This research work discusses the removal of organic pollutants specifically diclofenac and acid blue-25 using chalcogenide semiconductors. Semiconductors are materials that absorb light of specific energy and potentially degrade these organic pollutants into smaller compounds that are not toxic such as carbon dioxide and water. / Civil and Chemical Engineering

Depuis plusieurs années, des agents exogènes environnementaux appelés perturbateurs endocriniens (PE), sont soupçonnés d’interférer avec les fonctions essentielles de reproduction et de développement chez de nombreux organismes vivants. Pour la protection de l’Environnement et de l’Homme, la Directive Cadre sur l’Eau établit des normes de qualité environnementale (NQE) et limite la concentration de trente-trois substances et de huit autres polluants dans les eaux de surface. En revanche, elle ne prend pas encore en compte l’effet de ces substances prioritaires sur les écosystèmes et les humains notamment la perturbation endocrinienne. De plus les spécificités des perturbateurs endocriniens (courbe dose réponse, effets de mélanges etc..) rendent le processus d'identification de ces molécules complexe. Cette thèse est axée sur l’étude d’un des effets hormonaux, les plus couramment rencontrés, la perturbation estrogénique en utilisant comme outils de diagnostic le yeast estrogen screen (YES). Cette étude porte plus particulièrement sur le nord de la Tunisie où l’impact de certains PE sur le développement de poissons Aphanius fasciatus a été mis en évidence. Certains xénoestrogènes comme le cadmium et les HAP, produits générés par l’industrie locale, sont en partie mis en cause dans les malformations observées. En parallèle, certains xénoestrogènes (parabènes notamment) sont retrouvés dans les eaux de stations d’épuration. D’autres produits chimiques comme les colorants textiles et alimentaires ont également des activités endocriniennes. Dans le cadre de la surveillance de la qualité des eaux, il est nécessaire de développer des tests rapides de détection de ces perturbateurs venant complémenter les analyses chimiques. Certaines substances actives sur le système endocrinien étant peu immunogènes, l’axe de recherche développé, dans ce cadre de cette thèse, porte sur un peptide affine pour détecter une myoestrogène, l’ochratoxine A. / For several years, environmental exogenous agents called endocrine disruptors (ED) , are thought to interfere with reproduction and development fonctions in many organisms . For the Protection of the Environment and human health, the Water Framework Directive establishes environmental quality standards (EQS) and limits the ranges of thirty-three substances and eight other pollutants in surface waters. Nevertheless, it does not yet take into account the effect of these priority substances on ecosystems and humans including endocrine disruption. More than endocrine disruptors specificity (dose response curve , mixtures effect etc. .. ) make the identification process more complex. This thesis focuses on the study of hormonal effects, the most commonly encountered, estrogen disruption using the yeast estrogen screen (YES) as diagnostic tool. This study focuses particularly on the north of Tunisia, where the impact of ED on development of Aphanius fasciatus . Some xenoestrogens such as cadmium and PAH products generated by local industry are partly implicated on observed skeletal deformities. In parallel, some xenoestrogens (including parabens) are detected in the waters of sewage treatment plants. Other chemicals such as textile and food dyes also have endocrine activities. Under the supervision of water quality, it is necessary to develop rapid tests to detect endocrine disrupter and supplement chemical analyzes. Some active substances on the endocrine system is poorly immunogenic, the research axis developed in this thesis focuses on a peptide affinity for detecting a fungi toxin, ochratoxin A.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:41:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JessicaHBR_DISSERT.pdf: 2230211 bytes, checksum: 195b09308391e65d611133f2836eb66d (MD5) Previous issue date: 2011-01-27 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / In this work, the treatment of synthetic wastewaters containing Remazol Red BR (RRB) and Novacron Blue C-D (NB) by anodic oxidation using boron doped diamond anodes (BDD) and Novacron Yellow (YN) using BDD and Platinum (Pt) anodes was investigated. Galvanostatic electrolyses of RRB and NB synthetic wastewaters have led to the complete decolorization removal at different operating conditions (current density, pH and temperature). The influence of these parameters was investigated in order to find the best conditions for dyestuff colour removal. According to the experimental results obtained, the electrochemical oxidation process is suitable for decolorizing wastewaters containing these textile dyes, due to the electrocatalytic properties of BDD and Pt anode. Energy requirements for removing colour during galvanostatic electrolyses of RRB, NB and YN synthetic solutions depends mainly on the operating conditions; for example for RRB, it passes from 3.30 kWh m-3 at 20 mA cm-2 to 4.28 kWh m-3 at 60 mA cm-2 (pH = 1); 15.23 kWh m-3 at 20 mA cm-2 to 24.75 kWh m-3 at 60 mA cm-2 (pH = 4.5); 10.80 kWh m-3 at 20 mA cm-2 to 31.5 kWh m-3 at 60 mA cm-2 (pH = 8) (data estimated per volume of treated effluent). In order to verify the Brazilian law regulations of NB and RRB synthetic solutions after electrochemical decolourisation treatment, Hazen Units values were determined and the total colour removal was achieved; remaining into the regulations. Finally, electrical energy cost for removing colour was estimated / Neste trabalho, o tratamento de efluentes sint?ticos, contendo Vermelho de Remazol BR (RRB) e Azul de Novacron CD (NB) por oxida??o an?dica com ?nodos de Diamante Dopado com Boro (BDD) e Amarelo de Novacron (YN) com ?nodo de Platina (Pt) e DDB foram investigados. A eletr?lise galvanost?tica dos efluentes sint?ticos RRB, NB e YN t?m levado ? remo??o completa da cor em diferentes condi??es operacionais (densidade de corrente, pH e temperatura). A influ?ncia destes par?metros foi investigada a fim de encontrar as melhores condi??es para a remo??o da cor do corante. De acordo com os resultados experimentais obtidos, o processo de oxida??o eletroqu?mica ? adequado para descolora??o de ?guas residuais contendo esses corantes t?xteis, devido ?s propriedades eletrocatal?ticas dos ?nodos DDB e Pt. Exig?ncias de energia para a remo??o de cor durante eletr?lises galvanost?ticas das solu??es sint?ticas de RRB, NB e YN depende principalmente das condi??es de funcionamento, por exemplo, RRB, passa de 3,30 kWh m-3 em 20 mA cm-2 para 4,28 kWh m-3 em 60 mA cm -2 (pH = 1); 15,23 kWh m-3 em 20 mA cm-2 para 24,75 kWh m-3 em 60 mA cm-2 (pH = 4,5); 10,80 kWh m-3 em 20 mA cm-2 para 31,5 kWh m-3 em 60 mA cm- 2 (pH = 8) (dados estimados por volume de efluente tratado). A fim de verificar a regulamenta??o da lei brasileira dos efluentes sint?ticos ap?s descolora??o pelo tratamento eletroqu?mico, determinou-se os valores de Unidades Hazen e a remo??o total da cor foi alcan?ada, permanecendo na regulamenta??o. Finalmente, o custo de energia el?trica para remo??o da cor foi estimado

A casca de pinhão manso é um resíduo abundante da indústria de biocombustível e foi usada em sua forma natural (PN) e tratada por plasma não térmico (PP) como biossorvente para a remoção do corante Vermelho reativo 120 (VR-120) de soluções aquosas. Os nanotubos de carbono de parede múltipla (NTCPM) e carvão ativo (CA) foram investigados como adsorventes na remoção do corante Azul direto 53 (AD-53) a partir de águas residuais. Os materiais adsorventes foram caracterizados por espectroscopia Raman, espectroscopia de infravermelho, isotermas de adsorção/dessorção de N2, microscopia eletrônica de varredura e transmissão. As melhores condições para adsorção dos corantes foram alcançadas em pH 2,0. O tempo de contato para obter o equilíbrio de isotermas, em 298-323 K, foi fixado em 10 horas para os biossorventes PN e PP. Para estes, o modelo cinético de ordem geral forneu o melhor ajuste aos dados experimentais em comparação com as cinéticas pseudo-primeira ordem e pseudo-segunda ordem. Para o corante VR-120, os dados de equilíbrio (298-323 K) foram ajustados para o modelo de isoterma de Liu. A capacidade máxima de adsorção do corante ocorreu a 323 K, atingindo valores de 40,94 e 65,63 mg g-1 para o PN e PP, respectivamente. Os resultados dos estudos de adsorção/dessorção mostraram que a maior porcentagem de remoção de PN e PP foram alcançadas quando a mistura de solventes (acetona a 50% + 50% de 0,050 mol L-1 de NaCl (v/v)) foi utilizada. Os efluentes simulados foram utilizados para verificar a aplicabilidade dos biossorventes propostos. A remoção ocorreu de 68,2 e 94,6%, para PN e PP, respectivamente, em meio com elevada concentração salina. Já para NTCPM e CA os tempos de contato foram fixados em 3 horas e 4 horas, respectivamente. O modelo da cinética de ordem geral forneceu o melhor ajuste aos dados experimentais, se comparado aos modelos de adsorção cinéticos de pseudoprimeira ordem e pseudo-segunda ordem. Para o corante AD-53, os dados no equilíbrio (298-323 K) foram ajustados pelo modelo de isoterma de Sips. A capacidade máxima de adsorção do corante ocorreu a 323 K, com os valores de 409,4 e 135,2 mg g-1 para NTCPM e CA, respectivamente. Os resultados dos estudos de adsorção/dessorção mostraram que os NTCPM carregados com AD-53 podem ser regenerados (97,85%) utilizando uma solução de acetona aquosa (50% de acetona + 50% NaOH 3 mol L-1 (v/v)). Em experimentos de simulação de efluentes têxteis para aplicação dos adsorventes no tratamento de efluentes industriais, foram obtidas as remoções de 99,87% e 97,00% para NTCPM e CA, respectivamente, num meio com alta salinidade e diversos corantes. / Jatropha curcas shell an abundant residue of the biocombustible industry, was used in its natural form (JN) and treated by non-thermal plasma (JP) as biosorbents for the removal of Reactive Red 120 (RR-120) dye from aqueous solutions. Multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) and powder activated carbon (PAC) were used as adsorbents for adsorption of Direct Blue 53 dye (DB-53) from aqueous solutions. The adsorbents were characterised using Raman spectroscopy, infrared spectroscopy, N2 adsorption/desorption isotherms, and scanning and transmission electron microscopy. The best conditions to adsorption of the dye by adsorbent were achieved at pH 2.0. The contact time to obtain equilibrium isotherms at 298–323 K was fixed at 10 h for both biosorbents. The general order kinetic model provided the best fit to the experimental data compared with pseudo-first order and pseudo-second order kinetic adsorption models. For RR-120 dye, the equilibrium data (298–323 K) were best fitted to the Liu isotherm model. The maximum sorption capacity for adsorption of the dye occurred at 323 K, attaining values of 40.94 and 65.63 mg g−1 for JN and JP, respectively. The results of adsorption/desorption studies showed that the highest percentage of removal of JN and JP were obtained when the mixture of solvents (acetone 50% + 50% 0.050 mol L-1 NaCl (v/v)) was used. Simulated dyehouse effluents were used to check the applicability of the proposed biosorbents for effluent treatment. The removal was 68.2 and 94.6% for JP and JN, respectively, in media with high salinity. As for NTCPM and CA the contact times were set at 3 h and 4 h, respectively. The general order kinetic model provided the best fit of the experimental data compared to pseudo-first order and pseudo-second order kinetic adsorption models. For DB- 53 dye, the equilibrium data (298 to 323 K) were best fitted to the Sips isotherm model. The maximum sorption capacity for adsorption of the dye occurred at 323 K, with the values of 409.4 and 135.2 mg g-1 for MWCNT and PAC, respectively. The results of adsorption/desorption studies showed that MWCNT loaded DB-53 could be regenerated (97.85%) using mixture 50% acetone + 50% of 3 mol L-1 NaOH (v/v). Simulated dye house effluents were used to evaluate the application of the adsorbents for effluent treatment, with removal of 99.87% and 97.00% for MWCNT and PAC, respectively.

A casca de pinhão manso é um resíduo abundante da indústria de biocombustível e foi usada em sua forma natural (PN) e tratada por plasma não térmico (PP) como biossorvente para a remoção do corante Vermelho reativo 120 (VR-120) de soluções aquosas. Os nanotubos de carbono de parede múltipla (NTCPM) e carvão ativo (CA) foram investigados como adsorventes na remoção do corante Azul direto 53 (AD-53) a partir de águas residuais. Os materiais adsorventes foram caracterizados por espectroscopia Raman, espectroscopia de infravermelho, isotermas de adsorção/dessorção de N2, microscopia eletrônica de varredura e transmissão. As melhores condições para adsorção dos corantes foram alcançadas em pH 2,0. O tempo de contato para obter o equilíbrio de isotermas, em 298-323 K, foi fixado em 10 horas para os biossorventes PN e PP. Para estes, o modelo cinético de ordem geral forneu o melhor ajuste aos dados experimentais em comparação com as cinéticas pseudo-primeira ordem e pseudo-segunda ordem. Para o corante VR-120, os dados de equilíbrio (298-323 K) foram ajustados para o modelo de isoterma de Liu. A capacidade máxima de adsorção do corante ocorreu a 323 K, atingindo valores de 40,94 e 65,63 mg g-1 para o PN e PP, respectivamente. Os resultados dos estudos de adsorção/dessorção mostraram que a maior porcentagem de remoção de PN e PP foram alcançadas quando a mistura de solventes (acetona a 50% + 50% de 0,050 mol L-1 de NaCl (v/v)) foi utilizada. Os efluentes simulados foram utilizados para verificar a aplicabilidade dos biossorventes propostos. A remoção ocorreu de 68,2 e 94,6%, para PN e PP, respectivamente, em meio com elevada concentração salina. Já para NTCPM e CA os tempos de contato foram fixados em 3 horas e 4 horas, respectivamente. O modelo da cinética de ordem geral forneceu o melhor ajuste aos dados experimentais, se comparado aos modelos de adsorção cinéticos de pseudoprimeira ordem e pseudo-segunda ordem. Para o corante AD-53, os dados no equilíbrio (298-323 K) foram ajustados pelo modelo de isoterma de Sips. A capacidade máxima de adsorção do corante ocorreu a 323 K, com os valores de 409,4 e 135,2 mg g-1 para NTCPM e CA, respectivamente. Os resultados dos estudos de adsorção/dessorção mostraram que os NTCPM carregados com AD-53 podem ser regenerados (97,85%) utilizando uma solução de acetona aquosa (50% de acetona + 50% NaOH 3 mol L-1 (v/v)). Em experimentos de simulação de efluentes têxteis para aplicação dos adsorventes no tratamento de efluentes industriais, foram obtidas as remoções de 99,87% e 97,00% para NTCPM e CA, respectivamente, num meio com alta salinidade e diversos corantes. / Jatropha curcas shell an abundant residue of the biocombustible industry, was used in its natural form (JN) and treated by non-thermal plasma (JP) as biosorbents for the removal of Reactive Red 120 (RR-120) dye from aqueous solutions. Multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) and powder activated carbon (PAC) were used as adsorbents for adsorption of Direct Blue 53 dye (DB-53) from aqueous solutions. The adsorbents were characterised using Raman spectroscopy, infrared spectroscopy, N2 adsorption/desorption isotherms, and scanning and transmission electron microscopy. The best conditions to adsorption of the dye by adsorbent were achieved at pH 2.0. The contact time to obtain equilibrium isotherms at 298–323 K was fixed at 10 h for both biosorbents. The general order kinetic model provided the best fit to the experimental data compared with pseudo-first order and pseudo-second order kinetic adsorption models. For RR-120 dye, the equilibrium data (298–323 K) were best fitted to the Liu isotherm model. The maximum sorption capacity for adsorption of the dye occurred at 323 K, attaining values of 40.94 and 65.63 mg g−1 for JN and JP, respectively. The results of adsorption/desorption studies showed that the highest percentage of removal of JN and JP were obtained when the mixture of solvents (acetone 50% + 50% 0.050 mol L-1 NaCl (v/v)) was used. Simulated dyehouse effluents were used to check the applicability of the proposed biosorbents for effluent treatment. The removal was 68.2 and 94.6% for JP and JN, respectively, in media with high salinity. As for NTCPM and CA the contact times were set at 3 h and 4 h, respectively. The general order kinetic model provided the best fit of the experimental data compared to pseudo-first order and pseudo-second order kinetic adsorption models. For DB- 53 dye, the equilibrium data (298 to 323 K) were best fitted to the Sips isotherm model. The maximum sorption capacity for adsorption of the dye occurred at 323 K, with the values of 409.4 and 135.2 mg g-1 for MWCNT and PAC, respectively. The results of adsorption/desorption studies showed that MWCNT loaded DB-53 could be regenerated (97.85%) using mixture 50% acetone + 50% of 3 mol L-1 NaOH (v/v). Simulated dye house effluents were used to evaluate the application of the adsorbents for effluent treatment, with removal of 99.87% and 97.00% for MWCNT and PAC, respectively.

Submitted by Maike Costa (maiksebas@gmail.com) on 2017-06-20T14:18:13Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 7366953 bytes, checksum: e2858ff3ade34aa9cdf821b90999c936 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-20T14:18:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 7366953 bytes, checksum: e2858ff3ade34aa9cdf821b90999c936 (MD5) Previous issue date: 2017-04-28 / Calcium stannate, CaSnO3, is orthorhombic perovskite-type that presents technological applications as catalysts and photocatalysts. In this work, undoped CaSnO3 and doped with Fe3+, Co2+ or Cu2+ were obtained by the modified Pechini method and applied in photodegradation of the textile dye Remazol Golden Yellow and as catalysts in the reduction reaction of nitrogen monoxide (NO). Furthermore, these materials were deposited on the ZrO2 support or Pd2+-doped or Pd impregnated and evaluated in the reduction of NO with CO and NO with NH3. The catalysts were characterized by thermogravimetric analysis (TG/DTA), X-ray diffraction (XRD), ultraviolet-visible spectroscopy (UV-Vis), infrared spectroscopy (IR), Raman spectroscopy, analysis of the surface area by the BET method, scanning electron microscopy with field emission (FE-SEM) and transmission electron microscopy (TEM). XRD patterns showed a small change in the long range-order for the doped samples due to partial substitution of cations. The Raman spectra indicated that the incorporation of Fe3+, Co2+ and Cu2+ in the CaSnO3 lattice promoted a symmetry breaking, which was confirmed by the change of the band gap values of the samples. The photocatalytic tests of RNL dye were performed in the reactor using a UVC lamp (λ = 254 nm). The catalytic tests were carried out in a reactor containing a gaseous mixture with stoichiometric amounts of nitrogen monoxide (NO) and carbon monoxide (CO) in helium in the temperature range of 300 °C to 700 °C or in a reactor containing a mixture of NO and ammonia (NH3) in helium in the temperature range of 250 °C to 500 °C. The results of the photocatalytic evaluation showed that CaSnO3 doping with transition metals increased the photocatalytic efficiency of the material, especially for the Cu2+ (76% of discoloration), which was related to the while the decrease in the intensity of the photoluminescence spectrum as a function of doping. The catalytic tests of NO with CO showed that Co2+ and Cu2+-doped perovskites showed 100% of conversion, at temperatures above 500ºC. The palladium impregnation promoted the conversion of NO with CO throughout the evaluated temperature range, but it did not favor the reaction of NO with NH3, probably due to the oxidation of NH3 by Pd. The perovskite deposited on the ZrO2 support showed the best catalytic conversion values. The results of FEG and TEM confirmed the deposition of the active phase on the ZrO2 support and indicated the formation of core@shell systems. / Estanato de cálcio, CaSnO3, é uma perovskita do tipo ortorrômbica que apresenta aplicações tecnológicas como catalisadores e fotocatalisadores. Neste trabalho, CaSnO3 não dopado e dopado com Fe3+, Co2+ ou Cu2+ foram obtidos pelo método Pechini-modificado e aplicados na fotodegradação do corante têxtil remazol amarelo ouro (RNL), e como catalisadores na reação de redução de monóxido de nitrogênio (NO). Além disso, esses materiais foram depositados sobre o suporte catalítico ZrO2 ou impregnados ou dopados com paládio e avaliados na redução de NO com CO e NO com NH3. Os catalisadores foram caracterizados por análise termogravimétrica (TG/DTA), difração de raios-X (DRX), espectroscopia de absorção na região do ultravioleta e do visível (UV-Vis), espectroscopia vibracional na região do infravermelho (IV), espectroscopia Raman, análise da área superficial (SBET), microscopia eletrônica de varredura com emissão de campo (MEV-EC) e microscopia eletrônica de transmissão (MET). Os resultados de DRX mostraram uma pequena mudança na ordem a longo alcance das amostras dopadas devido à substituição parcial dos cátions. Os espectros Raman indicaram que a incorporação dos metais Fe3+, Co2+ e Cu2+ na rede do CaSnO3 promoveu quebra de simetria, o que foi confirmado pela mudança nos valores do band gap das amostras. Os ensaios fotocatalíticos do corante RNL foram realizados em reator utilizando uma lâmpada UVC (λ= 254 nm). Por sua vez, os testes catalíticos foram realizados em um reator contendo uma mistura gasosa, com quantidades estequiométricas de monóxido de nitrogênio (NO) e monóxido de carbono (CO), em hélio, na faixa de temperatura de 300°C a 700°C ou em um reator contendo mistura de NO e amônia (NH3), em hélio, na faixa de temperatura de 250°C a 500°C. Os resultados da avaliação fotocatalítica mostraram que a dopagem do CaSnO3 com os metais de transição aumentou a eficiência fotocatalítica do material, sendo mais expressiva para o material dopado com Cu2+ (76% de descoloração), o que foi relacionado à diminuição na intensidade dos espectros de fotoluminescência em função da dopagem. Os testes catalíticos de NO com CO mostraram que as perovskitas mássicas dopadas com Co2+ e Cu2+ apresentaram 100% de conversão, em temperaturas superiores a 500ºC. A impregnação com paládio favoreceu a conversão de NO com CO em toda a faixa de temperatura avaliada, no entanto, desfavoreceu a reação de NO com NH3, provavelmente devido à oxidação de NH3 pelo Pd. As perovskitas depositadas sobre o suporte ZrO2 mostraram os melhores valores de conversão catalítica. Os resultados de MEV-EC e MET confirmaram a deposição da fase ativa sobre o suporte ZrO2 e indicaram a formação de sistemas core@shell.

A casca de pinhão manso é um resíduo abundante da indústria de biocombustível e foi usada em sua forma natural (PN) e tratada por plasma não térmico (PP) como biossorvente para a remoção do corante Vermelho reativo 120 (VR-120) de soluções aquosas. Os nanotubos de carbono de parede múltipla (NTCPM) e carvão ativo (CA) foram investigados como adsorventes na remoção do corante Azul direto 53 (AD-53) a partir de águas residuais. Os materiais adsorventes foram caracterizados por espectroscopia Raman, espectroscopia de infravermelho, isotermas de adsorção/dessorção de N2, microscopia eletrônica de varredura e transmissão. As melhores condições para adsorção dos corantes foram alcançadas em pH 2,0. O tempo de contato para obter o equilíbrio de isotermas, em 298-323 K, foi fixado em 10 horas para os biossorventes PN e PP. Para estes, o modelo cinético de ordem geral forneu o melhor ajuste aos dados experimentais em comparação com as cinéticas pseudo-primeira ordem e pseudo-segunda ordem. Para o corante VR-120, os dados de equilíbrio (298-323 K) foram ajustados para o modelo de isoterma de Liu. A capacidade máxima de adsorção do corante ocorreu a 323 K, atingindo valores de 40,94 e 65,63 mg g-1 para o PN e PP, respectivamente. Os resultados dos estudos de adsorção/dessorção mostraram que a maior porcentagem de remoção de PN e PP foram alcançadas quando a mistura de solventes (acetona a 50% + 50% de 0,050 mol L-1 de NaCl (v/v)) foi utilizada. Os efluentes simulados foram utilizados para verificar a aplicabilidade dos biossorventes propostos. A remoção ocorreu de 68,2 e 94,6%, para PN e PP, respectivamente, em meio com elevada concentração salina. Já para NTCPM e CA os tempos de contato foram fixados em 3 horas e 4 horas, respectivamente. O modelo da cinética de ordem geral forneceu o melhor ajuste aos dados experimentais, se comparado aos modelos de adsorção cinéticos de pseudoprimeira ordem e pseudo-segunda ordem. Para o corante AD-53, os dados no equilíbrio (298-323 K) foram ajustados pelo modelo de isoterma de Sips. A capacidade máxima de adsorção do corante ocorreu a 323 K, com os valores de 409,4 e 135,2 mg g-1 para NTCPM e CA, respectivamente. Os resultados dos estudos de adsorção/dessorção mostraram que os NTCPM carregados com AD-53 podem ser regenerados (97,85%) utilizando uma solução de acetona aquosa (50% de acetona + 50% NaOH 3 mol L-1 (v/v)). Em experimentos de simulação de efluentes têxteis para aplicação dos adsorventes no tratamento de efluentes industriais, foram obtidas as remoções de 99,87% e 97,00% para NTCPM e CA, respectivamente, num meio com alta salinidade e diversos corantes. / Jatropha curcas shell an abundant residue of the biocombustible industry, was used in its natural form (JN) and treated by non-thermal plasma (JP) as biosorbents for the removal of Reactive Red 120 (RR-120) dye from aqueous solutions. Multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) and powder activated carbon (PAC) were used as adsorbents for adsorption of Direct Blue 53 dye (DB-53) from aqueous solutions. The adsorbents were characterised using Raman spectroscopy, infrared spectroscopy, N2 adsorption/desorption isotherms, and scanning and transmission electron microscopy. The best conditions to adsorption of the dye by adsorbent were achieved at pH 2.0. The contact time to obtain equilibrium isotherms at 298–323 K was fixed at 10 h for both biosorbents. The general order kinetic model provided the best fit to the experimental data compared with pseudo-first order and pseudo-second order kinetic adsorption models. For RR-120 dye, the equilibrium data (298–323 K) were best fitted to the Liu isotherm model. The maximum sorption capacity for adsorption of the dye occurred at 323 K, attaining values of 40.94 and 65.63 mg g−1 for JN and JP, respectively. The results of adsorption/desorption studies showed that the highest percentage of removal of JN and JP were obtained when the mixture of solvents (acetone 50% + 50% 0.050 mol L-1 NaCl (v/v)) was used. Simulated dyehouse effluents were used to check the applicability of the proposed biosorbents for effluent treatment. The removal was 68.2 and 94.6% for JP and JN, respectively, in media with high salinity. As for NTCPM and CA the contact times were set at 3 h and 4 h, respectively. The general order kinetic model provided the best fit of the experimental data compared to pseudo-first order and pseudo-second order kinetic adsorption models. For DB- 53 dye, the equilibrium data (298 to 323 K) were best fitted to the Sips isotherm model. The maximum sorption capacity for adsorption of the dye occurred at 323 K, with the values of 409.4 and 135.2 mg g-1 for MWCNT and PAC, respectively. The results of adsorption/desorption studies showed that MWCNT loaded DB-53 could be regenerated (97.85%) using mixture 50% acetone + 50% of 3 mol L-1 NaOH (v/v). Simulated dye house effluents were used to evaluate the application of the adsorbents for effluent treatment, with removal of 99.87% and 97.00% for MWCNT and PAC, respectively.

Tesis por compendio / [ES] La preocupación por la salud del planeta ha aumentado drásticamente y los efluentes textiles son de los más contaminantes en la industria a nivel mundial. Los procesos de ennoblecimiento textil y en especial los de tintorería, vierten grandes cantidades de residuos de difícil tratamiento como los colorantes. Las nanoarcillas pueden limpiar las aguas residuales de colorantes gracias a su capacidad de adsorción. En este trabajo fue posible analizar y cuantificar la cantidad de iones metálicos sustituidos por colorantes aniónicos cuando se adsorben, y determinar la cantidad óptima de nanoarcilla que debe utilizarse para adsorber todo el colorante. Las pruebas demostraron la cantidad específica de nanoarcilla que debe utilizarse y cómo optimizar los procesos posteriores de separación y procesamiento de la nanoarcilla. Se utilizó hidrotalcita como material adsorbente. En esta investigación se utilizaron diversos tipos colorantes, directos, reactivos, catiónicos y dispersos. Los patrones de difracción de rayos X (DRX) permitieron comprobar la recuperación de la forma de la hidrotalcita y confirmaron la adsorción de los colorantes. Se utilizó un análisis FTIR, XPS y EDX para comprobar la presencia de grupos característicos de los colorantes en los híbridos resultantes. Las pruebas termogravimétricas (TGA) corroboraron la adsorción del colorante y la mejora de la solidez térmica. La reflectancia solar total (TSR) mostró una mayor protección frente a la radiación UV-VIS-NIR. Gracias a los trabajos realizados, se ha podido establecer el punto máximo de adsorción de la hidrotalcita. Además, mediante la utilización de nanotecnologias han podido colorear sustratos textiles con nuevas técnicas de estampación aprovechando colorantes que se han desechado de baños de tintura no agotados. Las estampaciones obtenidas se someten a pruebas de solidez del color para compararlos con estampaciones más convencionales. Se realizaron mediciones del color mediante espectrofotómetros de reflexión para valorar el resultado del color tanto de los híbridos como de los textiles estampados exitosamente. Las pruebas de TGA-DTGA realizadas previamente a las estampaciones sobre los híbridos, permite adelantarse a los resultados de ciertas pruebas de solidez del color a la luz o el planchado, las cuales se ven mejoradas gracias a las acción de la hidrotalcita. Otro uso de las nanoarcillas híbridas obtenidas de la adsorción de colorantes es el de realizar nuevos baños de tintura para sustratos textiles. Mediante el uso del nanoadsorbente hidrotalcita, han logrado adsorber y recuperar colorantes de diferente carga como aniónicos, catiónicos y no iónicos para reutilizarlos de forma exitosa en nuevos baños de tintura. Las tinturas realizadas sobre tejidos de algodón, poliéster y acrílico han sido sometidas a diferentes pruebas de degradación del color para ver su viabilidad como productos finales, utilizando la espectroscopía de reflexión para la medida del atributo de color antes y después de los ensayos, mostrando resultados muy coherentes a los de una tintura convencional. / [CA] La preocupació per la salut del planeta ha augmentat dràsticament i els efluents tèxtils són dels més contaminants en la indústria a nivell mundial. Els processos d'ennobliment tèxtil i especialment els de tintoreria, aboquen grans quantitats de residus de difícil tractament com els colorants. Les nanoargiles poden netejar les aigües residuals de colorants gràcies a la seua capacitat d'adsorció. En aquest treball va ser possible analitzar i quantificar la quantitat d'ions metàl·lics substituïts per colorants aniònics quan es adsorben, i determinar la quantitat òptima de nanoarcilla que ha d'utilitzar-se per a adsorber tot el colorant. Les proves van demostrar la quantitat específica de nanoargila que ha d'utilitzar-se i com optimitzar els processos posteriors de separació i processament de la nanoargila. Es va utilitzar hidrotalcita com a material adsorbent. En aquesta investigació es van utilitzar diversos tipus colorants, directes, reactius, catiònics i dispersos. Els patrons de difracció de raigs X (DRX) van permetre comprovar la recuperació de la forma de la hidrotalcita i van confirmar l'adsorció dels colorants. Es va utilitzar una anàlisi FTIR, XPS i EDX per a comprovar la presència de grups característics dels colorants en els híbrids resultants. Les proves termogravimétricas (TGA) van corroborar l'adsorció del colorant i la millora de la solidesa tèrmica. La reflectància solar total (TSR) va mostrar una major protecció enfront de la radiació UV-VIS-NIR. Gràcies als treballs realitzats, s'ha pogut establir el punt màxim d'adsorció de la hidrotalcita. A més, mitjançant la utilització de nanotecnologies han pogut acolorir substrats tèxtils amb noves tècniques d'estampació aprofitant colorants que s'han rebutjat de banys de tintura no esgotats. Les estampacions obtingudes se sotmeten a proves de solidesa del color per a comparar-los amb estampacions més convencionals. Es van realitzar mesuraments del color mitjançant espectrofotòmetres de reflexió per a valorar el resultat del color tant dels híbrids com dels tèxtils estampats reeixidament. Les proves de TGA-DTGA realitzades prèviament a les estampacions sobre els híbrids, permet avançar-se als resultats d'unes certes proves de solidesa del color a la llum o el planxat, les quals es veuen millorades gràcies a les acció de la hidrotalcita. Un altre ús de les nanoargiles híbrides obtingudes de l'adsorció de colorants és el de realitzar nous banys de tintura per a substrats tèxtils. Mitjançant l'ús del nanoadsorbente hidrotalcita, han aconseguit adsorber i recuperar colorants de diferent càrrega com a aniònics, catiònics i no iònics per a reutilitzar-los de manera reeixida en nous banys de tintura. Les tintures realitzades sobre teixits de cotó, polièster i acrílic han sigut sotmeses a diferents proves de degradació del color per a veure la seua viabilitat com a productes finals, utilitzant la espectroscopía de reflexió per a la mesura de l'atribut de color abans i després dels assajos, mostrant resultats molt coherents als d'una tintura convencional. / [EN] Concern for the health of the planet has increased dramatically and textile effluents are among the most polluting in the industry worldwide. Textile finishing processes, especially dyeing, discharge large quantities of difficult-to-treat wastes such as dyestuffs. Nanoclays can clean wastewater of dyes thanks to their adsorption capacity. In this work it was possible to analyze and quantify the amount of metal ions substituted by anionic dyes when adsorbed, and to determine the optimum amount of nanoclay to be used to adsorb all the dye. The tests demonstrated the specific amount of nanoclay to be used and how to optimize the subsequent processes of separation and processing of the nanoclay. Hydrotalcite was used as the adsorbent material. Various types of dyes, direct, reactive, cationic and disperse dyes were used in this investigation. X-ray diffraction (XRD) patterns verified the recovery of the hydrotalcite form and confirmed the adsorption of the dyes. FTIR, XPS and EDX analysis were used to check the presence of characteristic groups of the dyes in the resulting hybrids. Thermogravimetric tests (TGA) corroborated dye adsorption and enhanced thermal robustness. Total solar reflectance (TSR) showed enhanced protection against UV-VIS-NIR radiation. Thanks to the work carried out, it was possible to establish the maximum adsorption point of hydrotalcite. In addition, by using nanotechnologies it is possible to color textile substrates with new printing techniques, taking advantage of dyes that have been discarded from dye baths that have not been exhausted. The prints obtained are subjected to color fastness tests to compare them with more conventional prints. Color measurements were performed using reflection spectrophotometers to assess the color performance of both hybrids and successfully printed textiles. The TGA-DTGA tests performed prior to printing on the hybrids allows to anticipate the results of certain color fastness tests to light or ironing, which are improved thanks to the action of the hydrotalcite. Various types of dyes, direct, reactive, cationic and disperse dyes were used in this investigation. X-ray diffraction (XRD) patterns verified the recovery of the hydrotalcite form and confirmed the adsorption of the dyes. FTIR, XPS and EDX analysis were used to check the presence of characteristic groups of the dyes in the resulting hybrids. Thermogravimetric tests (TGA) corroborated dye adsorption and enhanced thermal robustness. Total solar reflectance (TSR) showed enhanced protection against UV-VIS-NIR radiation. Thanks to the work carried out, it was possible to establish the maximum adsorption point of hydrotalcite. In addition, by using nanotechnologies it is possible to color textile substrates with new printing techniques, taking advantage of dyes that have been discarded from dye baths that have not been exhausted. The prints obtained are subjected to color fastness tests to compare them with more conventional prints. Color measurements were performed using reflection spectrophotometers to assess the color performance of both hybrids and successfully printed textiles. The TGA-DTGA tests performed prior to printing on the hybrids allows to anticipate the results of certain color fastness tests to light or ironing, which are improved thanks to the action of the hydrotalcite. / López Rodríguez, D. (2023). Recuperación del colorante de aguas residuales textiles mediante nanoarcillas para su reutilización como pigmentos y nuevos baños de tintura [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/194877 / Compendio

Orientador: Ederio Dino Bidoia / Resumo: Os efluentes têxteis têm capacidade de proporcionar cor à água de rios e lagos devido aos corantes presentes em sua composição. Além dos problemas estéticos, outros compostos presentes nestes tipos de efluentes podem ser tóxicos à vida aquática. Os processos oxidativos avançados (POA) vem sendo estudados devido a vantagem de serem mais rápidos, produzirem menos resíduos e não demandarem de grandes áreas de instalação quando se comparado a tratamentos convencionais. Este trabalho teve como objetivo a degradação de efluentes simulados contendo o corante Acid blue 40, o corante Acid red 151 e efluente misto contendo ambos os corantes por tratamento eletrolítico utilizando eletrodo de titânio recoberto por titânio/rutênio (70%TiO2/30%RuO2) com área de 40 cm² em um sistema de recirculação. Foi realizado planejamento experimental e por meio de análise de superfície de resposta, configurações de tratamentos otimizados foram realizadas. Foram realizadas análises de espectrofotometria, DQO, DBO, Cor, pH, cloro residual livre e condutividade durante os processos de tratamento. Análise de espectro de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) foi realizada de todos os tratamentos. Foi também verificada a geração de clorofórmio por meio de análise de cromatografia gasosa e espectrometria de massa (GC-MS). Testes de ecotoxicidade com sementes de alface (Lactuca sativa) e rúcula (Eruca sativa) e com o microcrustáceo Artemia salina foram realizados durante os tratamentos. Teste de mut... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The textile effluents have the capacity to provide color to water from rivers and lakes due to the dyes present in their composition. In addition to aesthetic problems, other compounds present in these types of effluents can be toxic to the aquatic life. The advanced oxidative processes (AOP) have been studied due to the advantage of being faster, producing less waste and not having to spend large areas of installation when compared to conventional treatments. This work aimed at the degradation of simulated textile effluents containing the Acid blue 40 dye, Acid red 151 dye and a mixed effluent containing both dyes by electrolytic treatment using a titanium electrode covered by titanium/ruthenium (70%TiO2/30%RuO2) with an area of 40 cm² in a recirculating system. Experimental design was realized by the response surface the optimized configurations of the treatments were performed. Analysis of spectrophotometry, COD, BOD, color, pH, free residual chlorine and conductivity were performed during the treatment processes. Fourier transformed infrared spectrum analysis (FTIR) were performed in all treatments. The generation of chloroform was investigated by analysis of gas chromatography and mass spectrometry (GC-MS). Ecotoxicity tests with seeds of lettuce (Lactuca sativa) and arugula (Eruca sativa) and with the microcrustacean Artemia salina were performed for during treatments. Mutagenicity test was performed using the D7 strain of the yeast Saccharomyces cerevisiae. The optimiz... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

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