Orientador: Raquel Fernandes Pupo Nogueira / Banca: Wagner Vilegas / Banca: Maria Valnice Boldrin / Banca: Renato Sanches Freire / Banca: Roberto Guardani / Resumo: A contaminação da água por substâncias refratárias ao tratamento convencional afeta significativamente sua viabilidade de re-uso. Assim processos de tratamento, como o foto-Fenton, capazes de degradar esse tipo de substância são cada vez mais necessários. Neste trabalho avaliou-se a utilização de ácidos orgânicos como ligantes de ferro no processo foto-Fenton solar. Os ácidos cítrico, oxálico, succínico, o EDTA e os complexos ferrioxalato de potássio (FeOx) e citrato de amônio e ferro (III) (FecitNH3) foram utilizados como ligantes de ferro. A presença de ligantes (exceto EDTA) influenciou positivamente a degradação de 2,4- diclorofenol (DCF) em relação ao Fe(NO3)3 na concentração 0,25 mmol L-1 resultando em aproximadamente 90 % de conversão de DCF (12 minutos de irradiação). Também permitiu o uso da reação de Fenton em valores de pH próximos ao neutro com alta eficiência de degradação de DCF. O estudo da influência dos complexos de ferro na degradação de diferentes classes de compostos orgânicos mostrou que a degradação de 4-clorofenol (4CF) foi mais eficiente na presença de ferro livre, comportamento contrário foi observado para formaldeído e os herbicidas diuron e tebuthiuron (TBH). A degradação do corante verde de malaquita não se mostrou tão influenciada pelas diferentes espécies de ferro. TBH foi o composto cuja degradação foi mais fortemente influenciada pela presença de ligantes de ferro. A hipótese para explicar este resultado é que na ausência de ligantes orgânicos há a formação de um complexo entre TBH e Fe, conforme verificado por voltametria cíclica, dificultando a participação dos íons ferro na reação de Fenton. O ácido cítrico (Fecit) possibilitou a utilização do processo foto-Fenton em valores de pH próximos da neutralidade com alta eficiência, visto que 77% e 37% de TBH...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Contamination of water by non-biodegradable substances difficult significantly its reuse. Thus, treatment processes, as the photo-Fenton, capable to degrade this type of substances are necessary. In this work the use of organic acids as iron ligand in the solar photo-Fenton process was evaluated. The citric, oxalic and succinic acid, EDTA, potassium ferrioxalate and ammonium iron (III) citrate (FecitNH3) were used as iron ligand. The presence of ligands (except EDTA) influenced positively the degradation of 2,4-dichlorophenol (DCF) in comparison to 0.25 mmol L-1 Fe(NO3)3, resulting in approximately 90 % of DCF conversion (12 minutes irradiation). It also allowed the use of Fenton reaction at pH values near to the neutrality with high efficiency of DCF degradation. The study of iron complexes influence in the degradation of different classes of organic compounds showed that the degradation of 4-chlorophenol (4CF) is more efficient in the presence of free iron, opposite behavior was observed for formaldehyde and the herbicides diuron and tebuthiuron (TBH). The degradation of malachite green dye was not very influenced by the iron species showing only a slight improvement when iron complexes were used. TBH was the compound which degradation was most strongly influenced by the presence of iron ligands. The hypothesis to explain this behavior is that in the absence of organic acids, the formation of complexes between the TBH and Fe occurs, as verified by cyclic voltametry, difficults the participation of iron in the Fenton reaction. Citric acid (Fecit) made possible the use of the photo-Fenton process at circumneutral pH values with high efficiency, since 77% and 37% of TBH and TOC, respectively, had been removed at pH 6 (7.5 J cm-2). The use of FecitNH3 in the degradation of TBH also resulted in high efficiency mainly at pH 7.5. The reduction of the toxicity...(Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Moltes de les activitats industrials existents actualment presenten el problema dels residus generats i la seua gestió. Els residus líquids són una font important de contaminació dels recursos hídrics, fent-se necessari el control de les condicions de la seua eliminació. Alguns dels paràmetres estan regulats per la legislació, nacional i estatal, tanmateix, acomplint els requisits de la legislació, aquesta aigua s’elimina amb concentracions de contaminants baixes. Alguns contaminants orgànics presenten problemes de toxicitat i bioacumulació, fins i tot a concentracions baixes. En general són un problema per al tractament biològic degut a la seua toxicitat (perquè són perjudicials per als microorganismes depuradors de matèria orgànica) i per la seua baixa degradabilitat poden passar pel tractament biològic sense descompondre’s. Per als efluents que contenen contaminants orgànics s’han investigat àmpliament tractaments alternatius, com la utilització dels Processos d’Oxidació Avançada – POA. Aquests processos estan dirigits a la degradació dels compostos orgànics, inclosos els refractaris, en un curt període de temps i amb eficiència alta. En aquest treball s’investiga l’aplicació del procés d’electròlisi – EL i fotoelectrooxidació – FEO a la degradació de contaminants orgànics aromàtics refractaris en dissolucions sintètiques , per a comprendre millor els fenòmens involucrats en el procés de tractament d’efluents, al mateix temps que la seua viabilitat tècnica d’aplicació. Un altre punt estudiat ha sigut l’ús de la tècnica de voltametria cíclica com a ferramenta per avaluar el comportament electroquímic del material de l’anode i la definició dels paràmetres de treball per a investigar els processos d’oxidació avaluats. Els dos processos d’oxidació investigats han demostrat ser capaços de degradar compostos orgànics refractaris, i en el procés de FEO es va aconseguir una major eficiència de la degradació de fenol i la producció de compostos menys perjudicials per al medi ambient, com per exemple els àcids orgànics. Tant el procés d’electròlisi com de fotoelectrooxidació es presenten una alternativa tecnològica per a la degradació d’aquests compostos perillosos. / Nas mais diversas atividades industriais hoje existentes está presente a problemática dos resíduos gerados e seu gerenciamento. Os efluentes líquidos são uma grande fonte de poluição dos recursos hídricos, sendo necessário o controle das condições de seu descarte. Alguns parâmetros são regulamentados por legislação, nacional e estadual, contudo, mesmo atendendo as exigências da legislação, essa água é descartada com baixas concentrações de poluentes. Alguns poluentes orgânicos aromáticos apresentam problemas de toxicidade e bioacumulação mesmo a baixas concentrações. Em geral constituem um problema para o tratamento biológico devido a sua toxicidade, pois são nocivos aos microorganismos depuradores da matéria orgânica e sua baixa degradabilidade faz com que passem pelo processo biológico de tratamento sem se decompor. Para efluentes contendo poluentes orgânicos uma das alternativas de tratamento que vem sendo muito investigada é o uso de Processos Oxidativos Avançados - POA’s. Esses processos têm como objetivo a degradação dos compostos orgânicos presentes, inclusive os refratários, em curto intervalo de tempo e com alta eficiência. Neste trabalho se investiga a aplicação dos processos de eletrólise – EL e fotoeletrooxidação – FEO na degradação de poluentes orgânicos aromáticos refratários em soluções sintéticas, visando um maior entendimento dos fenômenos envolvidos nesses processos de tratamento de efluentes, bem como sua viabilidade técnica de aplicação. Outro ponto estudado é o uso da técnica de voltametria cíclica de varredura como ferramenta para a avaliação do comportamento eletroquímico do material anódico e definição de parâmetros de trabalho para os processos oxidativos investigados. Ambos os processos oxidativos investigados demonstraram ser capazes de degradar o composto orgânico refratário, sendo que no processo de FEO se atingiu uma maior eficiência de degradação do fenol, gerando compostos muito menos prejudiciais ao meio ambiente, como os ácidos orgânicos. Tanto o processo de eletrólise como o de fotoeletrooxidação representam ser uma alternativa tecnológica para a degradação desses perigosos compostos. / In different industrial activities existing today there is the problem of waste generated and its management. Liquid wastes are a major source of water resources pollution, being necessary the control of the disposal conditions. Some parameters are regulated by legislation, in national and in state level, however, even meeting the requirements of legislation, this water is disposed of with low concentrations of pollutants. Some aromatic organic pollutants present problems of toxicity and bioaccumulation even at low concentrations. In general they are a problem for biological treatment due to their toxicity, since they are detrimental to the microorganisms debuggers of organic matter and their low degradability make them pass through the biological treatment without decaying. For effluents containing organic pollutants an alternative treatment, that has been widely investigated, is the use of Advanced Oxidation Processes – AOP’s. These processes are aimed at the degradation of organic compounds, including refractory, in a short period of time and with high efficiency. This work investigates the application of electrolysis - EL and photoelectrooxidation – PEO in the degradation of refractory aromatic organic pollutants in synthetic solutions, in order to better understand the phenomena involved in the process of effluent treatment, as well as their technical feasibility of implementation. Another point studied is the use of of scan cyclic voltammetry technique as a tool for evaluating the electrochemical behavior of anode material and the definition of working parameters for the oxidation processes investigated. Both oxidation processes investigated have proved to be capable of degrading refractory organic compound, and in the PEO process greater efficiency of phenol degradation was achieved, producing compounds far less damaging to the environment, such as organic acids. Both processes, electrolysis and photoelectrooxidation, represent a technological alternative for the degradation of these hazardous compounds. / Muchas de las actividades industriales existentes actualmente presentan el problema de los residuos generados y su gestión. Los residuos líquidos son una fuente importante de contaminación de los recursos hídricos, siendo necesario el control de las condiciones de su eliminación. Algunos parámetros están regulados por la legislación, nacional y estatal, sin embargo, incluso cumpliendo los requisitos de la legislación, este agua se elimina con concentraciones de contaminantes bajas. Algunos contaminantes orgánicos aromáticos presentan problemas de toxicidad y bioacumulación, incluso a bajas concentraciones. En general son un problema para el tratamiento biológico debido a su toxicidad (ya que son perjudiciales para los microorganismos depuradores de materia orgánica) y por su baja degradabilidad pueden pasar a través del tratamiento biológico sin descomponerse. Para los efluentes que contienen contaminantes orgánicos se han investigado ampliamente varios tratamientos alternativos, como el uso de los Procesos de Oxidación Avanzada - POA. Estos procesos están dirigidos a la degradación de los compuestos orgánicos, incluidos los refractarios, en un corto período de tiempo y con alta eficiencia. En este trabajo se investiga la aplicación de los procesos de electrólisis - EL y fotoelectrooxidation - FEO a la degradación de contaminantes orgánicos aromáticos refractarios en soluciones sintéticas, para comprender mejor los fenómenos involucrados en el proceso de tratamiento de efluentes, así como su viabilidad técnica de aplicación. Otro punto estudiado fue el uso de la técnica de voltametría cíclica de barrido como una herramienta para evaluar el comportamiento electroquímico del material del ánodo y la definición de los parámetros de trabajo para investigar los procesos de oxidación evaluados. Ambos procesos de oxidación investigados han demostrado ser capaces de degradar compuestos orgánicos refractarios, y en el proceso de FEO se logró una mayor eficiencia de la degradación de fenol y la producción de compuestos menos perjudiciales para el medio ambiente, tales como los ácidos orgánicos. Tanto el proceso de electrólisis como fotoelectrooxidación representan una alternativa tecnológica para la degradación de estos compuestos peligrosos.

As microalgas são uma alternativa ecológica e economicamente viável para o tratamento de efluentes industriais, já que são capazes de assimilar compostos como nitrogênio, fósforo e carbono. Em consequência ao potencial para o tratamento de efluentes há a geração de biomassa que pode ser utilizada para a fabricação de produtos com valor agregado, como os biocombustíveis. Assim, neste trabalho, avaliou-se a viabilidade de crescimento e produção de biomassa microalgal em águas residuais de curtume, sem tratamento prévio e sem adição de nutrientes. Objetiva-se, com tais experimentos, verificar a capacidade de remoção de contaminantes deste efluente, bem como composição microalgal em proteínas, lipídios e carboidratos para subsequente utilização. Inicialmente, verificou-se a influência da intensidade luminosa e da concentração do efluente de curtume na produção da biomassa da Scenedesmus sp., e na remoção de poluentes tais como nitrogênio amoniacal, fósforo e demanda química de oxigênio pela microalga. A microalga foi cultivada em efluente bruto de curtume sem tratamento prévio, coletado diretamente da etapa de ribeira, sob diferentes concentrações (entre 20% e 100%) e intensidade luminosa (entre 80 e 200 μmol photons.m−2.s−1) com temperatura de 25 °C e aeração constante. Este estudo demonstrou que a concentração de efluente e a intensidade luminosa influenciaram positivamente na quantidade de biomassa produzida, bem como na remoção de nitrogênio amoniacal e fósforo e DQO. Em um segundo passo, cultivaram-se as microalgas Scenedesmus sp. e Chlorella sp. em fotobiorreatores airlift de 3 L, contendo diferentes concentrações de efluente bruto de ribeira de curtume (25%, 50% e 100%), sob intensidade luminosa de 200 μmol photons.m−2.s−1, à temperatura ambiente (25 °C), durante 20 dias. Nos cultivos com a microalga Scenedesmus sp. foi observada máxima concentração de biomassa de 1,75 g.L-1 e elevadas remoções de nitrogênio total - NT (91,68%), nitrogênio amoniacal - NH3-N (94,36%), fósforo - PO4-P (97,33%), carbono inorgânico - CI (93,56%) e demanda química de oxigênio - DQO (66,64%). Elevados teores de lipídios (27,14%) e carboidratos (34,17%) também foram verificados. Os resultados obtidos a partir dos cultivos com a Chlorella sp. apresentaram máxima concentração de 1,64 g.L-1. Além disso, foram observadas remoções de NT (91,59%), NH3-N (93,57%), PO4-P (98,10%), CI (89,46%), DQO (71,20%) e DBO (37,87%). Na composição da biomassa observou-se elevados teores de lipídios (25,46%) e carboidratos (36,36%). Na análise do perfil dos ácidos graxos, os biodieseis etílicos produzidos a partir dos lipídios das microalgas Scenedesmus sp. e Chlorella sp. apresentaram estabilidade oxidativa, devido ao grau de saturação. Assim estes estudos demonstraram que o processo combinado de tratamento de efluentes na conversão de biomassa de microalgas oferece muitos méritos ambientais com a produção de produtos de valor agregado, como o biodiesel. Neste estudo também investigou-se a recuperação da biomassa utilizando agentes coagulantes/floculantes inorgânicos (cloreto férrico e sulfato de alumínio) e taninos vegetais orgânicos (Tanfloc SL, Tanfloc SG e Tanfloc SH). Além disso, também foram analisados os efeitos das condições operacionais sobre o teor de lipídios nas microalgas e na composição de ácidos graxos do biodiesel produzido a partir dos lipídios. Verificou-se elevada eficiência de recuperação de biomassa de aproximadamente 98% para as microalgas Scenedesmus sp. e Chlorella sp. utilizando o tanino vegetal Tanfloc SH e ainda não foi observado alteração no conteúdo de ácidos graxos em FAEE com o uso do tanino floculante. A fim de maximizar a produção de energia obtida através das microalgas e reduzir os custos totais dos processos e do tratamento de resíduos, a biomassa residual gerada a partir da síntese do biodiesel foi utilizada como um adosorvente alternativo do corante Acid Blue 161 (AB-161) utilizado amplamente na indústria coureira. A biomassa foi caracterizada por técnicas analíticas de FTIR, MEV, BET, BJH e potencial zeta. As quantidades máximas de corante AB-161 adsorvido foram de 75,78 mg.g-1 a 25 °C e de 83,2 mg.g-1 a 40 °C. No tratamento de águas residuais de curtumes reais, os resultados mostram que a utilização da biomassa residual (após extração dos lipídios) como adsorvente, reduziu significativamente a concentração de corante (76,65%), carbono orgânico total - COT (50,78%) e nitrogênio total - TN (19,80%). / Microalgae are an ecologically and economically viable alternative for the industrial wastewater treatment, since they are able to assimilate compounds such as nitrogen, phosphorus and carbon. As a consequence of the potential for the treatment of wastewater, there is the generation of biomass that can be used for the production of value-added products, such as biofuels. Thus, in this work, it was evaluated the viability of growth and production of microalgal biomass in tannery wastewater, without previous treatment and without addition of nutrients. The objective of these experiments was to verify the bioremediation capacity to remove contaminants from this effluent, as well as microalgal composition for subsequent use. The influence of light intensity and concentration of tannery effluent on Scenedesmus sp. biomass production, as well as the removal of pollutants such as ammoniacal nitrogen, phosphorus and chemical oxygen demand from the microalga were verified. The microalga was cultivated in raw wastewater from untreated tannery collected directly from the beamhouse stage under different concentrations (between 20% and 100%) and light intensity (between 80 and 200 μmol photons.m−2.s−1) with a temperature of 25°C and constant aeration. In a second step, the microalgae Scenedesmus sp. and Chlorella sp. were grown in 3 L airlift photobiororators, containing different concentrations of raw tannery wastewater (25%, 50% and 100%), under light intensity of 200 μmol photons.m−2.s−1, at temperature (25°C) for 20 days. In the cultures with the Scenedesmus sp. microalgae, a maximum biomass concentration of 1.75 g.L-1 and high removals of total nitrogen (NT) (91.68%), NH3-N (94.36%), phosphorus - PO4-P (97,33%), inorganic carbon - CI (93,56%) and chemical oxygen demand - COD (66,64%). High levels of lipids (27.14%) and carbohydrates (34.17%) were also observed. The results obtained from the cultures with Chlorella sp. presented a maximum concentration of 1.64 g L-1. In addition, NT (91.59%), NH3-N (93.57%), PO4-P (98.10%), CI (89.46%), COD (71.20%), and BOD (37.87%) removals were observed. The composition of the biomass showed high levels of lipids (25.46%) and carbohydrates (36.36%). In the analysis of the fatty acid profile, the ethylic biodiesel produced from the lipids of the microalgae Scenedesmus sp. and Chlorella sp. presented oxidative stability due to the degree of saturation. Thus these studies have shown that the combined process of effluent treatment in the conversion of microalgae biomass offers many environmental merits with the production of value-added products, such as biodiesel. This study also investigated biomass recovery using inorganic coagulants / flocculants (ferric chloride and aluminum sulfate) and organic vegetable tannins (Tanfloc SL, Tanfloc SG and Tanfloc SH). In addition, the effects of operating conditions on lipid content in microalgae and on the fatty acid composition of biodiesel produced from lipids were also analyzed. There was a high biomass recovery efficiency of approximately 98% for the microalgae Scenedesmus sp. and Chlorella sp. using Tanfloc SH and it was not observed any alteration in fatty acid content in FAEE with the use of flocculent tannin. In order to maximize energy production through microalgae and reduce the total costs of waste treatment processes and treatment, the residual biomass generated from the biodiesel synthesis was used as an alternative adder of the Acid Blue 161 dye (AB-161) widely used in the hull industry. Biomass was characterized by analytical techniques of FTIR, MEV, BET, BJH and zeta potential. The maximum amounts of adsorbed AB-161 dye were 75.78 mg.g -1 at 25 °C and 83.2 mg.g -1 at 40 °C. The results showed that the use of residual biomass (after lipid extraction) as adsorbent significantly reduced the concentration of dye (76.65%), total organic carbon (TOC) (50.78%) and total nitrogen - TN (19.80%).

A galvanoplastia está entre os processos industriais que mais descartam contaminantes no meio ambiente. Os efluentes gerados contêm elevada carga de metais e sais que necessitam ser tratados, para a recuperação da água e a concentração dos produtos químicos, possibilitando suas reutilizações no processo. Novas tecnologias para o tratamento de efluentes contaminados com metais estão sendo pesquisadas e a eletrodiálise (ED) tem se mostrado eficiente para a recuperação da água e a concentração de eletrólitos. Neste método eletroquímico de separação por membranas, as espécies iônicas em solução são transportadas através de membranas íon-seletivas pela aplicação de um campo elétrico, o que possibilita a separação de cátions e ânions, com a vantagem de remover os metais contaminantes e, simultaneamente, recuperar a água. Um parâmetro importante a ser avaliado é o transporte dos íons através das membranas, o qual foi analisado no presente trabalho por meio da utilização da técnica de caracterização eletroquímica denominada cronopotenciometria, onde um pulso de corrente é aplicado entre dois eletrodos dispostos nas extremidades de uma célula eletroquímica e a queda do potencial através da membrana é medida.O foco deste estudo foi a aplicação de correntes abaixo e acima da corrente limite, obtidas por meio das curvas corrente-potencial (CVC), com a utilização de sistemas em bancada e piloto, para o tratamento de águas de lavagem dos processos de zincagem eletrolítica ácida e soluções sintéticas com e sem a presença de aditivos. Foram empregadas membranas comerciais fornecidas pela Hidrodex® (catiônica - HDX 100 e aniônica - HDX 200). Os resultados obtidos mostraram que a ED mostrou-se eficaz para a remoção dos íons metálicos e para a recuperação da água, removendo no mínimo 98% dos contaminantes nos ensaios realizados com diferentes densidades de corrente. / The metalfinishing process is one of the industrial processes with the highest disposal of contaminants in the environment. The produced waste contains a high level of metals and salts and requires treatment, in order to reuse chemicals and water in the process. New technologies for the treatment of waste contaminated by metals are being researched and the electrodialysis (ED) has been found effective to water recovery and electrolyte concentration. In this electrochemical membrane separation process, the ionic species in solution are transported through ion-exchange membranes by applying an electric field, which allows the separation of cations and anions. This process has the advantage of removing metals, recovering, at the same time, water. One important parameter to be assessed is the transport through the membranes, which has been analyzed in this study by using the electrochemical characterization technique called chronopotentiometry. In this process, a current pulse is applied between two electrodes positioned on the extremities of an electrochemical cell and the potential drop through the membrane is measured. The study focus was the use of currents below and above the limit current, which were obtained through the current-potential curves (CVC). Bench and pilot systems were used for the treatment of the washing waters used in the processes of acid zinc electroplating and synthetic solutions with and without the presence of additives. Commercial membranes provided by Hidrodex™ (cation membrane - HDX 100 and anion membrane - HDX 200) were used. The results have shown that the electrodialysis is efficient for the removal of metallic ions and for the recovery of water. The trials performed with different current densities showed that the electrodialysis removed at least 98% of the contaminants.

A presente dissertação de mestrado apresenta estudos teórico-experimentais das propriedades e características interfaciais de nanobolhas, investigando os mecanismos de geração e suas aplicações em flotação de quartzo e precipitados coloidais de amina, como modelos de partícula mineral e soluto aquo poluente. A geração das nanobolhas foi realizada por despressurização de ar dissolvido em água, possibilitando a descoberta de uma fração de nanobolhas (120 - 720 nm), além de microbolhas (40 - 100 m) na antiga técnica, que deu origem à flotação por ar dissolvido (FAD). O estudo das propriedades interfaciais (potencial zeta) e tamanho das nanobolhas foi realizado em função do pH do meio, utilizando NaCl como eletrólito suporte, na presença dos surfactantes aniônico (Dodecil Sulfato de Sódio - SDS) e catiônico (alquil metil éter monoamina - Flotigam EDA 3B). Os resultados de caracterização mostraram que tanto o tamanho quanto o potencial zeta dependem do pH do meio. Os maiores tamanhos de nanobolhas (720 nm) foram encontrados próximos ao ponto isoelétrico (pie = 4,5), onde essas bolhas encontram-se praticamente neutras (+ 5 mV). Por outro lado, quanto maior a densidade de carga das nanobolhas (+ 22 mV) menores são os tamanhos resultantes, principalmente em pH´s baixos (pH = 2,0; tamanho = 120 nm). Da mesma forma, em meio alcalino (pH 10), foi observado um aumento significativo da carga negativa das bolhas (-59 mV). A capacidade de flotação das nanobolhas (120 – 720 nm) isoladas ou misturadas com macrobolhas (0,4 – 0,8 mm) foi avaliada para partículas de quartzo em diferentes faixas granulométricas. Para estes estudos, foram empregados diferentes sistemas de flotação, utilizando um tubo de Hallimond modificado para geração das macrobolhas, na presença e na ausência de nanobolhas. Os resultados mostraram que as nanobolhas isoladas não são capazes de flotar as partículas de quartzo, devido à baixa capacidade de carregamento dessas bolhas pequenas. Entretanto, em conjunto com as macrobolhas, foram responsáveis por aumentar significativamente a flotação de partículas finas (<37 m) em cerca de 20% quando comparado às macrobolhas isoladas. Porém, essa mesma eficiência não foi obtida na recuperação das partículas grossas (> 212 m). Os precipitados coloidais de amina foram caracterizados por medidas de turbidez nefelométrica, com o objetivo de investigar a formação dessas espécies em função da concentração de amina utilizada. Com isso, verificou-se que os colóides de amina são formados em meio alcalino (insolubilização) a partir de concentração 10-3 mol. L-1, pH >10,5 e após 30 min. As medidas de tamanho e potencial zeta, em função do pH do meio, mostraram que os colóides formados apresentaram tamanhos na ordem de nanômetros (120 – 350 nm), sendo que o máximo crescimento foi obtido próximo ao ponto isoelétrico (pH 11). Foram realizados estudos de flotação dessas espécies coloidais de amina em diferentes sistemas e, além disso, foi avaliado o efeito da floculação desses colóides previamente à flotação. Os resultados da remoção dos precipitados coloidais de amina revelaram que as nanobolhas isoladas foram altamente eficientes, atingindo valores de remoção em torno de 80%. Por sua vez, as microbolhas em mistura com as nanobolhas não apresentaram valores significativos de remoção das espécies coloidais. Ainda, a floculação dessas espécies realizada previamente à flotação revelou que, para concentrações menores de amina, a formação de flocos foi eficiente aumentando a remoção das espécies coloidais. Por outro lado, para maiores concentrações, a eficiência da remoção foi diminuída quando comparada à flotação realizada sem floculação. Embora não exista uma legislação específica para o controle desses poluentes de aminas, os resultados de remoção obtidos (concentração residual final de 10 ppm) mostram-se eficientes quando comparados às concentrações comumente encontradas em efluentes de mineração (22 - 30 ppm). A partir dos resultados obtidos na presente dissertação, as propriedades interfaciais das nanobolhas, bem como a sua aplicação para flotação de partículas minerais e poluentes foram melhor elucidadas. Em função do potencial observado, acredita-se que essas informações possam ser empregadas para o desenvolvimento de pesquisas avançadas com nanobolhas. Finalmente, o estudo aponta sobre a necessidade da implantação de um padrão de emissão das aminas empregadas na flotação de minério de ferro, a fim de minimizar os impactos ambientais relacionados a esta atividade. / The present dissertation deals with a theoretical/experimental study including nanobubbles properties and interface characteristics, researching the generation mechanisms and its applications in flotation of quartz particles and colloidal precipitates, as mineral particles and aquo pollutants model. The nanobubbles generation was conducted by depressurization of dissolved air in water, proving a finding of the nanobubbles fraction (120 - 720 nm), aside from microbubbles (40 - 100 m) in this technique that gave rise to dissolved air flotation (DAF). The nanobubbles interfacial properties study (zeta potential and size) were carried as a function of medium pH, using NaCl as a support eletrolyte, and in the presence of the anionic surfactant (sodium dodecyl sulphate – SDS) and cationic (Alquil methyl ether monoamine - Flotigam EDA 3B). The characterization results showed that both size and zeta potential depends of the medium pH. The bigger size of the nanobubbles was found next to the isoelectric point (iep = 4.5), where its practically neutral (+ 5 mV). In opposite, for higher density nanobubbles charge, smaller will be the sizes, mostly in acid pH´s (pH = 2.0; size = 120 nm). Similarly, in alkaline medium (pH 10), it was observed a significant increase of the negative charge of nanobubbles (-59 mV). The flotation capacity of the nanobubbles (120 – 720 nm) isolated or mixed with coarse bubbles (0.4 – 0.8 mm) was evaluated for quartz particles in different size fractions. For these studies were employed different conditions and cells (setups), applied a modified Hallimond tube to coarse bubbles generation in the presence and the absence of nanobubbles. The results showed that flotation with single nanobubbles was not effective due to their very low lifting power. However, flotation recoveries with coarser and nanobubbles when compared to isolated coarse bubbles were 20-30 % higher only for the very fine quartz fractions (<37 μm) and did not affect the coarse particles (> 212 μm). The amine colloidal precipitates species were characterized by nephelometer turbidity, with the aim of investigating, the formation of these species as a function of amine concentration used. Hence, it was found that the amine colloids were formed in the alkaline medium (insolubilization) only from 10-3 mol. L-1, pH >10.5 and after 30 min. The size and zeta potential measured as a function of the medium pH showed that formed colloids had nanometrics sizes (120 – 350 nm), whereby these species grow to a maximum at the isolectric point (pH 11). Flotation studies of these colloids species was carried out in differents flotation systems and, in addition it was evaluated its flocculation effect before the flotation. The removal results of the precipitates species revealed that the isolated nanobubbles were highly efficient, reaching removal values close to 80%. In its turn, the microbubbles mixed with nanobubbles not showed significant values to the colloidal species removal. In addition, its flocculation before the flotation demonstrated that for lowest concentration of amine the flocks formation was efficient, increasing the removal of the colloidal species. On the other hand, for higher concentrations of amine the removal efficiency was decreased when compaired with the flotation without flocculation. Although, there is not specific legislation to control these amines pollutants, the removal results obtained (final residual concentrations of 10 ppm) showed efficient when compaired with the common concentrations found in mineral effluents (22 - 30 ppm). and zeta potential measured as a function of the medium pH showed that formed colloids had nanometrics sizes (120 – 350 nm), whereby these species grow to a maximum at the isolectric point (pH 11). Flotation studies of these colloids species was carried out in differents flotation systems and, in addition it was evaluated its flocculation effect before the flotation. The removal results of the precipitates species revealed that the isolated nanobubbles were highly efficient, reaching removal values close to 80%. In its turn, the microbubbles mixed with nanobubbles not showed significant values to the colloidal species removal. In addition, its flocculation before the flotation demonstrated that for lowest concentration of amine the flocks formation was efficient, increasing the removal of the colloidal species. On the other hand, for higher concentrations of amine the removal efficiency was decreased when compaired with the flotation without flocculation. Although, there is not specific legislation to control these amines pollutants, the removal results obtained (final residual concentrations of 10 ppm) showed efficient when compaired with the common concentrations found in mineral effluents (22 - 30 ppm). Based on the results reported in the present work, the interfacial properties of the nanobubbles, as well the applications for mineral flotation of the particles and pollutants were better understood.

Na etapa de tingimento do couro em curtumes, é necessário fazer a aplicação de corantes para obter uniforme e intensa coloração da superfície e, muitas vezes, para que a textura fibrosa do couro seja tingida em profundidade. Esta etapa do processamento do couro pode resultar em efluentes coloridos. A presença de corantes dificulta o tratamento de efluentes através de métodos convencionais e sua reutilização no processo produtivo, pois causaria o tingimento de uma nova partida com cor indesejada. A adsorção é uma operação de tratamento avançada utilizada para aumentar a qualidade final ou viabilizar o reuso de efluentes. Uma de suas maiores vantagens é a possibilidade de uso de materiais de baixo custo no tratamento de efluentes. Neste estudo, resíduos sólidos de curtumes, farelos de couro curtido ao cromo, foram utilizados como adsorvente para tratar um efluente contendo o corante Vermelho Ácido 357 gerado na operação de acabamento molhado, que foi realizada em um fulão em escala piloto. Todos os experimentos de adsorção foram realizados em fulões em escala laboratorial para simular as condições dos curtumes e para facilitar a futura reprodução deste método no curtume. Para otimizar os parâmetros da adsorção foi feita uma otimização multi-resposta. Inicialmente foi utilizado um planejamento fatorial Plackett–Burman para eliminar alguns fatores dos sete importantes parâmetros selecionados: concentração de adsorvente, pH, temperatura, concentração de corante, velocidade de rotação, tempo e diâmetro de partícula. Com este procedimento de triagem, quatro importantes fatores, que tiveram efeito significativo na adsorção, foram selecionados para o próximo passo: concentração de adsorvente, pH, concentração de corante e velocidade de rotação. Posteriormente, foi utilizada uma metodologia de superfície de resposta (MSR) com delineamento composto central rotacional (DCCR). Com base nesses resultados utilizou-se a função desirability para alcançar as condições ótimas de operação e para determinar a capacidade máxima de adsorção no equilíbrio (qe) e a remoção de corante (R). As respostas otimizadas encontradas foram R = 87,37% e qe = 24,74 mg·g-1, nas condições de pH de 2,3; concentração de adsorvente de 12,34 g·L-1; concentração de corante de 131,25 mg·L-1 e velocidade de rotação de 27,5 rpm. / In the leather dyeing step in tanneries, it is necessary to make the application of dyes to obtain uniform and intense color in the surface and often till the fibrous texture of leather is deeply colored. This stage of leather processing results in colored wastewaters. The presence of dyes complicates the treatment of effluents by conventional methods and their reuse in the production process, as it would cause the dyeing of new batch with unwanted color. Adsorption is an advanced treatment operation that is used to increase the final quality or to enable the reuse of wastewater. One of its biggest advantages is the possibility of using low cost materials in wastewater treatment. In this study, solid waste from tanneries, i.e., chromium-tanned leather shaving waste, was used as the adsorbent to treat effluents containing Acid Red 357 dye generated through a wet end process, carried out in a pilot-scale tannery drum. All the adsorption trials were conducted in laboratory-scale tannery drums to simulate the tannery conditions and to facilitate the future industrial reproduction of this method. Multiresponse optimization was used to optimize the adsorption parameters. Plackett–Burman factorial design was used to initially eliminate some factors from the seven selected important parameters: adsorbent concentration, pH, temperature, dye concentration, rotation speed, time, and particle size. Using this screening procedure, four important factors, which had significant effects on the adsorption, were selected for the next step: adsorbent concentration, pH, dye concentration, and rotation speed. Thereafter, a central composite rotatable design (CCRD) experiment was performed as response surface methodology (RSM) with desirability functions to achieve the optimal conditions, and to determine the maximum adsorption capacity at equilibrium (qe) and dye removal (R). The optimized responses were determined to be R = 87.37% and qe = 24.74 mg·g-1, in the following conditions: pH of 2.3, adsorption concentration of 12.34 g·L-1, dye concentration of 131.25 mg·L-1, and rotation speed of 27.5 rpm.

O couro é um produto que tem uma crescente demanda mundial. O Brasil possui o maior rebanho comercial bovino do mundo, sendo um dos principais produtores e exportadores de couro a nível mundial. Assim, esse setor é um dos motores da economia do país. No estado do Rio Grande do Sul, essa indústria tem particular importância no desenvolvimento socioeconômico da região. No processo produtivo, a etapa de tingimento é importante para o acabamento do produto, empregando-se uma variedade de corantes para conferir cor uniforme e tonalidade de interesse aos artigos. No entanto, apenas uma porcentagem do corante fixa-se no couro, e uma quantidade residual fica no efluente. Nos ecossistemas, os corantes podem virar uma ameaça para o meio ambiente e a saúde humana. Os tratamentos físicos e químicos usuais desses efluentes são muitas vezes caros e complexos e têm limitações para o tratamento de certos compostos que, algumas vezes, não são totalmente removidos. Isso pode gerar problemas ambientais posteriores. No presente estudo, foi avaliado o potencial de fungos de podridão branca coletados na cidade de Santa Cruz do Sul, RS, para descolorir corantes para couro. O isolado SC10, caracterizado morfologicamente dentro do gênero Trametes, demonstrou a sua capacidade para produzir enzimas ligninolíticas extracelulares e para descolorir quatro corantes em meio sólido. Numa avaliação secundária em meio de cultura líquido, o isolado removeu 96,07 ± 0,56%, 90,96 ± 0,49%, 83,90 ± 0,57% e 95,88 ± 0,61% dos corantes Azul 161, Marrom 414, Preto 210 e Vermelho 357, respectivamente. Ensaios adicionais com o corante Vermelho 357, realizados para elucidar os mecanismos de descoloração, mostraram níveis notáveis de lacase durante o tratamento (2327,4 ± 144,0 UL-1), o que sugere o envolvimento dessa enzima na remoção do corante. Contudo, o mecanismo de biossorção também esteve associado à descoloração. Avaliações do efeito das condições operacionais mediante métodos monovariáveis demonstraram que os melhores rendimentos de descoloração obtiveram-se com maior agitação, 150-200 rpm, menor concentração de corante, 100-300 mg L-1, e na faixa de temperatura entre 25 a 30 Cº. O pH ideal esteve na faixa de 4,5 a 5,5, entretanto, um pH alcalino não influenciou nos rendimentos de descoloração. O uso de um planejamento experimental Delineamento Composto Central Rotacional e a aplicação da Metodologia de Superfície de Resposta, confirmaram os efeitos significativos da temperatura, da agitação e da concentração inicial de corante. A aplicação do ponto ótimo (25 °C, 100 mgL-1 de corante, pH 4,5 e 200 rpm) permitiu atingir 96,58 ± 0,61% de descoloração e 2549,63 ± 61,49 UL-1 de atividade lacase. Finalmente, o isolado SC10 foi identificado como Trametes villosa, mediante uma análise molecular da região ITS1-5.8S-ITS2. Esse fungo é considerado um bom candidato para o tratamento de águas residuais poluídas com corantes e banhos de tingimento da indústria coureira. / Leather is a product with growing global demand. Brazil has the largest herd in the world and is one of the leading manufacturers and exporters of leather in the world. So this sector is an economic engine for this country. In State of Rio Grande do Sul, this industry has particular importance in the socioeconomic development of the region. Dyeing is an important step in leather manufacture process, in which different classes of dyes are used to provide a uniform color and a variety of hues in the product. However, many dyes suffer from incomplete exhaustion and a portion does not get fixed to the leather and is discharged with the effluent, which can become a threat to the environment and human health. Dye-containing wastewater is regularly treated by chemical and physical-chemical treatment processes but, due to the low biodegradability of dyes, these systems are usually complex, increase costs and/or present limited applicability. Sometimes, the dyes are not totally removed or degraded, which can lead to further environmental problems. Hence in the present study, an attempt has been made to assess the potential of native white-rot fungi, collected in Santa Cruz do Sul – RS, to decolorize tannery dyes. An isolate, strain SC10, was identified as a member of genus Trametes based on the morphological characteristics. In a first screening, this strain showed their ability to produce extracellular ligninolytic enzymes and decolorize four leather dyes in solid medium. In a secondary screening in liquid culture, the isolated removed 96.07 ± 0.56%, 90.96 ± 0.49%, 83.90 ± 0.57% and 95.88 ± 0.61% of Acid Blue 161, Acid Brown 414, Acid Black 210 and Acid Red 357, respectively. Additional tests with Acid Red 357, conducted in order to elucidate the mechanism involved in the dye decolorization process, showed remarkable levels of laccase activity (2327.4 ± 144.0 UL-1), suggesting the involvement of this enzyme on dye removal. However, the mechanism of biosorption was also associated with the decolorization process. Assessments of the effects of operating conditions, by single-variable method, indicated that the higher decolorization was reached with initial dye concentration at 100-300 mgL-1, pH at 4.0-5.0, temperature at 25-30 °C and agitation speed at 150-200 rpm. These, except initial pH, were all found to be important from dye removal. Actually, alkaline pH values did not affect the decolorization. Additionally, these operational factors were studied and optimized by using a Central Composite Design (CCD) and Response Surface Methodology (RSM). The maximum decolorization of 96,58 ± 0,61% and laccase activity of 2549,63 ± 61,49 UL-1 were obtained at optimum conditions: concentrations initial of dye 100 mgL-1, pH 4,5, temperature 25 °C and agitation 200 rpm. Further, the SC10 strain was identified as Trametes villosa based on ITS2-ITS1-5.8S rDNA gene sequence analysis. This fungus is considered a good candidate for the treatment of dye polluted wastewater from leather industry.

O trabalho desenvolvido analisou a sorção de íons Cu++, Zn++ e Ni++ por um rejeito do beneficiamento do carvão (rejeito piritoso) do Rio Grande do Sul e sua separação da solução por flotação por ar dissolvido (FAD). Esta técnica, denominada flotação de partículas sorventes (FPS), foi estudada como alternativa para a remoção-separação desses metais pesados dissolvidos em soluções sintéticas diluídas e efluentes industriais, em nível de laboratório. A flotação de partículas sorventes envolve a remoção dos íons metálicos na forma sorvida em um sólido, que apresenta boas características sorventes (absorventes e adsorventes) e de flotação. As vantagens desta nova técnica são o baixo custo do material sorvente (basicamente manuseio e transporte) e a utilização do processo de separação com microbolhas, FAD, altamente consagrado. A alternativa em estudo visa à remoção de íons de metais pesados comumente encontrados em efluentes de galvanoplastias, em uma etapa de “polimento” anterior ao despejo final destes. Utilizando a técnica de projeto de experimentos (fatorial 23 (cubo), pontos externos (estrela) e quatro pontos centrais), foram estudados os parâmetros de processo pH, concentração de sólido sorvente e tempo de sorção. O ajuste ótimo para estes parâmetros foi identificado com o uso da função de perda quadrática multivariada. A eficiência do processo de remoção dos íons Cu++, Zn++ e Ni++ (2 mg/L cada) foi maior em pH 10,2, 500 mg/L de sólido sorvente e tempo de reação de 7 min e a separação do sistema particulado sorvente por FAD alcançou índices de remoção entre 90 e 100%. Os resultados obtidos permitiram diminuir os níveis iniciais dos íons dissolvidos em solução, normalmente a concentrações abaixo dos padrões de emissão controlados pela Fundação de Proteção Ambiental do Rio Grande do Sul (FEPAM). Foram estudados os parâmetros químicos (concentração de reagentes coletor e floculante) e operacionais (taxa de reciclo e pressão de saturação) da FAD, assim como o efeito dos íons cianeto como solutos interferentes no sistema e a recirculação do sorvente. Pressões de saturação acima de 3,5 atm e taxas de reciclo de 20% possibilitaram a remoção praticamente completa (>99%) dos íons metálicos, mostrando que a técnica de flotação de partículas sorventes atua de forma plenamente satisfatória como processo de polimento final de efluentes contendo metais pesados dissolvidos. / The removal of Cu, Zn and Ni ions from diluted solutions and industrial wastewaters, by the adsorptive particulate flotation process (APF), was studied at laboratory scale. This technique involves two stages: the sorption of ions onto a suitable sorbent material and flotation for the solid/liquid separation. The sorbent used in this work corresponded to a coal beneficiation tailing material (pyritic tailing) from coal industry of Rio Grande do Sul and the flotation process applied was dissolved air flotation (DAF). The advantages of the technique APF are the low cost of the sorbent (basically handling and transport) and the employment of DAF, method of separating particles with micro-bubbles that has been recognized since the early 1900s. The objective of this study was the removal of heavy metal ions commonly encountered in liquid effluents as a polishment stage treatment. The process efficiency was evaluated in terms of residual turbidity, separation rate and final ions concentrations after solution treatment. Using the technique of experimental design (23 factorial (cube), external points (star) and central points) , several process parameters such as pH, pyritic tailing concentration and reaction time were studied. The optimum set for these process parameters was identified using a multivariate loss function. The results showed that the best performance (maximum ions removal) was achieved when solution pH is greater that 10, with sorbent concentration of about 500 mg/L and a reaction time of 7 min. The study of process and operating parameters showed that the removal of heavy metals ions using 20 % of recycle ratio and saturator pressures above 3,5 atm was almost complete (> 99%). Finally, interference by cyanide ions in the metal sorption by the sorbent and the pyritic tailing recycle were studied in detail.

A geração de efluentes industriais contendo corantes consiste em um importante problema ambiental a ser resolvido. Neste contexto, o presente trabalho tem o objetivo de estudar a descoloração de soluções aquosas contento o corante Rodamina B em soluções aquosas através dos processos de fotólise direta (UV), degradação por peróxido de hidrogênio (H2O2), fotólise química (UV/H2O2), Fenton (Fe2+/H2O2) e foto-Fenton (Fe2+/H2O2/UV). Experimentalmente, soluções de concentração de 20 mg.L-1 de Rodamina B foram submetidas a diferentes condições oxidantes, sendo analisadas as descolorações após cada experimento através de espectroscopia UV-Vis no decorrer do tempo. Os processos de fotólise e degradação por peróxido de hidrogênio apresentaram descolorações muito baixas quando utilizados isoladamente. Quando combinados, o melhor resultado encontrado foi para 14,4 mmol.L-1 de peróxido de hidrogênio, que forneceu uma descoloração de 69,85% em 2 horas de reação. Foi alcançada descoloração completa nos processos Fenton e foto-Fenton. A melhor condição de reação encontrada para ambos os processos foi para concentração inicial de 0,53 mmol.L-1 de peróxido de hidrogênio. Para tal concentração inicial de peróxido, a melhor concentração inicial de Fe2+ encontrada foi de 0,11 mmol.L-1 (relação H2O2: Fe2+ de 5:1) para o processo Fenton e de 0,05 mmol.L-1 (relação H2O2: Fe2+ de 10:1) para o processo foto-Fenton. As análises de Carbono Orgânico Total (COT) apresentaram redução de 23,9% para o processo Fenton e 28,7% para o foto-Fenton. / This work aims to study the decolorization of the dye Rhodamine B in water solutions by Advanced Oxidation Processes like direct photolysis (UV), hydrogen peroxide degradation (H2O2), chemical photolysis (UV/H2O2), Fenton (Fe2+/H2O2) and photo-Fenton (Fe2+/H2O2/UV). Solutions with concentration of 20 mg.L-1 of Rhodamine B were treated in different conditions, and the decolorizations of each experiment were analyzed by spectroscopy UV-Vis during the time. Photolysis processes and hydrogen peroxide degradation showed insignificant when used singly. When combined, the best result found was for hidrogen peroxide initial concentration of 14.4 mmol.L-1, which decolorization was 69.85% in 2 hours reaction. Total decolorization was observed for Fenton e photo-Fenton processes. The best reaction condition found for boths processes was in initial hydrogen peroxide of 0.53 mmol.L-1. With this hydrogen peroxide initial concentration, the best Fe2+ initial concentration was 0.106 mmol.L-1 (H2O2:Fe2+ ratio of 5:1) for Fenton and 0.053 mmol.L-1 (H2O2:Fe2+ ratio of 10:1) for photo-Fenton process. The TOC analysis present reduction of 23.9 % for Fenton reaction and 28.7% for photo-Fenton reaction.

O soro de leite é produzido indiretamente na produção de laticínios em grandes volumes, e na maioria das indústrias brasileiras é encarado como um efluente, que quando não tratado gera um sério problema ambiental. A identificação de alternativas para um adequado aproveitamento do soro de leite é de fundamental importância em função de sua qualidade, do seu volume e de seu poder poluente. Ao mesmo tempo, o processamento do soro em produtos diversos contribui para a melhoria do meio ambiente e proporciona ganhos às indústrias. O objetivo geral deste trabalho é a melhoria na utilização do soro de leite pelas indústrias de laticínios, desta forma, diminuir a poluição gerada por este setor e agregar valor ao subproduto da produção de queijo. Para alcançar esta meta, foram testados diferentes processos de separação com membranas (PSM) que podem ser utilizados isoladamente ou de modo combinado, para separar os diversos componentes do soro de leite, e, assim realçar as suas propriedades específicas. A partir de uma solução de soro de leite, tratada por ultrafiltração (UF) associada à diafiltração (DF) obteve-se duas correntes: o concentrado, com alto teor proteico, e o permeado, composto de lactose e sais. O permeado obtido na primeira etapa (UF/DF) foi tratado com sistemas de membranas (eletrodiálise - ED) para obter uma fração rica em lactose, com baixa concentrações de sais. O objetivo é gerar um produto com elevada concentração e pureza de lactose, para ser utilizado em indústrias de alimentos, biotecnológica e farmacêutica. Diferentes soluções de eletrodos foram testadas para melhorar a eficiência do processo de ED. O efluente final, água e sais – oriundos da ED, foi tratado com osmose inversa (OI) visando a recuperação de água livre de sais e da corrente rica em sais no processo resultando desta forma em um descarte mínimo de efluentes. Ainda, foram realizados experimentos de fracionamento das proteínas de soluções de soro de leite reconstituído, in natura e concentrados proteicos. Esta etapa é conveniente, pois propriedades específicas das proteínas muitas vezes não são percebidas no soro e em concentrados proteicos, devido as interações de proteínas específicas com outros componentes. Paralelamente, estudos de simulação numérica do fracionamento das proteínas do soro do leite foram realizados com o intuito de verificar características do escoamento. Adicionalmente, foi necessária a caracterização das membranas por medidas de retenção, para compreensão de características das membranas de UF. Os resultados mostram que os processos de separação por membranas são adequados para o fracionamento dos componentes do soro de leite: cerca de 70% da proteína, 90% da lactose e 50% da água foram recuperados. / Whey is indirectly produced in the manufacture of dairy products in large volumes, and most of the brazilians industries still considers as an effluent, when untreated causes a serious environmental problem. The identification of alternatives for a suitable use of whey has a fundamental importance because its quality, volume and high organic load. At the same time, the processing of various whey products contributes to the improvement of the environment and provides gains to industries. The overall objective in this work is to improve the use of whey by the dairy industry, and this way, reduce pollution generated by this sector and add value to byproduct of cheese production. To achieve this objective different processes of separation with membranes were testing, that can be used isolate or in combination, to separate the various components of whey in order to improve their specific properties. Since a solution of whey treated by ultrafiltration (UF) associated with diafiltration (DF) was obtain two streams: the concentrate: with high protein concentration and the permeate: consisting of lactose and salts. The permeate of the first stage (UF/DF) was treated with membrane systems (electrodialysis - ED) to obtain a fraction rich in lactose and lower salt concentrations. The objective is to generate a product with high purity and concentration of lactose, to be used in food, biotechnology and pharmaceutical industries. Different electrodes solutions were test to improve the efficiency of ED. The final effluent, water and salt (from the ED), was treated with reverse osmosis (RO) to recovery free water of salts and a rich salts stream, and, consequently, minimize the generation of effluents. In addition, experiments were performed for the fractionation of whey proteins. For these were use solutions: reconstituted whey, fresh whey and whey protein concentrate. This step is necessary because the specific properties of proteins are not often perceived whey and protein concentrates, due to interactions of proteins with other components. In parallel, numerical simulation studies of the whey proteins fractionation were performed in order to determine flow characteristics. Additionally, it was necessary to characterize UF membranes by retention measures for understanding its characteristics. The results shows that membrane separation processes are appropriate for the fractionation of whey components: about 70% protein, 90% lactose and 50% of water were recovered.