O homem cada vez mais interfere e contamina o meio ambiente. Acidentes envolvendo o derramamento de substâncias químicas no solo tem sido cada vez mais frequente, gerando preocupação aos órgãos ambientais, visto que essa contaminação promove riscos à saúde humana, o que torna necessário intervenções que impulsionam o aprimoramento de técnicas de remediação. Dentre essas técnicas, a utilização de nanopartículas, em especial as nanopartículas de ferro de valência zero, têm se destacado para uso em remediação devido ao baixo custo de produção, elevada reatividade para contaminantes orgânicos e inorgânicos e baixa toxicidade. Para contaminantes inorgânicos não se tem definidas as melhores relações de nano ferro em relação ao contaminante e também o comportamento no solo. Dessa forma o objetivo do trabalho foi avaliar o transporte e a aplicação de nanopartículas de ferro para remediação de um solo residual argiloso, contaminado com cromo hexavalente. O trabalho foi dividido em três fases, em que na primeira foi avaliado a melhor concentração, tipo de nano ferro e determinação do parâmetro de filtração através do uso do ensaio em coluna de parede flexível com corpos de prova indeformados. Na segunda fase, a partir dos resultados da primeira, foram realizados ensaios de remediação do solo contaminado em bancada para se definir as melhores relações entre o nano ferro e o contaminante. E na terceira fase foram realizados ensaios com corpos de prova deformados e contaminados (800mg/Kg de Cr(VI)), para se avaliar a influência da pressão de injeção na eficiência do processo de redução do Cr (VI) Para realização dos ensaios de coluna, foi utilizado um solo residual argiloso, moldando-se corpos de prova de 5 cm de diâmetro e 5 cm de altura, utilizados na fase 1 e 3. Para avaliação do transporte e determinação do parâmetro de mobilidade de filtração foram utilizados 3 tipos de nanopartículas de ferro com e sem estabilizantes, nas concentrações de (1g/L, 4g/L, 7g/L e 10g/L), avaliando mudança na condutividade hidráulica do solo e concentração retida no meio. O parâmetro de filtração foi determinado utilizando-se o modelo analítico proposto por Reddy et al., (2014). Os resultados demonstram que as nanopartículas apresentam uma alta reatividade, porém baixa mobilidade para concentrações mais elevadas, tendo influência também o uso de estabilizantes. Os melhores valores obtidos nesta fase foram para concentrações de 1g/L e 4g/L, tanto para a mobilidade, quanto para a mudança na condutividade do meio O parâmetro de filtração, variou de 10-3s-1, para o nano ferro com surfactante e 10-2s-1, para o nano ferro sem surfactante. Para a remediação do cromo hexavalente se observou uma eficiência de 87% para a relação de 1000mg de Fe° para 23 mg de Cr(VI). Utilizando 4g/L na referida relação agente redutor e contaminante, em coluna se observou que maiores valores de pressão aumentam a eficiência da redução, porém acabam favorecendo a colmatação dos vazios do solo pelas nanopartículas. Utilizando uma pressão de 100Kpa, se obteve um valor de redução máximo próximo de 50%, muito menor que aqueles em bancada. Assim o uso de nanopartículas de ferro é eficiente para remediação de um solo argiloso contaminado com cromo (VI) ex situ, pois o contato do contaminante com o agente redutor se torna mais fácil pela melhor homogeneização do solo. As nanopartículas com surfactante apresentam melhor movimentação no solo e menor valor de filtração, sendo indicado o uso de uma concentração de até 4 g/L para não alterar as características naturais do meio. / The human being is constantly interfering and contaminating the environment. Accidents evolving the spill of chemical and toxic substances in the soil has been more frequently nowadays. This topic became a concern to the environmental regulation departments around the world, since this contaminations promote risks to the human health. In this way the necessity for improvements in the remediation techniques is required. Among the techniques, the use of nanoparticles zero valent iron has being highlight for use in remediation process due it's low cost for production, low toxicity and high reactivity for organic and inorganic contaminants. For inorganic contaminants the best nanoiron/contaminant ration and also the behavior in the soil have not been defined. Thus, the objective of this work was to evaluate the transport and the application of iron nanoparticles for the remediation of residual clay soil contaminated with hexavalent chromium The work is divided in three phases: The first evaluated the best concentration, type of nanoiron and determination of the filtration parameter through the use of the flexible wall column test with undeformed specimens. In the second phase, from the results of the first phase remediation tests were carried out on the contaminated soil in the workbench to define the best relations between the nanoiron and the contaminant. In the third phase, tests with deformed and contaminated test specimens (800 mg / kg Cr (VI)) were carried out to evaluate the influence of the injection pressure on the Cr (VI) reduction efficiency. To perform the column tests, a residual clay soil was used, molding test pieces 5 cm in diameter and 5 cm in height, used in phase 1 and 3. For evaluation of the transport and determination of the parameter of mobility of filtration (1 g / L, 4 g / L, 7 g / L and 10 g / L) were used, evaluating changes in soil hydraulic conductivity and the concentration retained in the system. The filtration parameter was determined using the analytical model proposed by Reddy et al., (2014).The results demonstrate that the nanoparticles have a high reactivity, but low mobility at higher concentrations, and also the use of stabilizers. The best values obtained in this phase were for concentrations of 1g/L and 4 g/L, both for mobility and for the change in conductivity of the system The filtration parameter ranged from 10-3s-1, for the nanoiron with surfactant and 10-2s-1, to the nanoiron without surfactant. For the remediation of the hexavalent chromium, an efficiency of 87% was observed for the ratio of 1000mg Fe ° to 23mg Cr (VI). By using 4g / L in the referred reducing agent and contaminant ratio, it was observed in column that higher pressure values increase the reduction efficiency, but they end up favoring the filling of the voids of the soil by the nanoparticles. Using a pressure of 100Kpa, a maximum reduction value of around 50% was obtained, much lower than those in bench. Thus, the use of iron nanoparticles is efficient for the remediation of a clay soil contaminated with chromium (VI) in deformed samples, since the contact of the contaminant with the reducing agent is made easier by better homogenization of the soil. The nanoparticles with surfactant present better a better movement in the soil and a lower filtration value, being indicated the use of a concentration of up to 4 g/l in order not to alter the natural characteristics of the system.

Este trabalho apresenta os resultados obtidos no processo de remediação de uma área impactada pelo composto tetracloroeteno através do emprego da tecnologia de oxidação química in situ (ISCO). O teste de bancada realizado em uma amostra de água subterrânea da área de estudo tratada com uma solução de 5% de permanganato de potássio resultou em um percentual de remoção da massa de tetracloroeteno e seus produtos de degradação natural (tricloroeteno, dicloroeteno e cloreto de vinila) superior a 99%. Ao todo, foram injetados em subsuperfície 2950 kg de permanganato de potássio a uma concentração de 6% para o tratamento de 20000 m³ de um aqüífero impactado pelo composto tetracloroeteno e os seus produtos de degradação natural. A injeção de permanganato potássio resultou na destruição de aproximadamente 70% das concentrações de tetracloroeteno e seus produtos de degradação natural na área alvo de remediação dentro de um período de 30 dias após o término da aplicação do oxidante em subsuperfície, comprovando a eficiência do processo de oxidação química in situ para o tratamento de águas subterrâneas impactadas pelo composto tetracloroeteno. / This work presents the results obtained during the remediation process of an area impacted by the compound tetrachloroethene applying the technology of in situ chemical oxidation (ISCO). The bench test performed in a groundwater sample from the study area treated with a 5% potassium permanganate solution resulted in a percentage removal of tetrachloroethene mass and its natural degradation products (trichloroethene, dichloroethene and vinyl chloride) superior than 99%. In total, it was injected in the subsurface 2950 kg of potassium permanganate with a concentration of 6% in order to treat 20000 m³ of an aquifer impacted by the compound tetrachloroethene and its natural degradation products. The potassium permanganate injection resulted in the destruction of approximately 70% of the tetrachloroethene concentration and its natural degradation products in the target area within a period of 30 days after finishing the oxidant application in the subsurface, confirming the efficiency of the in situ chemical oxidation process for treating groundwater impacted by tetrachloroethene.

Foi instalada uma barreira reativa (sistema funnel and gate) com a finalidade de pesquisar a degradação abiótica de solventes clorados presentes em água subterrânea a jusante de indústria química localizada no município de São Paulo. O sistema instalado em escala piloto foi monitorado ao longo de 29 meses para acompanhamento das concentrações dos contaminantes de interesse (organoclorados) identificados anterior e posteriormente à passagem pelo sistema de remediação. Os resultados dos últimos 12 eventos de monitoramento comprovaram a eficiência esperada do sistema para degradação dos solventes clorados com dupla ligação (etenos e ainda apresentaram resultados positivos na degradação de etanos. As concentrações medidas em três poços de monitoramento, instalados a montante, jusante e dentro da barreira reativa forneceram evidências do processo de degradação a partir das quais puderam ser observadas a total dehalogeneização dos etenos. A barreira reativa instalada com profundidade de 5,15 m, comprimento de 3,00 m e largura de 1,20m foi preenchida por mistura de granalha de aço e areia na proporção em massa de 81,93 % de areia para 18,07 % de granalha, quantidade de ferro pouco superior ao valor sugerido na literatura e que culminou na eficiência esperada do sistema mesmo após 2 anos e 5 meses de funcionamento contínuo sem alterações estruturais. / A permeable reactive barrier (funnel and gate system) was installed to evaluate abiotic degradation of chlorinated solvents in groundwater downgrandient of a chemical industry on São Paulo. The remediation system was installed on a pilot scale and was monitored during 29 months to measure the concentrations of chlorinated solvents in groundwater before and after the reactive barrier. The results of the latest 12 monitoring events confirmed the system\'s efficiency for ethene\'s degradation and showed an unexpected but positive result for ethane\'s degradation. The concentrations were measured on three monitoring wells installed upgradient, inside and downgradient the reactive barrier and showed evidences of dehalogenation processes of ethenes. The reactive barrier has 5, 15 m depth, 3,00 m long and 1,20 m large, was filled by a mixture of steel grains and sand at proportion of 81,93% weight of sand and 18,07% weight of steel, a little more than steel (iron) suggested on the bibliography. Two years and 5 months after the system installation, without any structural changes, the efficiency on the chlorinated degradation processes was maintained.

A emissão de resíduos tem contribuído imensamente para que os seres humanos se tornem vulneráveis e expostos a elementos químicos tóxicos, dentre eles, o arsênio. Este elemento ocupa o primeiro lugar na lista de substâncias de elevada prioridade, com alto risco toxicológico e de exposição segundo a Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR) do Centers for Disease Control and Prevention (CDC). A exposição ao arsênio está associada ao surgimento de vários tipos de câncer, diabetes, aterosclerose, doenças cardiovasculares, pulmonares, imunológicas, hematológicas, gastrintestinais, hepáticas, renais, neurológicas, dentre outras. Uma das mais importantes fontes antropogênicas de arsênio é a mineração, que pode contribuir para contaminação de solos, água, ar e alimentos. Um exemplo de contaminação ambiental por arsênio, no Brasil, ocorre na cidade de Paracatu-MG, devido à exploração de uma mina de ouro. Entretanto, pouco se sabe em relação às condições ambientais na região e aos níveis de exposição da população local. Neste sentido, este trabalho teve como objetivos: (i)-avaliar a concentração de arsênio em amostras de material particulado, amostras de água doce superficial (sub-bacia do rio Paracatu), solos e de água tratada disponível para o consumo humano em bairros próximos e distantes da região de mineração; (ii)- avaliar a concentração de arsênio em amostras de urina e unha de moradores dos bairros monitorados no item (i); e (iii) propor um método de remedição ambiental de amostras de águas contaminadas da região utilizando nanomaterial magnético. Os valores da concentração de material particulado apresentaram grandes variações entre as regiões em estudo, mas ficaram dentro do limite estabelecido pela ATSDR de 20 a 100ng/m3 para regiões urbanas. Já as amostras de águas superficiais apresentaram valores alterados em relação ao estabelecido de 10?g L-1 segundo o CONAMA 357 de 2005. As concentrações de As em água de beber em geral estiveram dentro dos limites estabelecidos. Os valores de As em urina e unha apresentaram valores mínimos menores que o limite de detecção (< LOD) e valores máximos de 9.210 ?g g-1 de creatinina em urina e 31.502 ng g-1 em unha. Finalmente, o método proposto para remediação química apresentou grande eficiência para adsorção de As, com capacidade máxima de adsorção de 37,3 mg g- 1. Além disso, sua aplicação na remediação das águas superficiais contaminadas ou em áreas de rejeitos da região de mineração é de extrema simplicidade / The emission of waste has contributed immensely to humans become vulnerable and exposed to toxic chemicals, among them, the arsenic. This element occupies the first place in the list of substances of high priority, with high toxicological risk and exposure according Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR) of Centers for Disease Control and Prevention (CDC). Exposure to arsenic is associated with the appearance of various types of cancer, diabetes, atherosclerosis, cardiovascular disease, pulmonary, immunological, hematological, gastrointestinal, hepatic, renal, neurological, among others. One of the major anthropogenic sources of arsenic in the world is mining, which can contribute to contamination of soil, water, air and food. An example of environmental contamination by arsenic in Brazil occurs in the Paracatu city of -MG, due to the operation of a gold mine. However, little is known about the risks of the local population to arsenic exposure, although several effects typically associated with high exposure to this toxic chemical. Then, the aims of this study were: (i) assess the concentration of arsenic in particulate matter samples, surface freshwater samples (sub-basin of the Paracatu river), soil and of treated water available for human consumption in neighborhoods with nearby mining region; (ii) Evaluate the concentration of arsenic in urine and nail samples of residents from region of item (i); and (iii) propose a method for environmental remediation of contaminated water samples from the region using magnetic nanomaterial. The values of particulate matter concentration showed large variations between regions under study, but were within the limit established by ATSDR from 20 to 100 ng /m3 in urban areas. As for the surface water samples showed alterations values in relation with the 10?g L-1 established according to CONAMA 357 of 2005. The concentrations in drinking water generally were within the established limits. Soil samples showed high As concentrations. The values in urine and nail showed since lower values than the minimum limit of detection ( < LOD) until maximum values of 9,210?g g -1 creatinine in urine and 31,502ng g -1 in nail. Finally, the proposed chemical remediation method showed high efficiency for adsorption of As, with maximum adsorption capacity of 37.3 mg g-1. It is easily possible its application in the remediation of contaminated surface water or in areas of mining wastes.

O presente trabalho teve o intuito de desenvolver um novo dispositivo para melhor conhecer a movimentação de combustíveis no meio subterrâneo, fundamental à definição de tecnologias para remediação de áreas contaminadas. Paralelamente, procurou-se verificar a viabilidade da utilização do dispositivo proposto como método simples, rápido e de baixo custo para investigação do fluxo do óleo diesel, da gasolina e do biodiesel no solo. Fabricou-se um microcanal em poli(dimetil)siloxano que reproduziu fielmente as dimensões e geometrias dos poros e canais do solo. Inicialmente, o microcanal foi saturado com ar; em seguida, injetou-se o combustível e sequencialmente, a água de tal forma a simular um derramamento de combustível no solo sucedido por uma precipitação. Cada operação foi gravada em vídeo ou fotografada, o que permitiu a visualização dos fenômenos que ocorriam no interior do canal. Os resultados obtidos mostraram a viabilidade do dispositivo proposto para o estudo da movimentação dos combustíveis no meio subterrâneo. Verificou-se que tanto a gasolina quanto o óleo diesel evaporam, sendo a primeira mais rapidamente do que o segundo. O experimento permitiu calcular a taxa de evaporação de gasolina no solo. O óleo diesel e o biodiesel ficaram retidos nos poros fechados e a eventual água da chuva que escoava pelo mesmo caminho que a fase gasosa (ar e no caso do óleo diesel, vapores) removia parcialmente esses combustíveis. / The present work had the aim of developing a new device for better understanding fuel motion in the underground soil a key issue for the definition of contaminated area remediation technologies. As a side goal one tried to verify the feasibility of using the proposed device as a simple, fast and inexpensive tool for the investigation of underground fuel flow in porous soil by means of laboratory experiments with it. A poly(dimethyl)siloxane microchannel reproducing exactly the dimensions and geometries of soil pores and channels has been fabricated. Initially the microchannel was saturated with air; then firstly fuel was injected and sequentially water in order to mimic soil contamination by fuel leakage followed by a rain fall. Each and every operation was video recorded or photographed what allowed the visualization of the phenomena occurring inside the microchannel. Results showed the viability of the proposed device for studying the transport of fuels in the underground soil. It has been verified that gasoline vaporizes as does diesel oil as well, the former quicker than the last. The experiment allowed calculating the evaporation rate of gasoline in the soil. It has been seen that diesel oil and biodiesel remained trapped in closed pores and the eventual rain water flowed through the gaseous phase way (air and in the case of diesel oil, vapor) partially removing them.

O principal objetivo do presente trabalho foi o de propor estratégias para a remediação de uma das áreas fontes de contaminação por metais na Bacia do Rio Ribeira de Iguape. Assim, inicialmente foi efetuado um diagnóstico da contaminação na área de estudos que possibilitou a elaboracão de uma análise espaço-temporal da contaminação por metais na bacia e a identificação das atuais fontes desses elementos para os ecossistemas naturais. A partir da escolha de uma destas fontes, qual seja a área de disposição de rejeitos de mineração de chumbo-prata (Pb-Ag) da Mina do Rocha, foram feitas caracterizações químicas, mineralógicas e toxicológicas (bioensaios) dos resíduos e conduzidos experimentos em microcosmos que buscaram simular tanto a permanência destes rejeitos em pilhas quanto a sua inundação, já que existe uma proposta de implantação de uma represa no local para geração de energia (Usina Hidrelétrica do Tijuco Alto). O trabalho conclui que a forma de disposição atual das pilhas é totalmente inadequada e que a submersão dos rejeitos também é desaconselhada, pois propiciaria a liberação de metais para a água e colocaria em risco a sobrevivência de organismos planctônicos de água doce que constituem a base da cadeia alimentar deste ecossistema. A alternativa proposta pelo presente trabalho sugere a retirada dos rejeitos do local e sua disposição de maneira que permaneçam insaturados e protegidos da ação de processos erosivos. Uma possível alternativa seria a colocação do material no interior das galerias subterrâneas da Mina do Rocha. No entanto, a implantação desta medida exigiria um estudo detalhado a respeito da influência do lençol freático ou de outros dutos d\'água no local. Outras alternativas consideradas adequadas envolvem a utilização de técnicas de estabilização/solidificação e disposição em aterros de resíduos perigosos de acordo com as normas e exigências legislativas existentes. / The aim of the present work was to propose strategies for the remediation of one of the contamination sources by metals in the Rio Ribeira de Iguape Basin. Initially a diagnosis of the contamination was made in the study area, which allowed for a space-temporal analysis of the contamination by metals in the basin and the identification of the present sources of such elements for natural ecosystems. The lead-silver waste disposal site of Rocha Mine was chosen as a test area for the suggestion of remediation strategies, where chemical, mineralogical, and toxicological (bio-essays) characterization ofthe wastes were carried out. Experiments were conducted in order to simulate the stability of the wastes in piles and their immersion, since there is project of the construction of a dam for energy generation in this place (Usina Hidréletrica de Tijuco Alto). The study concluded that the present localization of the waste piles is inadequate and their submersion is also inadvisable, propitiating the liberation of metals to the water and threatening the survival of plankton organisms in the water. The alternative proposed in the present work suggests the removal of the waste from the area and their proper disposal so that they remained unsaturated and protected from erosive processes. A possible alternative is to locate them within the subterranean galleries of the Rocha Mine. Other alternatives proposed involve stabilization/solidification techniques and disposal of dangerous wastes in landfills according to the norms and requirements of related legislation.

Made available in DSpace on 2017-07-10T17:36:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_Diss_Gustavo_Ferreira_Coelho.pdf: 3616358 bytes, checksum: 6c35eae893638597917b0147826871aa (MD5) Previous issue date: 2014-02-21 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This study proposes evaluate the use of chasew nut s shell (Anarcadium occidentale L.) CNS - as a natural adsorbent on the removal of metallic ions Cd2+, Pb2+, Cr3+, Cu2+ and Zn2+ from aqueous medium, as alternative to activated carbon and other treatments. The cashew nut was collected in Curionópolis, in the state of Pará, where experiment was performed at the Laboratory of Environmental Chemistry and Instrumental of UNIOESTE Marechal Cândido Rondon, Paraná. After the extraction of liquid by the cashew nut s shell (LCNS) the adsorbent was characterized as its chemical composition, structural, by infrared spectroscopy (IR), morphological, by scanning electron microscopy (SEM), and point of zero change (pHPCZ). Thereafter were made tests to determine the influence of pH, mass of adsorvent, contact time, initial concentration and temperature and also to determine the optimal conditions of adsorption.The adsorption kinetics was evaluate thought mathematics models of pseudo first, pseudo second order, Elovich and diffusion intraparticle, and the adsorption isotherma were linearized as the mathematics models of Langmuir, Freundlich and Dubinin-Radushkevich (D-R). Lastly was held the desorption and the comparison with activated carbon. Was observed by MEV that the CNS showed aspect lamella, spongy, irregular structure and heterogeneous, and by IR may be the presence hydroxyl groups, aliphatic, phenolic, carboxylic acid, in both analyzes confer to adsorbent characteristics favorable to adsorption. The pHPCZ of CNS is between 3,69 and 4,01. The adsorbents mass; 12 g L-1 and contact time of 60 min. The pseudo second order models and D-R suggested the predominance of chemiosorption on process. The adjust of Langmuir and Freundich moldels suggested the occurrence of adsorption as in mono as multilayers. The thermodynamic study demonstrated that the process was only spontaneous for the Cd2+ in 15 e 25 ºC. The CNS presented high rate os desorption of Cd2+ and Pb2+, being only the Cr3+ what presented low rate of desorption. Concerning the ions Cu2+ and Zn2+ the optimal condition of adsorption were pH of solution 4,0 and 5,0 respectively; mass of CNS: 8 g L-1 and contact time of 60 min. The Cu2+ for the CNS adjusted itself for models of pseudo second order, Langmuir suggesting chemisorptions and adsorption in monolayers and the D-R model in which fisiosorption suggested. The Zn2+ adjusted itself by pseudo second order models, D-R. Langmuir and Freundlich, suggesting chemical adsorption and in mono and multilayers. The enthalpy values (ΔH) suggested physisorption. The biosorbent observed lower efficiency of adsorption that the CA, however the desorption efficiency was much greater suggesting the possibility of reuse of biosorbent for removal of Cu2+ and Zn2+. In this manner it can be conclude that the CNS has potential for add economic value and increase the production chains of the culture, when this residue utilized for removal of Cd2+, Pb2+, Cr3+, Cu2+ and Zn2+ of contaminated waters / Este trabalho propõe avaliar o uso da casca da castanha de caju (Anarcadium occidentale L.) CCC como adsorvente natural na remoção dos íons metálicos Cd2+, Pb2+ Cr3+, Cu2+ e Zn2+ de meio aquoso, como alternativa ao carvão ativado e demais tratamentos. As castanhas de caju foram coletadas em Curionópolis, no estado do Pará, sendo o experimento realizado no Laboratório de Química Ambiental e Instrumental da UNIOESTE - Marechal Cândido Rondon, Paraná. Após a extração do líquido da casca da castanha de caju (LCC) o adsorvente foi caracterizado quanto a sua composição química, estrutural, por espectroscopia de infravermelho (IR), morfológica, por microscopia eletrônica de varredura (MEV), e ponto de carga zero (pHPCZ). Em seguida foram realizados testes para verificar a influência do pH, massa de adsorvente, tempo de contato, concentração inicial e temperatura e também para determinar as condições ótimas de adsorção. A cinética de adsorção foi avaliada por meio dos modelos matemáticos de pseudoprimeira, pseudossegunda ordem, Elovich e difusão intrapartícula, e as isotermas de adsorção foram linearizadas conforme os modelos matemáticos de Langmuir, Freundlich e Dubinin-Radushkevich (D-R). Por fim foi realizada a dessorção e a comparação com carvão ativado. Pela MEV foi observado que a CCC apresentou aspecto lamelar, esponjoso, estrutura irregular e heterogêneia, e pelo IR pode se a presença de grupos hidroxilas, alifáticos, fenólicos, carboxílico, em ambas análises conferem ao adsorvente características favoráveis à adsorção. O pHPCZ da CCC está entre 3,69 e 4,01. As condições ótimas de adsorção dos íons Cd2+, Pb2+ e Cr3+ foram: pH: 5,0; massa do adsorvente: 12 g L-1 e tempo de equilíbrio de 60 min. Os modelos de pseudossegunda ordem e D-R sugeriram a predominância de quimiossorção no processo. O ajuste dos modelos de Langmuir e Freundlich sugeriram a ocorrência de adsorção tanto em mono quanto multicamadas. O estudo termodinâmico demonstrou que o processo somente foi espontâneo para o Cd2+ em 15 e 25 ºC. A CCC apresentou alta taxa dessorção de Cd2+ e Pb2+, sendo apenas o Cr3+ o que apresentou baixa dessorção. Com relação aos íons Cu2+ e Zn2+ as condições ótimas de adsorção foram pH da solução 4,0 e 5,0 respectivamente; massa da CCC: 8 g L-1 e tempo de contato de 60 min. Os modelos de pseudossegunda ordem, Langmuir se ajustaram a adsorção do íons Cu2+ para a CCC sugerindo quimiossorção e adsorção em monocamadas e pelo modelo de D-R na qual sugeriu fisiosorção. O Zn2+ se ajustou aos modelos de pseudossegunda ordem, D-R, Langmuir e Freundlich sugerindo adsorção química e em mono e multicamadas. Os valores de entalpia (ΔH) sugeriram fisiosorção. O biossorvente apresentou menor eficiência de adsorção que o CA, porém a eficiência de dessorção foi muito maior sugerindo a possibilidade de reutilização do biossorvente para remoção de Cu2+ e Zn2+. Desta maneira pode-se concluir que a CCC possui potencial para agregar valor econômico e aumentar a cadeia produtiva da cultura, quando este resíduo for utilizado para a remoção de Cd2+, Pb2+, Cr3+, Cu2+ e Zn2+ de águas contaminadas

Made available in DSpace on 2017-07-10T17:37:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Daniel_Schwantes.pdf: 3325077 bytes, checksum: 845e868a25cd07a543cfa253d63713a6 (MD5) Previous issue date: 2013-02-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The present work aimed evaluate the use of solid wastes from the industry of cassava root processing (Manihot esculenta Crantz) (bark, bagasse and the mix bark + bagasse), as natural adsorbents for the removal of the metal ions Cd+2, Pb+2 and Cr3+ from polluted hydric bodies. In the first moment, the biosorbents were characterized chemically, structurally and morphologically. After this step, adsorption tests were conducted aiming to determine the ideal conditions of pH, mass of adsorbent and contact time between the adsorbent/adsorbate for the removal process of these metal ions. The adsorption kinetics was evaluated by the mathematical models of pseudo-first order, pseudo-second order, Elovich and intraparticle diffusion. By this primary results were obtained the isotherms of adsorption, which were linearized by the mathematical models of Langmuir, Freundlich and Dubinin-Radushkevich. Besides, were also evaluated the effect of temperature and the biosorbents desorption capacity. By the micrographs was observed surfaces with characteristics favorable to adsorption process, and by the infrared spectrum were identified possible structural compounds like lignin, cellulose and hemicellulose. The pHPCZ determinated was 6.00, 6.17 and 6.24 for the biosorbents bark, bagasse and bark + bagasse, respectively. The mass tests demonstrate that the proportion biosorbent/contaminant of 8 g/L is enough for an efficient removal of the metal ions. The influence of pH in the adsorption was determinated in the range of pH (4.0 to 6.0) for Cd2+, Pb2+ and Cr3+, being the more adequate range between the pH 5.0 and 6.0, so it was chosen to work with the pH of 5.5. The time for the dynamic equilibrium for the adsorption process is 60 min for the three materials, for the three studied metal ions. The kinetics model of pseudo-second order had the best fitting to the experimental data. The cassava adsorbents have proved to be efficient in the adsorption of the metallic ions Cd2+, Pb2+ and Cr3+, being the adsorption process of endothermic character, i. e., influenced by the increase of temperature. The cassava materials presented good desorption of Cd2+ and Pb2+, being only the metal Cr3+ the one who presented very low desorption rates, for the biosorbents and for the activated carbon, indicating that this metal is strongly ligated to the adsorbent sites. By the obtained results it can be concluded that the use of the wastes bark, bagasse and bark + bagasse of cassava presented themselves as potential biosorbents viable for the decontamination of hydric bodies polluted by metallic ions Cd2+, Pb2+ e Cr3+. In this way, it is verified that this practice complements the final steps of the productive chain of cassava, bringing a brand new destiny for these solid wastes from the cassava agroindustry / O presente trabalho teve por objetivo avaliar o uso de resíduos sólidos da indústria de processamento de raízes de mandioca (Manihot esculenta Crantz) (casca, bagaço e a mistura casca + bagaço) como adsorventes naturais na remoção dos íons metálicos Cd2+, Pb2+ e Cr3+ de corpos hídricos contaminados. Em uma primeira etapa, os biossorventes foram caracterizados quimicamente, estruturalmente e morfologicamente. Após esta etapa foram realizados testes de adsorção objetivando determinar as condições ideais de pH, massa de adsorvente, tempo de contado entre adsorvente/adsorvato para o processo de remoção dos íons metálicos. A cinética de adsorção foi avaliada por meio dos modelos matemáticos de pseudoprimeira, pseudossegunda ordem, Elovich e difusão intrapartícula. A partir destes resultados preliminares foram obtidas as isotermas de adsorção, as quais foram linearizadas conforme os modelos matemáticos de Langmuir, Freundlich e Dubinin-Radushkevich. Além disso, foram avaliados o efeito da temperatura e a capacidade de dessorção dos biossorventes. Conforme as micrografias dos biossorventes foram observadas superfícies com características favoráveis à adsorção, e por meio dos espectros de infravermelho foram identificados possíveis compostos estruturais, como lignina, celulose e hemicelulose. O pHPCZ determinado foi de 6,00; 6,17 e 6,24 para os adsorventes casca, bagaço e casca + bagaço, respectivamente. Os testes de massa demonstraram que a proporção biossorvente/contaminante de 8 g/L são suficientes para uma eficiente remoção íons metálicos em solução. A influencia do pH na adsorção foi determinada na faixa de pH (4,0 a 6,0) para Cd2+, Pb2+ e Cr3+, sendo que a faixa mais adequada foi encontrada entre pH 5,0 e 6,0, portanto optou-se por trabalhar com pH de 5,5. O tempo de equilíbrio dinâmico para o processo de adsorção foi de 60 min para os três materiais e para os três íons metálicos estudados. O modelo cinético de pseudossegunda ordem foi o que melhor se ajustou aos valores experimentais. Os adsorventes a base de mandioca se mostraram eficientes na remoção dos íons metálicos Cd2+, Pb2+ e Cr3+, sendo que o processo adsortivo é de caráter endotérmico, ou seja, influenciado pelo aumento da temperatura. Os materiais a base de mandioca apresentaram dessorção de Cd2+ e Pb2+ entre 60 a 80 %, sendo apenas o íon Cr3+ o que apresentou porcentagens de dessorção abaixo de 2%. Pelos resultados obtidos conclui-se que a utilização de biossorventes de mandioca se apresenta viável na descontaminação de corpos hídricos poluídos pelos íons metálicos Cd2+, Pb2+ e Cr3+. Deste modo, verifica-se que esta prática complementa as etapas finais da cadeia produtiva da mandioca, dando um novo destino aos resíduos sólidos a esta atividade

Dentre os contaminantes de água subterrânea de maior importância está o tetracloroeteno (PCE), o qual é altamente tóxico e potencialmente carcinógeno. As comunidades bacterianas de águas subterrâneas contaminadas com PCE e a diversidade de bactérias capazes de degradar esses organoclorados são pouco conhecidas. O objetivo deste trabalho é comparar a estrutura das comunidades de bactérias de amostras de água subterrânea em uma área contaminada com PCE e selecionar um consórcio microbiano capaz de degradar eficientemente o PCE em reator horizontal de leito fixo (RHLF). Amostras de água subterrânea de oito poços de monitoramento, instalados em uma área contaminada com PCE foram coletadas e analisadas para determinação de oxigênio dissolvido, potencial redox, condutividade elétrica, pH e concentração de tetracloroeteno, tricloroeteno, cis-dicloroeteno e cloreto de vinila (COVs). As amostras foram analisadas também para a determinação da estrutura das comunidades de bactéria por PCRDGGE e seqüenciamento de clones do gene rRNA 16S. Os parâmetros físico-químicos oscilaram consideravelmente ao longo do tempo em todos os poços de monitoramento (PM). Tetracloroeteno e tricloroeteno foram detectados apenas no PM6. As estruturas das comunidades bacterianas dos PMs analisados mostraram tanto variação temporal quanto espacial. As análises das comunidades bacterianas nos PM6 e PM8, contaminado e não-contaminado com PCE, revelaram resultados semelhantes aos obtidos por DGGE. Uma maior riqueza estimada de espécies bacterianas foi observada nas amostras do PM8, pelo menos em duas épocas de amostragem, sugerindo que a contaminação com PCE está associada com a redução da diversidade bacteriana em água subterrânea. Cultivos de enriquecimento e ensaios de degradação do PCE foram realizados utilizando-se um RHLF, o qual foi preenchido com sedimento do PM6 imobilizado em espuma de poliuretano e enriquecido com meio mineral básico suplementado com PCE. A análise das alterações nas comunidades de bactérias nos reatores foi feita por PCRDGGE e seqüenciamento parcial do gene rRNA 16S. No ensaio de degradação do PCE no RHLF foi utilizado meio com PCE suplementado ou não com lactato e acetato. Tanto pelo DGGE quanto pelo seqüenciamento, foi observada a seleção de bactérias específicas no reator. A partir das análises de seqüenciamento, essas bactérias foram identificadas como Alphaproteobacteria e Sphingobacteria. No ensaio de degradação do PCE, os parâmetros físico-químicos do meio não mostraram variações ao longo do comprimento dos reatores. As análises de COVs mostraram uma grande eficiência na degradação do PCE (98%), com um tempo de retenção de 12 horas, não havendo diferença significativa na percentagem de degradação em meio com lactato ou acetato, com relação ao controle sem fonte de carbono. No processo de degradação nenhum dos produtos da via de degradação do PCE foi detectado, o que sugere uma via alternativa de degradação do PCE, a qual ocorre em aerobiose. / Tetrachloroethene (PCE) is one of the most important contaminants of groundwater, since it is highly toxic and potentially carcinogenic. The bacterial communities of PCE contaminated groundwater and the diversity of bacteria capable of degrading this contaminant are barely known. The objective of this work is to compare the structure of bacterial communities from groundwater samples from a PCE contaminated site and select a microbial consortium capable to degrading efficiently PCE in a horizontal fixed bed reactor (HFBR). Groundwater samples from eight monitoring wells, installed in a PCE contaminated site were collected and analyzed for determination of dissolved oxygen, redox potential, electrical conductivity, pH, and concentrations of tetrachloroethene, trichloroethene (TCE), cis- and trans-dichloroethene, vinyl chloride (VOCs). The structure of the bacterial communities was determined by PCR-DGGE and 16S rRNA gene clone sequencing. The physical-chemical parameters oscillated considerately throughout time in all the monitoring wells (MW). PCE and TCE were detected only in MW6. The bacterial community structures in the groundwater from the MWs analyzed showed temporal and spatial variation. The analysis of the bacterial communities in MW6 and MW8, contaminated and non-contaminated with PCE, respectively, based on sequencing of 16S rRNA gene clones revealed results to the ones observed by DGGE. Estimated richness of bacterial species was higher in samples from MW8, at least in two sampling times, suggesting that the contamination with PCE is associated with reduction of bacterial diversity in groundwater. Enrichment cultures and PCE biodegradation assays were performed in a HFBR, which was filled with sediment from MW6 immobilized onto polyurethane foam and enriched with basic mineral medium supplemented with PCE. Shifts in bacterial community structure were analyzed using PCRDGGE and partial sequencing of 16S rRNA gene clones. In the PCE biodegradation assays in the HFBR, were performed in medium containing lactate or acetate. DGGE and 16S rRNA gene clone sequencing data suggest selection of specific bacteria in the reactor. Sequencing data showed that these bacteria belong to Alphaproteobacteria and Sphingobacteria. In the PCE biodegradation assays, media physical-chemical parameters did not show variation along the reactor length. VOC analyses showed a great efficiency in the degradation of PCE (98%) with a residence time of 12 hours in the reactor, and no significant differences were observed in the presence of lactate or acetate, as compared to the medium without a carbon source. During the biodegradation process, none of the products from the anaerobic pathway of PCE reductive dechlorination was detected, suggesting that an alternative PCE biodegradation pathway is occurring in aerobiosis.

A contaminação de solos por derivados de petróleo é freqüente no Estado de São Paulo. Nesta tese estudaram-se dois métodos de remediação de solo contaminado por derivados de petróleo: a oxidação química e a biorremediação, em condições in-situ. Usou-se o benzeno como hidrocarboneto modelo em ensaios em laboratório. Nos tratamentos oxidativos comparou-se a ação dos reagentes oxidantes permanganato de potássio, peróxido de hidrogênio, reagente de Fenton (H2O2/ Fe+2) e pseudo-reagente de Fenton (H2O2/ solução de nutrientes) sobre o benzeno, e quando em contaminação conjunta com etanol, chumbo e cádmio. Os resultados mostraram que os tratamentos oxidativos foram mais efetivos que o processo espontâneo e que a capacidade dos reagentes testados de degradar benzeno foi equivalente. O tempo total para a degradação de benzeno em solo normal foi de cinco dias e no solo contaminado com metais o tempo foi de seis dias. O etanol retardou a degradação de benzeno no primeiro dia de aplicação dos oxidantes em todos os casos, sem alterar o tempo total para a degradação do benzeno. Os tratamentos oxidativos alteraram a lixiviação dos metais adicionados ao solo: aumentaram a lixiviação do chumbo, sendo quatro vezes maior para reagente de Fenton e reduziram a lixiviação do cádmio em cerca de 50 % em todos os casos. Para a biorremediação, procurou-se avaliar o efeito da concentração do contaminante sobre o tempo de tratamento. Foram estudadas concentrações de benzeno entre 4500 e 25000 ppm. Atingiu-se a biorremediação em no máximo 19 dias para todos os ensaios com adição de nutrientes. A adição de nutrientes foi considerada etapa essencial para a biorremediação. A constante de velocidade de biodegradação do benzeno em solo variou em função da concentração de benzeno inicial, mantendo-se aparentemente constante para concentrações abaixo 15000 ppm e com menor valor para 25000 ppm. / Soil contamination by oil and its derivatives is found at many sites in São Paulo, Brazil. Two remediation methods soil contaminated by benzene were studied in this Thesis. Firstly, the chemical oxidation and secondly bioremediation, both simulating in-situ conditions. Tests were carried out under laboratory conditions. In the oxidation tests a comparison among the efficiency of potassium permanganate, hydrogen peroxide, Fenton?s reagent (H2O2/ Fe+2) and pseudo Fenton?s reagent (H2O2/ nutrient solution) on the benzene oxidation was performed. Benzene oxidation was also studied varying the concentration of ethanol, lead and cadmium in the soil. Results indicated that reactants improved the oxidation rate of benzene in comparison to natural conditions. The oxidizing agents presented the same efficiency to oxidize benzene. The benzene was degraded under oxidizing conditions in five days, and when the soil was contaminated with metals this time was six days. In all tests, ethanol delayed the degradation of benzene in the first day, but the overall time to degrade benzene was not affected. Under the imposed oxidizing conditions lead in the lecheate increased in TLCP tests. Using the Fenton?s reagent the increase of lead concentration in the lecheate was 4 times greater under natural conditions. On the other hand, cadmium presented the opposite behavior, e.g., Cadmium concentration in the lecheate was decreased 50% for all oxidizing conditions. In the bioremediation tests the effect of benzene initial concentration over bioremediation process was investigated. Benzene concentration in the soil varied in the range of 4500 to 25000 ppm. In all tests using nutrient additions, benzene degradation was achieved in a period of 19 days at maximum. Consequenty the feed of nutrients to the soil was considered an important step in the bioremediation process. The benzene degradation constant rate did not changed using initial benzene concentrations up to 15000 ppm. A decrease in the benzene degradation constant rate was observed when the initial benzene concentration raised to 25000 ppm.