxide and chlorite through the water treatment plant and the finished drinking water, as well as the method optimization to analysis ClO2 concentrated solutions (generated in WTPs) and its presence as contaminant on standard chlorite solutions. The obtained results indicated that EPA method 327. 0 is adequate to ClO2 analysis in drinking waters, but the presence of this compounds was not observed in these kinds of samples. On the other hand, the method is not satisfactory to chlorite determination in these samples presenting a high quantification limit (0. 20 mg L-1). It is not recommended the use of the method to following the treatment processes due to the water characteristics (color, turbidity, dissolved solid and among others) that influences the spectrometric analyses and could not be eliminated by usual procedures. In function of theses limitations, the method was optimized by the enzyme elimination and several modifications on analysis procedures (dye concentration, change order and volumetric measurements of the reagents and samples, dilutions, reaction time, optical path, among others). With these changes was possible to quantify adequately high ClO2 concentration (>100 mg L-1) as well as the presence of this compound as contaminant (< 1 mg L-1) of the concentrated chlorite solutions (1,000 mg L-1). Then, it developed a method precise and quickly that permit to adapt analytic parameters as concentration of the reagents, volume of sample and time of reaction, it enables the chlorine dioxide analysis in different matrices. / Atualmente é crescente o uso de desinfetantes alternativos ao cloro no tratamento de águas devido à geração de subprodutos indesejáveis, como os trihalometanos e os ácidos haloacéticos no processo de desinfecção convencional. O dióxido de cloro (ClO2) vem se destacando nos últimos anos como desinfetante auxiliar nas estações de tratamento de água (ETAs) devido as suas características químicas e de sua geração in situ. Entretanto, o uso desse desinfetante pode gerar subprodutos dentre os quais se destaca o íon clorito (ClO2-), potencialmente prejudicial à saúde humana, possuindo limite máximo de tolerância de 0,2 mg L-1 estabelecido pela legislação brasileira. Neste contexto, é importante a avaliação e o aprimoramento de técnicas analíticas sensíveis, precisas e adaptadas à complexidade de diferentes amostras. Recentemente, o método EPA 327. 0 foi proposto especificamente para análise de ClO2 e ClO2- em águas tratadas. Esse método espectrofotométrico utiliza uma solução colorida (λmax = 633 nm) contendo Horseradish Peroxidase, enzima que catalisa a reação de conversão do íon clorito em dióxido de cloro, e o corante Lissamine Green B que reage rapidamente e seletivamente com o ClO2 reduzindo proporcionalmente a absorção da solução na região do visível. A quantificação do ClO2 é feita por calibração externa e a concentração do clorito é obtida por diferença, através da análise de uma segunda alíquota na qual o dióxido de cloro é previamente retirado por borbulhamento com um gás inerte. Neste contexto, os objetivos desse trabalho são implantar o método EPA 327. 0 para análise de dióxido de cloro e do íon clorito ao longo do processo de tratamento, bem como otimizá-lo para análises de ClO2 em soluções concentradas e como contaminante em soluções padrão do íon clorito. Os resultados obtidos indicaram que o método EPA 327. 0 é adequado para a análise de ClO2 em água potável, porém não se verificou sua presença nesse tipo de amostras. Por outro lado, o método não é satisfatório para a determinação do íon clorito nessas amostras apresentando um limite de quantificação elevado (0,2 mg L-1). Não é recomendada a utilização desse método para o acompanhamento das concentrações dos analitos durante o processo de tratamento devido à variabilidade nas características (cor, turbidez, sólidos dissolvidos, entre outras) da água gerando artefatos na análise espectrofotométrica que não podem ser corrigidos por procedimentos usuais. Em função dessas limitações, o método foi otimizado com a eliminação da enzima e com modificações nos procedimentos de análise (concentração do corante, adoção de medida volumétrica e mudança na ordem da adição de reagentes e amostras, diluições, tempo de reação, caminho óptico, entre outros). Com as alterações propostas foi possível quantificar o dióxido de cloro tanto em elevadas concentrações (> 100 mg L-1) bem como sua presença como contaminante (< 4,5 mg L-1) em soluções concentradas (1000 mg L-1) do íon clorito. Assim, desenvolveu-se um método preciso e rápido que permite adequar parâmetros analíticos como concentração dos reagentes, volume de amostra e tempo de reação, possibilitando a análise de dióxido de cloro em diferentes matrizes.

O objetivo deste trabalho e a modelagem matem atica da propagaçãao do poluente mercúrio na agua. O modelo bidimensional consiste na drenagem da agua atrav es de um canal, onde o poluente (mercúrio) entra. O modelo consiste em um conjunto de equaçõoes diferenciais parciais: as equações para a conservação da massa, a quantidade de movimento, e a concentração das espécies, sujeitas a condições iniciais e de contorno apropriadas. Estas equações foram discretizadas pelo método de diferenças finitas centrais, gerando sistemas lineares que foram resolvidos pelo método de Gauss-Seidel e a convergência foi acelerada usando a técnica de sobre-relaxações SOR. A an alise da consistência e estabilidade da equação de concentração foi feita. Além disso, a solução analítica da equação de concentração, que e uma equação diferencial parcial bidimensional não homogênea com uma condição de contorno não homogênea, foi obtida com a transformada de Laplace. Os resultados obtidos a partir do modelo numérico e da solução analítica foram comparados e apresentam concordância razoável. / The goal of this work is the mathematical modeling of the spreading of the polluting mercury in the water. The two-dimensional model consists of water drainage through a canal, where the pollutant (mercury) enters. The model consists of a set of partial di erential equations: the equations for the conservation of the mass, the momentum, and the concentration of the species, subject to appropriate initial and boundary conditions. These equations were discretized by the method of central nite di erences, generating linear systems, which were solved by the Gauss-Seidel method and convergence was accelerated using the over-relaxation SOR technique. The analysis of the consistency and stability of the concentration equation was made. Furthermore, the analytical solution of the concentration equation, which is a two-dimensional non-homogeneous partial di erential equation with one nonhomogeneous contour condition, was obtained using Laplace transform. The results obtained from the numerical model and the analytical solution were compared and presented reasonable agreement.

O objetivo deste trabalho e a modelagem matem atica da propagaçãao do poluente mercúrio na agua. O modelo bidimensional consiste na drenagem da agua atrav es de um canal, onde o poluente (mercúrio) entra. O modelo consiste em um conjunto de equaçõoes diferenciais parciais: as equações para a conservação da massa, a quantidade de movimento, e a concentração das espécies, sujeitas a condições iniciais e de contorno apropriadas. Estas equações foram discretizadas pelo método de diferenças finitas centrais, gerando sistemas lineares que foram resolvidos pelo método de Gauss-Seidel e a convergência foi acelerada usando a técnica de sobre-relaxações SOR. A an alise da consistência e estabilidade da equação de concentração foi feita. Além disso, a solução analítica da equação de concentração, que e uma equação diferencial parcial bidimensional não homogênea com uma condição de contorno não homogênea, foi obtida com a transformada de Laplace. Os resultados obtidos a partir do modelo numérico e da solução analítica foram comparados e apresentam concordância razoável. / The goal of this work is the mathematical modeling of the spreading of the polluting mercury in the water. The two-dimensional model consists of water drainage through a canal, where the pollutant (mercury) enters. The model consists of a set of partial di erential equations: the equations for the conservation of the mass, the momentum, and the concentration of the species, subject to appropriate initial and boundary conditions. These equations were discretized by the method of central nite di erences, generating linear systems, which were solved by the Gauss-Seidel method and convergence was accelerated using the over-relaxation SOR technique. The analysis of the consistency and stability of the concentration equation was made. Furthermore, the analytical solution of the concentration equation, which is a two-dimensional non-homogeneous partial di erential equation with one nonhomogeneous contour condition, was obtained using Laplace transform. The results obtained from the numerical model and the analytical solution were compared and presented reasonable agreement.

O objetivo deste trabalho e a modelagem matem atica da propagaçãao do poluente mercúrio na agua. O modelo bidimensional consiste na drenagem da agua atrav es de um canal, onde o poluente (mercúrio) entra. O modelo consiste em um conjunto de equaçõoes diferenciais parciais: as equações para a conservação da massa, a quantidade de movimento, e a concentração das espécies, sujeitas a condições iniciais e de contorno apropriadas. Estas equações foram discretizadas pelo método de diferenças finitas centrais, gerando sistemas lineares que foram resolvidos pelo método de Gauss-Seidel e a convergência foi acelerada usando a técnica de sobre-relaxações SOR. A an alise da consistência e estabilidade da equação de concentração foi feita. Além disso, a solução analítica da equação de concentração, que e uma equação diferencial parcial bidimensional não homogênea com uma condição de contorno não homogênea, foi obtida com a transformada de Laplace. Os resultados obtidos a partir do modelo numérico e da solução analítica foram comparados e apresentam concordância razoável. / The goal of this work is the mathematical modeling of the spreading of the polluting mercury in the water. The two-dimensional model consists of water drainage through a canal, where the pollutant (mercury) enters. The model consists of a set of partial di erential equations: the equations for the conservation of the mass, the momentum, and the concentration of the species, subject to appropriate initial and boundary conditions. These equations were discretized by the method of central nite di erences, generating linear systems, which were solved by the Gauss-Seidel method and convergence was accelerated using the over-relaxation SOR technique. The analysis of the consistency and stability of the concentration equation was made. Furthermore, the analytical solution of the concentration equation, which is a two-dimensional non-homogeneous partial di erential equation with one nonhomogeneous contour condition, was obtained using Laplace transform. The results obtained from the numerical model and the analytical solution were compared and presented reasonable agreement.