Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. / Made available in DSpace on 2012-10-24T21:49:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 262651.pdf: 1287357 bytes, checksum: 0bfaaf977f6e2e1112024d803721465e (MD5) / Os efluentes gerados nos mais diversos segmentos de indústrias contêm uma série de compostos orgânicos e, dentre eles, substâncias químicas altamente perigosas, os chamados compostos persistentes de difícil degradação, também conhecidos como recalcitrantes, altamente prejudiciais ao meio-ambiente e que apresentam elevada toxicidade e bioacumulação. Esses compostos não são degradados nos sistemas de tratamento biológico normalmente aplicados nas indústrias, o que faz com que seja de fundamental importância que as indústrias busquem formas de melhorar a qualidade de seus efluentes por meio de modificações no processo ou nos sistemas de tratamento utilizados. Os processos de oxidação química e oxidação avançada têm se destacado como forte alternativa para o tratamento desses efluentes que contêm compostos persistentes. No presente trabalho, o efluente de estudo foi originário de um incubatório de aves e contém uma série de compostos persistentes. Numa primeira etapa, o efluente foi caracterizado e submetido a diferentes tipos de tratamento físico-químicos, como a coagulação-floculação, Fenton, foto-Fenton e foto-peroxidação. Dentre os processos investigados, o tratamento do efluente pelo processo foto-Fenton foi o que se mostrou mais adequado, resultando nas melhores eficiências de remoção de matéria orgânica, de aproximadamente 92% DQO. Posteriormente, o efluente foi submetido a análises de cromatografia líquida acoplada a espectrometria de massas (LC/MS), onde a presença de compostos persistentes foi investigada. Dentre os compostos detectados, confirmou-se a presença no efluente de um composto organoclorado, o pesticida imazalil, que é um fungicida utilizado nas atividades de limpeza da indústria, sobre o qual não há dados na literatura relacionados ao seu tratamento e degradação, sendo, portanto, definido como composto alvo desta etapa do trabalho. A cinética de degradação do pesticida imazalil pelo processo de oxidação avançada, foto-Fenton foi estudada. Paralelamente, investigou-se o tratamento do imazalil pelo processo de ozonização, em uma faixa de pH determinada, onde tert-butanol (t-BuOH) foi utilizado como agente seqüestrante de radicais hidroxilo, para que se pudesse avaliar a ação do ataque direto do ozônio molecular sobre o imazalil. Procederam-se, para ambos os processos, aos estudos de investigação, detecção e identificação dos produtos de degradação resultantes desses processos oxidativos, pelo emprego de LC/MSn (cromatografia líquida acoplada a espectrometria de massas tandem), bem como a avaliação da toxicidade causada por eles. Para cada processo detectou-se a presença de quatro produtos de degradação, antes desconhecidos, cujas estruturas foram elucidadas. As análises de toxicidade resultaram em um decréscimo na toxicidade no decorrer de ambos os tratamentos, indicando que os produtos de degradação formados não são mais tóxicos que sua molécula original, o imazalil. O presente trabalho resultou em uma importante contribuição por apresentar opções de tratamento para efluentes que contêm compostos persistentes, e em especial pelo estudo de degradação do pesticida imazalil, composto não estudado até então e, identificação de produtos de degradação originados nesses tratamentos, antes desconhecidos.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. / Made available in DSpace on 2012-10-24T02:27:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 249266.pdf: 6605275 bytes, checksum: 45b586c9266a8c095dd9953ef6861ee6 (MD5) / Atualmente a escassez de água tem se tornado um problema real e presente em âmbito mundial, devido ao aumento constante na demanda deste recurso em relação a sua oferta. Neste contexto, têm sido propostas alternativas para viabilizar a reutilização de águas com qualidade inferior, como as de esgotos domésticos tratados, para usos menos restritivos, reduzindo assim o consumo de água potável e disponibilizando-a para fins mais nobres. Uma das maiores limitações com relação à reutilização de águas provenientes de esgoto sanitário tratado é a presença de microrganismos patogênicos. O uso de cloro e seus derivados tem sido descartado, devido à formação de subprodutos mutagênicos e carcinogênicos. Outros desinfetantes alternativos como a radiação UV, H2O2, H2O2/UV e o ozônio são considerados menos perigosos. Peróxido de hidrogênio é um oxidante forte, mas a oxidação somente com peróxido de hidrogênio não é efetiva no tratamento de compostos refratários devido às lentas cinéticas de oxidação. Assim, é necessário combinar o uso de H2O2 com luz UV ou com sais de ferro. A oxidação catalítica em fase líquida com H2O2 tem se mostrado um processo eficiente na destruição de diversos compostos orgânicos. Contudo, a estabilidade do catalisador é ainda um problema a ser contornado, uma vez que a fase ativa, constituída por óxidos de ferro, pode ser lixiviada para a fase líquida e o catalisador perde sua atividade. O objetivo deste trabalho é avaliar o desempenho do processo Fenton heterogêneo, em reator de leito fixo, na destruição de Coliformes totais, remoção de sólidos suspensos e de sólidos dissolvidos como método de tratamento terciário de águas servidas. Foi utilizado um compósito constituído de óxidos de ferro depositados sobre carvão mineral como catalisador heterogêneo. O efeito da concentração de H2O2 e do tempo de residência no reator foram avaliados. Foi proposto um mecanismo de reação que descreve o processo de oxidação catalítica e não catalítica por peróxido de hidrogênio. A cinética de inativação não catalítica de Coliformes foi avaliada em reator descontínuo e obedeceu o modelo de Hom modificado. Na presença do catalisador heterogêneo a inativação de coliformes é resultado das reações catalíticas e não catalíticas. O catalisador sólido possui capacidade adsortiva desprezível. Testes realizados em reator de leito fixo em escala de laboratório e em escala piloto mostraram que a remoção de Coliformes é resultado da retenção física entre as partículas, e pelas reações homogêneas e heterogêneas de peroxidação. Os resultados também mostram que o catalisador é eficiente apresentando alta estabilidade, acelerando a decomposição do H2O2, resultando assim em uma elevada remoção dos parâmetros de controle de qualidade da água. Currently the water scarcity has become a real and present problem worldwide, due to the constant increase in the demand of this resource. Alternatives to make possible the reuse of water with inferior quality for less restrictive uses, as treated domestic sewer have been proposed, thus reducing the drinking water consumption and increasing its availability for nobler uses. One of the most important limitations for reuse of treated sanitary sewer is the presence of pathogenic microorganisms. The use of chlorine and its derivatives has been discouraged, due to the formation of mutagenic and carcinogenic by-products. Other alternative disinfectants, such as UV radiation, H2O2, H2O2/UV and ozone are less dangerous and deserve technical and economic attention. Hydrogen peroxide is a strong oxidant, but the oxidation with hydrogen peroxide is not effective in the decomposition of refractory compounds, since the oxidation rate is too low. Thus, it is necessary to combine the use of H2O2 with UV light or iron salts. The liquid phase catalytic oxidation with H2O2 has shown to be an efficient process to decompose several organic compounds. However, the stability of the catalyst is still a problem to be overcome; since the active phase is composed by iron oxides that are easily leached to the liquid phase causing the loss of catalyst is activity. The objective of this work is to evaluate the performance of heterogeneous Fenton process in a fixed bed reactor, to eliminate total coliforms, and to remove dissolved solid and suspended solid as a method of tertiary served water treatment. A new composite of iron oxides deposited on mineral coal was used as catalyst. The effect of the concentration of H2O2 and the time of residence in the reactor were evaluated. A reaction mechanism that describes the catalytic process and non-catalytic oxidation for hydrogen peroxide was proposed. The kinetics of catalytic and non-catalytic inactivation of colifoms was evaluated in batch and continuous reactors. The non-catalytic coliforms and E. coli inactivation followed the modified Hom mechanism. In the presence of the solid catalyst the inactivation of E.coli is a result of catalytic and non-catalytic reactions but the adsorption capacity of E.coli is negligible. The experimental tests performed in fixed bed reactor in laboratory and pilot scale showed that the E.coli and total coliforms removal was a result of physical retention between the particles of the catalyst, homogeneous and heterogeneous reactions. The catalyst was efficient to destroy E.coli and total coliforms presenting high stability and increase of decomposition of the H2O2 resulting in a high removal of parameters of the water quality control.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. / Made available in DSpace on 2012-10-24T11:26:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 264308.pdf: 928299 bytes, checksum: 9f1c0d4b900a95be80cb6789affd0a40 (MD5) / A utilização de processos de elevada eficiência de remoção de materiais sólidos é um dos principais requisitos para a diminuição da carga orgânica nos efluentes das indústrias de processamento de carnes. Como tratamento primário, processos de flotação por ar dissolvido (FAD) utilizando coagulação-floculação são geralmente utilizados. De maneira complementar, processos de oxidação avançada (POAs) podem ser usados para eliminar grande parte dos poluentes orgânicos presentes no efluente. No entanto, alguns procedimentos analíticos como os métodos físico-químicos e cromatográficos, além da análise da biodegradabilidade e toxicidade, são de fundamental importância para garantir que esses líquidos contenham baixos níveis de contaminantes, possibilitando o descarte de efluentes que atendam à legislação. O presente estudo aborda o tratamento físico-químico de efluentes de indústrias de carnes por FAD seguido de POAs a fim de promover uma elevada eliminação dos contaminantes orgânicos presentes no efluente tratado, entre eles resíduos de drogas veterinárias, ftalatos e resíduos de poliacrilamida (PAM) utilizados no processo de floculação. Os resultados mostraram que os POAs aplicados ao efluente após o tratamento por FAD apresentaram elevados percentuais de eliminação de matéria orgânica, além da redução da contagem de coliformes e toxicidade. Entre os POAs aplicados ao efluente, o processo foto-Fenton apresentou os melhores resultados, o que foi confirmado através de métodos cromatográficos. Além disso, a análise cromatográfica por GC-MS detectou a presença de ftalatos e compostos fenólicos no efluente, e antibióticos e nitrosamina foram detectados por LC-MS. Por outro lado, a caracterização dos sólidos (lodo) gerados na estação de tratamento de efluentes da indústria de carnes verificou que estes resíduos sólidos podem ser dispostos na agricultura sem acarretar danos significativos ao meio ambiente. Para a degradação das PAMs, os processos foto-Fenton e H2O2/UV apresentaram maior eficiência de eliminação comparados aos processos Fenton e oxidação com ferrato de potássio. A partir dos resultados obtidos e da análise das condições de oxidação, um novo mecanismo de degradação da PAM foi proposto, levando em consideração a ação conjunta das diferentes reações que atuam na degradação da molécula, como a fotólise, a hidrólise e a oxidação química pelos radicais ?OH. The use of wastewater treatment processes with high efficiency of organic matter removal is considered one of the most important steps to achieve lower pollution loads in meat processing industries. As a primary treatment, dissolved air flotation processes (DAF) using coagulation-flocculation are generally applied. Additionally, the utilization of high efficiency procedures as advanced oxidation processes (AOP) has become an alternative for high elimination rate of degradation of the organic contaminants present in these wastewaters. Nevertheless, analytical practices as physicochemical and chromatographic methods, as well as biodegradability and toxicity analysis, might play an important role to guarantee pollution limits under control, allowing the discharge of these liquids according to the restricted environmental regulations. This work approaches the physicochemical treatment of the meat industry wastewater by dissolved air flotation and advanced oxidation processes, to promote the elimination of organic contaminants in the wastewater, including residues of veterinary drugs, phthalates, and polyacrylamide polymers (PAM) used as coagulation aids for flotation purposes. The results showed that the treatment with DAF and AOPs presented high elimination rates of organic matter, and significant reduction of toxicity and coliform bacteria. Among the AOPs applied to the wastewater, the photo-Fenton process present the best elimination results, confirmed by the chromatographic methods. Besides, the chromatographic analysis detected the presence of phthalates and phenolic compounds on the effluent by GC-MS, and antibiotics and nitrosamine by LC-MS. On the other hand, the characterization of the sludge generated in the wastewater treatment verified that theses solid wastes might be disposed onto land for agricultural purposes without significant damage to the environment. For the degradation of PAMs, the processes photo-Fenton and H2O2/UV achieved better elimination efficiencies compared to Fenton reaction and potassium ferrate oxidation. From these results, considering the oxidation conditions investigated, a new mechanism for PAM degradation was proposed, including the simultaneous reactions that degrade the molecules, such as photolysis, hydrolysis and chemical oxidation by the ?OH radicals.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2013 / Made available in DSpace on 2013-12-06T00:33:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 318738.pdf: 1721573 bytes, checksum: 27bcee7bcdfc6748aeefc7a9ed30517a (MD5) Previous issue date: 2013 / A urina humana contém nutrientes (N:P:K) e devido a isto tem sido apontada pelo saneamento ecológico como uma alternativa aos fertilizante convencionais. Entretanto outras substâncias, principalmente os fármacos, podem estar presentes. A maioria dos fármacos é excretada via urina, metabolizados ou na sua forma inalterada. Os antibióticos quando adentram ao meio ambiente podem causar problemas como a resistência microbiana. A AMX e CFX são antibióticos amplamente dispensados no sul do Brasil, além disso, apresentam baixa disponibilidade plasmática, ou seja, são excretados pela urina na forma inalterada. O objetivo deste trabalho é avaliar a remoção de AMX e CFX da urina humana pelo processo de oxidação avançada (H2O2/UV) e a presença dos nutrientes na urina antes e após o POA. Dois tipos de urina foram avaliadas neste trabalho, armazenada (pH 9,33) e fresca (pH 5,83) bem como cinco diferentes concentrações de H2O2 (14,5 29,0; 58,0; 464,0; 928,0 mg.L-1).O tempo de detenção no fotoreator foi igual a 60 min. As concentrações de AMX e CFX foram determinadas a partir de CLAE acoplada a UV. As maiores eficiências de remoção da AMX foram obtidas para as concentrações de 928,0 (77,97%) e 464,0 mg.L-1 (52,25%) de H2O2 em urina armazenada (pH 9,33). Para a CFX não houve diferenças significativas entre as remoções alcançadas em urina armazenada (pH 9,33) e fresca (5,83). Não foram observadas perdas expressivas dos nutrientes nem da matéria orgânica durante o POA por H2O2/UV. Foram realizados ensaios para avaliar a degradação da AMX e CFX em água destilada utilizando às duas maiores concentrações de H2O2. Foram obtidas eficiências próximas a 100% para a concentração de 928,0 mg.L-1 sendo os valores de k 0,0009 s -1 para AMX e 0,0016 s-1 para CFX <br> / Abstract: New researches in environmental sanitation suggests that human urine is an alternative to substitute conventionals fertilizers, due to the fact that it contains nutrients (N:P:K). However, most of drugs are excreted in urine, as metabolites or on its unchanged form. Antibiotics, when present in the Environment, can cause problems, such as microbial resistance. Amoxicillin (AMX) and Cephalexin (CFX) are examples of these drugs, widely used across the globe. In addition, over 80% of the administered dose may be excreted in the urine on its unchanged form. This study evaluated the removal of AMX and CFX from human urine by advanced oxidation process POA (H2O2/UV), and the presence of nutrients in urine before and after POA. Two types of urine were evaluated in this study, stored (pH 9.33) and fresh (pH 5.83), as well as five different concentrations of H2O2 (14.5 29.0, 58.0, 464.0, 928.0 mg.L-1). Detention time was equal to 60 min. Concentrations of AMX and CFX were determined by HPLC coupled with UV. The higher removal efficiencies of AMX were obtained in concentrations of 928.0 (77.97%) and 464.0 mg L-1 (52.25%) of H2O2 in stored urine (pH 9.33). For CFX, it was detected no significant differences between the removals achieved in stored (pH 9.33) and fresh urine (5.83). There were no significant nutrient losses and organic matter during POA by H2O2/UV. Assays were performed to evaluate the degradation of AMX and CFX in distilled water for testing the two highest concentrations of H2O2 used in the first experiment. Efficiencies were obtained near 100% for the concentration of 928.0 mg l-1 with k values of 0.0009 s -1 for AMX and 0.0016 s-1 for CFX.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas / Made available in DSpace on 2012-10-18T19:11:15Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T04:31:32Z : No. of bitstreams: 1 177498.pdf: 3839789 bytes, checksum: ba55ccb0965d3fb423cab721f9a935a3 (MD5) / O ramo têxtil necessita grandes quantidades de água em seus processos industriais, acarretando uma enorme quantidade de rejeitos que devem ser convenientemente tratados antes de serem rejeitados nos corpos de água receptores. Entre os métodos disponíveis, mas não muito utilizado, para tratar os efluentes têxteis está a oxidação via Ozonólise. Neste contexto, o Objetivo deste trabalho de dissertação foi o de avaliar de uma forma parcial a eficiência da Ozonólise em tratar efluentes têxteis. Esta análise da eficiência foi avaliada por parâmetros físico-químicos (pH, DQO e Cor), bem como por parâmetros ecotoxicológicos (biotestes com Bactérias, Algas, Dáfnias, Peixes e Vegetais) através da comparação entre os resultados obtidos nos testes realizados com efluentes brutos e efluentes tratados. O processo de tratamento do efluente se fez em coluna recheada sendo o ozônio gerado por descarga elétrica. O efluente bruto entra na coluna pela parte superior, com uma vazão de 1000 ml/hora e vai ao encontro do fluxo de Ozônio ([O3] = 0,34 g/h), o qual é injetado por um difusor na parte inferior da coluna. O efluente tratado deixa a coluna pela parte inferior e o Ozônio que não reagiu é exaurido na parte superior da coluna. Os efluentes têxteis foram considerados como sendo tratados e disponíveis para os Biotestes após 30 horas de Ozonólise. As metodologias dos Biotestes foram baseadas nos projetos de normas da ISO (International Standard Organization). Os resultados obtidos com a comparação dos parâmetros físico-químicos foram os seguintes: redução da DQO em 88,4 %, redução da Cor em 80,9 % e diminuição do pH de 10,9 para 6,9. Com relação aos Biotestes, os efluentes têxteis brutos apresentaram toxicidade para os 5 tipos de Biotestes realizados (i.e., Fitotestes, Bactérias, Algas, Dáfnias e Peixes), enquanto que o efluente Ozonizado apresentou toxicidade para somente 3 tipos de Biotestes (Fitotestes, Bactérias e Algas), e em concentrações bem mais altas (diluições pequenas) do que o efluente bruto. O efluente têxtil bruto afetou diferentes espécies pertencentes a níveis tróficos distintos, o que pode ser interpretado como sendo um rejeito de impacto ambiental considerável. Observamos uma escala relativa de sensibilidade decrescente entre os diferentes parâmetros estudados na mesma espécie ou entre as diferentes espécies de organismos testados: Enzimas Vegetais > Proteínas > Bactérias > Biomassa Vegetal " Germinação " Algas " Dáfnias > Peixes. Como conclusão geral podemos afirmar que este trabalho contribuiu para demonstrar i) que a Ozonólise é um método eficiente para tratar efluentes têxteis; ii) a necessidade/utilidade de se incluir parâmetros Ecotoxicológicos (bateria de Biotestes) na legislação ambiental e nos estudos envolvendo problemas relacionados à poluição ambiental