Os desreguladores endócrinos, como o bisfenol A (BPA), são compostos encontrados na água em concentrações da ordem de μg.L-1 ou ng.L-1, sendo por isso também denominados micropoluentes. Sua presença, mesmo em baixas concentrações, pode causar prejuízos aos organismos expostos. Neste contexto, o objetivo do presente trabalho foi avaliar a remoção de BPA por membranas de ultrafiltração (UF) e osmose inversa (OI) e por carvão ativado granular (CAG). Essas técnicas têm a vantagem de não gerar subprodutos que também podem ser tóxicos. Nos estudos foram realizados experimentos para remoção do BPA através de membrana PL-1 (celulose regenerada de 1 kDa), Sy-10 (polietersulfona de 10 kDa) e membrana de OI (poliamida) reutilizada, com concentração inicial de 500 μg.L-1 de BPA. Para a membrana Sy-10, foram testados os pHs 7 e 10. Os ensaios de adsorção foram realizados com CAG (1-2mm) em frascos contendo 100 mL da solução de BPA, com 0,5 g de CAG para cada frasco. As variáveis testadas foram pH, tempo de contato e concentração inicial na ordem de mg.L-1. Adicionalmente, foi testada a concentração inicial de 500 μg.L-1 de BPA em experimento de adsorção. Os resultados obtidos mostraram que a capacidade da membrana Sy-10 para remoção de BPA foi superior, chegando a cerca de 90% de remoção, em contraposição aos 20% encontrados para PL-1. A membrana de OI apresentou remoções de cerca de 95%. A influência do pH (7 e 10) na remoção do BPA para a membrana Sy-10 não mostrou-se significativa. Nos ensaios de adsorção, analisando diferentes valores de pH, obteve-se eficiência de 93% para pH 7. Ensaios de variação do tempo de contato com CAG mostraram que o equilíbrio é atingido nos primeiros 10 minutos para a maior concentração e em 40 minutos para a menor concentração testada, de 500 μg.L-1. O estudo do efeito da concentração inicial de BPA na adsorção mostrou que a remoção aumenta com o aumento da concentração inicial do poluente. Conclui-se que tanto a adsorção em CAG quanto membranas são boas alternativas para a remoção de BPA de soluções aquosas. As duas técnicas poderiam ser usadas conjuntamente, sendo que o concentrado do processo com membranas poderia ser submetido à adsorção por CAG. / Endocrine disrupting chemicals, such as bisphenol A (BPA) compounds, are found in water at concentrations of the order of μg.L-1 or ng.L-1 is therefore also known micropollutants. His presence, even at low concentrations, can cause damage to exposed organisms. In this context, the aim of this study was to evaluate the removal of BPA by ultrafiltration (UF) and reverse osmosis (RO) membranes and granular activated carbon (GAC). These techniques have the advantage of not generating by-products can also be toxic. In the studies were performed experiments to remove the BPA by PL-1 (1 kDa regenerated cellulose), Sy-10 (10 kDa polyethersulfone) and RO (polyamide) reused membranes, with initial concentration of 500 μg.L-1 of BPA. For Sy-10 membrane pHs 7 and 10 were tested. The adsorption experiments were carried out with GAC (1-2mm) in flasks containing 100 mL of the BPA solution and 0.5 g of GAC to each vial. The variables tested were pH, contact time and initial concentration on the order of mg.L-1. Additionally, we tested the initial concentration of 500 μg.L-1 of BPA in adsorption experiment. Results showed that the capacity of Sy-10 membrane to remove BPA was higher, reaching approximately 90% removal, as opposed to the 20% found to PL-1. The RO membrane showed removal of about 95%. The influence of pH (7 and 10 ) in the removal of BPA onto the membrane Sy - 10 was not significant. In adsorption tests, analyzing different pH values was obtained efficiency from 93% to pH 7. Testing time variation of contact GAC showed that equilibrium is reached in the first 10 minutes to the largest concentration and 40 minutes to the lowest concentration tested, 500 μg.L-1. The study of the effect of the initial concentration of BPA in the adsorption showed that removal increases with increase in the initial concentration of the pollutant. It was concluded that both the GAC adsorption as membranes are good alternatives for the removal of the BPA aqueous solutions. The two techniques could be used together, with the concentrate from the membrane process could be subjected to adsorption GAC.

A Osmose Inversa (OI) é amplamente utilizada nos processos de desmineralização, onde são utilizados módulos espirais que após 3 a 5 anos de uso são descartados devido à queda de seu desempenho. Estes módulos ainda podem ser reaproveitados em tratamentos que não exijam um efluente final com qualidade tão elevada, como por exemplo, em correntes de reuso. Um efluente com potencial para ser reutilizado é a purga, a qual é drenada da bacia da torre de resfriamento com a finalidade de reduzir a concentração de sais e outras impurezas da água de recirculação. Estes processos industriais utilizam grandes quantidades de água, sendo de grande importância estudos que visem o seu reaproveitamento. Uma alternativa seria o tratamento desta corrente utilizando as membranas de OI descartadas, porém um fator limitante é a qualidade do efluente que irá alimentar os módulos de OI descartados, devido à pequena espessura dos canais de alimentação. A proposta deste trabalho foi ajustar o pré-tratamento para um sistema de filtração com membranas de OI descartadas com o objetivo de tratar e reutilizar a corrente de purga de uma torre de resfriamento, como água de reposição. Foram avaliados como pré-tratamentos processos de coagulação/floculação, filtração com filtro de areia,sorção com carvão ativado comercial e combinações destes. A avaliação da eficiência dos tratamentos foi realizada através de análises de pH, condutividade elétrica, turbidez, dureza total, DQO, sílica e SDI. Após cada pré-tratamento, o efluente tratado foi alimentado no sistema de OI, avaliando-se o fluxo de permeado, permeabilidade hidráulica, retenção salina e a propensão ao fouling, para, então, determinar a eficiência do tratamento proposto. O permeado foi analisado e os parâmetros foram comparados com a água de reposição utilizada na torre de resfriamento. Verificou-se que o melhor tratamento obtido foi utilizando a coagulação/floculação seguida do filtro de areia, apresentando SDI5 5,5 e turbidez de 0,3 NTU; o processo de sorção com carvão ativado não demonstrou bons resultados para as condições testadas. Através das análises das membranas utilizadas para as medidas de SDI e dos valores dos contaminantes presentes após os pré-tratamentos, pôde-se perceber uma diminuição de incrustações referentes aos teores de sílica e dureza, principais causadores de fouling, indicando uma melhora na qualidade da corrente de purga pré-tratada, que apresentou características adequadas para alimentação do sistema de OI. Ainda, as membranas de OI apresentaram uma retenção salina em torno de 97% e as análises dos permeados obtidos indicaram valores de contaminantes inferiores aos da água de reposição da torre, demonstrando a possibilidade de reutilização. / Reverse Osmosis (RO) is widely used in demineralization processes, where spiral wound modules are used, which after 3-5 years are discarded to lose their performance. However, these modules can be reused for treatments that do not require final effluent with so high quality. The blowdown is drained from the basin of the cooling tower in order to reduce the concentration of salts and other impurities from recirculating water. These industrial processes use large quantities of water, so it’s important to study reuse possibilities. An alternative would be treating this stream using RO discarded membranes, but some limiting factors are the quality of the feed water and the thin feed channels. Thus, the aim of the study is to set a pretreatment to a RO system that uses discarded membranes from the demineralization process to treat the blowdown stream of a cooling tower, with will reuse as make-up water. Steps of coagulation and flocculation, sand filter filtration, sorption with activated carbon and combinations of these were proposed as pre-treatments. Analysis of pH, conductivity, turbidity, total hardness, COD, silica and SDI were used to evaluate the efficiency of the pretreatments. After each proposed pre-treatment, the treated effluent was tested in RO system and the permeate flow, salt retention and hydraulic permeability were evaluated to identify the presence of fouling and the membranes performance. Also the permeate analysis were compared with the makeup water used in the cooling tower. The sand filter as only step treatment is not effective for good treatment of the stream, obtaining the best result when coupled with coagulation/flocculation process. The GAC had not shown good results for the tested conditions. RO discarded membranes presented high salt retention, about 97% and analysis of the permeates indicate the reuse possibility. Through MEV and EDS analysis of SDI membranes, we could notice a decrease of scale related to silica and hardness, which are the main cause of fouling, indicating an improvement of the quality of the treated stream, which presents suitable characteristics for feed RO systems with discarded modules.

Este trabalho tem por objetivo avaliar a viabilidade técnica de processos de separação de gás carbônico em correntes de gases de combustão. Neste sentido, a separação por meio de membranas e por criogenia são avaliadas por meio de simulação de sistemas. As propostas envolvendo membranas avaliam arranjos de membranas em série, os quais são otimizados para condições de maior fluxo permeado e maior beneficio econômico. A corrente de alimentação é de 5 kmol/s e as respectivas frações molares de CO2 e N2 que compõem esta corrente são 0,15 e 0,85. Os resultados obtidos da otimização, para um arranjo de três membranas em série de polyimida de 9000 m² de área superficial, foram uma corrente de permeado de 443,1 mol/s de CO2 a 41,6%, correspondendo a aproximadamente 59% do CO2 da corrente de alimentação. Já com um arranjo de 6 membranas de 9000 m², onde a função objetivo é o maior lucro, foi selecionado o material kapton e a quantidade de CO2 separada é 161,12 mol/s, cuja concentração na mistura é de 79%, e a função objetivo tem um valor de 24.405,30 €/ano. Na outra parte do trabalho, propõe-se e avalia-se um ciclo para o aproveitamento da disponibilidade térmica na regasificação do gás natural líquido, para liquefação de CO2. Obtém-se como resultando em CO2 líquido com fração molar igual a 94%. Este processo consta de uma corrente proveniente da combustão completa de 1 mol/s de metano, contendo 1 mol/s de CO2 e 7,52 mol/s de N2. Esta corrente é comprimida e resfriada até atingir a pressão de 4000 kPa e 25 °C, posteriormente uma membrana enriquece a corrente de gases de combustão, que novamente é comprimida e resfriada até se obter a condensação e separação do CO2. Realiza-se o cálculo de equilíbrio líquido-vapor da mistura utilizando as equações de Peng-Robinson e a regra de mistura de Van der Waals no software VRTherm. A vazão molar do CO2 líquido obtida é de 0,3207 mol/s na concentração declarada. A intensidade energética do processo é de 1,135 kWh/kg de CO2 liquefeito. / The objective of this work is to evaluate the technical feasibility of carbon dioxide separation processes of flue gases streams. In this way, separation processes due membrane and cryogenics are evaluated by system simulation. The systems using membranes evaluates setup of those membranes in series, these setups are optimized for the largest permeate molar flow and the largest economic profit. The feed stream is a 5 kmol/s CO2 – N2 mixture, with molar fraction of 0.15 and 0.85 respectively. The result obtained from the optimization for a setup of three polyimide membranes of 9000 m² is a permeate stream of 443.1 mol/s with CO2 at 41.6%, corresponding to aproximadely 59% of the CO2 contained in the feed stream. When a setup of six 9000 m² membranes is analyzed using an objective function that results in the largest profit, kapton was selected as the material for the membranes. The quantity of CO2 captured is 161.12 mol/s, at 79% of concentration in the mixture, and the objective function has a value of 24,405.30 €/year. The second part of this work, proposes and evaluates a cycle that takes the thermal availability of the regasification of liquid natural gas in advantage for CO2 liquefaction. The product of the cycle is liquid CO2, with a molar fraction of 0.94. The process is fed with a stream that comes from the stoichiometric combustion of 1 mol/s of methane, that stream is composed by 1 mol/s of CO2 and 7.52 mol/s of N2. The stream is then compressed up to the pressure of 4000 kPa and cooled down to 25 °C. After that a membrane concentrates the CO2 in one stream, which is again compressed and cooled down until the condensation of CO2 is achieved. Calculations of liquid – vapor are performed with the Peng- Robinson’s equations and the Van der Waals mixture rule using the software VRTherm. The molar flow rate of liquid CO2 obtained is of 0.3207 mol/s in the concentration mentioned before. The energy intensity of the process is of 1.135 kWh/kg of liquid CO2.

Este trabalho tem por objetivo avaliar a viabilidade técnica de processos de separação de gás carbônico em correntes de gases de combustão. Neste sentido, a separação por meio de membranas e por criogenia são avaliadas por meio de simulação de sistemas. As propostas envolvendo membranas avaliam arranjos de membranas em série, os quais são otimizados para condições de maior fluxo permeado e maior beneficio econômico. A corrente de alimentação é de 5 kmol/s e as respectivas frações molares de CO2 e N2 que compõem esta corrente são 0,15 e 0,85. Os resultados obtidos da otimização, para um arranjo de três membranas em série de polyimida de 9000 m² de área superficial, foram uma corrente de permeado de 443,1 mol/s de CO2 a 41,6%, correspondendo a aproximadamente 59% do CO2 da corrente de alimentação. Já com um arranjo de 6 membranas de 9000 m², onde a função objetivo é o maior lucro, foi selecionado o material kapton e a quantidade de CO2 separada é 161,12 mol/s, cuja concentração na mistura é de 79%, e a função objetivo tem um valor de 24.405,30 €/ano. Na outra parte do trabalho, propõe-se e avalia-se um ciclo para o aproveitamento da disponibilidade térmica na regasificação do gás natural líquido, para liquefação de CO2. Obtém-se como resultando em CO2 líquido com fração molar igual a 94%. Este processo consta de uma corrente proveniente da combustão completa de 1 mol/s de metano, contendo 1 mol/s de CO2 e 7,52 mol/s de N2. Esta corrente é comprimida e resfriada até atingir a pressão de 4000 kPa e 25 °C, posteriormente uma membrana enriquece a corrente de gases de combustão, que novamente é comprimida e resfriada até se obter a condensação e separação do CO2. Realiza-se o cálculo de equilíbrio líquido-vapor da mistura utilizando as equações de Peng-Robinson e a regra de mistura de Van der Waals no software VRTherm. A vazão molar do CO2 líquido obtida é de 0,3207 mol/s na concentração declarada. A intensidade energética do processo é de 1,135 kWh/kg de CO2 liquefeito. / The objective of this work is to evaluate the technical feasibility of carbon dioxide separation processes of flue gases streams. In this way, separation processes due membrane and cryogenics are evaluated by system simulation. The systems using membranes evaluates setup of those membranes in series, these setups are optimized for the largest permeate molar flow and the largest economic profit. The feed stream is a 5 kmol/s CO2 – N2 mixture, with molar fraction of 0.15 and 0.85 respectively. The result obtained from the optimization for a setup of three polyimide membranes of 9000 m² is a permeate stream of 443.1 mol/s with CO2 at 41.6%, corresponding to aproximadely 59% of the CO2 contained in the feed stream. When a setup of six 9000 m² membranes is analyzed using an objective function that results in the largest profit, kapton was selected as the material for the membranes. The quantity of CO2 captured is 161.12 mol/s, at 79% of concentration in the mixture, and the objective function has a value of 24,405.30 €/year. The second part of this work, proposes and evaluates a cycle that takes the thermal availability of the regasification of liquid natural gas in advantage for CO2 liquefaction. The product of the cycle is liquid CO2, with a molar fraction of 0.94. The process is fed with a stream that comes from the stoichiometric combustion of 1 mol/s of methane, that stream is composed by 1 mol/s of CO2 and 7.52 mol/s of N2. The stream is then compressed up to the pressure of 4000 kPa and cooled down to 25 °C. After that a membrane concentrates the CO2 in one stream, which is again compressed and cooled down until the condensation of CO2 is achieved. Calculations of liquid – vapor are performed with the Peng- Robinson’s equations and the Van der Waals mixture rule using the software VRTherm. The molar flow rate of liquid CO2 obtained is of 0.3207 mol/s in the concentration mentioned before. The energy intensity of the process is of 1.135 kWh/kg of liquid CO2.

Este trabalho tem por objetivo avaliar a viabilidade técnica de processos de separação de gás carbônico em correntes de gases de combustão. Neste sentido, a separação por meio de membranas e por criogenia são avaliadas por meio de simulação de sistemas. As propostas envolvendo membranas avaliam arranjos de membranas em série, os quais são otimizados para condições de maior fluxo permeado e maior beneficio econômico. A corrente de alimentação é de 5 kmol/s e as respectivas frações molares de CO2 e N2 que compõem esta corrente são 0,15 e 0,85. Os resultados obtidos da otimização, para um arranjo de três membranas em série de polyimida de 9000 m² de área superficial, foram uma corrente de permeado de 443,1 mol/s de CO2 a 41,6%, correspondendo a aproximadamente 59% do CO2 da corrente de alimentação. Já com um arranjo de 6 membranas de 9000 m², onde a função objetivo é o maior lucro, foi selecionado o material kapton e a quantidade de CO2 separada é 161,12 mol/s, cuja concentração na mistura é de 79%, e a função objetivo tem um valor de 24.405,30 €/ano. Na outra parte do trabalho, propõe-se e avalia-se um ciclo para o aproveitamento da disponibilidade térmica na regasificação do gás natural líquido, para liquefação de CO2. Obtém-se como resultando em CO2 líquido com fração molar igual a 94%. Este processo consta de uma corrente proveniente da combustão completa de 1 mol/s de metano, contendo 1 mol/s de CO2 e 7,52 mol/s de N2. Esta corrente é comprimida e resfriada até atingir a pressão de 4000 kPa e 25 °C, posteriormente uma membrana enriquece a corrente de gases de combustão, que novamente é comprimida e resfriada até se obter a condensação e separação do CO2. Realiza-se o cálculo de equilíbrio líquido-vapor da mistura utilizando as equações de Peng-Robinson e a regra de mistura de Van der Waals no software VRTherm. A vazão molar do CO2 líquido obtida é de 0,3207 mol/s na concentração declarada. A intensidade energética do processo é de 1,135 kWh/kg de CO2 liquefeito. / The objective of this work is to evaluate the technical feasibility of carbon dioxide separation processes of flue gases streams. In this way, separation processes due membrane and cryogenics are evaluated by system simulation. The systems using membranes evaluates setup of those membranes in series, these setups are optimized for the largest permeate molar flow and the largest economic profit. The feed stream is a 5 kmol/s CO2 – N2 mixture, with molar fraction of 0.15 and 0.85 respectively. The result obtained from the optimization for a setup of three polyimide membranes of 9000 m² is a permeate stream of 443.1 mol/s with CO2 at 41.6%, corresponding to aproximadely 59% of the CO2 contained in the feed stream. When a setup of six 9000 m² membranes is analyzed using an objective function that results in the largest profit, kapton was selected as the material for the membranes. The quantity of CO2 captured is 161.12 mol/s, at 79% of concentration in the mixture, and the objective function has a value of 24,405.30 €/year. The second part of this work, proposes and evaluates a cycle that takes the thermal availability of the regasification of liquid natural gas in advantage for CO2 liquefaction. The product of the cycle is liquid CO2, with a molar fraction of 0.94. The process is fed with a stream that comes from the stoichiometric combustion of 1 mol/s of methane, that stream is composed by 1 mol/s of CO2 and 7.52 mol/s of N2. The stream is then compressed up to the pressure of 4000 kPa and cooled down to 25 °C. After that a membrane concentrates the CO2 in one stream, which is again compressed and cooled down until the condensation of CO2 is achieved. Calculations of liquid – vapor are performed with the Peng- Robinson’s equations and the Van der Waals mixture rule using the software VRTherm. The molar flow rate of liquid CO2 obtained is of 0.3207 mol/s in the concentration mentioned before. The energy intensity of the process is of 1.135 kWh/kg of liquid CO2.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, Programa de Pós-Graduação em Tecnologia Ambiental e Recursos Hídricos, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-07-08T16:37:09Z No. of bitstreams: 1 2016_ClaudiaPatriciaPereiraSimões.pdf: 4749646 bytes, checksum: 79ad7e2f8b45e3af4441a27eb7a6fa99 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-07-11T16:19:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_ClaudiaPatriciaPereiraSimões.pdf: 4749646 bytes, checksum: 79ad7e2f8b45e3af4441a27eb7a6fa99 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-11T16:19:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_ClaudiaPatriciaPereiraSimões.pdf: 4749646 bytes, checksum: 79ad7e2f8b45e3af4441a27eb7a6fa99 (MD5) / Os problemas de qualidade e disponibilidade de água nos grandes centros urbanos são crescentes e demandam soluções preventivas e corretivas. Com relação à segurança da qualidade da água de consumo humano, um dos desafios é a remoção de microcontaminantes e patógenos emergentes e os processos de separação por membranas (PSM) têm se mostrado como uma opção promissora. As membranas de ultrafiltração (UF) são empregadas na remoção de material em suspensão e patógenos, e as de nanofiltração (NF) e osmose inversa (OI) são utilizadas na remoção de substâncias dissolvidas, entre elas o bisfenol-A (BFA). No presente trabalho foi avaliado, em escala piloto, o tratamento de água por três tipos de PSM, considerando o desempenho operacional, a rejeição de BFA e de outros contaminantes físico-químicos e microbiológicos. Foram utilizadas quatro membranas distintas, sendo: uma de UF (GS-5101U-S4); duas de NF (NF270 e NF90); e uma de OI (TW30). A UF foi empregada no tratamento da água do lago Paranoá e o seu permeado utilizado para alimentar a OI, enquanto as membranas de NF foram alimentadas com o efluente dos filtros ETA Brasília (DF). Tanto no caso da OI, como das NF, a água de alimentação foi enriquecida com bisfenol-A. A UF apresentou elevados valores de rejeição de turbidez (92%), coliformes (100%) e clorofila-a (97%) para valores iniciais de, respectivamente, 5,6UT, >24.196NNP/100mL e 3,9μg/L. Nas condições definidas como padrão o fluxo de permeado (Jp) médio da UF foi de 62L/(h.m2), a pressão transmembrana (PTM) média foi de 37,8kPa e a recuperação média foi de 96,1%. O aumento do tempo entre limpeza, do Jp e a adoção de etapa de coagulação influenciaram negativamente o desempenho operacional da UF. Entre as membranas de alta pressão estudadas, a NF90 apresentou melhor desempenho operacional, com Jp médio de 39,4L/(h.m2) e recuperação média de 22%. A membrana NF270 apresentou Jp médio de 8,7L/(h.m2) e recuperação média de cerca de 5%, e no caso da membrana de OI o Jp médio foi de 17,2L/(h.m2) e a recuperação média 8%. A rejeição de BFA pelas membranas TW30 e NF90 foi praticamente 100%, enquanto, a membrana NF270 apresentou rejeição entre 43 e 54%. Por outro lado, a rejeição de BFA pela membrana de UF foi praticamente inexistente. _______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Water quality and availability in urban areas is a matter of growing concern and claim for preventive e corrective solutions. Regarding the safety of drinking water, one of the challenges is the removal of emerging micropollutants and pathogens and membrane separation processes (MSP) are promising technologies. Ultrafiltration membranes (UF) are mainly applied for the removal of suspended solids and pathogens, while nanofiltration (NF) and reverse osmosis (RO) are recommended for the retention of dissolved substances, bisphenol-A (BPA) amongst them. In this study it was evaluated, in pilot scale, the capabilities of three types of MSP in treating water, considering their operational performance, BPA rejection, as well as the rejection of other physicochemical and microbiological contaminants. Four membranes were evaluated: one UF membrane (GS-5101U-S4), two NF membranes (NF270 and NF90) and one RO membrane (TW30). The UF membrane was fed with Paranoá lake water, and the UF permeate was used to feed the pilot RO system. The filtrated water from a local water treatment plant (ETA Brasilia, DF) was used as raw water for the NF membranes pilot plant. The feed water of both RO and NF membranes was spiked with bisphenol-A. High rejection of turbidity (92%), chlorophyll-a (97%) and coliforms (100%) was obtained when UF was evaluated, for initial values of, respectively, 5.6NTU, >24,196NNP/100mL e 3.9μg/L. For the standard operation conditions, UF permeate flux was 62 L/(h.m2), transmembrane pressure (TMP) was 37.8kPa and average recovery was 96%. The adoption of chemical coagulation stepprior to UF and the increase of cleaning intervals or permeate fluxes, resulted in adverse influence on UF operational performance. The NF90 membrane showed the best overall performance amongst the high pressure membranes. NF90 average permeate flux was 39.4L/(h.m2), while NF270 and TW30 were, respectively, 8.7 and 17.2 L/(h.m2). Average recoveries were 22%, 5% and 8% for NF90, NF270 and TW30, respectively. Both NF90 and TW30 (tighter membranes) provided BPA rejections, around 100%, while the NF270 membrane (looser membrane) showed BPA rejection between 43 and 54%. There was no detectable BPA rejection by the UF membrane whatsoever.

Micro-organismos fotossintetizantes, incluído aqui o gênero Arthrospira, vêm sendo amplamente produzidos em larga escala em vários países, detendo um mercado que gera mais de 1 bilhão de dólares ao ano. A produção industrial utiliza grande volume de água com alta concentração salina para produzir milhares de toneladas de biomassa microalgal. É crescente a utilização de tratamento de águas por processo de separação por membranas, demonstrando ser uma técnica que gera água de ótima qualidade, de instalação compacta e de fácil automação. No presente trabalho, foi avaliada esta tecnologia para o reaproveitamento do meio de cultura em novos cultivos de micro-organismos fotossintetizantes, visando contribuir para a sustentabilidade deste processo produtivo. O efluente do cultivo de Arthrospira platensis oriundo de processo descontínuo em minitanques foi submetido a tratamento por membranas de filtração tangencial, incluindo microfiltração (MF) (porosidades de 0,65 µm e de 0,22 µm) e ultrafiltração (UF) (peso molecular de corte de 5.000 Da), em pressões transmembrana (TMP) de 22,5 a 90 kPa. Os processos de MF levaram a reduções médias de 53,9±1,3 % e 93,1±1,1 % de matéria orgânica natural (NOM) e pigmentos nos meios residuais, respectivamente. Com o uso de processos de UF, cujos meios foram previamente tratados por MF (0,22 µm e 22,5 kPa), as reduções médias de NOM e pigmentos foram de 57,2±0,5 % e 94,0±0,8 %, respectivamente. Os processos de MF com TMP de 22,5 kPa levaram a concentrações celulares máximas (Xm) equivalentes às obtidas com meio novo. O uso de membrana de 0,65 µm e TMP de 22,5 kPa levou a uma perda média de 2,9 %, 22,7 % e 16,4% dos nutrientes carbonato, fosfato e nitrato, respectivamente, mas a correção desses valores aos mesmos do meio padrão levou à obtenção dos mais altos valores de Xm (3586,6±80 mg L-1), produtividade em células (505,0±11,6 mg L-1 d-1) e fator de conversão de nitrogênio em células (29,6±0,7 mg mg-1). O teor protéico da biomassa foi estatisticamente igual ao da biomassa obtida de cultivo com meio padrão novo. Os dados deste trabalho evidenciam que processos de filtração por membrana são promissores para o reuso de meio de micro-organismos fotossintetizantes. / Photosynthetic microorganisms, including here the genus Arthrospira, have been produced worldwide in large scale, in a market which generates more than $ 1 billion a year. The industrial production uses huge volume of water with high salinity to produce thousands of tons of microalgal biomass. It is increasing the use of membrane separation process in water treatment, proving to be a technique that generates high quality water, compact and easy both installation and automation. In this study, it was evaluated this technology for the recycling of the culture medium to produce photosynthetic microorganisms, aiming to contribute to the sustainability of this production process. The effluent from Arthrospira platensis culture originating from batch process in laboratory-scale open raceway tanks was treated by tangential flow filtration with microfiltration (MF) (membrane pore size of 0.65 µm and 0.22 µm) and ultrafiltration (UF) (molecular weight cut-off of 5,000 Da), using transmembrane pressure (TMP) from 22.5 up to 90 kPa. MF processes led to average reductions of 53,9±1.3% and 93.1±1.1% of natural organic matter (NOM) and pigments in the exhausted media, respectively. With the use of UF process, whose media were pre-treated by MF (0.22 µm and 22.5 kPa), the average NOM and pigments reductions were 57.2±0.5% and 94.0±0.8%, respectively. The MF process with TMP of 22.5 kPa led to maximum cell concentrations (Xm) equivalent to those obtained with the new medium. The use of membrane of 0.65 µm under TMP of 22.5 kPa led to an average loss of 2.9%, 22.7% and 16.4% of the nutrients carbonate, phosphate and nitrate, respectively, but correcting the concentration of these nutrients to those values present in the standard medium led to obtain the highest Xm (3586.6±80 mg L-1), cell productivity (505.0±11.6 mg L-1 d-1) and nitrogen-to-cell conversion yield (29.6±0.7 cells mg mg-1). The protein content of this biomass was statistically equal to that one obtained from cultivation with standard new medium. Data from this study show that membrane filtration processes are promising for reuse media in cultivation of photosynthetic microorganisms.

Micro-organismos fotossintetizantes, incluído aqui o gênero Arthrospira, vêm sendo amplamente produzidos em larga escala em vários países, detendo um mercado que gera mais de 1 bilhão de dólares ao ano. A produção industrial utiliza grande volume de água com alta concentração salina para produzir milhares de toneladas de biomassa microalgal. É crescente a utilização de tratamento de águas por processo de separação por membranas, demonstrando ser uma técnica que gera água de ótima qualidade, de instalação compacta e de fácil automação. No presente trabalho, foi avaliada esta tecnologia para o reaproveitamento do meio de cultura em novos cultivos de micro-organismos fotossintetizantes, visando contribuir para a sustentabilidade deste processo produtivo. O efluente do cultivo de Arthrospira platensis oriundo de processo descontínuo em minitanques foi submetido a tratamento por membranas de filtração tangencial, incluindo microfiltração (MF) (porosidades de 0,65 µm e de 0,22 µm) e ultrafiltração (UF) (peso molecular de corte de 5.000 Da), em pressões transmembrana (TMP) de 22,5 a 90 kPa. Os processos de MF levaram a reduções médias de 53,9±1,3 % e 93,1±1,1 % de matéria orgânica natural (NOM) e pigmentos nos meios residuais, respectivamente. Com o uso de processos de UF, cujos meios foram previamente tratados por MF (0,22 µm e 22,5 kPa), as reduções médias de NOM e pigmentos foram de 57,2±0,5 % e 94,0±0,8 %, respectivamente. Os processos de MF com TMP de 22,5 kPa levaram a concentrações celulares máximas (Xm) equivalentes às obtidas com meio novo. O uso de membrana de 0,65 µm e TMP de 22,5 kPa levou a uma perda média de 2,9 %, 22,7 % e 16,4% dos nutrientes carbonato, fosfato e nitrato, respectivamente, mas a correção desses valores aos mesmos do meio padrão levou à obtenção dos mais altos valores de Xm (3586,6±80 mg L-1), produtividade em células (505,0±11,6 mg L-1 d-1) e fator de conversão de nitrogênio em células (29,6±0,7 mg mg-1). O teor protéico da biomassa foi estatisticamente igual ao da biomassa obtida de cultivo com meio padrão novo. Os dados deste trabalho evidenciam que processos de filtração por membrana são promissores para o reuso de meio de micro-organismos fotossintetizantes. / Photosynthetic microorganisms, including here the genus Arthrospira, have been produced worldwide in large scale, in a market which generates more than $ 1 billion a year. The industrial production uses huge volume of water with high salinity to produce thousands of tons of microalgal biomass. It is increasing the use of membrane separation process in water treatment, proving to be a technique that generates high quality water, compact and easy both installation and automation. In this study, it was evaluated this technology for the recycling of the culture medium to produce photosynthetic microorganisms, aiming to contribute to the sustainability of this production process. The effluent from Arthrospira platensis culture originating from batch process in laboratory-scale open raceway tanks was treated by tangential flow filtration with microfiltration (MF) (membrane pore size of 0.65 µm and 0.22 µm) and ultrafiltration (UF) (molecular weight cut-off of 5,000 Da), using transmembrane pressure (TMP) from 22.5 up to 90 kPa. MF processes led to average reductions of 53,9±1.3% and 93.1±1.1% of natural organic matter (NOM) and pigments in the exhausted media, respectively. With the use of UF process, whose media were pre-treated by MF (0.22 µm and 22.5 kPa), the average NOM and pigments reductions were 57.2±0.5% and 94.0±0.8%, respectively. The MF process with TMP of 22.5 kPa led to maximum cell concentrations (Xm) equivalent to those obtained with the new medium. The use of membrane of 0.65 µm under TMP of 22.5 kPa led to an average loss of 2.9%, 22.7% and 16.4% of the nutrients carbonate, phosphate and nitrate, respectively, but correcting the concentration of these nutrients to those values present in the standard medium led to obtain the highest Xm (3586.6±80 mg L-1), cell productivity (505.0±11.6 mg L-1 d-1) and nitrogen-to-cell conversion yield (29.6±0.7 cells mg mg-1). The protein content of this biomass was statistically equal to that one obtained from cultivation with standard new medium. Data from this study show that membrane filtration processes are promising for reuse media in cultivation of photosynthetic microorganisms.

A indústria têxtil utiliza elevados volumes de água em seus processos, principalmente na etapa de tingimento, em que são utilizadas também quantidades elevadas de corantes e auxiliares têxteis. A presença desses produtos no efluente gera um efeito prejudicial e claramente visível ao ambiente, pois causam alteração nos parâmetros da qualidade da água do corpo receptor. O presente estudo apresenta o pós-tratamento de um efluente têxtil, objetivando o reciclo deste efluente para água de processo de tingimento. Para isso foi utilizada uma combinação de processo físico-químico de coagulação/floculação (CF) e processo de separação por membrana (PSM) de Ultrafiltração (UF) e Osmose Inversa (OI). Os parâmetros analisados antes e após os tratamentos foram: turbidez, condutividade elétrica, demanda química de oxigênio (DQO), carbono orgânico total (COT) e cor. Na etapa de CF foram testados dois tipos de coagulantes, o Sulfato de Alumínio e o Cloreto Férrico, nas concentrações de 30, 50, 70 e 100 mg.L-1. Foram testadas três concentrações de floculante comercial: 0,2, 0,3 e 0,4 mg.L-1. Os experimentos foram conduzidos em pH 7. As etapas de PSM foram conduzidas em módulo plano de Ultrafiltração e em módulos plano e espiral na membrana de Osmose Inversa. O melhor desempenho foi obtido com a dosagem de 50 mg.L-1 do coagulante cloreto férrico e a de 0,3 mg.L-1 de floculante comercial, que apresentou uma redução de 98% na turbidez com relação ao efluente de alimentação. No PSM de Ultrafiltração a remoção de cor não foi satisfatória por ainda apresentar coloração. No PSM de Osmose Inversa com o módulo plano o objetivo da remoção de cor foi atingido com sucesso na análise visual, porém, a vazão de permeado mostrou-se muito baixa inviabilizando o processo. No PSM de Osmose Inversa em módulo espiral a cor foi removida com sucesso, a turbidez ficou abaixo de 1 NTU, a DQO ficou abaixo do limite de detecção do equipamento e a vazão de permeado foi satisfatória. Assim, o estudo aponta como resultado a aplicação CF combinado à OI no tratamento eficaz deste efluente. / The textile industry uses large volumes of water in their processes, especially in the dyeing step, which are also used large quantities of coloring agents and textile auxiliaries. The presence of these products in the effluent generates a harmful effect and clearly visible to the environment because they cause changes in the parameters of the receiving body of water. This paper presents the post-treatment effluent from a textile industry, in order to recycle it as process water for dyeing. A combination of physico-chemical process were carried out applying coagulation / floculation (CF) and Ultrafiltration (UF) membrane separation process (MSP) and reverse osmosis (RO). The parameters analyzed before and after treatments were: turbidity, electrical conductivity, chemical oxygen demand (COD), total organic carbon (TOC) and color. In CF stage two types of coagulants were tested, aluminum sulphate and ferric chloride at concentrations of 30, 50, 70 e 100 mg.L-1. Three concentrations of commercial floculants were evaluated: 0,2, 0,3 e 0,4 mg.L-1. The experiments were conducted at pH 7. MSP steps were conducted in plan Ultrafiltration module, and in the Reverse Osmosis membrane, plan and spiral modules were tested. The best performance was obtained with a dosage of 50 mg.L-1 of the coagulant ferric chloride and 0.3 mg.L-1 commercial flocculant, which showed a 98% reduction in turbidity in respect to the raw effluent. MSP Ultrafiltration color removal was not satisfactory because color was still present. In MSP Reverse Osmosis using the plan module the goal of color removal was successfully achieved in the visual analysis, however, the membrane flow was extremely low compared with the UF permeate flow and prevented the process. The color in MSP Reverse Osmosis spiral module has been successfully removed, the turbidity was below 1 NTU, the COD was below the detection limit of the the equipment and the permeate flow was satisfactory. In this way, the study showed the best application for this effluent is CF combined with RO.

O processo de Biorreatores com Membranas (BRM) foi desenvolvido no final da década de 1960, consistindo em um sistema que associa o tratamento biológico de efluentes com o mecanismo de separação por membranas, e apresenta vantagens com relação ao tratamento convencional, tais como maior eficiência de tratamento e um menor espaço físico de instalação para a mesma capacidade de tratamento. O fenômeno de incrustação das membranas (em inglês, fouling) representa a principal limitação desse processo, de modo que uma das condições operacionais mais importantes na prevenção da incrustação em um sistema BRM Submerso (BRMS) é a vazão de aeração. Diante desta situação, o objetivo do trabalho consiste em avaliar os efeitos das condições hidrodinâmicas no desempenho do processo, tais como vazão de aeração, densidade de empacotamento do módulo de membranas e geometria dos aeradores. O sistema utilizado no trabalho consistiu em um BRMS automatizado, operando em pressão constante e de forma contínua, durante um período de 4 dias. Os módulos foram construídos com membranas poliméricas de microfiltração do tipo fibra oca, cujo material foi a poli(éter)-imida (PEI). Três diferentes vazões de aeração foram estudadas (2, 5 e 8 L.min-1), mostrando, a partir dos resultados, que existe uma vazão de aeração limite benéfica ao sistema e que, acima deste valor, um melhor desempenho não pode ser atingido, inclusive, podendo prejudicá-lo. Para o sistema de estudo, a vazão de 5 L.min-1 apresentou o melhor desempenho, seguido de 8 e 2 L.min-1. O estudo da densidade de empacotamento do módulo mostrou que esta é uma variável que também exerce influência no desempenho do processo de BRMS. Módulos com dois diferentes diâmetros foram testados (2,54 cm e 1,91 cm); o melhor resultado foi observado no módulo de maior diâmetro. A menor densidade de empacotamento resulta em um maior espaçamento entre as fibras, provocando uma aeração mais homogênea no interior do feixe de membranas. As duas geometrias de aeração testadas (Modo 1 e Modo 2) apresentaram resultados semelhantes de fluxo permeado, indicando que o Modo 2 de aeração não melhorou o desempenho do processo como se esperava. A maior homogeneidade de aeração no interior de feixe, a partir de aeradores construídos com as próprias fibras, não foi atingida, mostrando que um novo projeto de aeradores deve ser estudado. Em todas as condições hidrodinâmicas testadas, a eficiência do tratamento foi verificada, uma vez que a remoção de matéria orgânica para COT e DQO foi de 96% e 93%, respectivamente. Propriedades do permeado, como condutividade elétrica, pH e turbidez foram mensuradas, apresentando variações menores que as medidas do efluente, revelando a capacidade que o sistema apresenta em suportar as variações na corrente de alimentação. / The Membrane Bioreactor (MBR) process was developed in the late 1960. The system consists in a combination of biological process and membrane separation mechanism, and the advantages with respect of conventional treatment are the higher treatment efficiency and a smaller area of installation for the same treatment capacity. The main limitation of this process is the membrane fouling, in a way that air flow rate represents an important operating condition to prevent the fouling formation in Submerged Membrane Bioreactors (SMBR). In this sense, the aim of this work is to evaluate the effects of hydrodynamic conditions on process performance, such as air flow rate, packing density of the membrane module and aeration geometry. The system used consists in a pilot-scale SMBR, which operates at constant pressure and continuous mode during a period of 4 days. The modules were built with hollow fiber polymeric microfiltration membrane and the material is poly(ether)imide (PEI). For the three different air flow rates studied (2, 5 and 8 L.min-1), results showed there is a limit value for this parameter, in which above this value a better performance will not be obtained, even can be worse. The air flow rate of 5 L.min-1 presented the best performance, followed by 8 and 2 L.min-1. The module packing density study for two diameters (0.75 and 1 inch), the best result was observed in the larger diameter module, because lower packing density causes more space between fibres, increasing the aeration homogeneity inside de fibre bundle. Both aeration geometry tested showed similar permeate flows, indicating the different geometry used did not affect the performance process. The aerators constructed with the hollow fibers did not promote aeration homogeneity inside the bundle, and new aeration geometry must be projected. For all hydrodynamics conditions, the system treatment was efficient in removing organical matter, since the removal for TOC and COD was 96% and 93%, respectively. Permeate properties such as electrical conductivity, pH and turbidity measurements presented minor variations than effluent properties measurements, showing the system capacity to withstand with feed stream variations.