O presente trabalho descreve a preparação de catalisadores magnéticos para aplicação nos processos de fotocatálise heterogênea e ozonização catalítica heterogênea, visando a degradação de poluentes emergentes. Primeiramente buscou-se preparar nanopartículas magnéticas para posterior aplicação no preparo de catalisadores magnéticos de TiO2. Diversas variáveis experimentais foram avaliadas na preparação das nanopartículas magnéticas, tais como: temperatura de reação, tempo de agitação, tempo no ultrasom, velocidade de agitação, velocidade de agitação da base, tempo de agitação do estabilizante, concentração da base e do estabilizante. A influência destes parâmetros de preparação no diâmetro hidrodinâmico e distribuição de tamanho das partículas foi avaliada por meio de um planejamento estatístico. Dependendo das condições experimentais, obteve-se materiais com um tamanho médio variando entre 11 e 36 nm e entre 23% e 77% de distribuição de tamanho. Na condição otimizada, obteve-se partículas com um tamanho médio, obtido pela técnica de espalhamento de luz dinâmico, de 18 nm e 21% de distribuição. O nanomaterial magnético foi utilizado para preparar os catalisadores híbridos Fe3O2@TiO2 e Fe3O4@SiO2@TiO2. Os materiais foram caracterizados por difratoemtria de raios-X (XRD), microscopia de varredura (MEV) e transmissão (TEM), espectroscopia no infravermelho (FT-IR), análise térmica (TG e DTA), espectrometria de emissão óptica (ICP-OES), medidas de área superficial (BET) e espalhamento dinâmico de luz (DLS). Os catalisadores magnéticos foram empregados na degradação dos poluentes emergentes paracetamol; 4-metilaminoantipirina (4-MAA); ibuprofeno; 17 β-estradiol; 17 α-etinilestradiol, e do fenol. Nos processos de degradação também variou-se o efeito do pH nas respostas dos sistemas. De maneira geral, o material Fe3O4@TiO2 apresentou atividade catalítica nos processos de degradação fotoquímica e de ozonização, com desempenho similar ou, em alguns casos, superior ao TiO2. Em relação a 4-MAA, obteve-se, em 60 minutos de tratamento, 25% de mineralização para o processo de fotólise e 66% para o processo de fotocatálise empregando Fe3O4@TiO2. Para o processo de ozonização em pH 3, obteve-se, em 180 minutos de tratamento, 40 e 60% de mineralização para o processo não catalítico e o processo catalítico empregando Fe3O4@TiO2, respectivamente. Os resultados utilizando-se TiO2 foram semelhantes à ozonização não catalítica, o que demonstra o efeito positivo do núcleo magnético para a atividade do material. Assim, o material híbrido multifuncional Fe3O4@TiO2 mostrou-se eficiente para a degradação de poluentes emergentes empregando-se os processos de fotocatálise e de ozonização catalítica heterogênea, possibilitando uma adicional praticidade de separação do meio de tratamento. / The present work describes the preparation of magnetic catalysts for application in heterogeneous photocatalysis and heterogeneous catalytic ozonation processes, aiming the degradation of emerging pollutants. Magnetic nanoparticles were prepered as substratum of magnetic TiO2 catalysts. Several experimental variables were evaluated in the preparation of the magnetic nanoparticles, such as temperature, stirring time, sonication time, precipitation reaction stirring speed, base addition rate, dispersion stirring time, base concentration and stabilizer percentage. The influence of these parameters on particle hydrodynamic diameter and size distribution were measured by a statistical design. Depending on the experimental conditions, materials with an average size ranging between 11 nm and 35 nm and distribution between 23% and 77% were obtained. In the optimum preparation conditions, Fe3O4 magnetic particles with a hydrodynamic diameter of 18 nm and 21% distribution were obtained. The magnetic nanomaterial was used to prepare the hybrid catalysts Fe3O4@TiO2 and Fe3O4@SiO2@TiO2. The prepared materials were characterized by X-ray diffraction (XRD), field-emiss ion scanning electron microscopy (FEG-SEM), transmission electron microscopy (TEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), thermogravimetric (TG), differential thermal analysis (DTA), inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES), BET specific surface area and dynamic light scattering (DLS). The magnetic catalysts were employed in the degradation of the emerging pollutants paracetamol; 4-methylaminoantipyrin (4-MAA); ibuprofen; 17 β-estradiol; 17 α-ethinyl estradiol, and phenol. In the treatment processes the effect pH on the systems was also varied. In general, the material Fe3O4@TiO2 showed catalytic activity in the processes of photochemical degradation and ozonation, with performance similar or, in some cases, superior to TiO2. For example, the 4-MAA mineralization, after 60 minutes of treatment, by the photolysis process reached a m aximum value of 25%. In the same treatment time by the photocatalytic process using Fe3O4@TiO2 it was obtained 66% of 4-MAA mineralization. For the ozonation process, in pH 3, after 180 minutes of treatment, 40% of 4-MAA mineralization was achieved by non-catalytic method. On the other hand, in the same treatment time employing Fe3O4@TiO2, 60% of 4-MAA mineralization was obtained. In addition, for the ozonation process using TiO2 similar results to non-catalytic ozonation were observed, which demonstrates the positive effect of the magnetic core for the activity of the catalyst. Thus, the hybrid material Fe3O4@TiO2 was efficient for the degradation of emerging pollutants employing the photocatalysis and heterogeneous catalytic ozonation processes, allowing an additional practicality for separating the catalyst from the treatment medium.

O carbono, em suas muitas formas distintas, tem sido largamente empregado como material adsorvente, do tratamento de água à tecnologia industrial em virtude de sua boa performance, baixo custo e compatibilidades biológica e ambiental. Nesta tese foi verificada a associação sinérgica entre carvão ativo e nanopartículas superparamagnéticas de óxido de ferro ensejando a exploração entre a capacidade adsortiva e o magnetismo para o desenvolvimento de processos de remoção de contaminantes de meios aquosos e melhorando sua análise por meio de concentração magnética. Para este propósito, nanopartículas magnéticas recobertas com ácidos oleico ou esteárico foram especialmente preparadas e combinadas com carvão ativo em proporções variadas (1, 5, 10, 20, 25, 50 % m/m), seguindo rigoroso controle químico. Os materiais de carbono magnetizáveis mantém suas afinidades química e característica porosa do material precursor com alguma diminuição de sua área superficial, embora exibindo uma forte atração por campos magnéticos externos, permitindo sua fácil concentração e remoção. Estes materiais foram extensivamente caracterizados por técnicas como BET, FTIR, XRD, DLS, SEM, TG/DTA, VSM e SQUID. Por conveniência, o compósito a 10 % de nanopartículas de magnetita foi escolhido como o principal a ser utilizado na maioria das aplicações exibindo ampla área superficial (700 m2.g-1), volume e diâmetro médio de poro (0,487 cc.g-1 e 8,5 nm, respectivamente) e uma magnetização de saturação de 5 emu.g-1, com histerese desprezível à temperatura ambiente. Suas características adsorventes foram exploradas com sucesso na captura de corantes orgânicos (pararosanilina e azul de metileno), nitrobenzeno, bisfenol-A e BTEX (benzeno, tolueno, etilbenzeno e o,m,p-xilenos), bem como para íons de metais pesados como Hg(II), Pb(II) e Ag(I) em solução aquosa. Estudos eletroanalíticos foram feitos explorando o efeito de pré-concentração magnética na superfície do eletrodo após realizar estudos de adsorção envolvendo o levantamento de isotermas afim de investigar parâmetros como capacidade adsortiva e constantes de adsorção. Em todos os casos, um elevado aumento de aumento na sensibilidade foi obtido através do confinamento magnético em relação aos métodos convencionais. Desta forma, o emprego do compósito de carbono com nanopartículas de óxido de ferro superparamagnéticas demonstrou ser uma ferramenta poderosa a ser explorada em Química Analítica e Ambiental. / Carbon in many distinct forms has been widely employed as absorbing material in industrial and water technology because of its good performance, low cost and bio/environmental compatibility. In this doctoral thesis, a synergistic association of activated carbon with superparamagnetic Fe3O4 nanoparticles was carried out, aiming the exploitation of their combined absorption capability and magnetism, for developing new processes of removing contaminants from water and improving their analysis by means of magnetic concentration effect. For this purpose, magnetite nanoparticles coated with stearic or oleic acids were specially prepared and combined with activated carbon, at several proportions (1, 5, 10, 20, 25, 50 % m/m), following a rigorous chemical and analytical control. The magnetized carbon materials kept the original porous characteristics and molecular affinity of the original absorber, with some decrease of the active surface area, but exhibiting a strong attraction by the magnetic field, allowing their easy concentration and removal. Such materials were extensively characterized by BET, FTIR, XRD, DLS, SEM, TG/DTA, VSM and SQUID techniques. For convenience, the carbon material containing 10 % of magnetite was elected as principal, exhibiting a surface area of 700 m2 g-1, average volume and porous diameter of 0,487 cm3 g-1 and 8,5 nm, respectively, and a saturation magnetization of 5 emu g-1, with null hysteresis at room temperature. Its absorbing characteristics were successfully explored for the capture of organic dyes (pararosaniline, and methylene blue), bisphenol-A, and BTEX (benzene, toluene, ethylbenzene, and o,m,p-xilene), as well as hazardous, heavy metal ions, such as Hg(II), Pb(II) and Ag(I) in aqueous solution. Electroanalytical studies were carried out by exploring the magnetic pre-concentration effect on the electrodes, after performing a detailed adsorption study involving the construction of isotherms, in order to evaluate the equilibrium and mass capacity parameters. In all the cases, a great increase of sensitivity was attained by the magnetic confined method, in relation to the conventional methods. In this way, the use of carbon with superparamagnetic nanoparticles demonstrated a powerful strategy to be explored in environmental and analytical chemistry.

Esta dissertação descreve o uso de técnicas eletroanalíticas em fluxo no estudo da adsorção de Cd(II), Pb(II) e Cu(II) em vermiculita visando tratamento alternativo para efluentes da indústria de tintas. O estudo indicou que na faixa de pH entre 4 e 6 não há diferença entre a utilização de vermiculita expandida ou não-expandida na remoção dos íons. Observou-se que nos pH\'s avaliados o tempo de interação de 180 minutos foi suficiente para que o sistema atingisse o equilíbrio. Pode-se afirmar que a vermiculita não expandida apresenta as seguintes ordens de afinidade pelo cátions considerados: pH 4: Cu(II) < Cd(II) < Pb(II); pH 5: Cu(II) ? Cd(II) < Pb(II); pH 6: Cd(II) < Cu(II) < Pb(II). Nas condições de trabalho, os ensaios envolvendo a coluna de vermiculita não evidenciaram uma melhor capacidade de extração dos íons estudados frente ao sistema de extração em batelada. Percentuais de extração da ordem de 76% em amostra de efluente no sistema em batelada reforçam a viabilidade do uso da vermiculita como adsorvente destes metais. Um método SIA-ASV (análise por injeção seqüencial - voltametria de redissolução anódica) foi proposto e validado. Para um tempo de deposição de 80 s e vazão de 10 µLs-1, os limites de detecção foram 0,06, 0,09 e 0,16 µmolL-1 para Cd, Pb e Cu, respectivamente, além de apresentar uma faixa linear de trabalho entre 0,2 e 9,0 µmolL-1. / This dissertation describes the use of flow electroanalytical techniques to study the adsorption of Cd(II), Pb(II) and Cu(II) onto vermiculite aiming an alternative treatment of wastewater from coatings industry. The study indicated that under pH range from 4 to 6 there is no difference on using expanded or not expanded vermiculite for removal of ions. It was also observed that at any evaluated pH, a 180 minutes interaction time was long enough to allow the system reach equilibrium. It\'s possible to state that non-expanded vermiculite presents the following affinity orders by the studied ions: pH 4: Cu(II) < Cd(II) < Pb(II); pH 5: Cu(II) ? Cd(II) < Pb(II); pH 6: Cd(II) < Cu(II) < Pb(II). At working conditions, tests involving vermiculite columns didn\'t show a better performance on extracting these ions when faced to batch extraction systems. Extraction percentuals of about 76% were obtained using a sample of coatings industry wastewater, reinforcing the viability of the use of vermiculite as an adsorbent of these metals. A SIA-ASV (sequential injection analysis - anodic stripping voltammetry) method was proposed and validated. For a deposition time of 80 s and a flow rate of 10 µL s-1, detection limits were 0.06, 0.09 and 0.16 µmol L-1 to Cd, Pb and Cu, respectively; a linear working range, between 0.2 and 9.0 µmol L-1 was also determined.

Made available in DSpace on 2017-07-10T17:40:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Daniel_Schwantes.pdf: 5686979 bytes, checksum: e1296696716d8829be7043393332c024 (MD5) Previous issue date: 2016-08-05 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This research relates the development and use of modified adsorbents from agroindustrial residues. The following solid agroindustrial residues were obtained: pine bark (Pinus elliottii), solid residue from the manufacture of wood; Crambe cake (Crambe abyssinica Hochst), solid residue from oil extraction (biodiesel agroindustry); and cassava peels (Manihot esculenta Crantz), a byproduct of cassava industrialization. Biosorbents P. in natura, C. in natura and M. in natura (natural adsorbents or biosorbents) were produced from these agroindustrial residues, which had no or low market value, from which were produced the modified adsorbents, by washing the biomass with solutions of H2O2, H2SO4 and NaOH 0.1 mol L-1, resulting the modified adsorbents of pinus P. H2O2, P. H2SO4 and P. NaOH; crambe C. H2O2, C. H2SO4 and C. NaOH, and cassava M. H2O2, M. H2SO4, M. NaOH. In the first step of the study of these adsorbents (in natura and modified) the adsorbent materials were characterized, namely: chemical composition of the adsorbents, pHPCZ, infrared spectra (FT-IR), scanning electron microscopy (SEM), thermogravimetry (TG and DTG), BET and BJH isotherms (porosity and surface area). After the characterization of the adsorbent materials, adsorption studies were carried out for the evalution of Cd(II), Pb(II) and Cr(III) removal, which aimed to evaluate the performance of the materials on the influence of the pH of contaminant solution (ideal adsorption conditions), ie, the adsorption of metal ions as a function of increasing masses and the pH of the medium; the influence of adsorption time (adsorption kinetics), the influence of increasing concentrations of metal ions and isotherm linearization (adsorption equilibrium studies), the effect of temperature on the sorption process (adsorption studies) as well as the reuse of these adsorbent materials by acid elution (desorption studies). The scanning electron microscopes indicated changes in the adsorbents surface; the pHPZC of the modified adsorbents was distinct from the biosorbents. In addition, changes were also observed in the bands of the functional groups in the infrared spectrum, with new functional groups observed, such data indicate that modifications occurred to the adsorbents as a function of the chemical treatment applied. The results showed that, in general, the modified adsorbents present higher adsorption capacity of Cd(II), Pb(II) and Cr(III) metal ions than in natura materials. The modified adsorbents based on pinus, crambe and cassava did not show significant variation in relation to the studied pH range, which is a great advantage, because the adsorbents developed adapt to a wide pH range of contaminated water. An average time of 40 minutes was found for adsorption equilibrium, indicating that the sorption process is fast and occurs in the first few moments. The adsorption of the toxic ions occurs in mono and multilayer, in agreement with the good adjustments observed for Langmuir and Freundlich. In general, the adsorbents presented good reuse capacities, except when used for Cr(III) adsorption, because in this case it is difficult to reuse the adsorbents due to the low desorption rates of this metal, possibly due to chemisorption. Based on the results obtained, it can be concluded that the adsorbents of pinus, crambe and cassava present themselves as excellent, renewable, high availability and low cost, being an attractive alternative for the industry, through its use in advanced treatment systems, for the removal of metals such as Cd(II), Pb(II) and Cr(III) / Esta pesquisa relaciona o desenvolvimento e uso de adsorventes modificados a partir de resíduos agroindustriais. Para tal, foram obtidos os seguintes resíduos sólidos agroindustriais: cascas de pinus (Pinus elliottii), resíduo sólido da fabricação de madeira; torta de crambe (Crambe abyssinica Hochst), resíduo sólido da extração do óleo (agroindústria do biodiesel); e cascas de mandioca (Manihot esculenta Crantz), subproduto da industrialização da mandioca. A partir destes resíduos agroindustriais, que apresentam nenhum ou baixo valor de mercado, foram produzidos os biossorventes P. in natura, C. in natura e M. in natura e (adsorventes naturais ou biossorventes), dos quais foram produzidos os adsorventes modificados, por meio da lavagem com soluções de H2O2, H2SO4 e NaOH 0,1 mol L-1, dando origem aos adsorventes modificados de pinus P. H2O2, P. H2SO4 e P. NaOH; de crambe C. H2O2, C. H2SO4 e C. NaOH, e de mandioca M. H2O2, M. H2SO4, M. NaOH. Na primeira etapa do estudo destes adsorventes (in natura e modificados), realizou-se a caracterização dos materiais, a citar: composição química dos adsorventes, pHPCZ, espectros de infravermelho (FT-IR), microscopia eletrônica de varredura (MEV), termogravimetria (TG e DTG) e isotermas de BET e BJH (porosidade e área superficial). Após a caracterização dos materiais adsorventes, foram conduzidos estudos de adsorção para os metais Cd(II), Pb(II) e Cr(III), que visavam avaliar a performance dos materiais quanto a influência do pH da solução contaminante (condições ideais de adsorção), ou seja, a adsorção de íons metálicos em função de massas crescentes e do pH do meio; o efeito do tempo no processo de adsorção (cinética de adsorção), a influência de concentrações crescentes de íons metálicos e linearização das isotermas (estudos de equilíbrio de adsorção), o efeito da temperatura no processo sortivo (estudos de termodinâmica de adsorção), bem como o reuso destes materiais adsorventes por meio de eluição ácida (estudos de dessorção). As microscopias eletrônicas de varredura indicaram a ocorrência de mudanças na superfície dos adsorventes, o pHPCZ dos adsorventes modificados foi distinto dos biossorventes, além disso, também foram observadas alterações quanto a amplitude das bandas dos grupos funcionais no espectro de infravermelho, com novos grupos funcionais observados, tais dados sugerem a ocorrência de modificações aos adsorventes. Os resultados obtidos demonstram que, no geral, os adsorventes modificados apresentam maior capacidade de adsorção de íons metálicos Cd(II), Pb(II) e Cr(III) que os materiais in natura. Os adsorventes a base de pinus, crambe e mandioca não apresentaram variação significativa com relação à faixa de pH estudada, sendo esta uma grande vantagem, pois os adsorventes desenvolvidos se adaptam a uma ampla faixa de pH de águas contaminadas. Foi encontrado um tempo médio de 40 minutos para ocorrência do equilíbrio de adsorção, indicando que o processo sortivo é rápido e ocorre nos primeiros instantes. A adsorção dos íons ocorre em mono e multicamadas, em concordância com os bons ajustes observados para Langmuir e Freundlich. Em geral, os adsorventes apresentaram boa capacidade de reuso, exceto quando utilizados para adsorção de Cr(III), pois neste caso ocorre dificuldade de reuso dos adsorventes pela baixa taxa de dessorção deste metal, indicando possível quimissorção. Pelos resultados obtidos conclui-se que os adsorventes modificados de pinus, crambe e mandioca apresentam-se como excelentes, renováveis, de alta disponibilidade e baixo custo, sendo uma alternativa atraente para a indústria, mediante sua utilização em sistemas de tratamento avançados, para a remoção de metais como Cd(II), Pb(II) e Cr(III)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O abastecimento público de água em termos de qualidade e quantidade é uma preocupação crescente da humanidade, em função da escassez de recurso hídrico e da deterioração da qualidade dos mananciais. A desinfecção é o objetivo principal e mais comum da cloração, porem aparecem os subprodutos como os THMs (trihalometanos), como produtos resultantes da reação entre substâncias químicas que se utilizam no tratamento oxidativo e matérias orgânicas naturalmente presentes na água. A doença renal crônica constitui, atualmente, importante problema de saúde pública. No Brasil, a prevalência de pacientes mantidos em programas ssistenciais destinados ao controle e tratamento de Insuficiência Renal Crônica (IRC) dobrou nos últimos anos. Em Boa Vista, Roraima não foi realizado nenhum estudo com relação a níveis de THM na água potável distribuída pela Estação de Tratamento. Portanto, houve necessidade de identificar os níveis de clorofórmio na água potável distribuída e verificar possível relação com incidência de insuficiência renal crônica na população atendida pela Estação de Tratamento de Água (ETA). Utilizamos amostras de água da ETA de Boa Vista, Roraima, e estas foram analisadas através da Extração em Fase Sólida (SPE) e posteriormente pela espectrofotometria. Nossas amostras foram coletadas nos meses de janeiro a julho de 2011 na saída da Estação de Tratamento de Água de Boa. Também verificamos a incidência de Insuficiência Renal Crônica em Boa Vista, RR nos anos de 2008 e 2009 no serviço de faturamento do Hospital Geral de Roraima. Realizamos um bioensaio com Ratos Wistar Rattus norvegicusm, fornecido pelo Biotério da Universidade Federal de Mato Grosso do Sul. Os ratos ao término de 80 dias foram sacrificados, retirados os rins e enviados ao Laboratório Central de Roraima para confecção das lâminas histológicas e análise da lesão renal. Obtivemos concentrações de clorofórmio em todos os meses analisados. Durante o bioensaio recriamos as condições onde os ratos ingeriram dosagens diferentes de clorofórmio na água potável (100 e 300 mg/kg). Em nosso estudo elaboramos um método novo para confecção da curva analítica de calibração para o clorofórmio, sendo este um método de baixo custo de mercado e de fácil aplicação. O método proposto apresentou boa precisão e linearidade atendendo o interesse aos limites máximos estabelecidos pela Portaria 518/2004 do Ministério da Saúde, garantindo a aplicabilidade do mesmo para a análise simultânea de clorofórmio em água destinada ao consumo humano. / The public water supply in terms of quality and quantity is a growing concern of mankind, because of water scarcity and deteriorating quality of water sources. Disinfection is the primary purpose of chlorination and more common, but it appears as the by-products like THMs products of the reaction between chemicals that are used to treat oxidative and organic materials naturally present in water. Chronic kidney disease is currently an important public health problem. In Brazil, the prevalence of patients maintained on welfare programs for the control and treatment of chronic renal failure (CRF) has doubled in recent years. In Boa Vista, Roraima was not carried out any studies regarding THM levels in drinking water by sewage treatment plant. Therefore, it was necessary to identify the levels of chloroform in drinking water and check the possible relation with the incidence of chronic renal failure in the population served by ETA. We use water from the water treatment station in Boa Vista, Roraima, and these were analyzed by Solid Phase Extraction (SPE) and subsequently by spectrophotometry. Our samples were collected in January, February, March, April, May and June 2011 off the Water Treatment Plant for Good. We found the incidence of chronic renal failure in Boa Vista, in the years 2007 to 2009 in billing service General Hospital of Roraima. For the bioassay used adult females, with approximately five weeks, Wistar rats Rattus lineage norvegicusm provided by the vivarium of the Federal University of Mato Grosso do Sul mice at the end of 80 days were sacrificed, kidneys removed and sent to Central Laboratory Roraima to make the slides and histological analysis of renal injury. Obtained concentrations of chloroform in all months analyzed. During the bioassay re-create the conditions where rats ingested different doses of chloroform in drinking water (100 and 300 mg / kg). In our study we developed a new method to construct the analytical calibration curve for chloroform, which is a low-cost market and easy to apply. The proposed method showed good precision and linearity having the interest to the ceilings established by Decree 518/2004 of the Ministry of Health, ensuring the applicability thereof to the simultaneous analysis of chloroform in water intended for human consumption.

Esta pesquisa teve como objetivo analisar a remoção de cistos de Giardia spp. e oocistos de Cryptosporidium spp. em água de abastecimento utilizando a tecnologia de tratamento de ciclo completo com flotação (coagulação, floculação, flotação e filtração) em escala de bancada e utilizando cloreto de polialumínio &#8211; PAC como coagulante. Para isso, o método de floculação em carbonato de cálcio &#8211; FCCa com e sem a separação imunomagnética &#8211; IMS foi utilizado para quantificação dos organismos. Os resultados mostraram que as etapas de coagulação, floculação e flotação (Fase1) removeram 1,55 log de cistos de Giardia spp. e 1,21 log de oocistos de Cryptosporidium spp. O tratamento apenas com filtração (Fase 2) removeu 1,2 log de cistos de Giardia spp. e 0,88 log de oocistos de Cryptosporidium spp. A combinação dos tratamentos (Fase 3) foi capaz de remover 2,64 log de cistos de Giardia spp. e 2,5 log de oocistos de Cryptosporidium spp. Na quantificação de protozoários, o método de FCCa sem IMS demonstrou ser mais econômico e com melhor recuperação do que com IMS. Também foi analisada a influência da terceira dissociação ácida no método com IMS e tal procedimento acarretou em diferenças significativas nos resultados. Mesmo atendendo aos padrões de potabilidade, o tratamento estudado não removeu completamente os protozoários, este fato demonstra a necessidade da preservação dos mananciais, do tratamento dos esgotos e da desinfecção final para maximizar as barreiras que permitam reduzir o risco microbiológico presente na água de consumo. / This research aimed to analyze the removal of Giardia spp. cysts and Cryptosporidium spp. oocysts in drinking water using the full cycle of treatment with flotation technology (coagulation, flocculation, flotation and filtration) at bench scale and using polyaluminum chloride - PAC as coagulant. For this, the flocculation in calcium carbonate - FCCa method with and without immunomagnetic separation - IMS was used for quantification of organisms. The results showed that the stages of coagulation, flocculation and flotation (Step 1) removed 1,55 log Giardia spp. and 1,21 log Cryptosporidium spp. oocysts. Only the treatment with filtration (Step 2) removed 1,2 log Giardia spp. and 0,88 log Cryptosporidium spp. oocysts. The combination of treatment (Step 3) was able to remove 2,64 log Giardia spp. and 2,5 log Cryptosporidium spp. oocysts. In quantifying of protozoa, the FCCa method without IMS proved to be more economical and better recovery than with IMS. It also analyzed the influence of the third acid dissociation in the method with IMS and this procedure resulted in significant differences in the results. Even taking into account the potability standards, the treatment studied didnt completely remove protozoa, this fact demonstrates the need for preservation of water sources, treatment of sewage and final disinfection to maximize the barriers to reduce the microbiological risk present in drinking water.

O crescimento desordenado das cidades, a utilização de áreas para plantio próximas aos mananciais e o lançamento de águas residuárias domésticas e industriais sem tratamento são consideradas as principais fontes de poluição dos corpos d´água. Tal poluição contribui para o enriquecimento dos corpos hídricos em relação aos nutrientes. Isto, combinado com fatores climáticos proporciona condições para a ocorrência de florações de algas que podem apresentar espécies potencialmente tóxicas. Desta forma, aumenta a preocupação com desenvolvimento de técnicas de tratamento que forneçam água de qualidade garantindo a saúde da população consumidora. Nesta pesquisa, foram preparadas águas de estudo com diferentes concentrações de microcistina, com as quais foram testados alguns processos de tratamento, em escala de bancada, que consistiram na pré-cloração, adsorção em carvão ativado em pó, coagulação/floculação, flotação por ar dissolvido e centrifugação. O fluxograma de tratamento com aplicação de carvão ativado logo após a mistura rápida foi o que apresentou melhores resultados em termos de cor aparente, turbidez e concentração residual de microcistina. Foi avaliada a influência da concentração de microcistina nos tratamentos simulados. Constatou-se que para 104,92 µg/L de microcistina a aplicação de 3,0 mg\'CL IND.2\'/L (10 segundos antes da mistura rápida) e 30 mg/L de CAP (logo após a mistura rápida) não foram capazes de reduzir a concentração de microcistina para menos de 1 µg/L, conforme o limite estabelecido pela Portaria 518/04 do Ministério da Saúde. Assim, optou-se pela estimativa da dosagem mínima de carvão ativado em pó (CAP) em função da concentração inicial de microcistina das três águas preparadas. O residual de microcistina em cada água preparada, após a aplicação da dosagem estimada de CAP, foi: Água de Estudo 1 = 0,80 µg/L, Água de Estudo 2 = 0,82 µg/L e Água de Estudo 3 = 0,23 µg/L. / The disordered growth of cities, the use of planting areas near the water sources and the launch of domestic and industrial wastewater without treatment are the main sources of water bodies\' pollution. Such pollution contributes to increase the nutrient loading in the water bodies. In association with climatic factors, this enrichment of nutrient provides suitable conditions for the bloom of potentially toxic algae. Thus, increases the concern over to develop treatment techniques that provide water quality able to ensure the health of the consumer population. In this research, waters were prepared with different concentrations of microcystin and some treatments were tested in bench scale. These tests consisted in prechlorination, adsorption on powdered activated carbon, coagulation/flocculation, dissolved air flotation and centrifugation. The diagram of treatment with activated carbon application after the rapid mix showed better results of apparent color, turbidity and residual concentration of microcystin. The influence of the concentration of microcystin in the simulated treatments was evaluated. It was found that for 104.92 µg/L of microcystin the application of 3.0 mg\'CL IND.2\'/L (10 seconds before rapid mix) and 30 mg/L of PAC (after a quick mixture) were not able to reduce the concentration of microcystin to less than 1 µg/L, as the limit established by Order 518/04 of the Health Ministry. Thus, it was decided to estimate the minimum dosage of powdered activated carbon (PAC) according to the initial concentration of microcystin found in the three prepared waters. The residual concentration of microcystin in each water, after the estimated dosage application of PAC was: Water 1 = 0.80 µg/L; Water 2 = 0.82 µg/L; Water 3 = 0, 23 µg/L.

O uso de polímeros sintéticos como auxiliares de floculação no tratamento de águas para abastecimento é uma prática que vem sendo bastante estimulada. Contudo o uso na floculação visando a flotação de águas para abastecimento tem sido pouco estudado. Neste trabalho, são apresentados os resultados de estudo da influência da aplicação de polímeros sintéticos como auxiliares de floculação na clarificação, por flotação, de água preparada com cor elevada (100 ± 9,0 uC) e baixa turbidez (6,80 ± 1,0 uT). Foram investigados três diferentes tipos de polímeros (catiônico, aniônico e não iônico), aplicados conjuntamente ao coagulante primário (sulfato de alumínio). Após a otimização da dosagem deste coagulante (40 mg/L), sem emprego de polímeros, foi estudado o desempenho da flotação diante a redução da dosagem de coagulante conjugado à aplicação de diferentes dosagens de polímeros. Também foram investigadas a influência do tempo decorrido após a mistura rápida para a adição do polímero, e do tempo e gradiente médio de velocidade na floculação para a flotação. Foram utilizadas duas unidades de flotação por ar dissolvido, uma em escala de laboratório (Flotateste) e outra em escala piloto (com escoamento contínuo). Após a adequação dos parâmetros de floculação, os ensaios obtidos com o flotateste mostraram que a aplicação de 0,25 mg/L de polímero não iônico permitiu a redução de 50% na dosagem de coagulante, sem queda significativa na eficiência de remoção de cor e turbidez (96% e 93% respectivamente). Por sua vez, o polímero catiônico, na dosagem de 0,25 mg/L, possibilitou redução de 70% na dosagem de sulfato de alumínio, com eficiência de remoção de cor e turbidez de 90%. A instalação piloto de flotação operando com TASap de 262 m3/m2d, e aplicação de polímeros, nas condições otimizadas com o flotateste, foi capaz de fornecer bons resultados de remoção de cor aparente (82% e cor no efluente de 18,6 uC) e de turbidez (80% com turbidez de 1,40 uT no efluente). Nos ensaios com a unidade piloto de flotação operando com TASap de 525 m3/m2d, com redução de 70% na dosagem de coagulante (aplicação de 0,25 mg/L de polímero catiônico), observou-se redução de até 79% na massa de Iodo gerada. / The usage of synthetic polymers as flocculation aids for the treatment of supply water is a practice which have been widely stimulated, however its usage in flocculation aiming supply water flocculation has been scarcely studied. This work presents the results of the study of the influence of synthetic polymer application as a flocculation aids for clarifying prepared water containing high levei of color (100 ± 9.0 CU) and low turbidity (6.80 ± 1.0 NTU) through flotation. Three different kinds of polymers were investigated - cationic, anionic and non-ionic - which were applied together with the primary cogulant (aluminium sulphate). After the optimization of this coagulant dosage (40 mg/L), without the utilization of polymers, it was studied the flotation performance by the reduction of the coagulant dosage together with the application of different polymer dosages. It was also studied the influence of the time after rapid mixing for the polymer addition, and of time and average velocity gradient and flotation. Two units of dissolved air flotation were used, a bench unit and a pilot plant unit (with continuous flow). After the flocculation parameters adequacy, the essays obtained with FLOTATESTE showed that the application of 0.5 mg/L of non-ionic polymer allowed a reduction of 50% on coagulant dosage, without meningful drops of the color and turbidity removal efficient (96% and 93% respectively). On the other hand, the cationic polymer, at 0.25 mg/L, enabled a 70% reduction on the aluminium sulphate dosage with color and turbidity removal efficiency of 90%. The plant flotation unit, operating under a flow rate of 262 m3/m2d and with polymer application, under conditions optimized by FLOTATESTE, was able to provide good results of colour removal (82% and effluent color of 18.6 CU) and turbicity removal (83% with turbicity of 1.23 NTU in the effluent). In the essays with the pilot plant flotation unit, operating under a flow rate of 525 m3/m2d after reduction of 70% on the coagulant dosage (application of 0,25 mg/L of cationic polymer) , an up to 79% reduction in mass of sludge generated was observed.

O estudo dos fatores intervenientes, micro e macropropriedades dos lodos de estação de tratamento de água (ETA), no desaguamento por sistemas naturais, com uso de leito de drenagem, constituiu o principal foco desta pesquisa. Assim, ensaios de desaguamento por leito de drenagem foram realizados com amostras de lodos de sulfato de alumínio e de cloreto de polialumínio (PA\'CL\') e monitoramento das variáveis climáticas. Os resultados comprovaram o desempenho do leito de drenagem para redução de volume, da ordem de 80% e 90% para os lodos de PA\'CL\' e sulfato de alumínio e teor de sólidos final respectivamente de 30 a 90%, sem consumo de energia. Na fase de drenagem, independente do tipo e volume de lodo aplicado, a vazão de drenagem foi maior quanto menor o valor da taxa de aplicação de sólidos - TAS (Kg/\'M POT.2\') (fração volumétrica de partículas). As variáveis analisadas, teor de sólidos, distribuição de tamanho de partículas, morfologia e composição das partículas entre outros, na massa de lodo bruto e desaguado indicaram diferentes mecanismos de secagem e conseqüente influencia na velocidade de secagem. O uso do fluxo de massa de água evaporada revelou-se adequado para avaliar a fase de secagem. O estudo das micro e macropropriedades do lodo mostram-se decisivos para balisarem pesquisas de desenvolvimento dos sistemas de desaguamento e de reúso dos lodos de ETAs. / The study of involved factors, micro and macroproperties of sludge from water treatment plants (WTP) in dewatering by natural systems with the use of draining beds is the main focus of this research. For this purpose, dewatering assays by draining beds were done with samples from aluminium sulphate and polyaluminium chloride (PA\'CL\') sludge, and monitoring of the climatic variables along the experiments. The results proved the performance of the draining beds in reducing the volume, ranging from 80 to 90% for the sludges from PA\'CL\' and aluminium sulphate and the final rate of solids from 30 to 90%, without consuming the energy. In dewatering phase, independently of the type and volume of the applied sludge, the bigger the flow of dewatering the lesser the value of the applied rate of solids (TAS, Kg/\'M POT.2\', volumetric fraction of particles). The analised variables, solid rates, distribution of the height of the particles, morphology, and composition of the particles among others, in the mass of the brute and dewatered sludge indicated different mechanisms of drying and consequently influence in the rate of drying. The use of the flow of mass of humidity revealed adequate to evaluate the drying phase. The studies of micro and macroproperties of the sludge were decisive to conduct researches of development of dewatering systems and reusing of the sludges from WTP´s.

No presente trabalho foram realizados estudos para verificar as interferências do lançamento de resíduos de Estações de Tratamento de Água nas Estações de Tratamento de Esgoto com decantação primária. A ETA estudada utilizava cloreto férrico como coagulante primário e possuía decantadores com descarga de fundo diária. As interferências nos decantadores primários da ETE foram simuladas por meio de testes de sedimentação e nos digestores de lodo, por meio de testes de tratabilidade anaeróbia. Testes e análises complementares também foram realizados para verificar eventuais interferências no tratamento biológico da fase líquida do esgoto e no tratamento físico da fase sólida do esgoto. Os resultados indicaram aumento na eficiência de sedimentação em conseqüência do aumento da quantidade e concentração do resíduo de ETA introduzido no esgoto. Obteve-se, por exemplo, um incremento de até 50% na remoção de sólidos suspensos e turbidez, 40% na de DQO e fosfatos e 30% na de nitrogênio. No entanto, obteve-se um maior volume de lodo primário, embora de menos concentrado. De acordo com os resultados dos testes de tratabilidade anaeróbia, os resíduos da ETA não foram tóxicos ao processo. Com relação ao tratamento biológico da fase líquida do esgoto e ao tratamento físico do lodo, não foram verificadas interferências significativas no desempenho dos mesmos, embora recomenda-se o desenvolvimento de pesquisas mais específicas, especialmente sobre o processo de adensamento. Pode-se concluir que resíduos similares aos gerados na ETA estudada poderão ser dispostos em ETEs com decantação primária, sem interferências prejudiciais no seu desempenho. / In the present work simulations studies were conducted to verify the impact of Water Treatment Plants (WTP) residuals on the performance of Wastewater Treatment Plants (WWTP). The WTP under investigation used ferric chloride as primary coagulant, was type Complete Cicle with sedimentation tanks with daily bottom discharge. The interferences in the primary sedimentation tanks were simulated using sedimentation tests, while the sludge digesters were simulated using anaerobic treatability tests. Complementary tests and analysis also were realized to verify eventual interferences in the wastewater biological treatment and in the physical treatment of the sludge. The results indicated an increment in the sedimentation eficiency caused by increasing the WTP residuals dose added into the wastewater. As WTP residuals was added at up to 225 mg dry weight solids per liter of wasterwater, the removal of solids, COD, phosphate and nitrogen, for example, increased in 50%. However, the primary tanks settled sludge volume increased considerably. According to the anaerobic treatability tests results, the WWP residuals had not toxical effects on the process, interfering positively on the methane production. Concerning the wastewater biological treatment and sludge physical treatment, no significant impacts on their performance were observed. Therefore, it can be concluded that conventional WWTP can receive similar WTP residuals as those of the WTP here studied without any negative impacts on their performance.