Na presente tese é apresentada uma nova solução analítica para a equação de ad-vecção-difusão bidimensional transiente para simular a dispersão de poluentes na atmosfera. Para tanto, a equação de advecção-difusão é resolvida pela combinação da transformada de Laplace e da técnica GILTT (Generalized Integral Laplace Transform Technique). O fechamento da turbulência para os casos Fickiano e não-Fickiano é considerado. É investigado o problema de modelagem da dispersão de poluentes em condições de ventos fortes e fracos considerando, para o caso de ventos fracos, a difusão longitudinal na equação de advecção-difusão. Além disso, foi incluída no modelo a velocidade vertical e avaliada sua influência considerando-se o campo de velocidades constante e também geradas via LES (Large Eddy Simulation), para poder simular uma camada limite turbulenta mais realística. Os resultados obtidos por essa metodologia são validados com resultados experimentais disponíveis na literatura. / In the present thesis it is presented a new analytical solution for the transient two- dimensional advection-diffusion equation to simulate the pollutant dispersion in atmosphere. For that, the advection-diffusion equation is solved combining the Laplace transform and the GILTT (Generalized Integral Laplace Transform Technique) techniques. The turbulence closure for Fickian and non-Fickian cases is considered. It is investigated the problem of modeling the pollutant dispersion in strong and weak winds considering, for the case of low wind conditions, the longitudinal diffusion in the advection-diffusion equation. Moreover, it was considered in the model the vertical velocity and its influence was evaluated considering velocities field constant and also generated by means of LES (Large Eddy Simulation), to simulate a more realistic turbulent boundary layer. The results attained by this methodology are validated with experimental results available in literature.

Submitted by MARCIA ROVADOSCHI (marciar@unifra.br) on 2018-08-20T12:55:10Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_MarianaZancanTonel.pdf: 6177598 bytes, checksum: e830fe652c79ad380053f80cae3e2382 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-20T12:55:10Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_MarianaZancanTonel.pdf: 6177598 bytes, checksum: e830fe652c79ad380053f80cae3e2382 (MD5) Previous issue date: 2017-08-25 / Graphene is a nanomaterial that has several applications including drug delivery and pollutant remover. However, graphene is hydrophobic, which makes it difficult to apply in biological media, and one of the alternatives is through functionalization. At the same time, aromatic molecules are precursors of several essential compounds for life, and are also important in industry. However, some of them are pollutants that can severely affect people and the environment, so developing effective removal methods is extremely interesting. Some molecules of biological interest like dopamine and serotonin have an aromatic part, recent studies show the use of these molecules as mediators for specific and selective drug delivery. Therefore, the study of the interaction of these molecules as pure and modified graphene is of great importance in the biomedical area as well as for diagnostic and treatment studies. In this work, we perform a theoretical study through the density functional theory; initially we analyze the changes caused by the effect of the concentration of the functional groups -COOH, -COH, -OH, -O- or -NH2 on graphene. The results show that in all cases it is possible to modulate the electronic properties depending on the number and location of the groups. Subsequently, we analyzed the graphene pure and functionalized with a group -COOH, -COH, -OH, -O- or -NH2, with the molecules of biological interest as dopamine, serotonin and the pollutants: benzene, aniline, benzoic acid and phenol. The results show that all interactions occur under a physical adsorption regime, there are no changes in the original geometric structures of the molecules after adsorption, it may be of interest to create possible routes as mediators for the delivery of drugs and to assist in the treatment of various diseases or in a system of removal of pollutants based on pristine and modified graphene. Finally, we developed a method to parameterize the benzene-benzene and benzene-graphene force field through the data obtained from the ab initio calculations, the results obtained agree with studies described in the literature. Thus, this work presents the understanding through the simulation of the biomedical part for drug delivery systems, and removal of pollutants, in addition to the parameterization to be used in simulations of the biological environment which may aid in the development of future experimental studies. / O grafeno é um nanomaterial que possui diversas aplicações tecnológicas entre elas como carreador de fármacos e removedor de poluentes. No entanto, o grafeno é hidrofóbico, o que dificulta sua aplicação em meios biológicos, sendo que uma das alternativas para controlar este problema é através de funcionalizações. Paralelamente, moléculas aromáticas são precursoras de diversos compostos imprescindíveis para a vida, e também são importantes na indústria. No entanto, algumas delas são poluentes que podem afetar severamente as pessoas e o meio ambiente. Assim, o desenvolvimento de métodos efetivos para remoção desses é extremante importante. Algumas moléculas de interesse biológico como a dopamina e serotonina apresentam parte aromática. Estudos recentes têm mostrado a utilização dessas moléculas como mediadoras para entrega de fármacos específica e seletiva. Portanto, o estudo dessas moléculas visando este tipo de aplicação é de grande importância na área biomédica. Realizamos um estudo teórico através da Teoria do Funcional da Densidade. Inicialmente, analisamos as alterações causadas pelo efeito da concentração de grupos funcionais -COOH, -COH, -OH, -O- ou -NH2 no grafeno. Os resultados mostram que em todos os casos é possível modular as propriedades eletrônicas dependendo do número e do local dos grupos. Posteriormente, analisamos o grafeno puro e funcionalizado com um grupo –COOH, -COH, -OH, –O- ou -NH2, com as moléculas de interesse biológico dopamina, serotonina e os poluentes benzeno, anilina, ácido benzóico e fenol. Os resultados mostram que todas as interações ocorrem sob um regime de adsorção física, sem alterações nas estruturas geométricas originais das moléculas após adsorção. Esses resultados são de interesse para criar possíveis rotas como mediadores para a entrega de fármacos e auxiliar no tratamento de várias doenças ou ainda em um sistema de remoção de poluentes baseados no grafeno puro e modificado. E, por fim, desenvolvemos um novo método para parametrizar campo de força do benzeno-benzeno e benzeno-grafeno através dos dados obtidos dos cálculos ab initio. Os resultados obtidos concordam com estudos descritos na literatura. Dessa forma, este trabalho apresenta a compreensão através da simulação da parte biomédica para sistemas de drug delivery, e remoção de poluentes, além da parametrização para ser usado em simulações do meio biológico o que poderá auxiliar no desenvolvimento de estudos experimentais futuros.

Orientador: Edson Tomaz / Tese (doutorado) - Universidade Estudual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-17T08:36:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ueda_AnaClaudia_D.pdf: 10185823 bytes, checksum: e75fdc1f9a117f5ac3f25caf61694434 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: UEDA, A.C. Estudo de Compostos Orgânicos Voláteis na Atmosfera da Região Metropolitana de Campinas. Campinas: Faculdade de Engenharia Química, Universidade Estadual de Campinas, 2010. 268 p. Tese (Doutorado). Foi realizado neste trabalho um estudo sobre compostos orgânicos voláteis (COV) encontrados na atmosfera da Região Metropolitana de Campinas. Inicialmente foi realizado um inventário de emissões da área de estudo. Para estimativa das emissões veiculares foi utilizada a metodologia de fatores de emissão e a abordagem bottom-up, levando em consideração diferentes categorias de veículos e tipos de combustíveis. Os resultados do inventário mostraram que mais de 80% os poluentes são provenientes de emissões veiculares. Estas estimativas de emissões foram utilizadas para o estudo de dispersão dos poluentes na atmosfera, bem como as emissões de fontes fixas industriais. As simulações foram realizadas utilizando o software ISC-Aermod View (Lakes Environmental). Os resultados do estudo de dispersão indicaram que existe uma pluma de poluentes concentrada sobre a região urbana de Campinas e também sobre a região industrial de Paulínia. As curvas de isoconcentração de hidrocarbonetos foram utilizadas para a escolha dos locais de realização do monitoramento de COV. Foi utilizada a técnica de monitoramento passivo com tubos adsorventes preenchidos com Tenax TA e a análise das amostras foi realizada por dessorção térmica acoplada a cromatografia gasosa com detecção de ionização de chama. As concentrações de COV encontradas na região indicaram que os locais que possuem as maiores concentrações são refinaria e centro de Campinas (47,6 e 21,2 µg m-3, respectivamente). Os compostos encontrados em maior abundância em todos os locais foram benzeno, tolueno, etilbenzeno e xilenos (BTEX), principalmente tolueno e xilenos. Para a análise destes resultados foram aplicadas a análise de componentes principais e a análise de agrupamento aglomerativo, que mostraram que os COV são provenientes das mesmas fontes de emissão, que são predominantemente veiculares na região / Abstract: This work presents a study of volatile organic compounds (VOC) found in the atmosphere of Metropolitan Area of Campinas (Campinas, SP). The first step was to perform a vehicular emissions inventory of the study area. Vehicular emissions were estimated using emission factors from new vehicles and bottom-up approach, considering different categories of vehicles and kinds of fuel used. The inventory results showed that over 80 % of the total pollutants are emitted by vehicles. These estimatives were used in the dispersion study of the pollutants, as well as industrial source emissions. The simulations were performed with ISC-Aermod View software (Lakes Environmental). The results of the dispersion model indicated that the plume of pollutants is concentrated over the urban region of Campinas and also over the industrial region of Paulínia. Isoconcentration curves of hydrocarbon dispersion were used to select the sites for monitoring VOC. Passive sampling with adsorbent tubes with Tenax TA were used and collected samples were analyzed by thermal desorption coupled with GC-FID. Higher VOC concentrations, 47.60 and 21.19 µg m-3, were found in the site of the oil refinery and Campinas ceter region , respectively. The most abundant compounds found in all sites were BTEX, mainly toluene and xylenes. The monitoring results were evaluated with principal component and cluster analysis, which showed that VOC come from the same emission sources, which are mainly vehicular in the area / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / In this study we identified the contaminants present in mixtures of methyl and ethyl esters of samples obtained from alternative sources of triacylglycerols, such as: Frying oil (OF), Cottonseed oil (OSA), Scum sludge (EE), Trap grease (GCG). The esters content (TE) of the samples were determined by gas chromatography with flame ionization detector (GC-FID) according to methodology NBR 15764. The samples presented TE below 96.5% (m/m), minimum percentage established by the National Agency of Petroleum, Natural Gas and Biofuels (ANP) to characterize the mixtures as Biodiesel. The identification of fatty acids methyl or ethyl esters (FAME or FAEE) in the mixtures were performed by gas chromatography/mass spectrometry (GC/MS), observing the presence of linear unsaturated esters with eighteen carbon atoms. By thermogravimetric profile, it was observed that the OF and OSA samples presented higher contamination by compounds of high molecular mass, approximately 12.00% (m/m), corroborating TE results. Reports in the literature indicate the processes of oxidative degradation or hydrolysis as being responsible for the origin of contaminants in these types of matrices, reinforced by the values of peroxide index obtained around 196.00 meq kg-1. By the easy ambiente sonic-spray ionization mass spectrometry technique (EASI-MS), in positive mode, it was possible to attribute the presence of dimers, confirmed by m/z 625, 673 and 689 ions, in addition to diacylglycerols (DAG) and triacylglycerols (TAG). The EE and GCG samples presented higher acid values around 28.00 mg KOH g-1 with higher contamination by free fatty acids (FFA). The FFA profile was determined by EASI-MS, in negative mode, and confirmed by derivatization of the samples with N,O-bis(trimethylsilyl)trifluoroacetamide (BSTFA) and posterior GC/MS analysis. The identified FFAs comprised a range of six to eighteen carbon atoms with the majority presence of palmitic, linoleic, oleic and stearic acid. In the optimization of the open column chromatography method (CC) for the gravimetric determination of ester and contaminant content in the esters mixtures, the use of the chromatographic column with a 6 mm internal diameter and the use of hexane:dichloromethane (7:3) to elute the esters, and the use of ethyl ether:acetonitrile (8:2) to elute the contaminants were ideal conditions obtained in the optimization of the CC method. The optimized method of CC was applied in all the samples of this work, and the apolar fraction obtained and representative of the esters had esters contents above 96.5% (m/m). / Neste trabalho foram identificados os contaminantes presentes em amostras de misturas de ésteres metílicos e etílicos obtidos a partir de fontes alternativas de triacilgliceróis, tais como: óleo residual de fritura (OF), óleo da semente de algodão (OSA), escuma de esgoto (EE), gordura da caixa de gordura (GCG). O teor de ésteres (TE) das amostras foram determinados por cromatografia gasosa com detector de ionização por chama (GC-FID) conforme a metodologia NBR 15764. As amostras apresentaram TE abaixo de 96,5% (m/m), percentual mínimo estabelecido pela Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP) para se caracterizar as misturas como Biodiesel. A identificação dos ésteres metílicos ou etílicos de ácidos graxos (FAME ou FAEE) nas misturas foram realizadas por cromatografia em fase gasosa/espectrometria de massas (GC/MS), observando a presença majoritária de ésteres lineares insaturados com dezoito átomos de carbono. Pelo perfil termogravimétrico, foi observado que as amostras OF e OSA apresentaram maior contaminação por compostos de alta massa molecular, aproximadamente 12,00% (m/m), corroborando o TE. Relatos na literatura apontam os processos de degradação oxidativa ou de hidrólise como sendo os responsáveis pela origem de contaminantes nestes tipos de matrizes, reforçados pelos valores de índice de peróxidos obtidos em torno de 196,00 meq kg-1. Pela técnica de ionização ambiente por sonic-spray (EASI-MS), em modo positivo, foi possível atribuir a presença majoritária de dímeros, confirmados pelos íons de m/z 625, 673 e 689, além de diacilgliceróis (DAG) e triacilgliceróis (TAG). As amostras EE e GCG apresentaram maiores índices de acidez em torno de 28,00 mg KOH g-1 com maiores contaminações por ácidos graxos livres (FFA). O perfil dos FFA foi determinado por EASI-MS, em modo negativo, e confirmado por derivatização das amostras com N,Obis( trimetilsilil)trifluoracetamida (BSTFA) e análise por GC/MS. Os FFA identificados abrangeram uma faixa de seis a dezoito átomos de carbono com a presença majoritária do ácido palmítico, linoleico, oleico e esteárico. Na otimização do método de cromatografia em coluna aberta (CC) para determinação do teor de ésteres e de contaminantes em amostras de misturas de ésteres, o uso da coluna cromatográfica com diâmetro interno de 6 mm, e o uso de hexano:diclorometrano (7:3) para eluição dos ésteres, e o uso de éter etílico:acetonitrila (8:2) para eluição dos contaminantes foram as condições ideais obtidas na otimização do método de CC. O método otimizado de CC foi aplicado em todas as amostras deste trabalho, e a fração apolar obtida e representativa dos ésteres apresentaram teores de ésteres acima de 96,5% (m/m).

Orientador: João Frederico da C. A. Meyer / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-13T10:29:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Abreu_LucianaCarrara_M.pdf: 4346828 bytes, checksum: 033ab3f8708d62fd87d7a14fc7b8bb11 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Este trabalho se constitui numa ferramenta que possibilita melhor avaliar, através de simulações computacionais, como a poluição pode afetar (ou vir a afetar) populações de macroalgas que interagem, também, entre si num importante ecossistema marinho localizado próximo à região metropolitana do Rio de Janeiro, a baía de Sepetiba. Com base no relato de estudos de campo nesta baía, foram reunidas informações sobre as características das principais macroalgas desta região, bem como sobre a poluição e suas influências sobre a flora marinha local. Neste cenário, foi justificadamente construído um modelo evolutivo formado por equações diferenciais parciais que descrevem a interação entre duas espécies de macroalgas sob a influência de um poluente de superfície, que pode ser tóxico ou servir de alimento às plantas marinhas, variando de uma espécie a outra. Inevitavelmente, participam desta interação as células de reprodução de cada espécie de macroalga e, por isso, estão incluídas no modelo. Estão apresentadas as formulações clássica e variacional de um modelo mais simples, com as posteriores discretizações espaciais, em que foi utilizado o método de Elementos Finitos (aqui com elementos triangulares de primeira ordem), e discretização temporal, com o uso do método de Crank-Nicolson, de segunda ordem de aproximação. As discretizações, no modelo mais complexo, seguem passos totalmente análogos aos do modelo mais simples. É também apresentado um capítulo sobre o cálculo das submatrizes de rigidez, necessário para a implementação. Finalmente são mostrados alguns experimentos computacionais que permitem simular situações hipotéticas de risco, com o objetivo de se obter cenários de impactos causados pela poluição sobre a flora marinha local e, com isso, alertar para os problemas gerados pela intervenção antrópica na região e motivar um planejamento de estratégias e políticas de prevenção e de contingência. / Abstract: This work describes a tool created to enable better evaluations - by the adequate use of computational simulations - of how environmental impact can affect (or come to affect) different populations of macroalgae which interact among themselves in an important marine ecosystem located south of Rio de Janeiro state, that of Sepetiba bay. Based upon previous records of local studies in this area, data was collected highlighting characteristics of these species of macroalgae, as well as that of the effect of pollution upon local marine flora. In this general setting, a model was developed based on a non-linear system of partial differential equations that describes the interaction among two distinct species of algae under the impact of a polluting material, an impact that can either be toxic or a nourishment for one or both of these algae. Population dynamics and movements are included in the model, as well as reproduction cells of these species. Classic and variational formulations are presented, with Ritz-Galerkin discretization for space variables, as well as a Crank-Nicolson method for approximations in time, both methods of second-order. Simpler variations of the model (and of the discretized approximation) are presented in order to gain an insight as regards the algorithmic processes. In the more complex situation, a separate chapter describes the numerical and computational tools necessary in the deffnition of the final schemes. Computationally defined dynamical scenarios are presented, illustrating how risk assessments can be undertaken, simulating the mentioned effects of the presence of polluting materials in the region, creating an important tool for possible effects of the anthropic activities in the region, permitting the planning processes for the establishment of strategies and policies for environmental protection and damage repair. / Mestrado / Mestre em Matemática Aplicada

Orientadores: Luiz Felipe Mendes de Moura, João Batista Campos Silva / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-11T03:48:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Neves_OdacirAlmeida_D.pdf: 6827359 bytes, checksum: 60bc2e2f77ef7b0b26652ede77d3dac3 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: A dispersão de poluentes no meio ambiente é um problema de grande interesse, por afetar diretamente a qualidade do ar, principalmente, nas grandes cidades. Ferramentas experimentais e numéricas têm sido utilizadas para prever o comportamento da dispersão de espécies poluentes na atmosfera. Códigos computacionais escritos na linguagem de programação fortran 90 foram desenvolvidos para obter simulações bidimensionais das equações de Navier-Stokes e de transporte de calor ou massa em regiões com obstáculos, variando a posição da fonte poluidora e simulações tridimensionais de equações de transporte arbitrando um campo de velocidade. Utilizaram-se, no primeiro caso, elementos finitos lagrangeanos quadrilaterais de quatro e de nove pontos nodais e no segundo, elementos lagrangeanos hexaedrais de oito e de vinte e sete pontos nodais. Os resultados numéricos de algumas aplicações foram obtidos e, quando possível, comparados com resultados da literatura apresentando concordância sastisfatória / Abstract: The dispersion of pollutant species in the environment is a problem of interest due to the bad quality of the air that this can originate, mainly, in big cities. Numerical and experimental tools have been developed and used to predict the behavior of the dispersion of pollutants in the atmosphere. In this work, computational codes have been developed in Fortran 90 language to simulate the flow with heat and mass transfer by solving the Navier-Stokes equations and the transport equations in two-dimensional domains with obstacles inserted in the media representing for example an urban canyon. Simulations of the three-dimensional transport equations for a given profile of velocity have also been done. In the two-dimensional simulations, it was utilized finite element quadrilateral Lagrangians of four and nine nodes; and in the three-dimensional simulations, it was utilized hexaedral finite elements Lagrangians of eight and twenty-seven nodes. The numerical results of some applications have been obtained and, when possible, compared to results from the literature. Both presented satisfactory concordance / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2014-11-25T12:16:29Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Adriano Francisco dos Reis - 2014.pdf: 7493866 bytes, checksum: 3cfbcec9d0c7628e345a52d166d18a99 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2014-11-25T12:18:12Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Adriano Francisco dos Reis - 2014.pdf: 7493866 bytes, checksum: 3cfbcec9d0c7628e345a52d166d18a99 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-11-25T12:18:12Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Adriano Francisco dos Reis - 2014.pdf: 7493866 bytes, checksum: 3cfbcec9d0c7628e345a52d166d18a99 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2014-04-25 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Goiás - FAPEG / The BR-153 is 15 kilometers long within Goiânia city, therefore, the evaluation of the levels of air pollution and noise related to the presence of the highway is an object of considerable importance. To this end, the situation in three variables related to environmental degradation was analyzed: the airborne particulate matter mass (PM) adsorbed on the leaf surface, the metals concentration presents in PM and the intensity of sound pressure. Due owning urban parameters that apply mostly in built macrozone - density basic standard - the region of Setor Morais and Vila Morais have been chosen to perform the measurements and the collections, which were done to both highway sides as for distant points, with the goal to make the dispersion analysis of such pollutants. The PM was collected from the leaves surface of seven copies of monguba (Pachira aquatica), which are found at different distances from the highway axis: near the axis and at 100, 200 and 300 meters from the track, on both sides; the metals concentration data were obtained from analysis by atomic absorption. Data on noise pollution were collected at four points: 13, 50, 150 and 300 m from the highway axis, along a cross-street, using type 2 sound level meter - the data analysis was performed with reference to the parameters set by NBR 10.151 for noise comfort. The collections and the measurements were made from July to December 2013, accompanied by checks climatic parameters in order to determine the influence of these parameters on the dispersion of possible pollutants. The highest value related to PM was 19.1 μg/mm2 of leaf surface, detected in September. No significant differences were observed in the mass PM and the metal concentration in the leaves of different trees. There was a decrease in the mass of PM with the highest rainfall, but for Zn, Ni and Fe concentrations, a higher concentration was observed in the rainy season. As for the sound pressure, nonconformity with acoustic comfort levels near the highway was observed, wherein the level reached 80.3 dB (A) on two occasions. For furthermost points - at 150 and 300 m - was observed that possible shortcoming is due mainly to noise sources locations. This work suggests revision of the land use allowed in the study area, associated with the change in the type of highway traffic to ensure to ensure less risk of environmental degradation to the population. / A BR-153 tem 15 quilômetros de extensão dentro do perímetro urbano de Goiânia, portanto, a avaliação dos níveis de poluição do ar e sonora relacionados à presença da rodovia constitui-se objeto de notável importância. Para tal, foi analisada a situação de três variáveis relacionadas à degradação ambiental: a massa de material particulado atmosférico (MP) adsorvido em superfície foliar, a concentração de metais presentes nesse MP e a intensidade da pressão sonora. Em virtude de possuir parâmetros urbanísticos que vigoram na maior parte da macrozona construída - padrão de adensamento básico - escolheu-se a região do Setor Morais e da Vila Morais para efetuarem-se as medições e coletas, as quais foram feitas tanto às margens da rodovia como em pontos mais afastados, com o objetivo de se fazer uma análise de dispersão de tais agentes poluidores. O MP foi coletado da superfície de folhas de sete exemplares de monguba (Pachira aquatica), encontrados em diferentes distâncias a partir do eixo da rodovia: próximo ao eixo e a 100, 200 e 300 m do eixo da via, em ambos os lados; os dados relativos à concentração de metais foram obtidos a partir de análise por espectrometria de absorção atômica. Os dados relativos à poluição sonora foram coletados em quatro pontos: a 13, 50, 150 e 300 m a partir do eixo da rodovia, ao longo de uma via transversal, com o uso de decibelímetro tipo 2. A análise destes dados foi efetuada tendo-se por referência os parâmetros estipulados na NBR 10.151 para conforto sonoro. As coletas e medições foram feitas de julho a dezembro de 2013, acompanhadas de verificações de parâmetros climáticos, a fim de verificar a influência destes na dispersão dos possíveis poluentes. O valor mais alto referente à massa de MP foi de 19,1 μg/mm2 de superfície foliar, detectado no mês de setembro. Não se observaram diferenças significativas na massa de MP e na concentração de metais entre as folhas das diferentes árvores. Observou-se decréscimo na massa de MP com maiores índices de pluviosidade, mas, para as concentrações de Zn, Ni e Fe, observou-se maior concentração em período chuvoso. Quanto à pressão sonora, observou-se inconformidade com os índices de conforto acústico nas proximidades da rodovia, em que os níveis atingiram 80,3 dB(A) em duas ocasiões. Em pontos mais afastados - a 150 e 300 m - observou-se que eventual inconformidade deve-se, principalmente, a fontes de ruído locais. Este trabalho sugere revisão de uso do solo permitido na área de estudo, associado à mudança na tipologia do tráfego da rodovia, para garantir menor risco de degradação ambiental à população.

O presente trabalho descreve a preparação de catalisadores magnéticos para aplicação nos processos de fotocatálise heterogênea e ozonização catalítica heterogênea, visando a degradação de poluentes emergentes. Primeiramente buscou-se preparar nanopartículas magnéticas para posterior aplicação no preparo de catalisadores magnéticos de TiO2. Diversas variáveis experimentais foram avaliadas na preparação das nanopartículas magnéticas, tais como: temperatura de reação, tempo de agitação, tempo no ultrasom, velocidade de agitação, velocidade de agitação da base, tempo de agitação do estabilizante, concentração da base e do estabilizante. A influência destes parâmetros de preparação no diâmetro hidrodinâmico e distribuição de tamanho das partículas foi avaliada por meio de um planejamento estatístico. Dependendo das condições experimentais, obteve-se materiais com um tamanho médio variando entre 11 e 36 nm e entre 23% e 77% de distribuição de tamanho. Na condição otimizada, obteve-se partículas com um tamanho médio, obtido pela técnica de espalhamento de luz dinâmico, de 18 nm e 21% de distribuição. O nanomaterial magnético foi utilizado para preparar os catalisadores híbridos Fe3O2@TiO2 e Fe3O4@SiO2@TiO2. Os materiais foram caracterizados por difratoemtria de raios-X (XRD), microscopia de varredura (MEV) e transmissão (TEM), espectroscopia no infravermelho (FT-IR), análise térmica (TG e DTA), espectrometria de emissão óptica (ICP-OES), medidas de área superficial (BET) e espalhamento dinâmico de luz (DLS). Os catalisadores magnéticos foram empregados na degradação dos poluentes emergentes paracetamol; 4-metilaminoantipirina (4-MAA); ibuprofeno; 17 β-estradiol; 17 α-etinilestradiol, e do fenol. Nos processos de degradação também variou-se o efeito do pH nas respostas dos sistemas. De maneira geral, o material Fe3O4@TiO2 apresentou atividade catalítica nos processos de degradação fotoquímica e de ozonização, com desempenho similar ou, em alguns casos, superior ao TiO2. Em relação a 4-MAA, obteve-se, em 60 minutos de tratamento, 25% de mineralização para o processo de fotólise e 66% para o processo de fotocatálise empregando Fe3O4@TiO2. Para o processo de ozonização em pH 3, obteve-se, em 180 minutos de tratamento, 40 e 60% de mineralização para o processo não catalítico e o processo catalítico empregando Fe3O4@TiO2, respectivamente. Os resultados utilizando-se TiO2 foram semelhantes à ozonização não catalítica, o que demonstra o efeito positivo do núcleo magnético para a atividade do material. Assim, o material híbrido multifuncional Fe3O4@TiO2 mostrou-se eficiente para a degradação de poluentes emergentes empregando-se os processos de fotocatálise e de ozonização catalítica heterogênea, possibilitando uma adicional praticidade de separação do meio de tratamento. / The present work describes the preparation of magnetic catalysts for application in heterogeneous photocatalysis and heterogeneous catalytic ozonation processes, aiming the degradation of emerging pollutants. Magnetic nanoparticles were prepered as substratum of magnetic TiO2 catalysts. Several experimental variables were evaluated in the preparation of the magnetic nanoparticles, such as temperature, stirring time, sonication time, precipitation reaction stirring speed, base addition rate, dispersion stirring time, base concentration and stabilizer percentage. The influence of these parameters on particle hydrodynamic diameter and size distribution were measured by a statistical design. Depending on the experimental conditions, materials with an average size ranging between 11 nm and 35 nm and distribution between 23% and 77% were obtained. In the optimum preparation conditions, Fe3O4 magnetic particles with a hydrodynamic diameter of 18 nm and 21% distribution were obtained. The magnetic nanomaterial was used to prepare the hybrid catalysts Fe3O4@TiO2 and Fe3O4@SiO2@TiO2. The prepared materials were characterized by X-ray diffraction (XRD), field-emiss ion scanning electron microscopy (FEG-SEM), transmission electron microscopy (TEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), thermogravimetric (TG), differential thermal analysis (DTA), inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES), BET specific surface area and dynamic light scattering (DLS). The magnetic catalysts were employed in the degradation of the emerging pollutants paracetamol; 4-methylaminoantipyrin (4-MAA); ibuprofen; 17 β-estradiol; 17 α-ethinyl estradiol, and phenol. In the treatment processes the effect pH on the systems was also varied. In general, the material Fe3O4@TiO2 showed catalytic activity in the processes of photochemical degradation and ozonation, with performance similar or, in some cases, superior to TiO2. For example, the 4-MAA mineralization, after 60 minutes of treatment, by the photolysis process reached a m aximum value of 25%. In the same treatment time by the photocatalytic process using Fe3O4@TiO2 it was obtained 66% of 4-MAA mineralization. For the ozonation process, in pH 3, after 180 minutes of treatment, 40% of 4-MAA mineralization was achieved by non-catalytic method. On the other hand, in the same treatment time employing Fe3O4@TiO2, 60% of 4-MAA mineralization was obtained. In addition, for the ozonation process using TiO2 similar results to non-catalytic ozonation were observed, which demonstrates the positive effect of the magnetic core for the activity of the catalyst. Thus, the hybrid material Fe3O4@TiO2 was efficient for the degradation of emerging pollutants employing the photocatalysis and heterogeneous catalytic ozonation processes, allowing an additional practicality for separating the catalyst from the treatment medium.

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.

Neste trabalho buscou-se estratégias que pudessem promover um aumento na aplicabilidade do processo de fotocatálise heterogênea, a fim de viabilizar seu emprego como processo alternativo para o tratamento de efluente em larga escala. Neste sentido, avaliou-se o emprego do fotocatalisador TiO2 sob a forma imobilizada e também modificado com a incorporação de materiais adsorventes. O processo de fotocatálise heterogênea, empregando tanto o fotocatalisador imobilizado em suporte de vidro quanto os sintetizados e modificados com diferentes materiais adsorventes, apresentou grande eficiência para degradação de fenol, utilizado como composto poluente modelo. As porcentagens de degradação obtidas, para soluções contendo concentração inicial igual a 250 mg L-1 de fenol, foram superiores a 80% ao final de 120 minutos de tratamento. A utilização de TiO2 sob a forma imobilizada proporcionou redução do teor de carbono orgânico dissolvido de até 59%, em 120 minutos. Quando este resultado é comparado ao obtido quando o fotocatalisador é empregado sob a forma de suspensão demonstra ser promissor, uma vez que se eliminou a etapa requerida de pós-tratamento para recuperação do fotocatalisador. Porém, a imobilização do TiO2 acarretou em um decréscimo na atividade fotocatalítica quando comparado ao material em suspensão, devido a diversos fatores, entre eles, a redução da área superficial ativa do fotocatalisador e a limitações nos processos de transferência de massa. A síntese de TiO2 incorporado a substratos porosos, foi utilizada como alternativa para tentar compensar essa redução de área superficial ativa do fotocatalisador. Nesta abordagem utilizou-se diversos materiais como substratos porosos para síntese de TiO2: óxido de alumínio, óxido de zircônio, sílica-gel, sílica mesoporosa ordenada (SMO) e carvão ativado. Dentre eles, os materiais mistos de TiO2/SMO e TiO2/carvão ativado, proporcionaram os melhores resultados frente à mineralização de fenol. A incorporação de TiO2 a materiais adsorventes, além de promover um aumento nas porcentagens de fotoxidação de fenol, demonstrou potencialidade para contornar parte das inerentes limitações causadas pelo processo de imobilização do fotocatalisador. / The main goal of this work was to find alternatives capable to promote an improvement in terms of applicability of the heterogeneous photocatalysis process, in order to make it feasible in large scale. The use of the photocatalyst TiO2 immobilized and also modificated with adsorbent materials was evaluated. The heterogeneous photocatalysis process, either using photocatalyst immobilized in glass or photocatalyst synthesized and modified with different adsorbent materials, showed good efficiency to degrade phenol, which was used as pollutant compound. The degradation percentages for solutions with initial concentration of 250 mg L-1 of phenol were above 80% after 120 minutes of treatment. The use of TiO2 under the immobilized form provided a reduction of total organic carbon levels up to 59% in 120 minutes. It is a promissory result, since it eliminated post treatment steps to recover the photocatalyst, when it is used under suspended form. However, the immobilization of TiO2 caused a decrease in photocatalyst activity compared to the suspension process. The synthesis of TiO2 with incorporation of supports to its surface was evaluated as an alternative to compensate the reduction of active surface area. In order to reach this goal, many materials were used as a porous support for synthesis of TiO2, such as: aluminum oxide, zirconium oxide, silica-gel, ordered mesoporous silica and activated carbon. Amongst them, the synthesized materials constituted of TiO2/SMO and TiO2/ activated carbon showed the best results for phenol mineralization. The incorporation of adsorbent materials to the TiO2 composition, besides to promote a raising in the phenol photoxidation, demonstrated to be a viable strategy to compensate the limitations caused by the photocatalyst immobilization process.