Desinfecção é um processo empregado no tratamento de água potável e de efluente líquido. Cloro e seus derivados (desinfetantes mais utilizados) apresentam o inconveniente de formar produtos perigosos à saúde, resultantes de reações com compostos orgânicos. Os compostos Trihalometanos (THMs) e os ácidos haloacéticos (HAAs) estão entre os principais grupos de subprodutos encontrados. Vários fatores interferem na formação de tais produtos, como por exemplo: pH, temperatura, tempo reacional, nitrogênio amoniacal etc. O presente trabalho apresenta um estudo da geração de subprodutos provindos da desinfecção de quatro distintos efluentes de estações de tratamento biológico. Hipoclorito de sódio e ferrato(VI) de sódio foram usados como desinfetantes em concentrações e tempos reacionais variados. Análises de pH, demanda química de oxigênio, nitrogênio amoniacal, cloro combinado, THMs e HAAs foram realizadas. A concentração dos subprodutos foi proporcional à concentração e ao tempo reacional do desinfetante hipoclorito de sódio. Para a mais alta concentração empregada de hipoclorito (20 mg L-1) e maior tempo reacional (168 h), o total de THMs não excedeu ao valor máximo de descarga permitido para efluentes tratados (1 mg L-1 de clorofórmio). Os THMs e os HAAs apresentaram-se inversamente correlacionados com a concentração de nitrogênio amoniacal presente no efluente. Para o desinfectante ferrato(VI) não houve formação de subprodutos halogenados, uma vez que este desinfetante não contribui com átomos de cloro.

Orientador: João Sinézio de Carvalho Campos / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-16T15:17:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Camboim_RicardoAugusto_M.pdf: 5018034 bytes, checksum: aeb7e981adfca5bcafba7911a3f453c0 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Com o aumento da preocupação do homem com o meio ambiente, as indústrias passaram a se preocupar mais com o descarte de seus efluentes, com isso, vem sendo desenvolvidas técnicas para tratamento de efluentes. No presente trabalho utiliza-se a técnica de eletroflotação, para o tratamento de efluente de tinturaria de tecidos, a qual utiliza corantes reativos. Para tal montou-se um reator composto por: Uma cuba com capacidade para 50 litros, uma fonte de tensão com potencia ajustável e eletrodos metálicos com geometria retangular com área efetiva de 216 cm2. Os parâmetros estudados compreendem o tipo de material utilizado como eletrodo (ferro, aço inox e alumínio), o pH, temperatura e turbidez. Também foi feito a análise espectrofotométrica para avaliar a remoção de cor, também fizemos analise de DBO, DQO, Turbidez e Sólidos Totais no inicio e no final do tratamento. De acordo com os resultados observa-se uma drástica redução da turbidez, um leve aumento do pH (cerca de 10% do valor inicial) e aumento da temperatura (tipicamente 10%) no final do tratamento. Cabe ressaltar que neste processo de eletroflotação não se utiliza nenhum produto químico, somente energia elétrica. Assim tal processo torna-se bastante interessante devido à alta eficiência na remoção total da coloração do efluente em pouco tempo de tratamento em comparação com tratamentos convencionais. Ainda mais, pela análise visual do sobrenadante, verifica-se adicionalmente uma significativa remoção de material orgânico, tornando-o atrativo do ponto de vista ambiental / Abstract: With the increase of man's concern with the environment, industries began to worry more about the disposal of their waste, thereby, have been developed techniques for effluents treatment. The present work uses the technique of electroflotation for the treatment of effluents from dyeing of fabrics, which uses reactive dyes. In order to do this, a reactor was set up being composed by a tank with a capacity of 50 liters, a source of tension with adjustable power and metal electrodes with rectangular geometry with effective area of 216 cm2. The parameters studied include the type of material used as electrode (iron, steel and aluminum), pH, temperature and turbidity was also made a spectrophotometric analysis to evaluate the removal of color, we also examine the BOD, COD, Turbidity and Total Solids from the beginning and from the end of treatment. According to the results there is a drastic reduction in turbidity, a slight increase in pH (about 10% over baseline) and increased temperature (typically 10%) at the end of treatment. It is noteworthy that this electroflotation process do not use any chemicals, only electric power. So this process becomes quite interesting because of the high efficiency in removal of the color of the effluent in a short time of treatment compared with conventional treatments. Moreover, from the visual analysis of the supernatant, there is additionally a significant removal of organic material, making it attractive from an environmental standpoint / Mestrado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Telma Teixeira Franco / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-17T01:46:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Scoparo_CarlosHenriqueGimenes_M.pdf: 8721395 bytes, checksum: f551ca0f4783c7c7d5825095f8583c89 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Este trabalho é uma contribuição ao desenvolvimento da tecnologia de sequestro de dióxido de carbono através do cultivo de microrganismos unicelulares fotossintetizantes (microalgas e cianobactérias). O aumento da concentração de gases de efeito estufa na atmosfera terrestre, principalmente CO2 formado na queima de combustíveis fósseis, e os temores relativos ao impacto do aquecimento global sobre o equilíbrio climático do planeta têm levado ao desenvolvimento de tecnologias que promovam o sequestro do CO2 emitido e a substituição de combustíveis fósseis por fontes sustentáveis e mais limpas como os biocombustíveis. As microalgas podem ser usadas simultaneamente para promover o sequestro de CO2 durante o crescimento fotossintético e ser a matéria-prima de diversos biocombustíveis, principalmente biodiesel e biogás. Neste sentido, este trabalho objetivou (1) quantificar as taxas de sequestro de CO2 nas fases líquida e gasosa durante o cultivo fotossintético da cianobactéria Aphanothece microscopica Nägeli em fotobiorreator tubular de coluna de bolhas usando como meio de cultura efluente líquido da indústria petroquímica enriquecido com sais; (2) determinar quanto do CO2 sequestrado é efetivamente fixado na biomassa das microalgas; (3) quantificar o impacto do fotoperíodo de 12 horas de luminosidade sobre o desempenho do sistema de cultivo; (4) discutir a viabilidade energética e ambiental do processo. Os resultados experimentais demonstraram equivalência entre as taxas de sequestro de CO2 medidas nas fases líquida e gasosa do sistema, atingindo uma taxa máxima de sequestro de CO2 de 18,7 ± 0,5 mg/L/min em 96 horas de cultivo em batelada sob luminosidade constante. A operação em fotoperíodo de 12 horas de luminosidade levou a uma diminuição de 78% do total de CO2 sequestrado pelo sistema. O balanço parcial das rotas de conversão de carbono demonstrou que aproximadamente apenas 3% do CO2 sequestrado pelo sistema é efetivamente fixado na biomassa formada e que rotas biológicas de fixação de carbono, como a excreção de biopolímeros e liberação de compostos orgânicos voláteis, são predominantes durante o cultivo em detrimento de rotas físico-químicas. A análise de viabilidade energético-ambiental do processo em escala industrial demonstrou que o sistema é capaz de produzir mais energia do que consome durante o processo produtivo / Abstract: This work is a contribution to the development of the technology of carbon dioxide biofixation through the cultivation of unicellular photosynthesizing microorganisms (microalgae and cyanobacteria). The increase of greenhouse gases concentration in the earth atmosphere, mainly CO2 released through the burning of fossil fuels, and the worries about the impact of global warming on the planetary climate equilibrium has taken to the development of CO2 sequestration technologies and the replacement of fossil fuels for cleaner and sustainable fuels such as biofuels. Microalgae can be used simultaneously to promote CO2 sequestration during its photosynthetic growth and be a source of various types of biofuels, mainly biodiesel and biogas. In this regard, this work aimed to (1) quantify CO2 sequestration rates in both liquid and gaseous phases during the photosynthetic cultivation of the cyanobacteria Aphanothece microscopica Nägeli in bubble column photobioreactor using supplemented refinery wastewater as culture medium; (2) determine the percentage of carbon dioxide sequestered that is effectively fixed as microalgal biomass; (3) quantify the impact of intermittent illumination (light cycle of 12 hours) on the culture performance; (4) discuss the energetic and environmental viability of the process. The experimental results showed equivalence between CO2 sequestration rates measured on liquid and gaseous phases of the system. Maximum CO2 sequestration rates of 18.7 ± 0.5 mg/L/min were achieved at 96 hours of cultivation during the continuous illumination experiment. The cultivation in intermittent light regime resulted in a loss of 78% on the CO2 sequestration capacity. The partial balance of the carbon conversion routes showed that only a small fraction (about 3%) of the sequestered CO2 was effectively fixed as microalgae biomass. Additionally, biological conversion routes, as the excretion of biopolymers and the release of volatile organic compounds, seemed to be predominant in the bioreactor rather than physicochemical routes. The energetic and environmental viability analysis of the industrial process showed that the system is able to produce more energy than the amount that is consumed during the production process / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Edson Aparecido Abdul Nour / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-17T07:54:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Foco_MarioLuizRodrigues_M.pdf: 3471759 bytes, checksum: 1643f91209e0cdb8cb1ba9502091e4a1 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Sistemas de tratamento concebidos a promover a diminuição das concentrações: de amônia por meio da nitrificação e de Nitrogênio Total (NT) utilizando desnitrificação, são necessidades cada vez maiores para diminuir os impactos causados nos ecossistemas aquáticos quando do aporte de espécies nitrogenadas. Estudou-se o desempenho de um sistema combinado anaeróbio/aeróbio, tratando esgoto sanitário, do complexo hospitalar, da Unicamp, constituído por filtro anaeróbio (FA) seguido de biofiltro aerado submerso (BAS), empregados para a conversão de matéria orgânica e nitrogênio amoniacal, sem a recirculação de biomassa das unidades. A desnitrificação foi avaliada pelo encaminhamento do efluente formado no BAS para o FA, onde em ambiente redutor os doadores de elétrons utilizados foram os compostos orgânicos de rápida biodegradação presentes no esgoto bruto e os ácidos orgânicos formados no processo anaeróbio. O estudo foi dividido em 3 etapas experimentais: 1ª etapa, avaliou-se a conversão de matéria orgânica em dois regimes hidráulicos (TDH total de 23,2 e 20,9 h); 2ª etapa, buscou-se estabelecer o processo e a biomassa relacionada a nitrificação, em dois regimes hidráulicos (TDH total de 18,6 e 13,9 h); 3° etapa, avaliou-se a possibilidade de desnitrificação em dois regimes hidráulicos diferenciados pela ausência e presença de recirculação do efluente tratado pelo BAS, a razão de 0,5 (ambos com TDH total de 18,6 h) A melhor condição operacional (12,1 h no FA e 6,5 h no BAS), apresentou redução das concentrações de DQO, DBO e SST, respectivamente, de 93 ± 3 %, 99 ± 1 % e 98 ± 2 %, com concentrações médias efluentes de 48 ± 9 mg DQO L-1, 5 ± 1 mg DBO L-1 e 3 ± 2 mg SST L-1 (2° etapa), não havendo diferenças significativas (p>0,05) com o desempenho da 3° etapa. Nesta sem recirculação, com TCN de 0,22 ± 0,02 kg N-NH3 m-3 d-1 e TCO de 0,91± 0,31 kg DQO m-3 d-1, alcançou-se nitrificação no BAS de 0,10 ± 0,05 kg N-NO3- m-3 d-1, relação C/N de 4 ± 1,5 e conversão de NH3 de 54 ± 20 %; na 3° etapa com recirculação, com TCN de 0,34 ± 0,05 kg N-NH3 m-3 d-1 e TCO de 0,81 ± 0,16 kg DQO m-3 d-1, alcançou-se nitrificação no BAS de 0,17 ± 0,02 kg N-NO3- m-3 d-1, C/N de 3,4 ± 0,6, conversão de NH3 de 61 ± 20 % e de NT de 43 ± 10 %. No FA em virtude da recirculação de efluente a uma razão de 0,5 a taxa de carregamento de nitrato aplicada foi de 0,024 ± 0,011 kg N-NO3- m-3 d-1 com 89 ± 3 % de conversão. A recirculação do efluente não interferiu na conversão de matéria orgânica, indicando que a configuração e operação proposta está adequada a atender as expectativas sobre sua robustez e possibilidade de reduzir a concentração de carbono orgânico e compostos de nitrogênio, influenciou positivamente em relação a regulação da relação C/N no BAS, porém a recirculação foi insuficiente para promover a regulação da relação C/N-NOx no FA e possibilitar o aumento da conversão de nitrato / Abstract: Treatment systems designed to reduced concentrations ammonia through nitrification and Total Nitrogen (TN) using denitrification, are growing needs to reduce to the impacts on aquatic ecosystems by discharge of nutrients. Evaluated the performance combined anaerobic/aerobic system to treat sewage of the hospital complex, Unicamp, consisting of anaerobic filter (AF) followed by aerated submerged biofilter (ASB) used for the conversion of organic matter and ammonia nitrogen without recirculation of biomass between reactors. Denitrification was evaluated by recirculating part of the effluent formed in the ASB for the AF, in environment reducing where the electron donors used were those organic compounds of rapid biodegradation present in raw sewage and organic acids formed in the anaerobic process. The study was divided into three experimental steps. Step 1, evaluated the conversion of organic matter in two hydraulic regimes (total HRT of 23.2 and 20.9h), step 2, tried to establish the process and biomass related to nitrification in two HRT (18.6 and 13.9h), step 3, evaluated the possibility of denitrification in two HRT distinguished by the absence and presence of recirculation of treated effluent by ASB, ratio of 0.5 (both with HRT of 18.6h) The best operating condition (12.1h in AF and 6.5h in ASB) showed conversion efficiencies of COD, BOD and TSS, respectively, 93 ± 3% 99 ± 1% and 98 ± 2%, with average effluent concentrations of 48 ± 9 mg COD L-1, 5 ± 1 mg L-1 BOD and TSS 3 ± 2 mg L-1 (2nd stage), no differences significant (p>0.05) with the performance of the 3rd step. In this without recirculation, with NLR to 0.22 ± 0.02 kg NH3 m-3 d-1 and OLR 0.91 ± 0.31 kg COD m-3 d-1, was reached in nitrification ASB 0.10 ± 0.05 kg NO3- m-3 d-1, C/N of 1.5 ± 4, and NH3 conversion of 54 ± 20%, while on the 3rd stage with recirculation, with the NLR 0.34 ± 0.05 kg NH3 m-3 d-1 and OLR 0.81 ± 0.16 kg COD m-3 d-1, was reached in ASB nitrification of 0.17 ± 0.02 kg NO3- m-3 d-1, C/N of 3.4 ± 0.6, NH3 conversion of 61% ± 20 and NT 43 ± 10%. In the AF due to the effluent recycle ratio of 0.5 to nitrate loading rate applied was 0.024 ± 0.011 kg NO3- m-3 d-1 with 89 ± 3% conversion. The recirculation did not affect the conversion of organic matter and indicated that the proposed configuration and operation is adequate to meet the expectations of its robustness and ability to reduce the concentration of organic carbon and nitrogen compounds, positively influenced regarding the regulation of C/N ratio in ASB, but this was insufficient to promote the regulation of the C/N-NOx ratio in AF and to increase the conversion of nitrate / Mestrado / Saneamento e Ambiente / Mestre em Engenharia Civil

Orientador: Edson Tomaz / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-15T13:26:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Baroni_Paula_M.pdf: 2153923 bytes, checksum: 0d73b228cc0146200966eb10e60b81f4 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A degradação de poluentes por biodegradação é um dos processos mais econômicos para o tratamento de compostos orgânicos. Na presença de substâncias tóxicas e recalcitrantes, entretanto, o processo biológico não é capaz de promover a degradação ou pode despender um tempo considerável para que a concentração requerida de um poluente seja alcançada. Os processos eletroquímicos foto-assistidos são uma alternativa ao tratamento de poluentes persistentes, possibilitando inclusive sua completa mineralização, devido à formação de radicais com alto poder de oxidação. O resultado positivo deste processo em diversos estudos levou à realização este trabalho, que tem como objetivo verificar a degradação de fenol em uma escala piloto. Foram utilizados quatro reatores tubulares em série, com área superficial interna de 0,18 m2 cada, revestidos com TiO2/RuO2 (70 %/30 %), que é o catalisador e anodo do sistema. No interior do reator apresenta-se o catodo, uma rede cilíndrica de titânio expandido a uma distância de 3 mm do anodo. Concentricamente ao catodo há um tubo de quartzo, dentro do qual a lâmpada ultravioleta permanece protegida. Os ensaios foram realizados em um volume de 80 L de uma solução de fenol de 100 mg.L-1 e 0,08 mol.L-1 de eletrólito suporte (K2SO4), avaliando-se a degradação de fenol, de carbono orgânico total e a formação dos intermediários de oxidação hidroquinona e benzoquinona, tendo como variáveis independentes no planejamento experimental a densidade de corrente, a vazão e o pH inicial. A densidade de corrente foi a variável mais significativa, sendo que a maior densidade utilizada (95 mA.cm-2) promoveu a melhor degradação, reduzindo 73 % da carga orgânica total e 99 % de fenol. Entretanto, a menor densidade de corrente garantiu maior eficiência energética ao processo. O ensaio com melhor desempenho (40 mA.cm-2; pH = 4,21; vazão = 3650 L.h-1) degradou 61 % de carbono orgânico total e 99 % de fenol, consumindo 2072 kWh por quilograma de carbono orgânico degradado e 1047 kWh por quilograma de fenol degradado, evidenciando a necessidade de otimização do processo. Alguns ensaios utilizando cloreto de sódio como eletrólito para a geração de cloro ativo no meio reacional não mostraram vantagens em relação ao uso de sulfato de potássio (K2SO4) / Abstract: The biodegradation of pollutants is one of the most economical types of treatment of organic wastewater. In the presence of toxic and recalcitrant compounds, however, the biological processes don't promote degradation or may spend considerable time to reach the required concentration of a pollutant. The photo-assisted electrochemical processes are an alternative treatment for recalcitrant pollutants, enabling their complete mineralization, due to the formation of radicals with high oxidation power. This process showed positive outcome for phenol degradation in several studies on laboratory scale, so this work aims to verify its efficiency in a pilot scale. It was used four tubular reactors in series, with inner surface area of 0.18 m2 each one, coated with an oxide layer composed of TiO2 / RuO2 (70% / 30%), which are the system's catalyst and also anode. Inside the reactor is the cathode, a cylindrical screen of expanded titanium, in a distance of 3 mm from the anode. Concentrically to the cathode is a quartz tube, within which the ultraviolet lamp remains protected. The experiments were carried out in 80 L of a 100 mg.L-1 phenol solution and 0.08 mol.L-1 of supporting electrolyte (K2SO4). In the experimental design, the dependent variables were the degradation of phenol, total organic carbon and the formation of the intermediates, hydroquinone and benzoquinone. The effects of current density, flow rate and initial pH on the degradation rate were investigated. The current density was the most significant variable and the highest density used (95 mA.cm-2) provided better degradation, reducing 73% of total organic carbon and 99% of phenol. However, the lower current density brought greater energy efficiency to the process. The best performance (40 mA.cm-2, pH = 4.21, F = 3650 L.h-1) degraded 61% of total organic carbon and 99% of phenol, consuming 2072 kWh per kilogram of organic carbon degraded and 1047 kWh per kilogram of phenol degraded, indicating the need for process optimization. Some tests using sodium chloride as electrolyte for the generation of active chlorine in the reaction, showed no advantages over the use of potassium sulphate (K2SO4) / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Jose Euclides Stipp Paterniani / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-15T15:37:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pohlmann_Marcelo_D.pdf: 1072862 bytes, checksum: 0fa3511a2a3a2e3add69e9751da2f089 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: As perspectivas de escassez de água, em quantidade e qualidade, aliado ao aumento de seu custo vem motivando um número crescente de pesquisas sobre a reutilização dos efluentes tratados onde o requisito de potabilidade não é necessário. A presente pesquisa teve por objetivo avaliar os resultados obtidos de uma estação para tratamento dos esgotos sanitários visando reúso constituída em seqüência por: reator anóxico, valo de oxidação, decantador, filtro biológico, tanque de re-aeração, pré-filtração ascendente, filtração lenta, desinfecção por UV e cloração em linha. A pesquisa foi conduzida por 9 meses (out/08 a jun/09) e os resultados obtidos pelo sistema de tratamento alcançaram as seguintes remoções médias: 94% de sólidos suspensos totais, 96,4% de DBO, 97,5% de DQO e 99% de cor aparente. Os valores dos parâmetros de óleos e graxas, nitrogênio amoniacal e compostos orgânicos voláteis no efluente final ficaram abaixo do limite de quantificação do método de análise. A contagem de coliformes totais e E.coli foi reduzida para 17,4 NMP/100mL e 1,54 NMP/100mL, respectivamente, após a desinfecção por radiação ultravioleta. Os valores obtidos para turbidez (0,92 NTU) e oxigênio dissolvido (5,16 mg/L) na água de reúso atingiram valores similares aos obtidos na água potável da torneira, que apresentou turbidez de 0,35 NTU e oxigênio dissolvido de 5,23 mg/L. O resultado da cor aparente na água de reúso ficou na média em 25 UH, e foi percebido pelos usuários pelo fato das bacias sanitárias serem brancas. A dosagem de hipoclorito de sódio na rede de distribuição se mostrou importante na redução da cor aparente, todavia os resultados variaram de 19 a 95%, evidenciando maior necessidade de controle nesta etapa. Ao final do período avaliado elaborou-se uma proposição de valores para água de reúso em descargas de vasos sanitários / Abstract: The worldwide water scarcity, in quantity as well as in quality, tied to the mounting costs of getting it, has triggered a growing number of studies on the proper utilization of the treated effluent, avoiding the utilization of drinking water in uses where the drinkable standards are not required. The objective of this study was to elaborate a project of a wastewater treatment plant and to evaluate the results obtained on the reutilization of the treated sanitary sewage. The treatment units are: anoxic reactor, oxidation ditch, secondary clarifier, biological filter, re-oxygenation tank, up flow filter, slow filter, UV disinfection and application of chlorine in line. The research was carried out during a period of 9 months (oct/08 to jun/09). The results indicated an average removal up to 94% of total suspended solids, 96,4% of BOD, 97,5% of COD and 99% of color. The analysis of FOG, ammonia nitrogen, volatile organic compounds didn't reach the method limits. The counting for total coliforms reached 17,4 NMP/100mL and 1,54 NMP/100mL fo E.coli after disinfection per UV reactor. The results obtained for turbidity (0,92 NTU) and dissolved oxygen (5,16 mg/L) where similar for the obtained values on the drinkable water that showed turbidity of 0,35 NTU and dissolved oxygen of 5,23 mg/L. The average of the results of color on the water for reuse was 25 UH, and was perceived by the users due to the white toilet basins. The application of chlorine in line on the distribution of the water for reuse was an important factor for color reduction, but the results ranged from 19 to 95% of color removal, indicating the need of better control in this step. At the end of the study it is presented a proposal for a new set of standards for the water reutilization to flush toilet basins / Doutorado / Saneamento e Ambiente / Doutor em Engenharia Civil

Orientador: Claudia Longo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-11T02:23:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_HaroldoGregoriode_M.pdf: 1498892 bytes, checksum: 94792fd721fe4b8da6e2331d467aa96d (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Desenvolveu-se um novo sistema para tratamento de água por fotocatálise heterogênea eletroassistida (FHE) constituído por um contraeletrodo de Pt e fotoeletrodo de TiO2 conectado a uma celula solar. O fotoeletrodo foi preparado pela deposição de um filme de nanopartículas de TiO2 em eletrodo transparente. O filme, com c.a. 4 mm de espessura, apresentou ótima transparência na região do visível, morfologia uniforme e estrutura porosa. A caracterização eletroquímica revelou comportamento típico de eletrodo semicondutor tipo-n. A atividade fotocatalítica foi investigada para oxidação de fenol em solução aquosa. Na configuração para fotocatálise heterogênea (FH), sob 100 mW cm- de irradiação policromática em banco óptico, o fotoeletrodo de TiO2 (1 cm) apresentou potencial de circuito aberto, Voc = 0,6 V e corrente de curto circuito, Isc = 0,03 mA. Sob irradiação e conectado a uma celula de TiO2/corante (Voc = 0,4 V e Isc = 0,64 mA), o sistema FHE apresentou Voc = 1 V e Isc = 0,05 mA. Na ausência de irradiação e sob aplicação de +1,1 V com um potenciostato, configuração eletroquímica (EQ), obteve-se Isc ~ 1 mA. Após 3 h, a mineralização de fenol, avaliada por medidas de carbono orgânico total, corresponderam a 24, 12 e 5 % para FHE, FH e EQ respectivamente. O sistema para tratamento de água foi investigado sob irradiação solar direta e com um simulador solar (lâmpada de vapor metálico). Na configuracao FH, obteve-se mineralização de 35 % após 4 h de irradiação. A conexão com uma célula solar de Si ou de TiO2/corante, resultou em mineralização de 60 e 80%, respectivamente. Análises de CLAE e espectroscopia UV-Vis indicaram menor concentracao de intermediários nas amostras tratadas com o sistema FHE. Os resultados demonstram que a conexão da célula solar ao eletrodo de TiO2 permite assistir eletroquimicamente o processo de fotocatálise heterogênea, o que resulta em maior mineralização de fenol / Abstract: A new system for water decontamination by electro-assisted heterogeneous photocatalysis (EHP) was developed. The system consisted of a platinum counter-electrode and a TiO2 film electrode connected to a solar cell. The photoelectrode was prepared by deposition of TiO2 nanoparticles on transparent electrodes. The TiO2 films, c.a. 4 mm thick, were transparent and presented uniform and porous surface. Its electrochemical behavior was typical of an n-type semiconductor electrode. The photocatalytic activity of the TiO2 electrode was investigated for degradation of phenol in aqueous solution. For heterogeneous photocatalysis configuration (HP), under 100 mW cm- of polychromatic irradiation from an optical bench, the TiO2 electrode (1 cm) presented open circuit potential VOC = 0.6 V and short-circuit current ISC = 0.03 mA. Under irradiation and connected to a dye-sensitized TiO2 solar cell (VOC = 0.4 V and ISC = 0.64 mA), the EHP system presented VOC = 1.0 V and ISC = 0.05 mA. When the electrode was biased at + 1.1 V in the dark, electrochemical configuration (EC), ISC = 1 mA. Total Organic Carbon (TOC) measurements revealed 24; 12 and 5 % of phenol degradation for samples treated for 3 h by EHP; HP and EC configuration, respectively. Experiments done under solar irradiation for 4 h, or using a metallic vapor lamp, revealed that HP configuration resulted in 35 % of TOC removal. The EHP process, by connection with silicon or a TiO2/dye solar cell, resulted respectively in 60 and 80 % of pollutant degradation. HPLC and UV-vis spectroscopy indicated smaller concentration of intermediate organic products for the samples irradiated in EPC configuration. The photocatalytic process can be electrochemically-assisted when a solar cell is connected to the TiO2 porous electrode, resulting in a higher efficiency towards phenol degradation / Mestrado / Físico-Química / Mestre em Química

Made available in DSpace on 2015-09-25T12:20:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PDF - Julia Karla de Albuquerque Melo.pdf: 1065457 bytes, checksum: 2bc32eb7c7deb102d919fe9a1f25acec (MD5) Previous issue date: 2013-03-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The use of UASB reactors for the treatment of domestic sewage is considered a consolidated technology, however, even with relatively large removal efficiency of organic matter, rarely attending several other parameters established by environmental agencies. The research investigated the performance of the posttreatment of UASB reactor effluent in anaerobic filter (FAN) and sand filter of intermittent flow (FaFint), with the purpose of evaluate the removal of organic matter, suspended solids, pathogenic organisms and keep the forms of nitrogen, in order to obtain an effluent for agricultural reuse. The experimental system consisted of a UASB reactor followed by anaerobic filter and sand filter of intermittent flow. The experimental system was operated with average daily flow of sewage of 630 L/day. For the FaFint feeding occurred through a siphon, that operated for 3 cycles with daily flow of 105 L/cycle. The average removal of the UASB reactor was 63% of COD gross, with final removal of COD gross in the effluent end of the FAN and FaFint of 80 and 86%, respectively. The removal of total suspended solids and volatile was 88% in the final effluent of FAN. While the FaFint removed 90 and 91% of total suspended solids and volatile, respectively. Satisfactory nitrification was obtained on the FaFint, producing the final effluent with 34 mgN-NO3.L-1 and 8 mgNTK.L-1 and 99,5% of removal helminth eggs. The experimental systems studied showed satisfactory efficiency in removing organic matter, solids in suspension, being, thus, adaptive systems to small communities, can enable the reuse of effluents in agriculture. / O uso de reatores UASB para o tratamento de efluentes domésticos é considerado uma tecnologia consolidada, no entanto, mesmo apresentando eficiência de remoção relativamente considerável em matéria orgânica, raramente atende a diversos outros parâmetros estabelecidos pela legislação ambiental. A presente pesquisa investigou o desempenho do pós-tratamento de efluente de reator UASB em filtro anaeróbio (FAN) e filtro de areia de fluxo intermitente (FaFint), com a finalidade de avaliar a remoção de matéria orgânica, sólidos em suspensão, organismos patógenos e manter as formas de nitrogênio, com intuito de obter um efluente para o reúso agrícola. O sistema experimental foi constituído de um reator UASB seguido de filtro anaeróbio e filtro de areia de fluxo intermitente. O sistema experimental foi operado com vazão média diária de esgoto doméstico de 630 L/dia. Para o FaFint a alimentação ocorreu por meio de um sifão, que funcionou por 3 ciclos diários com vazão de 105 L/ciclo. A remoção média do reator UASB foi de 63% de DQO bruta, com remoção final de DQO bruta no efluente final do FAN e FaFint de 80 e 86%, respectivamente. A remoção de sólidos suspensos totais e voláteis foi de 88% no efluente final do FAN. Enquanto o FaFint removeu 90 e 91% de sólidos suspensos totais e voláteis, respectivamente. Satisfatória nitrificação foi conseguida no FaFint, produzindo efluente final com 34 mgN-NO3.L-1 e 8 mgNNTK.L-1 e 99,5% de remoção de ovos de helmintos. Os sistemas experimentais estudados apresentaram eficiência satisfatória na remoção de matéria orgânica, sólidos em suspensão, sendo, portanto, sistemas adaptáveis a pequenas comunidades, podendo possibilitar o reúso do efluente na agricultura.

Neste trabalho foram preparados eletrodos de óxidos de composição nominal Ti/RuyTi(1-y-x)SnxO2 por decomposição térmica (400 °C) via três rotas diferentes: Método Tradicional empregando-se precursores inorgânicos dissolvidos em Isopropanol (MT/ISO) e em solução de HCl 1:1 (v/v) (MT/HCl) e, Método dos Precursores Poliméricos (MPP). Os recobrimentos de óxidos foram caracterizados por Microscopia Eletrônica de Varredura, análises de Energia Dispersiva de raios X e Difração de Raios X. A caracterização eletroquímica dos eletrodos foi feita por estudos de potencial em circuito aberto, tempo de vida útil e voltametria cíclica na ausência e na presença do poluente selecionado como modelo, o 4-clorofenol. Eletrólises do 4-clorofenol e de seus principais subprodutos foram realizadas em uma célula de fluxo tipo filtro-prensa e monitoradas por análises de Cromatografia Líquida de Alta Eficiência, Carbono Orgânico Total e íons cloreto em solução, além de testes bacteriológicos de toxicidade. Os resultados mostram que o método de preparação influencia na morfologia e na composição dos eletrodos, mas não afeta o tamanho dos cristalitos. Apesar das características distintas, MT/ISO e MPP são adequados para o preparo desses eletrodos pois evitam perdas dos componentes e proporcionam recobrimentos de estabilidade eletroquímica bastante apropriada frente às condições drásticas de eletrólise, viabilizando assim a aplicação destes eletrodos na degradação de poluentes orgânicos. Além disso, todos os eletrodos investigados são muito promissores para a degradação eletroquímica de clorofenóis, pois apresentam excelente atividade para o consumo do 4-clorofenol. Independente da composição e do método de preparação do eletrodo, os subprodutos formados na eletrooxidação de 4-clorofenol são: hidroquinona, benzoquinona, cloro-hidroquinona e 4-clorocatecol, além dos ácidos oxálico, maleico, málico, succínico e malônico. Embora a mineralização completa do poluente não tenha sido atingida, a toxicidade das soluções após o término das eletrólises diminui consideravelmente, visto que tanto o composto orgânico de partida quanto os subprodutos aromáticos formados são degradados com excelente eficiência, sobretudo quando se utilizam ânodos preparados por MT/ISO. / In this work oxides electrodes of nominal composition Ti/RuyTi(1-y-x)SnxO2 were prepared by thermal decomposition (400 °C) by three different routes: Traditional Method using inorganic precursors dissolved in either Isopropanol (MT/ISO) or a solution of HCl 1:1 (v/v) (MT/HCl) and the Polymeric Precursors Method (MPP).Oxides coatings were characterized by Scanning Electron Microscopy, Energy Dispersive X ray analyses and X ray Diffraction. The electrochemical characterization of the electrodes was performed by studies of potential in open circuit, service lifetime, and cyclic voltammetry in the absence and in the presence of the model pollutant 4-chlorophenol. Electrolyses of 4-chlorophenol and its main by-products were accomplished in filter-press flow cell and monitored by High Performance Liquid Chromatography, Total Organic Carbon, and analyses of chloride ions in solution, besides bacteriological toxicity tests. Results show that the preparation method influences the morphology and composition of the electrodes, but it does not affect the crystallite size. In spite of their different characteristics, MT/ISO and MPP are appropriate methods for the preparation of these electrodes because they avoid the loss of components and provide electrochemically stable coatings before the drastic conditions of electrolysis. Therefore, these electrodes can be applied in the degradation of organic pollutants. Furthermore, all the investigated electrodes are very promising for the electrochemical degradation of chlorophenols, because they present excellent activity regarding the consumption of 4-chlorophenol. Independent of the composition and the preparation method of the electrode, the by-products formed in the electrooxidation of 4-chlorophenol are hydroquinone, benzoquinone, chlorohydroquinone, and 4-chlorocatechol, as well as oxalic, maleic, malic, succinic, and malonic acids. Although the complete mineralization of the pollutant has not been reached, the toxicity of the solutions decreases considerably after the end of the electrolyses. This is because both the initial organic compound and the aromatic by-products formed in the electrolyses are degraded with excellent efficiency, especially when the anodes prepared by MT/ISO are employed.

O presente trabalho estuda a viabilidade da utilização do processo de flotação a ar dissolvido (FAD) no tratamento de efluentes contendo cromo. Tal processo é analisado comparativamente à sedimentação. Urna revisão dos diferentes tipos de processos de separação ou de recuperação do cromo é, também, aqui apresentada. Soluções contendo 200 mg.l" de cromo tri ou hexavalente foram estudadas quanto às condições ideais de precipitação, às características de sedimentação e de flotação a ar dissalvido em regime descontínuo e contlnuo. Agentes poliméricos foram testados no intuito de melhorar as condições de clarificação. O processo de FAD foi o que apresentou melhores resultados no que se refere a cinética de separação sólido/líquido, e em termos de clarificação das soluções. Estudos de separação sólido/líquido de soluções contendo cromo VI foram feitos por estes dois processos empregando sulfato ferroso e sulfito de sódio como agentes redutores. A FAD mostrou ser eficiente para tratar as soluções quando reduzidas com sulfito de sódio. Porém, no caso da utilização do sulfato ferroso como redutor, o rendimento da FAD diminuiu no tratamento de soluções que continham sólidos suspensos acima de uma concentração crítica. Polímeros também foram empregados neste caso, e confirmaram sua atuação melhorando a cinética de separação sólido/líquido e como agentes que beneficiam a clarificação das soluções. Os resultados dos estudos de flotação por ar dissolvido em uma unidade contínua mostraram que é viavel a FAD sem agentes floculantes ou tensoativos. No entanto, estes aumentam os níveis de clarificação das soluções. Apenas os floculantes a base de amido mostraram-se ineficientes nesta aplicação. Conclui-se que o processo de FAD pode ser utilizado no tratamento de efluentes contendo cromo permitindo obter efluentes finais dentro dos padrões de emissão da legislação brasileira. / The aim of this work was to study the feasibility of using the dissolved air flotation process (DAF) for the treatment of effluents containing chromium. A review of the various processes utilized for separating or recovering chromium is presented. Solutions containing 200 mg.l-' Cr III or VI were used for determining the optimum conditions for precipitation, sedimentation and DAF. The flotation studies were conducted using batch and continuous experimental techniques. Polymeric reagents were tested with the aim of improving clarification of the precipitates from solution. The DAF process showed best results in terms of solid/liquid separations kinetics and solution clarification. Solid/liquid separation studies with solutions of Cr VI were carried out using ferrous sulphate and sodium sulphite as reductants agents. DAF showed to be efficient for treating solutions reducted with sodium sulfite. However, when ferrous sulphate was emptoyed the performance of DAF decreased for solutions containing suspended solids over a critical concentration. Polymers were also used with Cr VI and they also improved the solid/liquid separation kinetics and solution clarification for both processes. The results of DAF tests in continuous unit indicated that it is possible to separate the chromium hidroxide precipitates without using floculants. However, these polymeric reagents and also surface active agents gave better solid/liquid separation efficiency. Starch-based flocculants were found not be effective for this application. It was concluded that the DAF process may be used for the treatment of chromium-bearing effluenls allowing. for final disposal within the emission standards of Brazilian legislations.