Esta dissertação teve como objetivo estudar o acoplamento das micro-ondas ao processo Fenton para o tratamento de uma solução de um corante azóico, tartrazina, 300 mg L-1. Para isso, foi realizado um planejamento fatorial 24 para a determinação dos efeitos dos fatores quantitativos: pH, concentração (razão) de Fe2+/H2O2 e vazão; e do uso das micro-ondas como fator qualitativo, sobre o tratamento. A variável-resposta utilizada foi a porcentagem de descoramento obtida pela área sob o espectro de absorção na região do visível (400 a 700 nm). Os resultados indicaram que o único fator estatisticamente significativo foi o pH. A partir dessa informação, outras avaliações foram realizadas a fim de se reforçar o resultado obtido. Realizaram-se análises de mineralização, ecotoxicidade e cromatografia liquida de alta eficiência, nas melhores condições de tratamento a fim de se comparar os processos Fenton e Fenton acoplado às micro-ondas: [Fe2+] = 1,2 mmol L-1, [H2O2] = 12 mmol L-1, pH 6 e tempo de reação de 25 min. Não foram observadas diferenças significativas de mineralização entre os processos Fenton e Fenton acoplado às micro-ondas, assim como na cromatografia liquida de alta eficiência e na ecotoxicidade. Em condições intermediárias utilizadas no planejamento experimental [Fe2+] = 1,0 mmol L-1, [H2O2] = 10 mmol L-1 e pH 7, variou-se a potência do forno de micro-ondas de 244,2 a 628,0 W e o tempo de residência de 7 a 90 s. Também não houve diferença significativa, tanto no desempenho de descoramento quanto na mineralização. Usando-se uma lâmpada de descarga sem eletrodo por 25 min após a reação de Fenton, mais uma vez não houve diferença significativa entre os processos Fenton e foto-Fenton. Conclui-se, portanto, que dentro da faixa estudada as micro-ondas não interferiram no processo. / This thesis aimed at studying the coupling of microwaves to the Fenton process for the treatment of an azo dye solution, tartrazine, 300 mg L-1. For that, a 24 factorial design was performed to determine the effects of the quantitative factors: pH, Fe2+/ H2O2 concentration (ratio) and flow rate; and the use of microwaves as a quali-tative factor on the treatment. The response-variable was the percentage of color removal obtained by the area under the visible absorption spectra (400 to 700 nm). The results indicated pH as the sole statistically significant factor. Further investiga-tions were performed in order to corroborate the previous result. Mineralization, eco-toxicity, and high performance liquid chromatography analyses were performed with the best treatment conditions in order to compare the Fenton process with the one coupled to microwaves: [Fe2+] = 1.2 mmol L-1, [H2O2] = 12 mmol L-1, pH 6, and reac-tion time of 25 min . No significant differences were observed in mineralization by both processes, as well as in high performance liquid chromatography and ecotoxici-ty analyses. With other conditions also used in the factorial design, [Fe2+] = 1.0 mmol L-1, [H2O2] = 10 mmol L-1, and pH 7, the microwave oven power (244.2 to 628.0 W) and residence time (7 to 90 s). No significant differences, both in color removal and in mineralization were noriced. By using a discharge electrodeless lamp for 25 min after the Fenton reaction, once again no significant difference between Fenton and photo-Fenton processes were noticed. Therefore, it can be concluded that, within the studied range, the microwaves did not interfere in the process.

Esta dissertação teve como objetivo estudar o acoplamento das micro-ondas ao processo Fenton para o tratamento de uma solução de um corante azóico, tartrazina, 300 mg L-1. Para isso, foi realizado um planejamento fatorial 24 para a determinação dos efeitos dos fatores quantitativos: pH, concentração (razão) de Fe2+/H2O2 e vazão; e do uso das micro-ondas como fator qualitativo, sobre o tratamento. A variável-resposta utilizada foi a porcentagem de descoramento obtida pela área sob o espectro de absorção na região do visível (400 a 700 nm). Os resultados indicaram que o único fator estatisticamente significativo foi o pH. A partir dessa informação, outras avaliações foram realizadas a fim de se reforçar o resultado obtido. Realizaram-se análises de mineralização, ecotoxicidade e cromatografia liquida de alta eficiência, nas melhores condições de tratamento a fim de se comparar os processos Fenton e Fenton acoplado às micro-ondas: [Fe2+] = 1,2 mmol L-1, [H2O2] = 12 mmol L-1, pH 6 e tempo de reação de 25 min. Não foram observadas diferenças significativas de mineralização entre os processos Fenton e Fenton acoplado às micro-ondas, assim como na cromatografia liquida de alta eficiência e na ecotoxicidade. Em condições intermediárias utilizadas no planejamento experimental [Fe2+] = 1,0 mmol L-1, [H2O2] = 10 mmol L-1 e pH 7, variou-se a potência do forno de micro-ondas de 244,2 a 628,0 W e o tempo de residência de 7 a 90 s. Também não houve diferença significativa, tanto no desempenho de descoramento quanto na mineralização. Usando-se uma lâmpada de descarga sem eletrodo por 25 min após a reação de Fenton, mais uma vez não houve diferença significativa entre os processos Fenton e foto-Fenton. Conclui-se, portanto, que dentro da faixa estudada as micro-ondas não interferiram no processo. / This thesis aimed at studying the coupling of microwaves to the Fenton process for the treatment of an azo dye solution, tartrazine, 300 mg L-1. For that, a 24 factorial design was performed to determine the effects of the quantitative factors: pH, Fe2+/ H2O2 concentration (ratio) and flow rate; and the use of microwaves as a quali-tative factor on the treatment. The response-variable was the percentage of color removal obtained by the area under the visible absorption spectra (400 to 700 nm). The results indicated pH as the sole statistically significant factor. Further investiga-tions were performed in order to corroborate the previous result. Mineralization, eco-toxicity, and high performance liquid chromatography analyses were performed with the best treatment conditions in order to compare the Fenton process with the one coupled to microwaves: [Fe2+] = 1.2 mmol L-1, [H2O2] = 12 mmol L-1, pH 6, and reac-tion time of 25 min . No significant differences were observed in mineralization by both processes, as well as in high performance liquid chromatography and ecotoxici-ty analyses. With other conditions also used in the factorial design, [Fe2+] = 1.0 mmol L-1, [H2O2] = 10 mmol L-1, and pH 7, the microwave oven power (244.2 to 628.0 W) and residence time (7 to 90 s). No significant differences, both in color removal and in mineralization were noriced. By using a discharge electrodeless lamp for 25 min after the Fenton reaction, once again no significant difference between Fenton and photo-Fenton processes were noticed. Therefore, it can be concluded that, within the studied range, the microwaves did not interfere in the process.

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O MIP que apresentou melhor desempenho foi sintetizado pelo método de precipitação e na proporção 1:2:10 de molécula molde (Tartrazina), monômero funcional (acrilamida) e monômero estrutural (N-N´-metileno-bis-acrilamida), respectivamente. Este MIP-Tartrazina apresentou uma boa porcentagem de religação, em torno de 97%. Em seguida, foi avaliado seu desempenho na adsorção do analito por meio de isotermas de adsorção no intervalo de concentração de 0 a 300 µmol L-1 e os resultados foram satisfatórios, pois a curva obtida para o MIP apresenta um formato de “one site binding”, permitindo obter o valor de constante de associação aparente de 1,6 x 104 L µmol-1. Já com os dados obtidos, incluindo também o NIP, foi calculado o valor do fator de impressão para a concentração de 50 µmol L-1, sendo de 2,67. Todos estes resultados são atribuídos às cavidades formadas no MIP, que conferem uma alta afinidade e um reconhecimento especifico do analito. Comumente a quantidade de analito adsorvido é determinada a partir de análises indiretas da solução remanescente após a ligação do analito ao material adsorvente. Entretanto, podem induzir a erros experimentais e algumas vezes a valores de Q (adsorção do analito) negativos. Assim, neste trabalho é apresentado, pela primeira vez, os resultados obtidos por meio de medições realizadas diretamente no material adsorvente usando o modulo ATR (reflectância total atenuada) junto ao Barrelino. Permitindo introduzir uma nova técnica de caracterização de polímeros molecularmente impressos, mais versátil, direta e real da adsorção da Tartrazina no material adsorvente. Adicionalmente, rotas para imobilização do MIP-Tartrazina sobre fibras ópticas foram avaliadas, visando a construção de um optodo. Para tal, utilizou-se a imobilização via oclusão em fibras de poli(metacrilato de metila) usando Nafion®, que é um copolímero solúveis em álcoois de baixa massa molecular, e N-N dimetilformamida, que é utilizado para dispersar o copolímero. Utilizando uma massa de 6 mg de MIP como fase sensora foram obtidos resultados promissores, que poderão ser explorados em perspectivas futuras para o desenvolvimento de sensores biomiméticos ópticos e aplicados para a determinação do corante Tartrazina em amostras de diferentes matrizes de interesse alimentício. De tudo o exposto, este trabalho mostrou duas vertentes inovadoras para os polímeros impressos, a caracterização por reflectância difusa de sólidos como alternativa viável e mais adequada na obtenção de isotermas de adsorção e o uso de MIP como fase sensora na construção de optodos. Mostrando a viabilidade do material obtido, e a importância biotecnológica deste trabalho para futuras aplicações. / The present work investigates two different syntheses of imprinted polymers for the food dye Tartrazine: by bulk and by precipitation methods. For this, syntheses with different functional monomers and molar ratios among the reagents used for the polymerization were evaluated. The MIP presented better performance by precipitation method and the ratio 1:2:10 of template (Tartrazine), functional monomer (acrylamide) and structural monomer (N-N’-methylene-bis-acrylamide), respectively. This MIP-Tartrazine presented a good percentage of rebinding, around 97%. Then, adsorption performance of the analyte was evaluated by adsorption isotherms in the concentration range from 0 to 300 μmol L-1 and results were satisfactory, since the obtained curve for the MIP presents a "one site binding" form, allowing to obtain the value of apparent association constant of 1.6 x 104 L µmol-1 . With the obtained data, including also the NIP, the imprinted factor value was 2.67 for the concentration of 50 μmol L-1 . All these results can be attributed to the cavities that were formed in the MIP, which provide a high affinity and specific recognition of the analyte. Commonly, the analyte amount which was adsorbed is determined using indirect analysis of the remaining solution after the analyte binding to the adsorbent material. However, experimental errors can be induced and sometime to obtain negative values of Q (adsorption of the analyte). Thus, in this work is presented, for the first time, the results that were obtained by measurements performed directly on the adsorbent material using the diffuse reflectance of solids. This way, a new technique of characterization of molecularly imprinted polymers was introduced, with more versatile, direct and real of the Tartrazine adsorption in the adsorbent material. Additionally, routes for the immobilization of MIP-Tartrazine on optical fibers were evaluated, aiming the construction of an optode. For this, immobilization was used by occlusion in poly(methyl methacrylate) fibers using Nafion® and N-N dimethylformamide. Promising results were obtained using 6 mg of MIP as the sensing phase that could be explored in perspective future for the development of optical biomimetic sensors and applied for the Tartrazine determination in samples of different matrices of alimentary interest. Therefore, this work showed two innovative aspects for the imprinted polymers, the diffuse reflectance characterization of solids as a viable and more adequate alternative for obtaining of adsorption isotherms and the use of MIP as a sensor phase in the construction of optodes. Showing the feasibility of the material that was obtained, and the biotechnological importance of this work for future applications.

Este estudo propôs uma avaliação do papel dos três principais parâmetros clássicos da síntese do nitreto de carbono grafítico: temperatura final, tempo de permanência na temperatura final e taxa de aquecimento. Realizou-se a otimização da síntese, via metodologia de superfície de resposta, usando-se como variável-resposta a degradação fotocatalítica de um poluente-modelo (tartrazina). A significância estatística dos fatores foi confirmada, com 95% de confiança. Em seguida, um modelo de segunda ordem foi ajustado às melhores respostas e, no ponto de máxima degradação, as condições foram: 605oC por 183 min, com taxa de aquecimento de 5oC min-1. A taxa de degradação com o fotocatalisador sintetizado foi aproximadamente três vezes maior que a da fotólise. As amostras da região de melhores respostas foram analisadas em uma série de experimentos de caracterização, sendo eles: difratometria de raios X, espectroscopia na região do infravermelho médio, área superficial específica, microscopias de varredura (MEV e MEV-FEG), potencial zeta e espectroscopia de reflectância difusa na região do ultravioleta-visível. O fotocatalisador com maior atividade apresentou menor energia de band gap e maior área superficial especifica do que as relatadas na literatura (2,59 eV e 29,5 m2 g-1, respectivamente). Foram criadas heteroestruturas entre o fotocatalisador sintetizado e o trióxido de tungstênio. A partir de uma série de caracterizações básicas, confirmou-se a formação da heteroestrutura. Com essa heteroestrutura, a taxa de degradação foi aproximadamente cinco vezes maior que a com o nitreto de carbono grafítico. / This study proposed an assessment of the role of the three major classical parameters for synthesizing graphitic carbon nitride: final temperature, residence time at the final temperature and heating rate. The synthesis was optimized, via response surface methodology, using the photocatalytic degradation of a model pollutant (tatrazine) as the response-variable. The statistical significance of the factors was confirmed, within 95% confidence level. Afterwards, a second-order model was adjusted to the better responses and, at the maximum degradation point, the conditions were: 605oC for 183 min, with heating rate of 5oC min-1. The degradation rate with the synthetized photocatalyst was approximately three times greater than the photolytic one. The samples from the better response region were analyzed in a series of characterization experiments: X ray diffractometry, mid-infrared spectrometry, specific surface area, scanning electron microscopy (SEM and FEG-SEM), zeta potential, and ultraviolet-visible diffuse reflectance spectroscopy. The most active photocatalyst showed smaller band gap energy and greater specific surface area than the ones reported in literature (2.59 eV and 29.5 m2 g-1, respectively). Heterostructures were formed between the synthetized photocatalyst and tungsten trioxide. A series of basic characterization techniques confirmed the heterostructure formation. Using this heterostructure, the degradation rate was approximately five times greater than the one with graphitic carbon nitride.

O lodo de esgoto é um resíduo gerado em grandes quantidades nas ETEs. Apenas na Região Metropolitana de São Paulo em 2015 prevê-se uma produção de 1538 toneladas por dia. Diferentemente de países desenvolvidos, no Brasil a maior parte desse resíduo é enviada para aterros sanitários, sendo ignoradas outras possibilidades de utilização. A pirólise do lodo é uma alternativa à incineração, e possui vantagens como a geração de subprodutos mais úteis como, por exemplo, materiais porosos para adsorção de poluentes de meios aquosos e gasosos. Visando novas utilizações para o lodo de esgoto da ETE Barueri, a presente pesquisa teve como objetivo o estudo de sua pirólise para obtenção de produtos contendo coque e sua utilização como material adsorvente de poluentes (fenol e tartrazina) em meio aquoso. Também foi estudado o potencial de uso energético do lodo e de coques obtidos por pirólise por meio da determinação de seus poderes caloríficos. Para sua utilização na pesquisa, o lodo foi coletado, seco, macerado e passado em peneira ABNT 200, produzindo um material identificado como S2. Por análises do seu processo de pirólise determinou-se a temperatura mais indicada para formação de coque, obtendo-se o valor de 500°C. Foram então realizadas pirólises isotérmicas nessa temperatura por diferentes períodos de tempo (0, 30, 60, 120 e 180 minutos) produzindo cinco produtos de pirólise diferentes (C0, C30, C60, C120 e C180), os quais foram caracterizados e utilizados nos ensaios de adsorção de fenol e de tartrazina de soluções aquosas com obtenção dos respectivos diagramas de fase. As isotermas de Langmuir representaram com bons coeficientes de correlação a adsorção nos produtos de pirólise, os quais devido à baixa área superficial e caráter mesoporoso apresentaram adsorção de fenol (3,68 mg.g-1 a 6,21 mg.g-1) muito menor que a de tartrazina (17,86 mg.g-1 a 45,66 mg.g-1), tendo C30 e C60 exibido capacidades adsortivas superiores à encontrada para o carvão ativo comercial. Quanto ao uso energético de S2, obteve-se por análise térmica diferencial quantitativa um poder calorífico muito próximo ao do obtido por bomba calorimétrica, de 9,27 MJ.kg-1, indicando que pode ser utilizado como combustível para sua pirólise auto-sustentável. / Sewage sludge is a solid waste generated in large quantities in wastewater treatment plants. Only in the São Paulo metropolitan area in 2015 is expected a production of 1538 tons per day for this residue. Against the trend in developed countries, most of this waste is sent to landfills in Brazil, being ignored other possible uses. Sewage sludge pyrolysis is an alternative to incineration and presents as advantages the generation of more useful byproducts such as, porous materials to be used for adsorption in aqueous and gaseous media. Aiming new applications for sewage sludge from Barueri wastewater treatment station, this thesis had as objective to study its pyrolysis to obtain products containing coke and their use as adsorbent materials of pollutants (phenol and tartrazine) in aqueous media. The potential energy use of S2 was also studied as well as of its pyrolyzed products, by determining their calorific values. For their use in the research, the sludge samples were collected, dried, ground and milled until they passed an ABNT 200 sieve. Analyzing the S2 pyrolysis process, 500°C was the most indicated temperature for coke formation. Then, after being heated to this temperature, isothermal pyrolysis were carried out for different time periods (0, 30, 60, 120 and 180 minutes) producing five pyrolysis products (C0, C30, C60, C120 and C180), which were characterized and used in adsorption experiments of phenol and tartrazine aqueous solutions, obtaining their respective phase diagrams. Langmuir isotherms represented with good correlation factors the adsorption of those adsorbates on pyrolysis products, which, due to the low surface area and mesoporous characteristics, showed a phenol adsorption (3.68 mg.g-1 to 6.21 mg.g-1) much smaller than that of tartrazine (17.86 mg.g-1 to 45.66 mg.g-1) and C30 and C60 have exhibited adsorption capacities higher than those found for commercial active carbon. Regarding energetic use, S2 has a calorific power of 9.27 MJ.kg-1 obtained by calorimetric bomb, which was a very close value to that found by quantitative differential thermal analysis (DTA) using sapphire, indicating that it can be used as a solid fuel for its auto-sustainable pyrolysis.

Os corantes azo são amplamente utilizados em muitas indústrias, entre elas as alimentícias, farmacêuticas e têxteis. Quando essas moléculas estão presentes no efluente industrial tornam o seu tratamento, que na maioria dos casos é biológico, difícil. Suas complexas estruturas são altamente estáveis e a presença de grupos sulfônicos (-SO3H) torna o corante ácido e altamente solúvel em água. Um exemplo deste tipo de corante é a tartrazina que pode causar efeitos adversos para a saúde humana, como alergia. Desde o início dos anos 70, quando os Processos Oxidativos Avançados (POAs) foram reconhecidos por sua capacidade de degradar poluentes em meio aquoso, houve um aumento significativo nas pesquisas por duas razões: a diversidade de tecnologias envolvidas e a grande variedade de efluentes que os POAs são capazes de tratar. A fotoquímica assistida por microondas (MO) consiste na combinação de dois tipos distintos de radiação eletromagnética, microondas e UV/VIS, na ativação de reações químicas. Frequentemente está associada ao uso de uma lâmpada de descarga sem eletrodo (LDE) que gera radiação ultravioleta (UV) sob a influência de um campo de microondas. O presente trabalho tem como objetivo tratar uma solução de tartrazina (25 mg L-1) utilizando o processo H2O2/UV/MO e otimizando-o a fim de se obter a maior degradação com a utilização da menor quantidade de oxidante possível. Para tanto, elaborou-se um planejamento fatorial com a finalidade de observar o comportamento das variáveis independentes pH e concentração inicial de peróxido de hidrogênio no processo. A partir dos resultados, elaborou-se um planejamento composto central a fim de se ajustar um modelo polinomial aos dados obtidos. A condição ótima de tratamento para as variáveis independentes foi: pH = 2,6 e [H2O2] = 2 × 10-3 mol L-1. A variável-resposta observada foi a remoção de cor (por meio da integração da área dos espectros na região do visível). A cinética obtida para o processo H2O2/UV/MO foi de ordem zero, com k = 3,9 × 10-2 u.a.-1 min-1 e, aproximadamente, 92% de descoramento em 24 minutos. A biodegradabilidade (DBO5/DQO) e a análise de carbono orgânico total (COT) não apresentaram variação significativa. No entanto, pôde-se observar, através da CE50, que o processo H2O2/UV/MO reduziu a fitotoxicidade da solução de tartrazina, indicando a possível formação de intermediários de degradação menos tóxicos que a molécula original. A avaliação do efeito das microondas foi feita pelo estudo da degradação da solução de tartrazina através dos processos H2O2, MO, H2O2/MO e UV/MO, sendo que o descoramento não passou de 20%, indicando que as MO influenciam no processo H2O2/UV devido ao possível sinergismo com a radiação UV e também pelos possíveis efeitos térmicos e não térmicos exercidos por essa radiação. / Azo dyes are extensively used in many industries such as food, drugs, and textiles ones. When these molecules are present in the industrial wastewaters, they make their treatment, which is in most cases a biological one, quite difficult. Their complex structures are very stable and the presence of sulfonic groups (-SO3H) makes the azo dyes acid and highly water-soluble. Tartrazine is an example of these dyes and can cause adverse effects to human health, like allergy. Since the early 70\'s, when Advanced Oxidation Processes (AOPs) were recognized by their capacity of degrading pollutants in aqueous media, there was a significant increase in research and for two reasons: the diversity of technologies involved and the many kinds of wastewaters that AOP can treat. The microwave-assisted photochemistry is the combination of two distinct types of electromagnetic radiations: microwave (MW) and UV/VIS. It is often associated with the use of an electrodeless discharge lamp (EDL), which generates ultraviolet (UV) radiation when placed in a microwave field. The aim of the present work is to treat a solution of tartrazine (25 mg L-1) by the H2O2/UV/MW process, as well as optimizing the process in order to obtain degradation with the use of the lowest possible amount of oxidant. For that purpose, a factorial design was performed to observe the effect of the independent variables pH and hydrogen peroxide concentration. With the results obtained, a composite central design was performed to fit a polynomial model to the data. The optimum treatment condition was: pH = 2.6 and [H2O2] = 2 × 10-3 mol L-1. The response variable was color removal (measured by the area under the spectra obtained in the visible region). The decolorization kinetics of the H2O2/UV/MW process followed a zero order model, with k = 3,9 × 10-2 u.a.-1 min-1 and color removal achieved 92% in 24 minutes. The biodegradability (BOD5/COD) ratio and total organic carbon (TOC) analyses showed no significant changes. However, through the CE50 maybe observed that the H2O2/UV/MW process reduced the toxicity of the tartrazine solution, indicating the possible formation of less toxic intermediates than the original molecule. The microwaves effect was assessed in a degradation study of the tartrazine solution by H2O2, MW, H2O2/MW, and UV/MW processes, and the decolorization did not exceed 20%, indicating that the MW influence the H2O2/UV process because of the possible synergism with the UV radiation and thermal and non-thermal effects exerted by the radiation.

Este estudo propôs uma avaliação do papel dos três principais parâmetros clássicos da síntese do nitreto de carbono grafítico: temperatura final, tempo de permanência na temperatura final e taxa de aquecimento. Realizou-se a otimização da síntese, via metodologia de superfície de resposta, usando-se como variável-resposta a degradação fotocatalítica de um poluente-modelo (tartrazina). A significância estatística dos fatores foi confirmada, com 95% de confiança. Em seguida, um modelo de segunda ordem foi ajustado às melhores respostas e, no ponto de máxima degradação, as condições foram: 605oC por 183 min, com taxa de aquecimento de 5oC min-1. A taxa de degradação com o fotocatalisador sintetizado foi aproximadamente três vezes maior que a da fotólise. As amostras da região de melhores respostas foram analisadas em uma série de experimentos de caracterização, sendo eles: difratometria de raios X, espectroscopia na região do infravermelho médio, área superficial específica, microscopias de varredura (MEV e MEV-FEG), potencial zeta e espectroscopia de reflectância difusa na região do ultravioleta-visível. O fotocatalisador com maior atividade apresentou menor energia de band gap e maior área superficial especifica do que as relatadas na literatura (2,59 eV e 29,5 m2 g-1, respectivamente). Foram criadas heteroestruturas entre o fotocatalisador sintetizado e o trióxido de tungstênio. A partir de uma série de caracterizações básicas, confirmou-se a formação da heteroestrutura. Com essa heteroestrutura, a taxa de degradação foi aproximadamente cinco vezes maior que a com o nitreto de carbono grafítico. / This study proposed an assessment of the role of the three major classical parameters for synthesizing graphitic carbon nitride: final temperature, residence time at the final temperature and heating rate. The synthesis was optimized, via response surface methodology, using the photocatalytic degradation of a model pollutant (tatrazine) as the response-variable. The statistical significance of the factors was confirmed, within 95% confidence level. Afterwards, a second-order model was adjusted to the better responses and, at the maximum degradation point, the conditions were: 605oC for 183 min, with heating rate of 5oC min-1. The degradation rate with the synthetized photocatalyst was approximately three times greater than the photolytic one. The samples from the better response region were analyzed in a series of characterization experiments: X ray diffractometry, mid-infrared spectrometry, specific surface area, scanning electron microscopy (SEM and FEG-SEM), zeta potential, and ultraviolet-visible diffuse reflectance spectroscopy. The most active photocatalyst showed smaller band gap energy and greater specific surface area than the ones reported in literature (2.59 eV and 29.5 m2 g-1, respectively). Heterostructures were formed between the synthetized photocatalyst and tungsten trioxide. A series of basic characterization techniques confirmed the heterostructure formation. Using this heterostructure, the degradation rate was approximately five times greater than the one with graphitic carbon nitride.

O lodo de esgoto é um resíduo gerado em grandes quantidades nas ETEs. Apenas na Região Metropolitana de São Paulo em 2015 prevê-se uma produção de 1538 toneladas por dia. Diferentemente de países desenvolvidos, no Brasil a maior parte desse resíduo é enviada para aterros sanitários, sendo ignoradas outras possibilidades de utilização. A pirólise do lodo é uma alternativa à incineração, e possui vantagens como a geração de subprodutos mais úteis como, por exemplo, materiais porosos para adsorção de poluentes de meios aquosos e gasosos. Visando novas utilizações para o lodo de esgoto da ETE Barueri, a presente pesquisa teve como objetivo o estudo de sua pirólise para obtenção de produtos contendo coque e sua utilização como material adsorvente de poluentes (fenol e tartrazina) em meio aquoso. Também foi estudado o potencial de uso energético do lodo e de coques obtidos por pirólise por meio da determinação de seus poderes caloríficos. Para sua utilização na pesquisa, o lodo foi coletado, seco, macerado e passado em peneira ABNT 200, produzindo um material identificado como S2. Por análises do seu processo de pirólise determinou-se a temperatura mais indicada para formação de coque, obtendo-se o valor de 500°C. Foram então realizadas pirólises isotérmicas nessa temperatura por diferentes períodos de tempo (0, 30, 60, 120 e 180 minutos) produzindo cinco produtos de pirólise diferentes (C0, C30, C60, C120 e C180), os quais foram caracterizados e utilizados nos ensaios de adsorção de fenol e de tartrazina de soluções aquosas com obtenção dos respectivos diagramas de fase. As isotermas de Langmuir representaram com bons coeficientes de correlação a adsorção nos produtos de pirólise, os quais devido à baixa área superficial e caráter mesoporoso apresentaram adsorção de fenol (3,68 mg.g-1 a 6,21 mg.g-1) muito menor que a de tartrazina (17,86 mg.g-1 a 45,66 mg.g-1), tendo C30 e C60 exibido capacidades adsortivas superiores à encontrada para o carvão ativo comercial. Quanto ao uso energético de S2, obteve-se por análise térmica diferencial quantitativa um poder calorífico muito próximo ao do obtido por bomba calorimétrica, de 9,27 MJ.kg-1, indicando que pode ser utilizado como combustível para sua pirólise auto-sustentável. / Sewage sludge is a solid waste generated in large quantities in wastewater treatment plants. Only in the São Paulo metropolitan area in 2015 is expected a production of 1538 tons per day for this residue. Against the trend in developed countries, most of this waste is sent to landfills in Brazil, being ignored other possible uses. Sewage sludge pyrolysis is an alternative to incineration and presents as advantages the generation of more useful byproducts such as, porous materials to be used for adsorption in aqueous and gaseous media. Aiming new applications for sewage sludge from Barueri wastewater treatment station, this thesis had as objective to study its pyrolysis to obtain products containing coke and their use as adsorbent materials of pollutants (phenol and tartrazine) in aqueous media. The potential energy use of S2 was also studied as well as of its pyrolyzed products, by determining their calorific values. For their use in the research, the sludge samples were collected, dried, ground and milled until they passed an ABNT 200 sieve. Analyzing the S2 pyrolysis process, 500°C was the most indicated temperature for coke formation. Then, after being heated to this temperature, isothermal pyrolysis were carried out for different time periods (0, 30, 60, 120 and 180 minutes) producing five pyrolysis products (C0, C30, C60, C120 and C180), which were characterized and used in adsorption experiments of phenol and tartrazine aqueous solutions, obtaining their respective phase diagrams. Langmuir isotherms represented with good correlation factors the adsorption of those adsorbates on pyrolysis products, which, due to the low surface area and mesoporous characteristics, showed a phenol adsorption (3.68 mg.g-1 to 6.21 mg.g-1) much smaller than that of tartrazine (17.86 mg.g-1 to 45.66 mg.g-1) and C30 and C60 have exhibited adsorption capacities higher than those found for commercial active carbon. Regarding energetic use, S2 has a calorific power of 9.27 MJ.kg-1 obtained by calorimetric bomb, which was a very close value to that found by quantitative differential thermal analysis (DTA) using sapphire, indicating that it can be used as a solid fuel for its auto-sustainable pyrolysis.

Os corantes azo são amplamente utilizados em muitas indústrias, entre elas as alimentícias, farmacêuticas e têxteis. Quando essas moléculas estão presentes no efluente industrial tornam o seu tratamento, que na maioria dos casos é biológico, difícil. Suas complexas estruturas são altamente estáveis e a presença de grupos sulfônicos (-SO3H) torna o corante ácido e altamente solúvel em água. Um exemplo deste tipo de corante é a tartrazina que pode causar efeitos adversos para a saúde humana, como alergia. Desde o início dos anos 70, quando os Processos Oxidativos Avançados (POAs) foram reconhecidos por sua capacidade de degradar poluentes em meio aquoso, houve um aumento significativo nas pesquisas por duas razões: a diversidade de tecnologias envolvidas e a grande variedade de efluentes que os POAs são capazes de tratar. A fotoquímica assistida por microondas (MO) consiste na combinação de dois tipos distintos de radiação eletromagnética, microondas e UV/VIS, na ativação de reações químicas. Frequentemente está associada ao uso de uma lâmpada de descarga sem eletrodo (LDE) que gera radiação ultravioleta (UV) sob a influência de um campo de microondas. O presente trabalho tem como objetivo tratar uma solução de tartrazina (25 mg L-1) utilizando o processo H2O2/UV/MO e otimizando-o a fim de se obter a maior degradação com a utilização da menor quantidade de oxidante possível. Para tanto, elaborou-se um planejamento fatorial com a finalidade de observar o comportamento das variáveis independentes pH e concentração inicial de peróxido de hidrogênio no processo. A partir dos resultados, elaborou-se um planejamento composto central a fim de se ajustar um modelo polinomial aos dados obtidos. A condição ótima de tratamento para as variáveis independentes foi: pH = 2,6 e [H2O2] = 2 × 10-3 mol L-1. A variável-resposta observada foi a remoção de cor (por meio da integração da área dos espectros na região do visível). A cinética obtida para o processo H2O2/UV/MO foi de ordem zero, com k = 3,9 × 10-2 u.a.-1 min-1 e, aproximadamente, 92% de descoramento em 24 minutos. A biodegradabilidade (DBO5/DQO) e a análise de carbono orgânico total (COT) não apresentaram variação significativa. No entanto, pôde-se observar, através da CE50, que o processo H2O2/UV/MO reduziu a fitotoxicidade da solução de tartrazina, indicando a possível formação de intermediários de degradação menos tóxicos que a molécula original. A avaliação do efeito das microondas foi feita pelo estudo da degradação da solução de tartrazina através dos processos H2O2, MO, H2O2/MO e UV/MO, sendo que o descoramento não passou de 20%, indicando que as MO influenciam no processo H2O2/UV devido ao possível sinergismo com a radiação UV e também pelos possíveis efeitos térmicos e não térmicos exercidos por essa radiação. / Azo dyes are extensively used in many industries such as food, drugs, and textiles ones. When these molecules are present in the industrial wastewaters, they make their treatment, which is in most cases a biological one, quite difficult. Their complex structures are very stable and the presence of sulfonic groups (-SO3H) makes the azo dyes acid and highly water-soluble. Tartrazine is an example of these dyes and can cause adverse effects to human health, like allergy. Since the early 70\'s, when Advanced Oxidation Processes (AOPs) were recognized by their capacity of degrading pollutants in aqueous media, there was a significant increase in research and for two reasons: the diversity of technologies involved and the many kinds of wastewaters that AOP can treat. The microwave-assisted photochemistry is the combination of two distinct types of electromagnetic radiations: microwave (MW) and UV/VIS. It is often associated with the use of an electrodeless discharge lamp (EDL), which generates ultraviolet (UV) radiation when placed in a microwave field. The aim of the present work is to treat a solution of tartrazine (25 mg L-1) by the H2O2/UV/MW process, as well as optimizing the process in order to obtain degradation with the use of the lowest possible amount of oxidant. For that purpose, a factorial design was performed to observe the effect of the independent variables pH and hydrogen peroxide concentration. With the results obtained, a composite central design was performed to fit a polynomial model to the data. The optimum treatment condition was: pH = 2.6 and [H2O2] = 2 × 10-3 mol L-1. The response variable was color removal (measured by the area under the spectra obtained in the visible region). The decolorization kinetics of the H2O2/UV/MW process followed a zero order model, with k = 3,9 × 10-2 u.a.-1 min-1 and color removal achieved 92% in 24 minutes. The biodegradability (BOD5/COD) ratio and total organic carbon (TOC) analyses showed no significant changes. However, through the CE50 maybe observed that the H2O2/UV/MW process reduced the toxicity of the tartrazine solution, indicating the possible formation of less toxic intermediates than the original molecule. The microwaves effect was assessed in a degradation study of the tartrazine solution by H2O2, MW, H2O2/MW, and UV/MW processes, and the decolorization did not exceed 20%, indicating that the MW influence the H2O2/UV process because of the possible synergism with the UV radiation and thermal and non-thermal effects exerted by the radiation.

No caso de indústrias que utilizam processos de tingimento, a remoção da cor dos seus efluentes líquidos é uma grande preocupação. Os corantes azóicos representam 60% dos corantes utilizados na atualidade em todo o mundo; no entanto, são conhecidos pelo seu efeito carcinogênico e mutagênico, tornando-se urgente o seu tratamento. Assim sendo, tem surgido diversas alternativas aos processos convencionais de tratamento, relativamente aos processos de tratamento de efluentes convencionais, notadamente o processo Fenton, que se tem mostrado bastante promissor. Neste trabalho, investigou-se a otimização do processo Fenton, relativamente ao descoramento de dois corantes azóicos: a azorubina (C20H12N2Na2O7S2, C.I. 14720) e a tartrazina (C16H7N4Na3O9S2, C.I. 19140). Para tal, realizou-se um planejamento composto central, ajustou-se um modelo polinomial (empírico) aos dados experimentais obtidos e obtiveram-se as condições ótimas: razão [Fe2+]/[H2O2] = 0,64 e 0,32, pH = 1,5 e 2,8 e temperatura = 39°C. As variáveis-resposta foram: o grau de descoramento (medido pela área sob o espectro na região do visível) e as concentrações residuais de H2O2 (método do vanadato) e Fe (método da o-fenantrolina). Determinou-se o grau de mineralização por análises de carbono orgânico dissolvido e também a fitotoxicidade a sementes de alface (Lactuca sativa). Realizaram-se análises por CLAE-DAD de forma a se observar a geração dos produtos de oxidação. Obtiveram-se descoramentos de aproximadamente 100% para os corantes isoladamente e em mistura. As concentrações residuais de H2O2 e Fe foram desprezíveis. As mineralizações alcançadas foram da ordem de 50%. Observou-se um aumento de fitotoxicidade após o processo Fenton. Verificou-se, também, o desempenho do processo na presença de dois aditivos comumente usados na indústria têxtil, um igualizante e um anti-espumante. A presença dos aditivos reduziu significativamente os graus de descoramento (de 100% para 90%) e de mineralização (de 50% para 10%). Em relação à fitotoxicidade, verificou-se que os aditivos tornam as soluções muito tóxicas, não tendo sido observado um aumento estatisticamente significativo após o processo Fenton. As análises cromatográficas mostraram, inequivocamente, a presença de pelo menos um produto de oxidação nas amostras tratadas. Concluiu-se que o processo Fenton apresentou um ótimo desempenho para o descoramento dos corantes estudados. Entretanto, a presença dos aditivos tenderia a prejudicar o tratamento de efluentes que contivessem tais corantes. / In the case of industries that use dyeing processes, the removal of color from their wastewaters is a major concern. The azo dyes account for 60% of the dyes currently in use worldwide. However, they are known for their carcinogenic and mutagenic effects, making their treatment an urgent matter. Therefore, several alternatives to the conventional treatment processes have been devised, particularly the Fenton process, which has been proved to be very promising. In this work, the Fenton process optimization regarding the bleaching of two azo dyes was investigated: azorubine (C20H12N2Na2O7S2, C.I. 14720) and tartrazine (C16H7N4Na3O9S2, C.I. 19140). For that purpose, a central composite design was used, a polynomial (empiric) model was fitted to the experimental data, and the optimum conditions were determined: rate [Fe2+]/[H2O2] = 0.64 and 0.32, pH = 1.5 and 2.8, and temperature = 39°C. The response variables were: color removal (measured by the area under the spectrum obtained in the visible region) and the residual concentrations of H2O2 (vanadate method) and Fe (o-fenantroline method). It was determined the mineralization degree by dissolved organic carbon analyses and also the phytotoxicity to lettuce seeds (Lactuca sativa). HPLC-DAD analyses were performed in order to observe the generation of oxidation products. Color removals of approximately 100% were achieved for the each dyes and for a mixture of them. The residual concentrations of H2O2 and Fe were close to zero. Mineralizations around 50% were obtained and a phytotoxicity enhancement after Fenton\'s process. It has also been observed that the performance of that process in the presence of two textile auxiliary products (TAPs) commonly used, a leveling agent and an anti-foaming one. The auxiliaries reduced significantly color removal (from 100% to 90%) and the degree of mineralization (from 50% to 10%). Regarding the phytotoxicity, it was observed that the TAPs used rendered the solutions quite toxic, with no further statistically significant enhancement after the Fenton\'s process. The chromatographic analyses showed, undoubtedly, the presence of at least one oxidation product in the treated samples. It was concluded that the Fenton\'s process presented an excellent performance for removing the color of the studied dyes. However, the presence of the auxiliaries would tend to impair the treatment of wastewaters containing those dyes.