Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2018-09-28T19:41:20Z No. of bitstreams: 1 JOELMA MORAIS FERREIRA – TESE (PPGEP) 2006.pdf: 9831105 bytes, checksum: 2ef86ebc8b2b5d26c22e23ceaa696d0d (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-28T19:41:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JOELMA MORAIS FERREIRA – TESE (PPGEP) 2006.pdf: 9831105 bytes, checksum: 2ef86ebc8b2b5d26c22e23ceaa696d0d (MD5) Previous issue date: 2006-12-22 / CNPq / As atividades industriais têm introduzido metais nas águas numa quantidade muito maior do que aquela que seria natural, causando grandes poluições. Os tratamentos convencionais (redução química, troca iônica, ultrafiltração e osmose inversa), normalmente usados para a remoção de metais dos efluentes líquidos, apresentam algumas desvantagens, pois além de serem, na maioria, processos caros, não conseguem remover totalmente os íons metálicos. A necessidade de tratamentos eficientes e econômicos para remoção de íons metálicos de efluentes tem resultado no desenvolvimento de novas tecnologias. Muitas destas descrevem técnicas envolvendo o uso de bactérias, fungos, microalgas, e macroalgas. A biossorção é o processo no qual sólidos de origem biológica ou seus derivados são usados na retenção de íons metálicos de um ambiente aquoso. Comparadas às metodologias convencionais para a remoção de íons metálicos de efluentes industriais, o processo de biossorção tem como principais vantagens o baixo custo operacional e alta seletividade. Dentre os microrganismos mais utilizados destacam-se os fungos, que são utilizados em uma variedade de processos industriais servindo como fonte constante e econômica de suprimento de biomassa para remoção de íons metálicos. Sendo o Brasil, o maior produtor mundial de álcool etílico via processo fermentativo utilizando-se da Saccharomyces cerevisiae (levedura) como o microrganismo agente da fermentação, é prática comum nas indústrias de produção de álcool etílico, no Brasil, a sangria do creme de levedura, que consiste em retirar parte do creme do processo de centrifugação. Desta forma, a Saccharomyces cerevisiae é uma fonte excedente do processo de fermentação que pode ser utilizada, por exemplo, como bioadsorvente de íons metálicos em processos de descontaminação ambiental. Experimentos de biossorção de íons metálicos utilizando a Saccharomyces cerevisiae para remoção do Cd2+ e Pb2+ foram realizados para investigar os fatores que influenciam e otimizam o processo de biossorção. Através do estudo da cinética estático verificou-se que o tempo 48h já é suficiente para o processo alcançar o equilíbrio. Para a cinética dinâmica a partir de 90 min não ocorreu mais alteração no valor da concentração final dos dois íons metálicos, portanto, sendo este tempo suficiente para o sistema alcançar o equilíbrio num sistema operando em condições dinâmicas. A técnica de planejamento experimental foi utilizada para avaliar os efeitos das variáveis quantidade de biomassa, concentração dos íons metálicos, temperatura, pH e estado da biomassa (viva ou morta), que influenciam no processo Os efeitos da quantidade de biomassa e concentração inicial dos íons metálicos estudados foram as variáveis que apresentaram mais efeitos significativos quando comparado com o efeito do pH, estado da biomassa (viva ou morta) e temperatura nas condições avaliadas. O modelo que melhor ajustou o processo foi o de Langmuir com valores de qmax de 210,5 mg.g-1 para o cádmio e 1486,88 mg.g-1 para o chumbo. A levedura imobilizada apresentou uma certa queda na sua eficiência de remoção observando-se redução média na eficiência de q de 78,5% para o Cd2+ e de 73,92% para o Pb2+. / The industrial activities have introduced metals in waters in quantities which are greater than those found naturally, thereby causing heavy pollutions. The conventional treatments (chemical reduction, ionic exchange, ultrafiltration and inverse osmosis), normally used for the metal removal of the liquid effluents, present some disadvantages, because majority of them apart from being expensive processes are not capable to remove metal ions compleatly. The necessity of efficient and economic treatments for removal of metallic ions from effluents has resulted in the development of new technologies. Many of these techniques are based on the use of bacteria, fungi, microseaweed, and macroseaweed. The biosorption is a process in which solids of natural origin or its derivatives are used in the retention of metallic ions from an aqueous medium. The biosorption process has as main advantages the low operational cost and high selectivity when compared to the conventional methods for the removal of metallic ions from industrial effluents. Amongst the used microorganisms fungi are more distinguished, as these are used in a variety of industrial processes and serves as constant and economic source of supplement of biomass for removal of metallic ions. Brazil being a world-wide big producer of ethyl alcohol by a fermentative process that uses the Saccharomyces cerevisiae (ferment) as the microorganism, it is a common practice in the industries of alcohol to remove the excess of the ferment cream by centrifuging. This way, the excessive Saccharomyces cerevisiae of the fermentation process is a source that can be used, for example, as biosorbent of metallic íons for the decontamination of environment. Experiments of biosorption of metallic íons using the Saccharomyces cerevisiae for removal of the Cd2+ and Pb2+ had been carried out to investigate the factors that influence and optimize the biosorption process. Through the study of the static kinetics it was verified that a period of 48 hours is enough for the process to reach the equilibrium. For the dynamic kinetics after 90 min no more change in the final concentration of the two metallic ions occurred. Therefore, this time is enough for the system to reach the equilibrium when the process is operating in dynamic conditions. The design of experiment technique was used to evaluate the effect of the variables: biomass amount, metallic ions concentrations, temperature, pH and state of the biomass (alive or dead). The effects of the amount of biomass amount and initial metallic ion concentration were the variables that presented more significant effects when compared with the effect of pH and state of the biomass (alive or dead) under the evaluated conditions. The Langmuir and Freundlich models were used to adjust to the experimental data of the adsorption isotherms of metal ions studied. The model that adjusted better the adsorption isotherms was of Langmuir having qmax values as 210.5 mg.g-1 for cadmium and 1486.88 mg.g-1 (Langmuir not linearized) for the lead. The immobilized ferment presented a decrease in its efficiency of metal ion removal. In the study for the immobilized ferment an average efficiency of the adsorbed amount per unit of mass of 78.5% for the Cd2+ and 73.92% for the Pb2+ was observed.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:34:47Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:03:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A busca pelo uso de energia renovável, bem como a mitigação dos impactos antropogênicos, desempenha importante papel no desenvolvimento da sociedade contemporânea. O uso de energia de origem renovável é uma possível solução para os problemas relacionados aos impactos ambientais, em especial, às alterações climáticas. Uma importante fonte de energia renovável é a biomassa oriunda de resíduos orgânicos que, após a digestão anaeróbia, resulta em um gás rico em metano, conhecido como biogás. Sob o ponto de vista de qualidade ambiental, o aproveitamento energético dos resíduos produzidos a partir do tratamento das águas residuárias domésticas pode minimizar os impactos ambientais à medida que permite a diminuição da carga orgânica descartada na água e no solo. Adicionalmente, também é possível mitigar os efeitos negativos de emissões de metano na atmosfera quando o biogás é utilizado na produção de energia por meio das células a combustível (CaC) do tipo óxido sólido (SOFC). Neste sentido, o presente trabalho objetivou avaliar o ciclo de vida da ETE, da unidade geradora de biogás, sua purificação e uso em CaCs, identificando o potencial de mitigação dos gases do efeito estufa e de aproveitamento energético do biogás. Dentre os principais resultados obtidos, a etapa construtiva, é a principal contribuinte da demanda acumulada de energia, participando com 55% da CED, enquanto a etapa de tratamento do esgoto, fase líquida, destaca-se na produção de emissões atmosféricas, cerca de 23.500 Kg CO2 eq por dia. O potencial de emissões dos gases de efeito estufa podem ser evitados, durante todo o ciclo, em cerca de 3.000 kg CO2 eq por dia. A energia total que pode ser aproveitada com o biogás gerado na ETE e usado em CaC, do tipo SOFC, é de cerca de 14.000 kWh/dia, o que pode suprir em 100% a demanda de eletricidade da fase de tratamento. Os resultados apresentados lançam um desafio e geram oportunidades para pesquisadores e planejadores de sistemas energéticos desenvolverem estratégias ambientalmente saudáveis para a utilização dos recursos renováveis. / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:42:05Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:04:53Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Tinta pode ser conceituada como uma película ou camada de polímero utilizada para proteger, sinalizar e iluminar ou mesmo para embelezar o substrato sobre o qual ela é aplicada. Basicamente, esta mistura polimérica é formada por elementos, tais como: resinas, pigmentos, cargas, solventes e aditivos. Os resíduos e o efluente líquido gerados na produção de tintas devem ser tratados de modo que não causem contaminação de rios e das nascentes de água. A reutilização do efluente tratado é uma das possibilidades que deve ser considerada a fim de minimizar os impactos ambientais e reduzir o uso de recursos naturais. Processos de oxidação química são promissores para a degradação de compostos orgânicos tóxicos. O caminho mais eficiente para a oxidação é o ataque pelo radical hidroxila (OH), por meio do processo de oxidação avançada, POA. Um dos exemplos de POA é o que faz uso de aceleradores de feixe de elétrons, adotado por vários países para a remoção de compostos orgânicos. O objetivo deste estudo é aplicar o POA por radiação ionizante para o tratamento do efluente da fabricação de tintas para repintura automotiva, industrial e automotivo. A metodologia utilizada foi um estudo de caso, desenvolvido por meio do processamento com feixe de elétrons aplicados a esses efluentes de indústria de tintas. O estudo foi realizado em três fases. Na primeira, aplicou-se 10 kGy, 30 kGy e 50 kGy de dose absorvida; na segunda, 50 kGy, 80 kGy e 100 kGy, e, na última fase, foi aplicada nas amostras uma dose de 50 kGy e dopadas com 0,005%, 0,05% e 0,5% de peróxido de hidrogénio em volume. Os principais resultados demonstraram uma redução média de cerca de 10% da Demanda Química de Oxigênio, DQO e cerca de 25% da Demanda Bioquímica de Oxigênio, DBO. Os padrões de efluentes finais definidos pelos requisitos legais, em especial pelo Decreto Estadual 8468/1976. para o descarte do corpo no rio ou reutilização em aplicações industriais, foram atendidos. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2016-04-08T12:43:32Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2016-04-08T12:43:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Além da Resolução CONAMA 430/11 definir limites para o lançamento de efluentes, também define que os laboratórios que realizam análises ambientais devem ser acreditados pelo INMETRO e também devem ter sistema de controle de qualidade implantado. Para o atendimento destes requisitos legais, o presente trabalho visa otimizar, validar e implantar a metodologia analítica desenvolvida e aplicada no Centro de Química e Meio Ambiente (CQMA) do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN/ CNEN SP) para a quantificação dos elementos cádmio, chumbo, cobre, prata, crômio, zinco, estanho, níquel, ferro, bário, manganês e boro em amostras de efluentes líquidos por Espectrometria de Emissão Óptica com Plasma Acoplado Indutivamente (ICP-OES). Esta metodologia é utilizada para a determinação de metais e semimetais em amostras coletadas no Programa de Monitoramento Ambiental PMA-Q do IPEN. Todo o processo de validação desta dissertação foi baseado no guia Orientativo do INMETRO DOQ-CGCRE-008 - Orientação sobre Validação de Métodos Analíticos. No estudo de seletividade verificou-se que a matriz não interfere nas curvas analíticas do método em estudo; a faixa de trabalho foi determinada com base nos valores máximos permitidos (VMP) pelas legislações ambientais vigentes (Resolução CONAMA 430/11, DE 8.468/76 e DE 15.425/80) e no histórico de dados do PMA-Q e todas as curvas analíticas apresentam comportamento linear na faixa de trabalho abrangida pelo método; os limites de detecção e quantificação do método atendem aos limites definidos pelas legislações ambientais vigentes e à precisão e exatidão necessárias; a precisão e exatidão apresentaram resultados satisfatórios para a finalidade do método analítico; além do método demonstrar-se robusto, embora seja necessário que o analista se atente à variação de alguns fatores no momento da realização das análises. Também foi possível realizar a estimativa de incerteza do método de modo que fosse alcançado nível de confiança de 95% dos resultados, foram levadas em consideração todas as etapas de preparo e análise das amostras e foi possível obter incerteza global entre 4,6% e 12,23%. Através dos resultados obtidos nos testes estatísticos e pela avaliação do analista foi possível verificar que o método desenvolvido e aplicado no CQMA é adequado para o fim pretendido. / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2016-06-22T14:16:56Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2016-06-22T14:16:56Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A demanda crescente por água tem feito de seu reúso planejado um tema atual e de grande importância, já citada na Agenda 21, que recomendou implementação de políticas de gestão dirigidas para o uso e reciclagem de efluentes, integrando proteção de saúde pública de grupos de risco com práticas ambientais adequadas. De acordo com as Resoluções CONAMA nº 357 e 420 os efluentes somente podem ser descartados em corpos d´água se os seus parâmetros característicos se situarem de acordo com o balizamento dado para cada classe de corpo de água. Íons metálicos podem ser removidos de soluções aquosas por diferentes processos sendo a adsorção em argilas um método que pode ser considerado efetivo e barato quando comparado aos demais. Neste estudo foi avaliada a capacidade de adsorção dos íons metálicos Cr3+, Zn2+, Cd2+, Pb2+, Cu2+ e Ni2+ em solução utilizando-se caulinita comercial com a finalidade de reúso e/ou descarte. A caracterização mineralógica e química das amostras comerciais obtidas indicou que aquela denominada caulinita C foi a que mais se adequou ao estudo visto que apresenta elevado teor de pureza mineralógica, baixos teores de elementos traço, e maior capacidade de troca catiônica. O estudo da remoção dos íons em solução indicou que o aumento razão adsorvente:adsorvato aumenta a eficiência de adsorção. O estudo da influência do pH indicou que a maior adsorção ocorre em pH levemente alcalino, pH 8. E o estudo do tempo de contato indicou que o equilíbrio de adsorção é atingido em menos de trinta minutos para todos os íons, exceto para o Ni. A análise das isotermas de adsorção indicou que a caulinita empregada neste estudo é adequada principalmente à remoção dos íons Zn (II), Cu (II) e PB (II). / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Marco Antonio Oliveira da Silva (maosilva@ipen.br) on 2016-08-26T11:26:18Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2016-08-26T11:26:18Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A água é um recurso essencial à vida, logo deve estar presente em quantidade e qualidade adequada para seu consumo. O presente estudo teve como objetivo avaliar a qualidade ambiental da represa Guarapiranga, Localizado em partes dos municípios de Cotia, Embu, Itapecerica da Serra, Juquitiba, São Lourenço da Serra e São Paulo e na área total do município de Embu Guaçu, este sistema tem significativa degradação em sua qualidade de água devido ao aporte de efluente doméstico e industrial aumentando o custo do tratamento e dificultando o acesso a água potável. Foram apresentados os resultados de 26 metais, 7 ânions, parâmetros limnológicos: pH, condutividade, temperatura, oxigênio dissolvido, transparência da água, obtidos a partir das amostras das coletas realizadas entre os anos de 2011 a 2013, em amostras de água na superfície, meio e fundo em 14 pontos e de sedimento de fundo nestes mesmos pontos sendo avaliando 26 metais. Os resultados de sedimento foram comparados com os valores de TEL e PEL e os resultados de água foram com os limites de estabelecidos pela resolução COMANA 357/2005. Os parâmetros limnológicos, condutividade, pH e oxigênio dissolvido ficaram fora do enquadramento da resolução do COMANA 357/05. Todas as espécies iônicas atenderam ao estabelecido pelo CONAMA 357/05, no entanto é observado um aumento das concentrações no decorrer das coletas. A serie nitrogenada assim com a relação Fe:P mostraram ser importantes parâmetros de controle do aporte da carga orgânica no reservatório. Dos 26 elementos analisados somente Al, Cu, Mn apresentaram concentrações fora do estabelecido pela resolução COMANA 357/05. Os sedimentos analisados os elementos químicos Cu, Cr, Zn apresentaram valores acima do TEL e do PEL. A partir dos resultados obtidos infere-se que o reservatório do Guarapiranga apresenta dois compartimentos distintos, um mais degradado que vai do ponto 05 a 14 que sofre os impactos da ocupação do seu entorno e um mais preservado que vai do ponto 01 a 05, sem tanta influência de ocupação urbana no seu entorno. / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2016-11-11T16:56:25Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2016-11-11T16:56:25Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / As evidências da contaminação das águas por resíduos de medicamentos e seus subprodutos levou esse grupo de resíduos a compor a lista de poluentes orgânicos emergentes, como consequência da expansão do uso de medicamentos, como o antidepressivo cloridrato de fluoxetina e o anti-inflamatório diclofenaco. Diversos Processos Oxidativos Avançados vêm sendo aplicados para a degradação destes compostos. Dentre eles, o processo de irradiação com feixe elétrons obteve bons resultados na remoção de toxicidade e degradação de fármacos. O presente estudo consistiu em aplicar radiação ionizante como uma possível tecnologia para degradar os fármacos em águas. A irradiação de solução aquosa contendo os fármacos foi aplicada usando acelerador de elétrons, cuja eficiência foi discutida mediante análises químicas (Cromatografia Líquida Ultra Rápida e Carbono Orgânico Total (COT)), ecotoxicológicas (ensaios de toxicidade com Vibrio fischeri e Daphnia similis) e biológicas (Ensaios Respirométricos). Os resultados de COT indicaram mineralização não significativa dos compostos, mesmo sendo observada degradação máxima de 99,9% para o diclofenaco e 55% para o cloridrato de fluoxetina na mistura (1:1) em 5.0 kGy. Foi observada toxicidade aguda dos fármacos, sendo mais acentuada para a fluoxetina, seguido do diclofenaco e, finalmente, da mistura para V. fischeri. Quando D. similis foram empregadas nessa avaliação, a ordem de toxicidade foi de fluoxetina, a mistura de ambos os medicamentos e do diclofenaco. Além disso, foi observada remoção de toxicidade nas amostras irradiadas em todas as doses aplicadas para a bactéria V. fischeri, com maior eficiência de remoção de toxicidade de 55%, em 5 kGy, na mistura dos dois fármacos. Para a D. similis, foi observada remoção significativa de toxicidade da mistura apenas na dose 2,5 kGy. Os ensaios respiroétricos não indicaram biodegradabilidade após o tratamento. / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

O rio Paraíba do Sul, em seu trecho paulista, é sem dúvida um dos mais importantes cursos d\'água do Estado de São Paulo. Foi às suas margens que parte do desenvolvimento do Brasil ocorreu, em virtude do plantio do café, e como ligação entre as duas principais cidades do país; São Paulo e Rio de Janeiro, rota conhecida como macro-eixo. As descargas de efluentes líquidos domésticos, sem o devido tratamento, são hoje as fontes que mais poluem o rio. Este estudo pretende avaliar a evolução da carga orgânica de origem doméstica, lançada pelos municípios que compõem a bacia hidrográfica, até os limites do Estado de São Paulo com o Estado do Rio de Janeiro. O período escolhido para a realização da avaliação foi de uma década, entre os anos de 1998 a 2007, já que, o início das atividades do Comitê da Bacia do rio Paraíba do Sul no âmbito do Estado de São Paulo, ter sido no ano de 1994. Os parâmetros químicos definidos para a realização do estudo, a partir dos 16 pontos de monitoramento da água da CETESB (Companhia de Tecnologia e Saneamento Ambiental), localizados ao longo do curso do rio, no trecho paulista, foram: a DBO (demanda bioquímica de oxigênio) e o OD (oxigênio dissolvido), que representam o nível de poluição orgânica de origem doméstica em um corpo d\'água, conforme estabelece as legislações vigentes para a bacia hidrográfica do rio Paraíba do Sul. A importância deste estudo está relacionada com as condições em que as águas do rio Paraíba do Sul, entram na represa do Funil, no Estado do Rio de Janeiro, que tem reclamado muito da poluição do rio no trecho paulista, por ser este o manancial mais importante para o abastecimento da região metropolitana do Rio de Janeiro. Entende-se, portanto a preocupação daquele Estado com a qualidade da água do rio à montante da represa do Funil. / The Paraíba do Sul rives, at São Paulo, is undoubtedly one of the most important water courses of the State of São Paulo. Went to their banks that the development of Brazil occurred because of the planting of coffee, and as a liaison between the two main cities of Brazil, São Paulo and Rio de Janeiro, route known as \"macro-axis.\" Discharges of liquid household, without proper treatment, are now the sources that pollute the river more. This study aims to assess the evolution of the organic load of domestic origin, launched by the municipalities that make up the basin, until the limits of the State of São Paulo with the State of Rio de Janeiro. The period chosen for the evaluation was a decade between the years 1998 to 2007, since the beginning of activities of the Committee of the basin of the river Paraíba do Sul in the state of São Paulo, was the year 1994. The chemical parameters defined for the study, from 16 points to monitor the water CETESB (Cia. of Thecnology e Wasting Envoriomental), located along the course of the river, in São Paulo words, were the BOD (biochemical demand of oxygen) and DO (dissolved oxygen), representing the level of organic pollution of domestic origin in a body of water, as provides the existing laws for the basin of the river Paraíba do Sul The importance of this study is related to the conditions under which the waters of the river Paraíba do Sul, the funnel into the reservoir in the state of Rio de Janeiro, which has claimed much of the pollution of the river stretch in Sao Paulo, since this is the most wealth important for the supply of the metropolitan region of Rio de Janeiro. It is understood, therefore the concern that state with the water quality of the river upstream to the dam of the funnel.

In recent years, environmental authorities in Sweden are reporting about high content of antimony in waste water that is discharging from polyester textile dyeing industries. It is known from available scientific publications that, antimony and its compound is harmful for both human and environment. While dyeing of polyester textiles have a commercial importance and in regards to the environmental issues, the industries are looking for the factors those results in high concentrations of antimony in their dyeing waste water. Dyeing of polyester textile requires high-temperature application in association with dyes and process aid chemicals. The waste water that is being produced after dyeing contains a complex mixture of chemicals, where antimony is one of that mixture. To comply with the industries interest, this master thesis work involved the exhaust dyeing of polyester fabrics/yarns and analyzing the dyeing waste water, to determine the amount of antimony diffusion. According to literature studies, the antimony compounds are widely used as catalyst for polyethylene terepthalate (PET) polymerization and hence antimony is present in polyester textiles. The entire experimental work intended to understand the variation of antimony concentration and the factors that are causing high antimony diffusion from polyester textiles during dyeing. The materials which are polyester yarn and fabrics were collected from 3 different dyeing industries of Sweden and the materials were in 9 different types. From material analysis (before dyeing) it has been found there were variations in antimony concentration among the materials. The process parameters that have varied during exhaust dyeing were dyeing temperature, cycle time and process aid chemical (leveling agent) adding options. With the variation in process parameters, the dyeing has performed and the dyeing waste waters have analyzed through inductively coupled plasma sector field mass spectroscopy (ICP-SFMS). The expectations from the experiments were, under specific dyeing process and with same antimony concentration, the materials varying in filament/fiber diameter; big diameter filament/fiber will diffuse less antimony compared to the small diameter filaments. Also, process-wise the antimony diffusion ratio among the materials will accordingly follow the Fick’s diffusion model. To face the environmental issues with sustainability, entire thesis work could provide concentrated knowledge’s with literature evidence for the dyeing industries. As literature study indicates, the dyeing temperature, temperature ramp set and cycle time play major factor while comparing for the expected diffusion ratio. As a gentle process parameter, comparatively lower temperature and cycle time results lower antimony diffusion. The use of levelling agent could be reduced to a level with the appropriateness while added for dyeing. Also, a strong follow-up is needed in the supply chain, for lowering the initial antimony content in the materials. Overall, the findings of this thesis work also keep an importance to do further research on the polyester textile, as during the experiments most of the materials haven’t reacted accordingly as they were expected to react with the Fick’s diffusion model.

The use of treated waste water for irrigation of vegetable crops is on the increase in Botswana especially in the Glen Valley farms, a peri-urban settlement of Gaborone city. However, the effects of this practice on heavy metals uptake by vegetable crops are uninvestigated. Chromium and nickel have been reported to be accumulating in Gaborone crop soils and cultivating vegetables in these soils with treated waste water could potentially lead to an increased bio-availability of the heavy metals in the vegetable crops. The main aim of this study was therefore to compare the uptake of chromium and nickel in tomato plants, a vegetable grown in sludge amended Glen Valley soils, to those grown in sludge absent Glen Valley soils using treated waste water at different pH values and tap water for irrigation. The high water uptake and high water consumption rate of tomato plants made it suitable for this study. Twenty five pots each containing 2.5 kg sludge amended Glen Valley soils and 5 pots each containing 2.5 kg sludge absent soils were utilized. Fresh treated waste water in a 50 L plastic container on a need by need basis was used. For the control experiments 5 pots each containing 2.5 kg standard commercial soils and fresh tap water were used. The potted tomato plants were cultivated from early May to middle of October 2009. One leaf and one fruit from each tomato plant was harvested and tested in this study. The highest uptakes of chromium (0.819 mg/L) and nickel (0.327 mg/L) were experienced in the leaves where the tomato plant were cultivated in standard commercial soil and irrigated with tap water at pH 7.0. The least uptake of chromium (0.052 mg/L) and that of nickel (-0.030 mg/L) was found in the fruits, where the tomatoes were grown in sludge amended Glen Valley soil and irrigated with normal Glen Valley treated waste water at pH 8.5. Increasing the pH of the treated waste water from 5.0 to 6.0 caused increased bio-accumulation of chromium and nickel in the leaves and the fruits of the tomato plants. Normal treated waste water (pH 8.5) and treated waste water at pH 9.0, however, reduced the chromium and the nickel uptake by the tomato plants. Treated waste water at pH 10.0 bio-accumulate more chromium and more nickel in the leaves and fruits of tomato plants. The pH variation experiments suggested that the fruit tissues accumulated more chromium and the leaf tissues accumulated more nickel. The mean chromium uptake in the tomato plants exceeded the Food and Agriculture Organization permissible limits but the Botswana Bureau of Standards effluent limit was not exceeded. The mean nickel concentrations were below the threshold limits for both local and international standards. Statistical analysis showed no significant difference between the mean chromium and the mean nickel concentration in the leaves and the fruits of the tomatoes at the 5% significant level. It can be concluded from this study that cultivating tomatoes with sludge amended Glen Valley soil combined with normal treated waste water at pH 8.5 could reduce the uptake of chromium and nickel uptake in tomato plants. However, an increase in the uptake of chromium and nickel in the leaves and fruits of the tomato plants could be triggered at slightly low pH (pH 5.0 and pH 6.0) and high pH (pH 10.0) of the treated waste water. It is recommended that the current practices of using treated waste water combined with sludge amended Glen Valley soil to cultivate tomatoes at the Glen Valley farm is good practice and should be continued. Nonetheless, further studies need to be carried out at the farm to establish possible phytotoxicity effects of these heavy metals on tomatoes when using treated waste water combined with sludge amended and sludge absent soils. / Dissertation (MSc)--University of Pretoria, 2011. / Chemical Engineering / unrestricted