Estações de tratamento de água que tratam águas com cor elevada, causada pela presença de substâncias húmicas, e baixa turbidez têm apresentado problemas operacionais, principalmente na coagulação. As substâncias húmicas aquáticas (SHA) apresentam moléculas de massa molecular variada, grande parte entre 500 Da e 10 kDa. Por esse motivo, as condições de coagulação (tipo e dosagem de coagulante e pH de coagulação) podem ser totalmente distintas no tratamento de águas com a mesma coloração, devido à presença de SHA com propriedades estruturais diferentes, conforme já observado em pesquisas recentes. Neste contexto, o presente trabalho estudou a influência do tamanho molecular aparente das SHA na coagulação por hidroxicloreto de alumínio e fez a comparação dos custos entre este coagulante e dois estudados anteriormente - sulfato de alumínio e cloreto férrico - para mesma eficiência de remoção de cor. Para isso, realizaram-se ensaios de coagulação seguida de filtração em jarteste com quatro águas de estudo preparadas com frações de diferentes tamanhos moleculares aparentes de SHA, com cor verdadeira de 100 uH e turbidez de 5,0 uT. A partir dos resultados encontrados, pode-se afirmar que há influência do tamanho molecular aparente de diferentes frações de substâncias húmicas aquáticas na coagulação por hidroxicloreto de alumínio. Observou-se a tendência de maior consumo de coagulante para a coagulação de frações de SHA de menores tamanhos moleculares aparentes, em uma faixa determinada de pH. Em relação aos custos, o cloreto férrico foi o coagulante que apresentou menor valor para tratamento (por filtração direta) de águas com elevada cor aparente devida a presença de SHA. / The water treatment plants that treat waters with high brown color caused by the presence of humic substances, and low turbidity have been presenting operational problems, mostly in the coagulation. The aquatic humic substances (AHS) present molecules of different molecular mass, most part between 500 Da and 10 kDa. Therefore, the coagulation terms (coagulant type and dosage and coagulation pH) can be totally distinct in waters treatment with the same coloration, due to the presence of AHS with different structural properties, as already observed in recent researches. In this context, the present work presented the influence of AHS\'s apparent molecular size in the coagulation for aluminum hydroxychloride and did the costs comparison between this coagulant and two studied previously - aluminum sulfate and ferric chloride - for same efficiency of the color removal. For that, it accomplished coagulation rehearsals followed by filtration in jar-test with four waters of study prepared with fractions of different AHS\'s apparent molecular sizes, with true color of 100 uH and turbidity of 5.0 uT. From the found results, it can affirm that there is influence of the apparent molecular size of different fractions from aquatic humic substances in the coagulation for aluminum hydroxychloride. The larger coagulant consumption tendency was observed for the AHS\'s fractions coagulation of smaller apparent molecular sizes, in a range determined by pH. Regarding the costs, the ferric chloride was the coagulant that presented smaller value for treatment (for direct filtration) of waters with high brown apparent color due the presence of AHS.

CAPES / A indústria têxtil é responsável pela geração de efluentes com elevada carga orgânica, cor e toxicidade. O principal objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência de remoção de um corante azo-reativo (Vermelho BR) pelo processo de ozonização em variações de pH e concentração inicial do corante para duas soluções: solução aquosa acrescida de corante (Solução 1) e solução de efluente sintético acrescido de corante (Solução 2). Para tal, os ensaios foram realizados em pH 4 (ácido), pH 7 (neutro) e pH 10 (alcalino) e a concentração inicial do corante foi variada em 50, 100 e 150 mg/L. As coletas foram realizadas de 15 em 15 minutos e os parâmetros analisados para Solução 1 foram: temperatura, remoção de cor, turbidez, ozônio dissolvido, off-gas e ozônio consumido; para Solução 2, além desses parâmetros também foi analisada a remoção de matéria orgânica (DQO). O tempo de ozonização ocorreu até a remoção significativa da cor (>90%) e variou entre 60 e 240 min. A produção de ozônio utilizada neste trabalho foi a máxima obtida pelo gerador de 0,702 gO3/h em vazão máxima de ar (15 L/min). A eficiência máxima de transferência de ozônio para o líquido foi de 73% em meio alcalino (pH igual a 10) e mínimas em condições ácidas (pH igual a 4) para ambas as soluções analisadas. Através da aplicação do delineamento de composto central (DCC) e dos gráficos de superfície de resposta, pode-se verificar a influência dos fatores concentração inicial de corante (Fator 1) e pH (Fator 2) na variável resposta remoção de corante. Dessa forma pode-se observar que a influência da concentração inicial do corante é mais significativa do que a influência do pH na eficiência de remoção do corante. A eficiência máxima de remoção foi de 98% para Solução 1 e para Solução 2 em pH 10 e 4 respectivamente e com concentração inicial de corante de 50 mg/L. A fim de analisar a toxicidade das soluções, antes e após a ozonização, foram realizados testes de toxicidade aguda com o organismo teste Daphinia similis e verificou-se toxicidade em todas as amostras analisadas. Ao longo deste trabalho pode-se observar que a ozonização tem resultados eficientes na oxidação do corante têxtil Vermelho BR em todas as variações de pH e concentração de corante. / The textile industry is responsible for generating wastewater with high organic content, color and toxicity. The direct objective of this study was to evaluate the hum dye removal efficiency azo-Reactive (Red BR) by ozonation process in pH variations and initial dye concentration. For two solutions: dye plus aqueous solution (Solution 1) and synthetic effluent solution plus dye (Solution 2). To this end, tests were performed at pH 4 (acid), pH 7 (neutral) and pH 10 (alkaline) and the initial dye concentration varied among 50, 100 and 150mg / L As samples were performed from 15 to 15 minutes and the parameters were analyzed. for Solution 1 were: temperature, color removal, turbidity, dissolved ozone, off-gas and ozone consumed. For solution 2, besides these parameters, was also analyzed the removal of organic matter (COD). The rate of ozonation has occurred up to a significant removal of color (> 90%) and between 60 and 240 min.The Ozone production used in this work was a Maximum obtained with Generator 0702 GO3 / h in air flow Maximum (15 L / min). The Maximu m Efficiency of transfer Ozone to the net was 73% in alkaline medium (pH 10) and minimum under acidic conditions (pH 4) For both analyzed solutions. through the application of the central compound design (DCC) and Polling Surface Graphics, it is possible to check the initial dye concentration factors of influence (Factor 1) and pH (Factor 2) in the Variable Voting dye removal. This can be observed as forms of Influence of the initial dye concentration and more significant is that the influence of pH dye removal efficiency. Maximum efficiency removal was 98% For Solution 1 and 2 sat pH 10:04 and initial concentration of dye 50 mg / L. In order to analyze the toxicity of solutions, the before and after process of ozonation, tests were performed as toxicity test with the body similis daphinia and found toxicity at all samples. During this work, it was observed that the ozonation has results in efficient oxidation of dye textile Red BR in all pH variations and dye concentration.

CAPES / A indústria têxtil é responsável pela geração de efluentes com elevada carga orgânica, cor e toxicidade. O principal objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência de remoção de um corante azo-reativo (Vermelho BR) pelo processo de ozonização em variações de pH e concentração inicial do corante para duas soluções: solução aquosa acrescida de corante (Solução 1) e solução de efluente sintético acrescido de corante (Solução 2). Para tal, os ensaios foram realizados em pH 4 (ácido), pH 7 (neutro) e pH 10 (alcalino) e a concentração inicial do corante foi variada em 50, 100 e 150 mg/L. As coletas foram realizadas de 15 em 15 minutos e os parâmetros analisados para Solução 1 foram: temperatura, remoção de cor, turbidez, ozônio dissolvido, off-gas e ozônio consumido; para Solução 2, além desses parâmetros também foi analisada a remoção de matéria orgânica (DQO). O tempo de ozonização ocorreu até a remoção significativa da cor (>90%) e variou entre 60 e 240 min. A produção de ozônio utilizada neste trabalho foi a máxima obtida pelo gerador de 0,702 gO3/h em vazão máxima de ar (15 L/min). A eficiência máxima de transferência de ozônio para o líquido foi de 73% em meio alcalino (pH igual a 10) e mínimas em condições ácidas (pH igual a 4) para ambas as soluções analisadas. Através da aplicação do delineamento de composto central (DCC) e dos gráficos de superfície de resposta, pode-se verificar a influência dos fatores concentração inicial de corante (Fator 1) e pH (Fator 2) na variável resposta remoção de corante. Dessa forma pode-se observar que a influência da concentração inicial do corante é mais significativa do que a influência do pH na eficiência de remoção do corante. A eficiência máxima de remoção foi de 98% para Solução 1 e para Solução 2 em pH 10 e 4 respectivamente e com concentração inicial de corante de 50 mg/L. A fim de analisar a toxicidade das soluções, antes e após a ozonização, foram realizados testes de toxicidade aguda com o organismo teste Daphinia similis e verificou-se toxicidade em todas as amostras analisadas. Ao longo deste trabalho pode-se observar que a ozonização tem resultados eficientes na oxidação do corante têxtil Vermelho BR em todas as variações de pH e concentração de corante. / The textile industry is responsible for generating wastewater with high organic content, color and toxicity. The direct objective of this study was to evaluate the hum dye removal efficiency azo-Reactive (Red BR) by ozonation process in pH variations and initial dye concentration. For two solutions: dye plus aqueous solution (Solution 1) and synthetic effluent solution plus dye (Solution 2). To this end, tests were performed at pH 4 (acid), pH 7 (neutral) and pH 10 (alkaline) and the initial dye concentration varied among 50, 100 and 150mg / L As samples were performed from 15 to 15 minutes and the parameters were analyzed. for Solution 1 were: temperature, color removal, turbidity, dissolved ozone, off-gas and ozone consumed. For solution 2, besides these parameters, was also analyzed the removal of organic matter (COD). The rate of ozonation has occurred up to a significant removal of color (> 90%) and between 60 and 240 min.The Ozone production used in this work was a Maximum obtained with Generator 0702 GO3 / h in air flow Maximum (15 L / min). The Maximu m Efficiency of transfer Ozone to the net was 73% in alkaline medium (pH 10) and minimum under acidic conditions (pH 4) For both analyzed solutions. through the application of the central compound design (DCC) and Polling Surface Graphics, it is possible to check the initial dye concentration factors of influence (Factor 1) and pH (Factor 2) in the Variable Voting dye removal. This can be observed as forms of Influence of the initial dye concentration and more significant is that the influence of pH dye removal efficiency. Maximum efficiency removal was 98% For Solution 1 and 2 sat pH 10:04 and initial concentration of dye 50 mg / L. In order to analyze the toxicity of solutions, the before and after process of ozonation, tests were performed as toxicity test with the body similis daphinia and found toxicity at all samples. During this work, it was observed that the ozonation has results in efficient oxidation of dye textile Red BR in all pH variations and dye concentration.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pricila Marin.pdf: 1721834 bytes, checksum: 790969eaadbb69bda0b5eb70eab2d4e9 (MD5) Previous issue date: 2013-02-19 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this work the adsorption process of the dye Reactive Blue 5G using commercial adsorbent Dowex Optipore SD-2 was evaluated. Experiments in a closed and batch system were carried out to evaluate the effect of solution pH (1 - 12), system temperature (30, 40 and 50 °C) and the particle diameter of the adsorbent (0.01 - 0.12 cm, 0.05 - 0.06 cm, 0.06 - 0.12 cm) in the adsorption process. In addition, experiments in fixed bed column using different average diameters of adsorbent particles (granulometric mixture, 0.055 e 0.090 cm), flow rate (2, 4 e 8 mL min-1) and feed concentration (25, 50 e 100 mg L-1) were carried out. The experimental breakthrough curves were described using mathematical models available in the literature. The experiments results in the closed and batch system showed that the adsorption process is more efficient solution pH equal to 2, the system temperature of 30 °C and using the adsorbent particles with a diameter between 0.01 to 0.12 cm. The experimental breakthrough showed that the bed formed by particles with a diameter between 0.01 and 0.12 cm, provided an adsorption process more efficient. Moreover, the effect of the flow rate and feed concentration on the breakthrough curves were significantly. A greater slope was observed with the increase of the flow rate and feed concentration, resulting in a greater useful height of column. In particular, in the flow rate of 8 mL min-1 a higher efficiency of the adsorption process was obtained. Among the mathematical models used to describe the adsorption process in fixed bed column, the best fit was obtained using the model that considers as limiting step of mass transfer the intraparticle diffusion. / Neste trabalho foi avaliado o processo de adsorção do corante Azul Reativo 5G utilizando o adsorvente comercial Dowex Optipore SD-2. Foram realizados experimentos em sistema fechado e batelada para avaliar o efeito do pH da solução (1 12), da temperatura do sistema (30, 40 e 50°C) e do diâmetro da partícula de adsorvente (0,01 - 0,12 cm; 0,05 - 0,06 cm; 0,06 - 0,12 cm) no processo de adsorção. Também foram realizados experimentos em coluna de leito fixo com diferentes diâmetros médios de partículas de adsorvente (mistura granulométrica, 0,055 e 0,090 cm) e diferentes condições de vazão (2, 4 e 8 mL min-1) e concentração de alimentação (25, 50 e 100 mg L-1). Para descrever os dados experimentais de curva de ruptura, obtidos em coluna, foram utilizados modelos matemáticos disponíveis na literatura. Os resultados dos experimentos em sistema fechado e batelada mostraram que o processo de adsorção foi mais eficiente nas condições de pH da solução igual a 2, temperatura do sistema de 30°C e utilizando as partículas de adsorvente com diâmetro entre 0,01 e 0,12 cm. Os resultados dos experimentos em coluna mostraram que o leito formado por partículas com diâmetro médio entre 0,01 e 0,12 cm proporcionou um processo de adsorção mais eficiente. Além disto, foi verificada uma influência significativa da vazão e da concentração de alimentação na inclinação das curvas de ruptura experimentais. Para maiores vazões e concentrações de alimentação foi observada maior inclinação da curva de ruptura, resultando em maior altura útil da coluna. Em particular, para a vazão de 8 mL min-1 foi obtida uma maior eficiência do processo de adsorção. Entre os modelos matemáticos utilizados para descrever o processo de adsorção em coluna de leito fixo, o que melhor se ajustou aos dados experimentais foi o modelo que considerou como etapa limitante da transferência de massa a difusão intrapartícula.

A indústria têxtil gera grandes volumes de efluentes com elevada carga orgânica, forte coloração e toxicidade. Neste trabalho, estuda-se o tratamento de solução aquosa contendo o corante Solophenyl Yellow Arle 154% por meio dos processos O3-H2O2/UV e foto-Fenton, avaliando-se as repostas: remoção de cor em 5 minutos, remoção de cor em 60 minutos, taxa máxima de remoção de cor e remoção de COT em 60 minutos. Os experimentos foram realizados em semibatelada com circulação usando um reator fotoquímico com campo de radiação anular coaxial, constituído de corpo cilíndrico em aço com refletor interno de alumínio para 12 lâmpadas fixadas simetricamente na superfície refletora e um tubo reator em quartzo de 0,7 L, posicionados verticalmente no eixo do refletor. Para o processo O3-H2O2/UV foram utilizadas lâmpadas Phillips TUV (36 W, 254 nm). A corrente gasosa contendo O3 foi introduzida no reator por meio de um difusor. Para o processo foto-Fenton foram utilizadas lâmpadas Sylvania (12 W cada, 300 400 nm) e concentração de Fe(II) de 0,25 mmol/L. Em ambos os processos, solução de peróxido de hidrogênio foi adicionada durante os 30 minutos iniciais de tratamento. As amostras foram analisadas por medidas de carbono orgânico total (COT) e remoção de cor (absorbância medida em 405 nm em espectrofotômetro UV-visível). Em ambos os processos utilizou-se o planejamento experimental Doehlert, definindo os valores mínimo e máximo para cada variável adotada. No caso do processo O3- H2O2/UV (ETAPA I), foram estudados os efeitos da potência elétrica total das lâmpadas (144 432 W), concentração de H2O2 (5 30 mmol/L), concentração inicial de corante (20 100 mg/L), concentração de ozônio (10 40 mg/L) e pH (3 10). No processo foto-Fenton (ETAPA II), estudaram-se os efeitos da potência (160 480 W), concentração de H2O2 (5 30 mmol/L) e concentração inicial de corante (20 100 mg/L). Os resultados da ETAPA I indicaram que o aumento da concentração do corante, em meio ácido, aumenta a remoção de cor em 5 e 60 minutos, sugerindo a eficiência da ação via ozônio molecular sob o grupo cromóforo do corante. Os melhores resultados apresentaram remoção acima de 95% em 5 e 60 minutos de tratamento. Entretanto, para a remoção de COT em 60 minutos o processo não foi eficiente, apresentando resultado máximo de 35,6%. Na ETAPA II obtiveram-se resultados menos satisfatórios para remoção de cor se comparados aos da ETAPA I (56,1% em 5 minutos e 78% em 60 minutos de tratamento), mas melhores em relação à remoção de COT em 60 minutos atigindo 45,1% de remoção. As maiores taxas de remoção de cor foram observadas nos 5 primeiros minutos de tratamento para todos os experimentos. Experimentos complementares realizados em uma terceira etapa (ETAPA III) mostraram que a aplicação do processo O3 seguido do processo foto-Fenton permitiu resultados satisfatórios tanto para remoção de cor (97,2%), quanto para remoção de COT (69,5%). O estudo da ação do processo O3 em modo contínuo e a avaliação econômica preliminar do processo integrado O3 - foto-Fenton sugerem o potencial de aplicação do tratamento integrado a indústrias têxteis. / The textile industry generates large volumes of wastewater with high organic load, strong coloration and toxicity. In this work, the treatment of an aqueous solution containing the dye Solophenyl Yellow Arle 154% was studied by the O3-H2O2/UV and photo-Fenton processes, in order to evaluate the responses color removal after 5 minutes; color removal after 60 minutes; maximum rate of color removal; and TOC removal after 60 minutes. The experiments were carried out in the semi-batch mode with circulation using a photochemical reactor with annular coaxial radiation field, consisting of a cylindrical stainless steel support with an aluminum internal reflector with 12 lamps fixed symmetrically in the internal reflecting surface, and a quartz tube reactor of 0.7 L, positioned vertically along the axis of the reflector. For the O3- H2O2/UV process, Phillips TUV lamps (36 W, 254 nm) were used; the gas stream containing zone was introduced into the reactor through a diffuser. For the photo- Fenton process, Sylvania lamps (12 W each, 300 - 400 nm) and a concentration of Fe (II) of 0.25 mmol/L were used. In both cases, the hydrogen peroxide solution was added in the first 30 minutes of treatment. The samples were analyzed by the measurement of total organic carbon (TOC) and color removal (absorbance measured at 405 nm in a UV-visible spectrophotometer). In both cases the Doehlert experimental design was used, defining the minimum and maximum values of each variable adopted. In the case of O3-H2O2/UV process (PHASE I), the effects of the total electric power of the lamps (144 - 432 W), H2O2 concentration (5 - 30 mmol/L), initial dye concentration (20 - 100 mg/L), ozone concentration (10 - 40 mg/L), and pH (3 - 10) were studied. For the photo-Fenton process, the studied variables were: total electric power of the lamps (160 - 480 W), H2O2 concentration (5 - 30 mmol/L), and initial dye concentration (20 - 100 mg/L). The results of PHASE I indicated that the increase of dye concentration in acidic conditions increases color removal after 5 and 60 minutes, thus suggesting the efficiency of molecular ozone action upon the chromophore group of the dye. The best results showed color removal above 95% after 5 and 60 minutes of treatment. However, for the TOC removal the process was not efficient, with maximum removal after 60 minutes of only 35.6%. In PHASE II less satisfactory results for color removal were obtained in comparison with PHASE I (56.1% after 5 minutes and 78% after 60 minutes of treatment), but with higher TOC removal after 60 minutes, achieving over 45.1%. The highest color removal rates were observed within the first 5 minutes of treatment for all runs. Additional experiments carried out in PHASE III showed that the oxidation by O3 followed by the photo-Fenton process enabled to achieve suitable results for both color (97.2%) and TOC removals (69.5%). The study of the O3 process in the continuous mode and a preliminary economic evaluation suggests a high potential for the use of the integrated O3-photo-Fenton process in textile industries.

CAPES / Atualmente há preocupação da sociedade em relação aos impactos gerados pelas indústrias ao meio ambiente. Para produção de celulose e de papel é usada grande quantidade de água, madeira e produtos químicos, sendo gerado efluente nos diferentes processos produtivos da indústria. A matéria orgânica e a cor do efluente do processo Kraft se devem à presença de moléculas derivadas da lignina que são difíceis de serem removidas ou biodegradadas. Com vistas à remedição deste efluente, o presente trabalho busca avaliar a remoção de cor e matéria orgânica residual de efluente de celulose Kraft pré-tratado biologicamente, usando carvão ativado de casca de coco e argila montmorilonita pelo método de adsorção através de delineamentos experimentais. Para remoção de cor e matéria orgânica foram avaliados os fatores: a) pH do efluente; b) massa do material adsorvente no processo de adsorção e c) temperatura. A capacidade de adsorção de matéria orgânica e cor no carvão ativado e argila montmorilonita foram determinados pelo modelo matemático de Langmuir e Freundlich, por meio de ensaios de construção de isotermas de adsorção em efluente Kraft. O efluente foi caracterizado quanto a DQO, DBO5,20, COT e cor verdadeira antes e depois do tratamento terciário. Para o tratamento do efluente foram empregadas duas temperaturas: 25 e 40°C, seguiu-se planejamento fatorial completo 32 em triplicata com ponto central tendo como variáveis pH (5,0; 6,0 e 7,0) e massa de material adsorvente (0,5; 1,0 e 1,5 g). O planejamento experimental utilizado permitiu obter os melhores resultados com carvão ativado em 40 °C, pH 7,0 e 1,5 g de adsorvente com remoção de: 98% de COT, 83% de DQO, 97% de DBO5,20 e 95% de cor verdadeira e para argila em temperatura de 40 oC, pH 7, e 1,5 g de adsorvente com remoção de: 55% de COT, 50% de DQO, 90% de DBO5,20, e 56% de cor verdadeira. A principal variável responsável pela remoção de cor e matéria orgânica foi a massa de adsorvente seguida do pH. Também foi avaliada a possibilidade de aproveitamento do resíduo obtido a partir do processo de adsorção na incorporação de cinzas de carvão na produção de argamassas com teores de 0,4%, 1,0% e 1,2%; em cimento portland, areia e água com tempos de cura de 7 e 28 dias fazendo testes de resistência à compressão. Para a reutilização da argila foram utilizados 15% de argila do processo de adsorção, 25% de vidro e 60% de argila vermelha, para a confecção de corpos de prova cerâmico à temperatura de 1100 oC a 1150 oC. De modo geral, o processo de tratamento proposto neste trabalho utilizando carvão ativado, demostrou ser boa alternativa comparado com argila montmorilonita para redução de cor e matéria orgânica residual do efluente de processo Kraft, tendo-se em vista a utilização da cinza do carvão utilizado no processo de adsorção como um agregado para formação de argamassas na construção civil e argila utilizada na adsorção como material cerâmico. / Nowadays, there is a concern of society regarding the impacts caused by the industries on the environment. Large amounts of water, wood and chemichal are used to produce cellulose and paper, and contaminated effluents are generated through the various industrial processes associated. The organic matter and the color of the Kraft effluent are due to the presence of lignin-derived molecules that are difficult to be removed or biodegraded. With intent to remediate this effluent, this study aim to evaluate the removal of color and residual organic matter from biologically pretreated Kraft effluent, using activated carbon from coconut shell and montmorillonite clay by adsorption method through experimental designs. For the color and organic matter removal, the following factors were evaluated: a) pH of the effluent; b) the mass of the adsorbent material in the adsorption process and c) temperature. The adsorption capacity of organic matter and color in the activated carbon and in the montmorillonite clay were determined by the mathematical model of Langmuir and Freundlich, by means of isotherm adsorption construction in Kraft effluent.The effluent was characterized by COD, DBO5,20, COT and true color before and after the tertiary treatment. For it treatment two temperatures were employed: 25 °C and 40 °C, followed by a 32 full factorial design with center point in triplicate, using pH (5.0, 6.0 and 7.0) and masses of adsorbent material (0.5, 1.0 and 1.5 g) as variables. The experimental design used showed that the best results with activated carbon are obtained at 40 ° C, pH 7.0 and 1.5 g of adsorbent with removals of 98% of TOC, 83% of COD, 97% of BOD5,25 and 95% of true color. With clay, the best results occurred at temperature of 40 ° C, pH 7, and 1.5 g of adsorbent to remove 55% of COT, 50% of COD, 90% of BOD5,20 and 56% of true color. The main responsible for the removal of color and organic matter was the mass of adsorbent, followed by the pH. It was also evaluated the possibility of using the residue obtained from the adsorption process in the incorporation of carbon ash to produce mortars with levels of 0.4%, 1.0% and 1.2% in Portland cement, sand and water, with curing times of 7 and 28 days, for which compressive strength tests were performed. To reuse the clay, 15% of the clay from the adsorption process was used, together with 25% of glass and 60% of red clay, in order to construct ceramics bodies specimen generated at temperatures from 1100 °C to 1150 °C. The treatment process proposed in this work using activated carbon demonstrated to be, in general, a good alternative compared to montmorillonite clay for the color reduction and residual organic matter removal from Kraft process effluent, while residues from both process can be used as aggregates for mortars and ceramic body production.

CAPES / Atualmente há preocupação da sociedade em relação aos impactos gerados pelas indústrias ao meio ambiente. Para produção de celulose e de papel é usada grande quantidade de água, madeira e produtos químicos, sendo gerado efluente nos diferentes processos produtivos da indústria. A matéria orgânica e a cor do efluente do processo Kraft se devem à presença de moléculas derivadas da lignina que são difíceis de serem removidas ou biodegradadas. Com vistas à remedição deste efluente, o presente trabalho busca avaliar a remoção de cor e matéria orgânica residual de efluente de celulose Kraft pré-tratado biologicamente, usando carvão ativado de casca de coco e argila montmorilonita pelo método de adsorção através de delineamentos experimentais. Para remoção de cor e matéria orgânica foram avaliados os fatores: a) pH do efluente; b) massa do material adsorvente no processo de adsorção e c) temperatura. A capacidade de adsorção de matéria orgânica e cor no carvão ativado e argila montmorilonita foram determinados pelo modelo matemático de Langmuir e Freundlich, por meio de ensaios de construção de isotermas de adsorção em efluente Kraft. O efluente foi caracterizado quanto a DQO, DBO5,20, COT e cor verdadeira antes e depois do tratamento terciário. Para o tratamento do efluente foram empregadas duas temperaturas: 25 e 40°C, seguiu-se planejamento fatorial completo 32 em triplicata com ponto central tendo como variáveis pH (5,0; 6,0 e 7,0) e massa de material adsorvente (0,5; 1,0 e 1,5 g). O planejamento experimental utilizado permitiu obter os melhores resultados com carvão ativado em 40 °C, pH 7,0 e 1,5 g de adsorvente com remoção de: 98% de COT, 83% de DQO, 97% de DBO5,20 e 95% de cor verdadeira e para argila em temperatura de 40 oC, pH 7, e 1,5 g de adsorvente com remoção de: 55% de COT, 50% de DQO, 90% de DBO5,20, e 56% de cor verdadeira. A principal variável responsável pela remoção de cor e matéria orgânica foi a massa de adsorvente seguida do pH. Também foi avaliada a possibilidade de aproveitamento do resíduo obtido a partir do processo de adsorção na incorporação de cinzas de carvão na produção de argamassas com teores de 0,4%, 1,0% e 1,2%; em cimento portland, areia e água com tempos de cura de 7 e 28 dias fazendo testes de resistência à compressão. Para a reutilização da argila foram utilizados 15% de argila do processo de adsorção, 25% de vidro e 60% de argila vermelha, para a confecção de corpos de prova cerâmico à temperatura de 1100 oC a 1150 oC. De modo geral, o processo de tratamento proposto neste trabalho utilizando carvão ativado, demostrou ser boa alternativa comparado com argila montmorilonita para redução de cor e matéria orgânica residual do efluente de processo Kraft, tendo-se em vista a utilização da cinza do carvão utilizado no processo de adsorção como um agregado para formação de argamassas na construção civil e argila utilizada na adsorção como material cerâmico. / Nowadays, there is a concern of society regarding the impacts caused by the industries on the environment. Large amounts of water, wood and chemichal are used to produce cellulose and paper, and contaminated effluents are generated through the various industrial processes associated. The organic matter and the color of the Kraft effluent are due to the presence of lignin-derived molecules that are difficult to be removed or biodegraded. With intent to remediate this effluent, this study aim to evaluate the removal of color and residual organic matter from biologically pretreated Kraft effluent, using activated carbon from coconut shell and montmorillonite clay by adsorption method through experimental designs. For the color and organic matter removal, the following factors were evaluated: a) pH of the effluent; b) the mass of the adsorbent material in the adsorption process and c) temperature. The adsorption capacity of organic matter and color in the activated carbon and in the montmorillonite clay were determined by the mathematical model of Langmuir and Freundlich, by means of isotherm adsorption construction in Kraft effluent.The effluent was characterized by COD, DBO5,20, COT and true color before and after the tertiary treatment. For it treatment two temperatures were employed: 25 °C and 40 °C, followed by a 32 full factorial design with center point in triplicate, using pH (5.0, 6.0 and 7.0) and masses of adsorbent material (0.5, 1.0 and 1.5 g) as variables. The experimental design used showed that the best results with activated carbon are obtained at 40 ° C, pH 7.0 and 1.5 g of adsorbent with removals of 98% of TOC, 83% of COD, 97% of BOD5,25 and 95% of true color. With clay, the best results occurred at temperature of 40 ° C, pH 7, and 1.5 g of adsorbent to remove 55% of COT, 50% of COD, 90% of BOD5,20 and 56% of true color. The main responsible for the removal of color and organic matter was the mass of adsorbent, followed by the pH. It was also evaluated the possibility of using the residue obtained from the adsorption process in the incorporation of carbon ash to produce mortars with levels of 0.4%, 1.0% and 1.2% in Portland cement, sand and water, with curing times of 7 and 28 days, for which compressive strength tests were performed. To reuse the clay, 15% of the clay from the adsorption process was used, together with 25% of glass and 60% of red clay, in order to construct ceramics bodies specimen generated at temperatures from 1100 °C to 1150 °C. The treatment process proposed in this work using activated carbon demonstrated to be, in general, a good alternative compared to montmorillonite clay for the color reduction and residual organic matter removal from Kraft process effluent, while residues from both process can be used as aggregates for mortars and ceramic body production.

A indústria têxtil gera grandes volumes de efluentes com elevada carga orgânica, forte coloração e toxicidade. Neste trabalho, estuda-se o tratamento de solução aquosa contendo o corante Solophenyl Yellow Arle 154% por meio dos processos O3-H2O2/UV e foto-Fenton, avaliando-se as repostas: remoção de cor em 5 minutos, remoção de cor em 60 minutos, taxa máxima de remoção de cor e remoção de COT em 60 minutos. Os experimentos foram realizados em semibatelada com circulação usando um reator fotoquímico com campo de radiação anular coaxial, constituído de corpo cilíndrico em aço com refletor interno de alumínio para 12 lâmpadas fixadas simetricamente na superfície refletora e um tubo reator em quartzo de 0,7 L, posicionados verticalmente no eixo do refletor. Para o processo O3-H2O2/UV foram utilizadas lâmpadas Phillips TUV (36 W, 254 nm). A corrente gasosa contendo O3 foi introduzida no reator por meio de um difusor. Para o processo foto-Fenton foram utilizadas lâmpadas Sylvania (12 W cada, 300 400 nm) e concentração de Fe(II) de 0,25 mmol/L. Em ambos os processos, solução de peróxido de hidrogênio foi adicionada durante os 30 minutos iniciais de tratamento. As amostras foram analisadas por medidas de carbono orgânico total (COT) e remoção de cor (absorbância medida em 405 nm em espectrofotômetro UV-visível). Em ambos os processos utilizou-se o planejamento experimental Doehlert, definindo os valores mínimo e máximo para cada variável adotada. No caso do processo O3- H2O2/UV (ETAPA I), foram estudados os efeitos da potência elétrica total das lâmpadas (144 432 W), concentração de H2O2 (5 30 mmol/L), concentração inicial de corante (20 100 mg/L), concentração de ozônio (10 40 mg/L) e pH (3 10). No processo foto-Fenton (ETAPA II), estudaram-se os efeitos da potência (160 480 W), concentração de H2O2 (5 30 mmol/L) e concentração inicial de corante (20 100 mg/L). Os resultados da ETAPA I indicaram que o aumento da concentração do corante, em meio ácido, aumenta a remoção de cor em 5 e 60 minutos, sugerindo a eficiência da ação via ozônio molecular sob o grupo cromóforo do corante. Os melhores resultados apresentaram remoção acima de 95% em 5 e 60 minutos de tratamento. Entretanto, para a remoção de COT em 60 minutos o processo não foi eficiente, apresentando resultado máximo de 35,6%. Na ETAPA II obtiveram-se resultados menos satisfatórios para remoção de cor se comparados aos da ETAPA I (56,1% em 5 minutos e 78% em 60 minutos de tratamento), mas melhores em relação à remoção de COT em 60 minutos atigindo 45,1% de remoção. As maiores taxas de remoção de cor foram observadas nos 5 primeiros minutos de tratamento para todos os experimentos. Experimentos complementares realizados em uma terceira etapa (ETAPA III) mostraram que a aplicação do processo O3 seguido do processo foto-Fenton permitiu resultados satisfatórios tanto para remoção de cor (97,2%), quanto para remoção de COT (69,5%). O estudo da ação do processo O3 em modo contínuo e a avaliação econômica preliminar do processo integrado O3 - foto-Fenton sugerem o potencial de aplicação do tratamento integrado a indústrias têxteis. / The textile industry generates large volumes of wastewater with high organic load, strong coloration and toxicity. In this work, the treatment of an aqueous solution containing the dye Solophenyl Yellow Arle 154% was studied by the O3-H2O2/UV and photo-Fenton processes, in order to evaluate the responses color removal after 5 minutes; color removal after 60 minutes; maximum rate of color removal; and TOC removal after 60 minutes. The experiments were carried out in the semi-batch mode with circulation using a photochemical reactor with annular coaxial radiation field, consisting of a cylindrical stainless steel support with an aluminum internal reflector with 12 lamps fixed symmetrically in the internal reflecting surface, and a quartz tube reactor of 0.7 L, positioned vertically along the axis of the reflector. For the O3- H2O2/UV process, Phillips TUV lamps (36 W, 254 nm) were used; the gas stream containing zone was introduced into the reactor through a diffuser. For the photo- Fenton process, Sylvania lamps (12 W each, 300 - 400 nm) and a concentration of Fe (II) of 0.25 mmol/L were used. In both cases, the hydrogen peroxide solution was added in the first 30 minutes of treatment. The samples were analyzed by the measurement of total organic carbon (TOC) and color removal (absorbance measured at 405 nm in a UV-visible spectrophotometer). In both cases the Doehlert experimental design was used, defining the minimum and maximum values of each variable adopted. In the case of O3-H2O2/UV process (PHASE I), the effects of the total electric power of the lamps (144 - 432 W), H2O2 concentration (5 - 30 mmol/L), initial dye concentration (20 - 100 mg/L), ozone concentration (10 - 40 mg/L), and pH (3 - 10) were studied. For the photo-Fenton process, the studied variables were: total electric power of the lamps (160 - 480 W), H2O2 concentration (5 - 30 mmol/L), and initial dye concentration (20 - 100 mg/L). The results of PHASE I indicated that the increase of dye concentration in acidic conditions increases color removal after 5 and 60 minutes, thus suggesting the efficiency of molecular ozone action upon the chromophore group of the dye. The best results showed color removal above 95% after 5 and 60 minutes of treatment. However, for the TOC removal the process was not efficient, with maximum removal after 60 minutes of only 35.6%. In PHASE II less satisfactory results for color removal were obtained in comparison with PHASE I (56.1% after 5 minutes and 78% after 60 minutes of treatment), but with higher TOC removal after 60 minutes, achieving over 45.1%. The highest color removal rates were observed within the first 5 minutes of treatment for all runs. Additional experiments carried out in PHASE III showed that the oxidation by O3 followed by the photo-Fenton process enabled to achieve suitable results for both color (97.2%) and TOC removals (69.5%). The study of the O3 process in the continuous mode and a preliminary economic evaluation suggests a high potential for the use of the integrated O3-photo-Fenton process in textile industries.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silvia P Dias de Oliveira.pdf: 1230611 bytes, checksum: a3c50b4c24862ccdb82c63279b67c320 (MD5) Previous issue date: 2013-02-21 / Fundação Araucária / In this work, removal of Reactive Blue 5G dye using a commercial Dowex Optipore SD-2 adsorbent was investigated regarding variations on pH (1-12), temperature (20-50oC) and shaking (90-200 rpm) values in order to establish best adsorption conditions. The point of zero charge (pcz) was determined varying solution pH from 2 to 12 and defining the pH range where the adsorbent surface is electrically neutral. Batch kinetic experiments at pH 2 consisting on a mixture of 5 mg adsorbent and 50 mL dye solution (150 mgL-1) were performed considering four temperatures (20, 30, 40 and 50°C), under 120 rpm shaking. Regarding temperature of 30°C and shaking of 120 rpm as suitable to improve the removal of Dowex Optipore SD-2 adsorbent, batch equilibrium adsorption experiments were carried out at pH values ranging from 1 to 12 and considering dye solutions with concentration varying from 5 to 300 mg L-1. From pcz results, pH values between 4 and 10 have evidenced electrically neutral behavior on adsorbent surface. Adsorption kinetic data were interpreted according to film diffusion, superficial adsorption and pores diffusion kinetic models. Six isotherm models such as Langmuir, Freundlich and Temkin were used to describe the equilibrium data, being the Langmuir isotherm fitted better to the data with a maximum adsorption capacity (qmax) of 315 mg L-1. Performing a comparison with other adsorbents, such as orange peel, macrophyte Egeria Densa, eggshell and activated charcoal reported in literature for reactive dye removal, the Dowex Optipore SD-2 adsorbent exhibits greater adsorption capacity than the other ones, being more effective for reactive dye removal, but with a slow kinetic response. / O objetivo principal deste trabalho foi estudar a remoção do corante Azul Reativo 5G utilizando o adsorvente comercial Dowex Optipore SD-2. Foram realizados testes preliminares em sistema fechado e batelada variando o pH de 1 a 12, a temperatura de 20 a 50°C e a velocidade de agitação de 90 a 200 rpm. O ponto de carga zero (pHpcz) do adsorvente foi obtido a partir do método da titulação potenciométrica. O teste cinético foi conduzido em sistema fechado e batelada, misturando 5 mg de adsorvente com 50 mL de solução de corante (150 mg L-1), com pH 2, em quatro temperaturas (20, 30, 40 e 50°C)sob agitação constante de 120 rpm. O teste de equilíbrio foi realizado para pHs entre 1 e 12 e a concentração da solução de corante variando de 5 a 300 mg L-1, neste teste a temperatura e a velocidade de agitação foram fixadas em 30°C e 120 rpm, respectivamente. A partir da análise do pHpcz observou-se que para valores de pH entre 4 e 10 a carga superficial líquida do adsorvente é nula. A cinética de adsorção foi descrita por três modelos matemáticos: difusão no filme, adsorção na superfície e difusão nos poros. Seis modelos de isoterma, dentre eles Langmuir, Freundlich e Temkin foram utilizados para descrever dos dados de equilíbrio, sendo que Langmuir foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais de equilíbrio. O adsorvente apresentou uma capacidade máxima de adsorção (qmax) de 315 mg L-1. Comparando com outros adsorventes, tais como bagaço de laranja, Macrófita Egeria Densa, casca de ovo e carvão ativado, encontrados na literatura para a remoção de corantes reativos, o adsorvente Dowex Optipore SD-2 apresenta capacidade máxima de adsorção muito superior aos demais adsorventes, sendo mais efetivo na remoção de corante reativo, no entanto apresenta uma cinética lenta.