Tese de mestrado integrado. Engenharia Química. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Tese de mestrado integrado. Engenharia Química. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Tese de mestrado. Engenharia do Ambiente (ramo de Tratamento de Águas e Águas Residuais). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Estágio realizado no IDIT - Instituto de Desenvolvimento e Inovação Tecnológica e orientado pelo Eng.º Hélder Durão / Tese de mestrado integrado. Engenharia Química. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

98 f. / Submitted by Ana Hilda Fonseca (anahilda@ufba.br) on 2013-10-03T14:59:45Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_Jefferson_Silva_2012_Quimica.pdf: 1947075 bytes, checksum: 25582d9f2d2ee577efefaac8a9ab46e1 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Hilda Fonseca(anahilda@ufba.br) on 2013-10-03T15:01:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação_Jefferson_Silva_2012_Quimica.pdf: 1947075 bytes, checksum: 25582d9f2d2ee577efefaac8a9ab46e1 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-10-03T15:01:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação_Jefferson_Silva_2012_Quimica.pdf: 1947075 bytes, checksum: 25582d9f2d2ee577efefaac8a9ab46e1 (MD5) Previous issue date: 2012 / A fotocatálise heterogênea tem sido apontada como uma alternativa efetiva para o tratamento de efluentes industriais de difícil degradação, a fim de minimizar o impacto ambiental associado ao seu descarte ineficiente. Neste trabalho foi avaliada a atividade de catalisadores TiO2, sintetizados pelo método Pechini variando-se a razão molar (ácido cítrico)/(cátion metálico) de 2:1 (P21), 3:1 (P31), 4:1 (P41) e 5:1 (P51) em três sistemas fotocatalíticos: fotodegradação do azo-corante alaranjado de metila (CI Acid Orange 52) em solução aquosa, fotorredução do íon mercúrio (II) em solução aquosa, separadamente, e no sistema binário fotodegradação do alaranjado de metila/ fotorredução do mercúrio (II). Dentre as reações fotocatalíticas envolvendo o sistema contendo solução aquosa de alaranjado de metila, foi observada a alta eficiência do catalisador P21 na descoloração total da solução em 90 minutos, provavelmente devido à formação da fase anatásio pura. Além disso, os resultados mostraram que o corante pode ser degradado por fotocatálise sem a dissolução de O2 e que o catalisador P21 possuiu bom desempenho no estudo da desativação ao manter o mesmo comportamento em três ciclos reacionais de 240 minutos. Foi observado também, uma representativa degradação da molécula do azo-corante atingindo Demanda Química de Oxigênio (DQO) < 40 mgO2.L-1 em 90 minutos de reação. No estudo da atividade fotocatalítica dos catalisadores na fotorredução do mercúrio (II) foi observada a maior atividade cinética do catalisador P21 demonstrada pela significativa diminuição da concentração do mercúrio em 10 minutos de reação. A maior capacidade de adsorção deste corante pode ter influenciado neste resultado. Foi avaliada a variação de alguns parâmetros reacionais nas reações tais como: pH (4 ou 7), concentração inicial do cátion Hg+2 (10, 20 ou 40 mg.L-1) e concentração do catalisador (1 ou 2 g.L-1) utilizando os catalisadores P21 e P51. Os resultados mostraram que o conjunto de parâmetros que proporcionou a maior taxa de redução foi: pH 7, concentração inicial 10 mg.L-1 e 1 g.L-1 de catalisador. Neste teste, foi possível a redução da concentração de mercúrio (II) para valores menores do que os aceitos pela maioria das instituições de regulamentação ambiental. Foi realizado, também, o estudo do efeito da adição de três compostos orgânicos (etanol, ácido oxálico e ácido cítrico) e NaCl nos sistemas reacionais com os catalisadores P21 e P51 e com a variação do pH (4 ou 7). Foi observado que as taxas de adsorção foram maiores nas soluções com pH 7 o que, de forma geral, influenciou diretamente na maior taxa de fotorredução destes sistemas. Por fim, nos sistemas fotocatalíticos binários (alaranjado de metila/Hg+2) foi possível observar que a presença de íons metálicos diminui a taxa de descoloração do corante, provavelmente, devido à desativação do catalisador provocada pela deposição de mercúrio metálico na superfície do catalisador. / Salvador

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work aimed to develop a procedure for disinfecting water by photodynamic inactivation of microorganisms and subsequent removal of photosensitizers. The Escherichia coli photoinactivation was performed using PHLS (Policromatic Halogen Light System) light system irradiation, Methylene Blue and Rose Bengal as photosensitizers, cationic and anionic dyes , respectively. The phase separation between the photosensitizers and the analyzed sample was studied by coagulation, being used the crushed seeds of Moringa oleifera, Chitosan powder and commercial Aluminum Sulphate. All experiments were performed previously in samples of E. coli (ATCC 25922) prepared with a turbidity of about 01 on the Mac Farland scale and later in a sample of effluent from the Sewage Treatment Plant of Uberlândia - MG. The results were quite significant as much photoinactivation as the photosensitizers removal, being Moringa oleifera the best coagulant used, able to remove, from effluent sample, 96.9% Rose Bengal and 75.9% Methylene Blue, both at a concentration of 3,91x10-5 mol L-1. / O presente trabalho visou desenvolver um procedimento para a desinfecção de águas através da inativação fotodinâmica de micro-organismos e posterior remoção dos fotossensitizadores. A fotoinativação de Escherichia coli foi realizada utilizando sistema de irradiação luminosa PHLS (Policromatic Halogen Light System) e Azul de Metileno e Rosa de Bengala como fotossensitizadores, corantes catiônico e aniônico, respectivamente. A separação de fases entre os fotossensitizadores e a amostra analisada foi estudada através de coagulação, sendo utilizadas as sementes de Moringa oleífera trituradas, Quitosana em pó e Sulfato de alumínio comercial. Todos os experimentos foram realizados previamente em amostras de E. coli (ATCC: 25922) preparadas com turvação de aproximadamente 01 na escala de Mac Farland e posteriormente em amostra de efluente proveniente da Estação de Tratamento de Esgoto de Uberlândia - MG. Os resultados obtidos foram bastante expressivos tanto na fotoinativação, quanto na remoção dos fotossensitizadores, sendo a Moringa oleífera o melhor coagulante utilizado, tendo conseguido remover da amostra de efluente 96,9% do Rosa de Bengala e 75,9% do Azul de Metileno, ambos em uma concentração de 3,91x10-5 mol L-1. / Mestre em Química

Orientador: Pedro Luiz Onófrio Volpe / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-25T19:42:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fozia_D.pdf: 5148812 bytes, checksum: 468649b9d5c06383a0fcd0b39c0fc098 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Híbridos polisilsesquioxanos arranjados em pontos, foram sintetizados e caracterizados por análise elementar, espectroscopia de absorção na região do infravermelho, ressonância magnética nuclear no estado sólido, difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura e transmissão eletrônica. Os dados de sorção/dessorção de nitrogênio para sílica pura, SBA-15 e os híbridos funcionalizados resultaram na isoterma do tipo IV com histerese do tipo H1. A estrutura da sílica mesoporosa ficou preservada após a pós-funcionalização com cadeias orgânicas. Pos-funcionalização da superfície com amina e outros grupos orgânicos contendo estrutura hidrofóbica, resultou numa diminuição da área da superfície 802,4-63,0 m2g-1 e volume de poros de 0,09 nm e aumento capacidade de carga de ibuprofeno a partir de 18,0 até 29% e um muito lento taxa de liberação ao longo do período de 72,5 h. Para investigar a taxa de liberação e o mecanismo a partir desses materiais híbridos sintetizados, zero-ordem, primeira ordem, Higuchi, Hixson-Crowell, Peppas e Korsmeyer-Peppas modelos cinéticos foram aplicados. Os materiais foram utilizados para a liberação controlada do fármaco ibuprofeno. Estes também foram avaliados quanto à capacidade de remover o corante aniônico azul reativo-15 e o corante catiônico verde brilhante de soluções aquosas. As sílicas modificadas apresentaram alta capacidade de carregamento do fármaco ibuprofeno e de sorção seletiva para o corante azul reativo 15. A sílica não modificada, SBA-15, apresentou alta capacidade de remover o corante verde brilhante. As isotermas de equilíbrio obtidas foram ajustadas aos modelos de Langmuir, Freundlich e Sips e os dados cinéticos foram ajustados aos modelos de pseudo-primeira-ordem e pseudo-segunda-ordem. Os resultados sugerem que os compostos organofuncionalizados de sílica podem ser um método simples, eficiente, barato e conveniente para a liberação controlada de fármacos e também para a remoção eficaz e seletiva de poluentes orgânicos tais como, corantes em soluções aquosas / Abstract: Bridged polysilsesquioxane silica hybrids, synthesized by the combination of SBA-15 type silica with new synthesized silylating agents containing bridged chains, were characterized by elemental analysis, absorption spectroscopy in the infrared region, nuclear magnetic resonance in the solid state, X-ray diffraction, scanning/transmission electron microscopy and thermogravimetry. The sorption/desorption of nitrogen to pure silica, SBA-15 and functionalized hybrids resulted in the isotherms of type IV with type H1 hysteresis. The structure of the precursor mesoporous silica was preserved after post-functionalization with bridged organic bridged chains. The precursor and its derivative silicas were ibuprofen-loaded for controlled delivery in simulated biological fluids. Surface functionalization with amine and other organic groups containing bridged hydrophobic structure resulted in significantly decreased surface area from 802.4 to 63.0 m2g-1 and pore volume to 0.09 nm, which ultimately increased the drug-loading capacity from 18.0 up to 29 % and a very slow release rate of ibuprofen over the period of 72.5 h. To investigate the release rate and mechanism from these synthesized hybrid materials, Zero-order, first-order, Higuchi, Hixson-Crowell and Peppas and Korsmeyer-Peppas kinetic models were applied. The synthesized materials were also evaluated for their ability to remove the anionic dye reactive blue-15 and cationic dye brilliant green from aqueous solutions. The hybrid silica showed selective sorption capacity for the anionic dye, reactive blue 15. The unmodified silica, SBA -15 showed high ability to remove the cationic dye, brilliant green from the aqueous medium. The obtained equilibrium isotherms were fitted to Langmuir, Freundlich and Sips models and the kinetic data were used to fit pseudo-first-order and pseudo-second-order. The results suggest that the organo-functionalized hybrid silicates could be a simple, efficient, inexpensive and convenient for the controlled release of drugs and for effective and selective removal of organic pollutants such as dyes from the aqueous solutions / Doutorado / Quimica Inorganica / Doutora em Ciências

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:01:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 maria margareth goncalves.pdf: 3073051 bytes, checksum: a405b4aae069912b1212db181d1858f8 (MD5) Previous issue date: 2008-08-04 / Industrial activities are constantly producing wastes such as dyes which are usually found in the industrial effluents and constitutes a environmental problem due its toxicity and inadequate disposal. The use of fungi, in particular the white-rot fungus, have been found to be efficient for biodegrading these compounds. In addition, slow sand filtration have been reported to be the most efficient unit filtration processes to improve the physical, biological and chemical quality of potable water. The objective of this work was to investigate the removal efficiency of the dye FD&C azul Nº 2 Indigotina, by the use of the Trametes versicolor fungus combined with slow sand filtration. Two laboratory-scale filter columns of 0.08 m diameter and 0.90 m sand media depth were used to investigate the process performance. One slow sand filter, FLA, was applied in combination with the Trametes versicolor fungus, while the FLB was used as control. Three methodologies for the fungi growth were used. The results showed that the slow sand filtration is a prominent process for the removal of the dye FD&C azul nº 2 Indigotina when used in combination with the Trametes versicolor fungus. A maximum removal of 95% was found when the filter was inoculated with fungi grown on Petri dish. The average dye removal when the increased fungi biomass was inoculated to the filter was 70%. This result suggests that the filter performance increased when the fungus was inoculated with fungi grown on Petri dish. In addition, head loss was found to be higher in the FLA filter than in the FLA (control), indicating that the fungi biomass contributes to the head loss development. / Nas atividades industriais geradoras de resíduos os corantes são amplamente encontrados nos efluentes, quase sempre, constituindo um problema de ordem ambiental devido à sua toxicidade. O uso de fungos na degradação de corantes vem sendo estudado em diversos trabalhos científicos enquanto as vantagens econômicas e ambientais do uso de filtros lentos na produção de água bacteriologicamente segura há muito tempo já está descrita por diversos autores. Este trabalho teve por objetivo investigar a eficiência da remoção de corante artificial FD&C azul nº2 Indigotina, com uso do fungo de degradação branca Trametes versicolor em combinação com a filtração lenta. Para isso, foram instalados dois protótipos de filtros lentos denominados FL-A e FL-B em escala laboratorial, sendo que o filtro FL-A, foi inoculado com o fungo e o filtro FL-B, utilizado como controle, não foi inoculado com fungo. Três procedimentos foram empregados para o cultivo do fungo. Os resultados mostraram que a filtração lenta tem grande potencial para remoção eficiente de cor quando empregada em conjunto com o fungo Trametes versicolor. O melhor percentual de remoção do corante FD&C azul nº2 indigotina pelo fungo Trametes versicolor em combinação com a filtração lenta foi de 95% na metodologia com adição da biomassa de cultivo do fungo correspondente a duas placas de Petri. A média de descoramento da metodologia com adição de biomassa aumentada do fungo foi de 70%. Em todas as carreiras de filtração as perdas de cargas no FL-A, inoculado com fungo, foram superiores às do FL-B de controle. Este resultado indica que a biomassa gerada pelos fungos contribue para o aumento da perda de carga nos filtros lentos.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:07:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jacqueline Ferandin Honorio.pdf: 4266327 bytes, checksum: 1a3607097a182468e16f0370c8918398 (MD5) Previous issue date: 2013-02-19 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The textile industry is known for high use of chemicals such as dyes, and generating large volumes of wastewater that contaminates water, a fact that has encouraged the research and improvement of treatment techniques. This study aimed to employ in natura soybean hulls in the removal of reactive dyes Crimson Sidercron HEXL (RCS-HEXL) and Blue BF-5G (RABF-5G). The point of zero charge (PZC) of soybean hulls was 6.76. The kinetics of the dye RCS-HEXL performed under the experimental conditions C0= 350 mg L-1, Dp= 0.215 mm, dosage= 8 g L-1, pH 2, temperature 30 °C was reached experimental qeq 38.039 mg g-1 in a time of 10 hours. In the kinetics of dye RABF-5G one experimental qeq of 57.473 mg g-1 was obtained under the conditions C0= 400 mg L-1, Dp= 0.725 mm, dosage= 6 g L-1, pH 2, temperature 30 °C 24 hours. The model of the pseudo-second order kinetics represented best of both dyes, showing R2= 0.989. The Langmuir isotherm model for 30 oC showed the maximum adsorption capacity of 44.356 mg g-1 and 72.427 mg g-1 for dyes RCS-HEXL and RABF-5G, respectively. Soybean hulls being a low-cost agro-industrial by-product proves to be a potential adsorbent for the removal of textile dyes investigated. / O setor têxtil é conhecido pela elevada utilização de produtos químicos, como os corantes, e gerador de grandes volumes de efluente que contaminam águas, fato que tem incentivado a pesquisa e o aprimoramento de técnicas de tratamento. Este trabalho teve como objetivo empregar a casca de soja in natura na remoção dos corantes reativos Crimson Sidercron HEXL (RCS-HEXL) e Azul BF-5G (RABF-5G). O ponto de carga zero (PCZ) da casca de soja foi de 6,76. A cinética do corante RCS-HEXL realizada nas condições experimentais de C0= 350 mg L-1, Dp=0,215 mm, dosagem=8 g L-1, pH 2, temperatura 30°C foi obtido um qeq experimental de 38,039 mg g-1 em um tempo de 10 horas. Na cinética do corante RABF-5G um qeq experimental de 57,473 mg g-1 foi obtido nas condições de C0= 400 mg L-1, Dp=0,725 mm, dosagem=6 g L-1, pH 2, temperatura 30°C em 24 horas. O modelo de pseudo-segunda ordem representou melhor a cinética de ambos os corantes, apresentando R2 de 0,989. O modelo de isoterma de Langmuir para a temperatura de 30oC apresentou capacidade máxima de adsorção de 44,356 mg g-1 e 72,427 mg g-1, para os corantes RCS-HEXL e RABF-5G, respectivamente. A casca de soja por ser um subproduto agroindustrial de baixo custo demonstra ser um adsorvente potencial para a remoção dos corantes têxteis investigados.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mauricio M Sinhorim Monarin.pdf: 2075451 bytes, checksum: 650d176482da90355f19fcef0fa451d4 (MD5) Previous issue date: 2012-02-17 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The dyes are present in many plants, producing toxic and carcinogenic effluents that significantly affecting the environment when disposed of untreated. The most commonly used methods for dye removing are biological treatment, coagulation / flocculation / membranes and adsorption processes. The present study aims to evaluate the adsorption of reactive dye textile Crimson HEXL, used in industrial plants (mainly laundries) using two commercial activated carbons: the origin of bovine bones (CAO) and bituminous minerals (CAM). To compare the potential application of these two types of carbons, experiments were performed characterization and adsorption in batch system and in duplicate, consisting of the following steps: i) obtaining from the point of zero charge (pHpzc) for each carbon, ii) evaluate the influence the pH of the dye solution, iii) determine the optimal particle size of the adsorbent, iv) to investigate the influence of the stirring rate in the adsorption process, data acquisition and modeling using kinetic models available in the literature, of obtaining data of equilibrium and modeling at different temperatures using literature modeling, v) desorption of the dye in the best conditions for the particular adsorption system carbon-dye (pH and type of eluent). The experiments showed the best conditions of particle size (approximately 20-30 mesh), shaking (100 rpm) and pH of 2. The kinetic data showed a contact time of 48 hours for the system to reach equilibrium. The kinetic model Pseudo-First-Order, Pseudo-Second-Order and intra-particle diffusion showed good fits of the experimental data with high coefficients of determination and high degree of significance for each parameter in the models studied (p-level < 0,05) for the experimental equilibrium data for systems Crimson HEXL CAO and Crimson HEXL CAM, except for the model of intra-particle diffusion at 100 mg/L of system Crimson HEXL CAO. The simulation using the Langmuir model using as adsorbent CAO represented satisfactorily equilibrium data experimental temperatures of 20, 30, 40 and 50 ° C, unlike the Freundlich model which had adjustment only for the temperature of 20 ° C. To the system Crimson HEXL - CAM did not obtain a proper fit for simulating the experimental data using the equilibrium model isotherm Langmuir and Freundlich. The thermodynamic parameters &#916;Hº, &#916;Gº and &#916;Sº were evaluated and demonstrated that the adsorption of the reactive dye Crimson HEXL in CAO and CAM is an endothermic and spontaneous process. The recovery of activated carbons with reactive dyes had poor results for the recovery of the adsorbent for reuse in adsorption processes. / Os corantes estão presentes em muitas unidades industriais, gerando efluentes que são carcinogênicos e tóxicos afetando significativamente o meio ambiente quando descartados sem tratamento prévio. Os métodos mais empregados para a remoção de corantes são: tratamento biológico, coagulação / floculação / membranas e processos de adsorção. O presente trabalho pretende avaliar a adsorção do corante reativo têxtil Crimson HEXL, utilizado em unidades industriais (lavanderias principalmente) utilizando-se dois carvões comerciais ativados: de origem de ossos bovinos (CAO) e mineral betuminosa (CAM). Para comparar o potencial de aplicação destes dois tipos de carvão, experimentos foram realizados de caracterização e adsorção em sistema batelada e em duplicata, consistindo nas seguintes etapas: i) obtenção do ponto de carga zero (pHpcz) para cada carvão; ii) avaliar influência do pH da solução do corante; iii) determinar o melhor tamanho de partícula do material adsorvente; iv) investigar a influência da velocidade de agitação no processo de adsorção: obtenção de dados cinéticos e modelagem utilizando modelos disponíveis na literatura; obtenção de dados de equilíbrio em diferentes temperaturas e modelagem usando modelos da literatura; v) dessorção do corante nas melhores condições de adsorção determinadas para o sistema carvão-corante (pH e tipo de eluente). Os experimentos realizados indicaram as melhores condições de granulometria (aproximadamente 20-30 mesh), agitação (100 rpm) e pH da solução de 2. Os dados cinéticos apresentaram um tempo de contato de 48 horas para o sistema alcançar o equilíbrio. O modelo cinético de Pseudo-Primeira-Ordem, Pseudo-Segunda-Ordem e Difusão Intra-partícula apresentaram bons ajustes dos dados experimentais com elevados valores dos coeficientes de determinação e elevado grau de significância para cada parâmetro nos modelos estudados (p-level<0,05) para os dados de equilíbrio experimentais para os sistemas Crimson HEXL CAO e Crimson HEXL CAM, exceto para o modelo de Difusão Intra-partícula à 100 mg/L do sistema Crimson HEXL CAO. A simulação realizada utilizando o modelo de Langmuir empregando como adsorvente o CAO representou satisfatoriamente os dados de equilíbrio experimentais para as temperaturas de 20, 30, 40 e 50 ºC, ao contrário do modelo de Freundlich que apresentou ajuste apenas para a temperatura de 20 ºC. Para o sistema Crimson HEXL CAM não se obteve um ajuste adequado para a simulação dos dados experimentais empregando o modelo de isoterma de equilíbrio de Langmuir e Freundlich Os parâmetros termodinâmicos &#916;H0, &#916;G0 e &#916;S0 foram avaliados e mostraram que a adsorção do corante reativo Crimson HEXL em CAO e CAM é um processo endotérmico e espontâneo. A recuperação de carvões ativados com corantes reativos obtiveram resultados pouco satisfatórios para recuperação do adsorvente para reutilização em processos de adsorção.