O crescimento desordenado das cidades, a utilização de áreas para plantio próximas aos mananciais e o lançamento de águas residuárias domésticas e industriais sem tratamento são consideradas as principais fontes de poluição dos corpos d´água. Tal poluição contribui para o enriquecimento dos corpos hídricos em relação aos nutrientes. Isto, combinado com fatores climáticos proporciona condições para a ocorrência de florações de algas que podem apresentar espécies potencialmente tóxicas. Desta forma, aumenta a preocupação com desenvolvimento de técnicas de tratamento que forneçam água de qualidade garantindo a saúde da população consumidora. Nesta pesquisa, foram preparadas águas de estudo com diferentes concentrações de microcistina, com as quais foram testados alguns processos de tratamento, em escala de bancada, que consistiram na pré-cloração, adsorção em carvão ativado em pó, coagulação/floculação, flotação por ar dissolvido e centrifugação. O fluxograma de tratamento com aplicação de carvão ativado logo após a mistura rápida foi o que apresentou melhores resultados em termos de cor aparente, turbidez e concentração residual de microcistina. Foi avaliada a influência da concentração de microcistina nos tratamentos simulados. Constatou-se que para 104,92 µg/L de microcistina a aplicação de 3,0 mg\'CL IND.2\'/L (10 segundos antes da mistura rápida) e 30 mg/L de CAP (logo após a mistura rápida) não foram capazes de reduzir a concentração de microcistina para menos de 1 µg/L, conforme o limite estabelecido pela Portaria 518/04 do Ministério da Saúde. Assim, optou-se pela estimativa da dosagem mínima de carvão ativado em pó (CAP) em função da concentração inicial de microcistina das três águas preparadas. O residual de microcistina em cada água preparada, após a aplicação da dosagem estimada de CAP, foi: Água de Estudo 1 = 0,80 µg/L, Água de Estudo 2 = 0,82 µg/L e Água de Estudo 3 = 0,23 µg/L. / The disordered growth of cities, the use of planting areas near the water sources and the launch of domestic and industrial wastewater without treatment are the main sources of water bodies\' pollution. Such pollution contributes to increase the nutrient loading in the water bodies. In association with climatic factors, this enrichment of nutrient provides suitable conditions for the bloom of potentially toxic algae. Thus, increases the concern over to develop treatment techniques that provide water quality able to ensure the health of the consumer population. In this research, waters were prepared with different concentrations of microcystin and some treatments were tested in bench scale. These tests consisted in prechlorination, adsorption on powdered activated carbon, coagulation/flocculation, dissolved air flotation and centrifugation. The diagram of treatment with activated carbon application after the rapid mix showed better results of apparent color, turbidity and residual concentration of microcystin. The influence of the concentration of microcystin in the simulated treatments was evaluated. It was found that for 104.92 µg/L of microcystin the application of 3.0 mg\'CL IND.2\'/L (10 seconds before rapid mix) and 30 mg/L of PAC (after a quick mixture) were not able to reduce the concentration of microcystin to less than 1 µg/L, as the limit established by Order 518/04 of the Health Ministry. Thus, it was decided to estimate the minimum dosage of powdered activated carbon (PAC) according to the initial concentration of microcystin found in the three prepared waters. The residual concentration of microcystin in each water, after the estimated dosage application of PAC was: Water 1 = 0.80 µg/L; Water 2 = 0.82 µg/L; Water 3 = 0, 23 µg/L.

Os fármacos são essenciais para a preservação da saúde do homem e de animais e também na prevenção de doenças. Entretanto, seu alto consumo associado ao descarte incorreto e aos tratamentos ineficientes de águas e efluentes podem trazer grandes prejuízos ao meio ambiente como, por exemplo, a resistência bacteriana. O objetivo deste trabalho foi estudar a remoção de ampicilina (AMP), atenolol (ATN) e paracetamol (PAR), fármacos de três classes distintas, em soluções aquosas através da técnica de adsorção em carvão ativado granular (CAG). Foram realizados experimentos de adsorção em batelada avaliando o efeito dos parâmetros pH, tempo de contato e concentração de sólido adsorvente. O comportamento cinético da adsorção dos fármacos em carvão ativado granular foi avaliado por meio dos modelos de pseudo-primeira ordem, pseudosegunda ordem e difusão intrapartícula. Ainda, isotermas de equilíbrio para estes sistemas foram construídas em diferentes temperaturas (15, 25 e 35 °C) e analisadas através dos modelos de Langmuir, Freundlich e Sips. O processo de adsorção também foi avaliado através de ensaios termodinâmicos. A adsorção em coluna de leito fixo foi avaliada utilizando planejamentos experimentais para os fármacos e os efeitos da massa do leito de adsorvente (0,5 – 1,5 g) e da vazão de alimentação (10 – 15 mL min-1) foram estudados Ainda, a fim de se avaliar o comportamento dos fármacos quando em mistura, foram realizados ensaios de adsorção em batelada e em coluna de leito fixo da mistura de ampicilina e paracetamol. Os melhores resultados encontrados nos ensaios de adsorção batelada foram: pH 6 e concentração de sólido adsorvente de 10 g L-1 para os três fármacos. O tempo de adsorção mais adequado foi de 90 minutos para o ATN e 120 min para AMP e PAR. Nessas condições foi possível obter remoções de 90 %, 94 % e 96 % para a ampicilina, atenolol e paracetamol, respectivamente. O modelo cinético que melhor descreveu o processo de adsorção foi o de pseudo-primeira ordem, para os fármacos ampicilina e paracetamol, e pseudo-segunda ordem para o atenolol. As isotermas obtidas para os fármacos indicaram que o processo de adsorção é de natureza endotérmica, ou seja, a adsorção é favorecida com o aumento da temperatura. Para a AMP, o melhor ajuste das isotermas foi obtido pelo modelo de Langmuir nas temperaturas de 15 ºC e 25 ºC e pelo modelo de Sips na temperatura de 35 ºC. Para o ATN, o melhor ajuste foi obtido pelo modelo de Freundlich e, para o PAR, o modelo de Sips, nas três temperaturas estudadas. Os ensaios termodinâmicos indicaram que o processo de adsorção dos fármacos é favorável e espontâneo e comprovou a natureza endotérmica do processo Em relação aos resultados obtidos na adsorção em coluna de leito fixo foi observado que os tempos de ruptura e de saturação aumentam com o aumento da massa de sólido presente no leito e diminuem com o aumento da vazão. A massa de adsorvente apresentou efeito negativo sobre a fração de leito utilizado e foi significativa no processo de adsorção dos três fármacos. Já a vazão de alimentação só foi significativa na adsorção em leito fixo da AMP e apresentou efeito positivo na fração de leito utilizado. Os maiores volumes de efluente tratado foram obtidos com a maior massa de sólido utilizada (1,5 g) e com a menor vazão de alimentação testada (10 mL min-1). Na adsorção multicomponente em batelada, verificou-se que há concorrência entre os fármacos pelos sítios ativos do CAG disponíveis para adsorção. Os resultados obtidos nos ensaios das isotermas de adsorção mostraram que o comportamento dos fármacos em mistura é o mesmo que quando comparados individualmente. Os modelos que melhor se ajustaram aos dados experimentais foram os mesmos obtidos nos ensaios monocomponente, Langmuir para a AMP e Sips para o PAR. Da mesma forma que para os experimentos em coluna monocomponente, os ensaios multicomponentes demostraram que os tempos de ruptura e de saturação são maiores para o PAR. Entretanto, esses valores são menores do que na adsorção individual indicando que houve concorrência entre os fármacos pelos sítios do adsorvente. Os resultados encontrados indicam que a adsorção é uma alternativa viável para a remoção de fármacos, contribuindo, assim, para o avanço das pesquisas relacionadas ao tratamento de efluentes contaminados por estes poluentes. / Drugs are essential for preservation of human and animal health as well as for disease prevention. However, its high consumption associated with incorrect disposal and inefficient treatment of water and effluents can cause great damage to the environment such as bacterial resistance, for example. The objective of this work was to study the removal of ampicillin (AMP), atenolol (ATN) and paracetamol (PAR), drugs of three different classes, in aqueous solutions by adsorption technique in granular activated carbon (GAC). Adsorption experiments were carried out in batch evaluating the effect of parameters pH, contact time and concentration of solid adsorbent. The kinetic behavior of the adsorption of drugs in granular activated carbon was evaluated through the pseudofirst order, pseudo-second order and intraparticle diffusion models. Furthermore, equilibrium isotherms for these systems were made at different temperatures (15, 25 and 35 ° C) and analyzed using the Langmuir, Freundlich and Sips models. The adsorption process was also evaluated through thermodynamic tests. The fixed bed column adsorption was evaluated by experimental planning for drugs and the effects of mass of the adsorbent bed (0.5 to 1.5 g) and feed rate (10 - 15 ml min-1) were studied Also, in order to evaluate the behavior of the drugs when in mixture, adsorption tests were carried out in batch and in fixed bed column for the mixture of ampicillin and paracetamol. The best results found in the batch adsorption tests were: pH 6 and concentration of adsorbent solid of 10 g L-1 for the three drugs. The most suitable adsorption time was 90 minutes for ATN and 120 min for AMP and PAR. Under these conditions it was possible to obtain removals of 90%, 94% and 96% for ampicillin, atenolol and paracetamol respectively. The kinetic model that best described the adsorption process was the pseudo-first order for the ampicillin and paracetamol drugs and pseudo-second order for atenolol. The isotherms obtained for the drugs indicated that the adsorption process is of endothermic nature, that is, the adsorption is favored with the increase in temperature. For the AMP, the best isotherm adjustment was obtained by the Langmuir model at temperatures of 15 °C and 25 °C and by the Sips model at temperature of 35 °C. For the ATN, the best fit was obtained by the Freundlich model and, for PAR, the Sips model at the three temperatures studied. The thermodynamic tests indicated that the adsorption process of the drugs was favorable and spontaneous and confirmed the endothermic nature of the process Regarding the results obtained in adsorption in fixed bed column, it was observed that rupture and saturation times increase with the increase of the mass of solid present in the bed and decrease with the increase of flow. The adsorbent mass had a negative effect on the used bed fraction and was significant in the adsorption process of the three drugs. The feed flow was only significant in the adsorption in fixed bed of the AMP and had positive effect in the used bed fraction. The highest volumes of treated effluent were obtained with the largest mass of solid used (1,5 g) and with the lowest feed rate tested (10 mL min-1). In multicomponent adsorption in batch, it was found that there is competition between the drugs by the active sites of GAC available for adsorption. The results obtained in the adsorption isotherms tests showed that the behavior of the drugs in mixture is the same as when compared individually. The models that best fit the experimental data were the same ones obtained in the monocomponent tests, Langmuir for AMP and Sips for PAR. Similarly as for the monocomponent column experiments, the multicomponent tests showed that the break and saturation times are larger for the PAR. However, these values are lower than in individual adsorption indicating that there was competition between the drugs for the sites of the adsorbent. The results indicate that adsorption is a viable alternative for the removal of drugs, thus contributing to the advancement of research related to the treatment of effluents contaminated by these pollutants.

Um sistema de tratamento constituído de um reator anaeróbio de mistura completa e um reator anaeróbio compartimentado (ABR) foi operado durante 140 dias para estudar os efeitos do pré-tratamento das águas residuárias de uma indústria química, por carvão ativado em pó (CAP), e suas implicações nos processos de nitrificação e desnitrificação. Utilizou-se, no pré-tratamento do resíduo, duas concentrações de carvão ativado em pó. Para aplicação de 10 mg/l de CAP a remoção de DQO foi de 60% e a de NTK foi de 50%. Nesta fase, os processos de remoção de nitrogênio foram plenamente viabilizados. Para 5 mg/l de CAP a remoção de DQO foi de 44% e a remoção de NTK 46%, neste período se observou inibição por metais pesados e acúmulo de nitrito no sistema. / A treatment system composed of both an aerobic complete-mix reactor and a anaerobic baftled reactor (ABR) was operated for 140 days to study the effects of the treatment of wastewater chemical industry by powdered activate carbon (PAC) and its implications in nitrification - denitrification processes. In the residue preliminary treatment, two concentrations of PAC were used. For the application of 10 mg/l of CAP the removal of COD was 60% and the removal of TKN was 50%. In this phase, the processes of nitrogen removal were possible to be completely carried out. For 5 mg/l of CAP, the removal of COD was 44% and the removal of TKN 46%. In this period, the inhibition by heavy metaIs and nitrite accumulation in the system was observed.

Cette thèse a pour but de caractériser le fonctionnement de supercondensateurs asymétriques composés de dioxyde de manganèse de structure birnessite et de carbone activé dans différents électrolytes. Les électrolytes aqueux neutres à base de sels inorganiques montrent les meilleures performances électrochimiques. La nature et la structure des cations et des anions du sel semblent impacter les performances électrochimiques et la stabilité de la structure du matériau d’oxyde de manganèse. Lors de cyclage en milieu aqueux avec de large de fenêtre de tension de fonctionnement appliquée, un mécanisme de dégradation du dispositif a été avancé tenant compte de la nature des anions ou des cations des sels utilisés. Quelques voies de modification du matériau MnO2, afin d’améliorer ces performances électrochimiques, ont été étudiés. Des électrolytes non aqueux originaux ont été également caractérisés et plus particulièrement, les solvants « Deep Eutectic » à base de N-méthylacétamide et de sels de Lithium. Ces derniers semblent prometteurs comme électrolytes pour des applications en température sur carbone activé ou matériaux d’insertion tels que le ferrophosphate de lithium. Cependant ils semblent non adaptés aux oxydes de manganèse, mais donnent de bons résultats en cyclage avec le carbone activé. / The aim of this thesis was to investigate the performances of asymmetric supercapacitors based on manganese dioxide (birnessite) and activated carbon electrode materials using various electrolytes. From this work, it appears that neutral aqueous electrolytes containing inorganic salts have the best electrochemical performances. Furthermore, the nature and the structure of both ions (cations and anions) in solution seem to impact strongly the electrochemical performances of the supercapacitors, as well as, the MnO2’s structure stability and affinity. In the case of aqueous-based electrolyte, a device degradation mechanism has been proposed as a function of salt ions structure and nature to further understand the supercapacitor’s life-cycling when a large potential window is applied. Some novel synthesis ways and/or modifications were investigated to further improve the electrochemical properties of MnO2 material. Additionaly, original non-aqueous electrolytes has been also formulated and then characterized, particularly the ‘Deep Eutectic’ Solvents, based on the N-methylacetamide mixed with a lithium salt. However, these electrolytes don’t have a good affinity with manganese oxide-based materials. Interestingly, these Deep Eutectic Solvents show good cycling results with activated carbon. In fact, these electrolytes seem to be promising for high temperature energy storage applications, especially using activated carbon or insertion electrode material like the lithium ferrophosphate.

Made available in DSpace on 2016-12-23T14:04:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Waldileia Pereira Leal.pdf: 3453316 bytes, checksum: 63c0a56552f4b09c97956f4c0d9f711c (MD5) Previous issue date: 2013-07-05 / O 2,4-D é o segundo herbicida mais utilizado no Brasil, podendo chegar à água de abastecimento público. Devido à limitação do tratamento convencional na remoção de microcontaminantes e a capacidade do carvão ativado em removê-los, este estudo investigou a aplicação de carvão ativado pulverizado (CAP) na remoção do 2,4-D por processos de adsorção associado ao tratamento convencional utilizando água bruta do Rio Santa Maria da Vitória em equipamentos de jartest. Os diagramas de coagulação foram construídos através de estudo de tratabilidade de água utilizando o sulfato de alumínio e o policloreto de alumínio como coagulantes. Foram realizados ensaios de adsorção com carvões derivados da casca de coco (CAP 1) e de pinnus (CAP 2) que foram caracterizados e avaliados na sua capacidade de remover o 2,4-D. A remoção de matéria orgânica natural também foi determinada pela medição de carbono orgânico dissolvido (COD) e absorvância UV 254 nm. Para a quantificação e detecção dos analitos, ácidos 2,4-D, 2,4,5-T e o 2,4-DCP, foi desenvolvida e validada uma metodologia analítica em cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). Através dos dados de adsorção obtidos, o CAP 1 apresentou maior capacidade de remoção do 2,4-D e foi associado ao tratamento convencional, sendo adicionado quinze minutos antes, um minuto antes e um minuto após a adição do sulfato de alumínio. Os resultados indicaram que a adição do coagulante não influenciou na capacidade de adsorção do CAP 1 que apresentou-se eficiente na remoção do herbicida, atendendo ao padrão de potabilidade de água vigente / The 2,4-D is the second most widely used herbicide in Brazil, reaching the public water supply. Due to the limitation of conventional treatment in removing micro-contaminants and capacity of activated carbon to remove them, this study investigated the application of powdered activated carbon (PAC) in the removal of 2,4-D in adsorption process associated with conventional treatment using raw water from the Rio Santa Maria da Vitória in equipment jartest. The diagrams of coagulation were constructed through treatability study of water using aluminum sulfate and polyaluminum chloride as coagulants. Tests of adsorption with carbons derived from coconut shells (PAC 1) and pinus (PAC 2) were characterized and evaluated in its ability to remove 2,4-D. The removal of natural organic matter was also determined by measuring the dissolved organic carbon (DOC) and UV absorbance at 254 nm. To detection and quantification of analytes, acids 2,4-D, 2,4,5-T and 2,4-DCP an analytical methodology for high performance liquid chromatography (HPLC/DAD) was developed and validated. Through the adsorption data, the PAC 1 showed greater capacity for removal of 2,4-D and was associated with conventional treatment, fifteen minutes prior, one minute prior to or one minute after the addition of the aluminum sulfate. The results indicated that the addition of coagulant had no effect on adsorption capacity of the PAC 1 which showed to be being effective for the removal of herbicide, given the drinking water quality standards force

O objetivo deste trabalho foi avaliar o desempenho da combinação dos processos de interozonização e sistemas pós-filtros adsorvedores na remoção de compostos orgânicos precursores e na formação de subprodutos da desinfecção, em particular os trialometanos (THM). Os ensaios foram desenvolvidos com a água filtrada proveniente da estação de tratamento de água do Alto da Boa Vista, localizada no município de São Paulo, tipo convencional, com água bruta oriunda de reservatório com elevado estado de eutrofização. O aparato experimental é constituído de um sistema de ozonização com quatro colunas em série e tempo de detenção hidráulica total de 16 minutos; e, por um sistema de quatro pós-filtros adsorvedores com diferentes tipos de carvão ativado granular, filtros F1 e F3 dotados de carvão mineral (CAG1, betuminoso) e filtros F2 e F4 compostos por carvão vegetal (CAG2, casca de coco) sendo todos operados em paralelo com valores de Tempo de Contato de Leito Vazio (TCLV) entre 15 e 20 minutos. Duas colunas receberam como afluente água filtrada pré-ozonizada (F1 e F2) e as demais colunas apenas água filtrada (F3 e F4). Os resultados indicaram que a ozonização não alterou de forma significativa os parâmetros utilizados para avaliação dos precursores, COT e UV-254 nm, e nem o THM. Inicialmente, os resultados de remoção de COT permaneceram elevados, próximos de 80% caracterizando a saturação dos leitos em torno de 240 dias para os filtros F1 e F3 (CAG1) e apenas 30 dias, com eficiências baixas para os filtros F2 e F4 (CAG2). Para THM a saturação foi próxima de 65 dias para ambos os carvões e as eficiências iniciais foram de 90% e 75%, para os filtros com CAG1 e CAG2, respectivamente. Com todos os leitos saturados, os resultados ainda indicaram boa remoção de compostos causadores de gosto e odor. Neste trabalho, os sistemas de pós-filtros adsorvedores de CAG foram efetivos para o controle das substâncias precursoras e a redução da formação de THMs, com melhores resultados para o carvão mineral CAG1 (betuminoso) independentemente do sistema de interozonização. / The main purpose of this work was to evaluate the performance of a combination of processes - inter-ozonization and post-filter GAC adsorbers systems, on the control of organic precursors and disinfection byproducts, especially trihalomethanes (THM). The experience was conducted with filtered water produced at Alto da Boa Vista conventional WTP, located at São Paulo city, where raw water comes from a high eutrofic lake. The experimental setup consists of an ozonation system with four column shaped contactors arranged in series with 16 minutes total hydraulic detention time; and, a system of four pilot scale adsorbers with different types of granular activated carbon (GAC) media, F1 and F3 filters with mineral GAC media (GAC1, bituminous) and F2 and F4 filters with vegetal GAC media (GAC2, coconut shell), all operated in parallel with empty bed contact time (EBCT) between 15 and 20 minutes. Two columns were fed with filtered and pre-ozonated water (F1 and F2) and the other two were fed with filtered water only (F3 and F4). It was observed that ozonation did not affect significantly results of precursors parameters, TOC and UV-254, and neither THM. Initially, TOC removal remained high, near 80% delineating the bed saturation around 240 days to F1 and F3 filters (GAC1) and only 30 days with low efficiency for filters F2 and F4 (GAC2). The THM bed saturation time was nearly 65 days for both media and initial efficiencies were 90% and 75% to GAC1 and GAC2, respectively. With all beds saturated, still there was a good taste and odor producing substances removal. In this work, the systems of GAC adsorbents post-filters were effective for the control of precursors and to reduce the formation of THM\'s, with better results for the CAG1 (bituminous) regardless of the use of inter-ozonization.

A cianobactéria Arthrospira (Spirulina) platensis, é um dos micro-organismos fotossintetizantes mais estudados e cultivados, e atualmente tem sido utilizado para a produção de biomassa, com elevado conteúdo de proteínas, vitaminas, minerais, aminoácidos essenciais, ácidos graxos poli-insaturados e pigmentos, com potencial uso como complemento alimentar para humanos, bem como em alimentação de animais. No entanto, o cultivo de micro-organismos fotossintetizantes tem uma demanda hídrica bastante alta. Dessa forma, é importante a realização de trabalhos que avaliem a possibilidade de reuso de meio de cultivo de Arthrospira, que, além de reduzir os custos com nutrientes, contemplam o aspecto ambiental, evitando salinização do solo e eutrofização de corpos hídricos. Este trabalho avaliou a reutilização de meios do cultivo de Arthrospira (Spirulina) platensis tratados com carvão ativado em pó e diferentes agentes coagulantes. Os efluentes foram obtidos dos cultivos de A. platensis com nitrato de sódio como fonte de nitrogênio em processo descontínuo, em minitanques. Os efluentes passaram por tratamentos físico-químicos com diferentes concentrações de carvão ativado em pó (30, 40 e 50 mg.L-1) e cloreto férrico (6, 10 e 14 mg.L-1) ou sulfato férrico (15, 25 e 35 mg.L-1) para serem reaproveitados em cultivos desse micro-organismo. O reuso de meio no cultivo de A. platensis mostrou resultados aceitáveis, observando-se que o crescimento desta cianobactéria foi satisfatório, com obtenção de concentração celular máxima (Xm) obtida de 1093 mg.L-1 em frasco Erlenmeyer, correspondente ao ensaio com meio tratado com 30 mg.L-1 de carvão ativado em pó (CAP) e 6 mg.L-1 de cloreto férrico. Esses resultados de crescimento celular foram da mesma ordem de grandeza que os resultados de Xm obtidos com meio novo e maiores que aqueles oriundos de crescimentos em meios tratados com sulfato férrico como agente coagulante, cujos valores de concentração celulares máximas não excederam 806 mg.L-1. Os cultivos em meios provenientes de tratamento com cloreto férrico não alteraram a composição da biomassa, chegando a valores de teor protéico da ordem de 47%. Conclui-se que o reuso de meio pode ser viável para a produção de biomassa de A. platensis, reduzindo o custo de produção pelo reuso dos nutrientes. / The cyanobacterium Arthrospira (Spirulina) platensis, one of the most studied and cultivated photosynthetic microorganisms and, currently has been used for biomass production of biomass, with high contents of protein, vitamins, minerals, amino acids, polyunsaturated fatty acids, and pigments, with potential use as a dietary supplement for human food supplement and animal feed. However, the cultivation of photosynthetic microorganisms have a very high water demand. Thus, is important to carry out studies evaluating the possibility of reuse of Arthrospira culture medium, which, in addition to reducing the costs of nutrients, include the environmental aspect, preventing soil salinization and eutrophication of water bodies. This work has evaluated the reuse of effluent medium from Arthrospira (Spirulina) platensis cultivation treated with powdered activated carbon and different coagulants. The effluent, obtained from A. platensis batch cultivation in bench-scale open ponds, using sodium nitrate as a nitrogen source. The effluent went through physico-chemical treatments employing different concentrations of powdered activated carbon (30, 40, and 50 mg.L-1) and ferric chloride (6, 10, and 14 mg.L-1) or ferric sulphate (15, 25, and 35 mg.L-1) for them to be reused in cultured microorganism. The reuse through the cultivation of A. platensis showed acceptable results, observing that the growth of this cyanobacterium was satisfactory, obtaining maximum cell concentration (Xm) obtained 1093 mg.L-1 in Erlenmeyer flask, corresponding to the assay medium treated with 30 mg.L-1 of powdered activated carbon (PAC) and 6 mg.L-1 ferric chloride. The results of cell growth were the same order of magnitude as the results of Xm obtained with new culture medium and larger than those from growth in media treated with ferric sulfate as a coagulant agent, whose maximum values of cell concentration did not exceed 806 mg.L-1. The cultures in media from treatment with ferric chloride did not alter the composition of the biomass, reaching values of protein content of around 47%. It is concluded that the reuse of cultures medium may be feasible to produce biomass of A. platensis, reducing the production cost by recycling of nutrients.

Submitted by Jorge Silva (jorgelmsilva@ufrrj.br) on 2017-05-09T20:05:40Z No. of bitstreams: 1 2016 - Melise Ferreira de Aguiar.pdf: 5763969 bytes, checksum: 9dcc7682d7ffab0b0a6ce4d1db704c10 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-09T20:05:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016 - Melise Ferreira de Aguiar.pdf: 5763969 bytes, checksum: 9dcc7682d7ffab0b0a6ce4d1db704c10 (MD5) Previous issue date: 2016-12-12 / CAPES / Natural gas is extensively used in industries as well as in other sectors as an energy resource and, sometimes, it needs to undergo processes for the removal of impurities present in its composition. Among them are the sulfur compounds, which can cause damages to pipes and catalysts, making it necessary to develop and/or improve deep desulfurization methods. In this context, granular activated carbon was modified through two methods, oxidation using nitric acid, and impregnation using a ferric chloride solution. The resulting adsorbents were evaluated for their capacity of adsorbing seven sulfur compounds present in the synthetic natural gas sample, through their rupture curves. Afterwards, the adsorbents desorption was performed by using supercritical carbon dioxide under the conditions of 60?C at 100 bar, 150 bar and 200 bar. The results indicate that all the modification methods improved the sulfur compounds retention when compared to virgin activated carbon. The compound that had the greatest increase in the adsorption capacity after iron impregnation was the tert-butyl mercaptan (TBM), and with the activated carbon oxidized by HNO3 it was the dimethyl sulfide (DMS). Nevertheless, the supercritical conditions studied in the desorption stage were efficient only for the unmodified activated carbon. The adsorption capacities of both modified adsorbents after the regeneration were inferior to those capacities obtained in the first adsorption, then two hypotheses were investigated: (1) destruction of the newly created sites after regeneration; and (2) incomplete desorption in the studied supercritical conditions. Through other experiments it was proved that, after regeneration, there was no destruction of the newly created sites; therefore, further studies on the operating conditions are required in order to the modified adsorbents to achieve high regeneration capacities. / O g?s natural ? utilizado nas ind?strias e em outros setores como fonte de energia e necessita, por vezes, de processos de remo??o das impurezas presentes em sua composi??o. Dentre elas est?o os compostos de enxofre, que provocam danos em tubula??es e catalisadores, sendo necess?rio o desenvolvimento e/ou o aperfei?oamento de m?todos para a dessulfuriza??o profunda. Nesse contexto, um carv?o ativado granular foi modificado por meio de dois m?todos, oxida??o utilizando ?cido n?trico e por impregna??o usando uma solu??o de cloreto de ferro III, os adsorventes resultantes foram avaliados quanto ? sua capacidade para adsorver sete compostos de enxofre presentes em uma amostra de g?s natural sint?tica, atrav?s das curvas de rupturas. Posteriormente, foi realizada a dessor??o dos adsorventes utilizando di?xido de carbono supercr?tico nas condi??es de 60 ?C a 100 bar, 150 bar e 200 bar. Os resultados indicam que todos os m?todos de modifica??o melhoraram a reten??o dos compostos sulfurados individuais em compara??o com o carv?o ativado virgem. O composto que obteve maior aumento da capacidade de adsor??o ap?s a impregna??o com ferro foi o terc-butilmercaptana (TBM), e com o carv?o ativado oxidado pelo HNO3 foi o metiletilsulfeto (DMS). J? as condi??es supercr?ticas estudadas na etapa de dessor??o foram eficientes somente para o carv?o ativado n?o modificado. As capacidades de adsor??o dos dois adsorventes modificados ap?s a regenera??o foram inferiores aos obtidos na primeira adsor??o, ent?o duas hip?teses foram investigadas: (1) destrui??o dos novos s?tios criados ap?s a regenera??o; e (2) dessor??o incompleta nas condi??es supercr?ticas estudadas. Atrav?s de outros experimentos comprovou-se que n?o houve ? destrui??o dos novos s?tios criados ap?s a regenera??o, sendo necess?rio um estudo mais profundo em rela??o ?s condi??es operacionais, a fim de alcan?ar altas capacidades de regenera??o dos adsorventes modificados.

A crescente degradação da qualidade dos mananciais que servem os sistemas públicos de abastecimento de água potável faz com que se busquem novas técnicas para remoção de compostos indesejáveis. Os fatores climáticos que predominam no Brasil favorecem o desenvolvimento, em ambientes eutrofizados, de microrganismos conhecidos como cianobactérias que podem ser potencialmente produtores de toxinas. Este trabalho estudou a eficiência de remoção de microcistinas em um sistema que associa coagulação, floculação, flotação por ar dissolvido, adsorção em carvão ativado e filtração, com o intuito de remover a maior quantidade possível de microcistina para minimizar as dosagens de carvão ativado necessárias à remoção de concentrações de microcistinas - hepatotoxinas produzidas por cianobactérias - uma vez que, em uma estação real, uma menor dosagem de carvão ativado representa menores custos. Até o momento, o estado da arte permite afirmar que a aplicação de carvão ativado constitui a etapa final de um sistema de tratamento usualmente utilizado para a eficiente remoção de toxinas. Em escala de laboratório, foram feitos ensaios em equipamentos com alimentação por batelada: jarteste e flotateste. Após a preparação da água de estudo, uma amostra foi submetida à mistura rápida em um equipamento de jarteste, com aplicação de produtos químicos para atingir valores desejados de pH e, em outros ensaios, também foi adicionado o carvão ativado em pó - CAP. Após a coagulação, a amostra ensaiada era transferida para o equipamento de flotateste para a floculação e posterior flotação por ar dissolvido e, em alguns casos, submetido à filtração em papel Whatman 40. Observou-se que o uso dos parâmetros de cor e turbidez não foram suficientes para garantir a também remoção de microcistina. No sistema proposto, a aplicação de CAP antes da mistura rápida apresentou melhor desempenho na remoção de microcistina do que quando aplicado posteriormente a esta etapa; foi necessário dosagem de 60 mg/L de CAP, aplicado a 1,5 hora antes da mistura rápida para que a concentração de microcistina ficasse inferior a 1 &#956g/L. O sistema que associa coagulação, floculação, flotação por ar dissolvido, adsorção em carvão ativado e filtração mostrou ser capaz de remover microcistina a níveis inferiores a 1 &#956g/L, conforme estabelecido na Portaria 518/04 do Ministério da Saúde. / The growing quality degradation of the water sources serving the public distribution of drinking water results in the search of new techniques for the removal of undesirable compounds. The brazilian climate factors are in favor of the development of eutrophic environments, and of microorganisms known as cyanobacteria that are potential sources of toxins. This work studied the microcystin removal efficiency in a system that associates, coagulation, flocculation, dissolved air flotation, adsorption in activated carbon and filtration, with the scope to remote the maximum possible quantity of toxins in order to minimize the activated carbon dosage need to the removal of microcystin concentration - hepatotoxins produced by cyanobacteria - taking into accounts that in a real plant, the less the activated carbon, the less the operation costs. So far, the state of art permits the affirmation that the activated carbon characterizes the final step of a treatment system usually used for the efficient removal of toxins. In the laboratory scale tests were done in batch equipments: jartest and flotatest. After the preparation of the water in study one sample was submitted to a quick mixture in a jartest, with the application of chemical products to reach the desired pH levels, and in other assays powder activated carbon PAC was also added. After the coagulation, the tried sample was transferred to the flotatest equipment to achieve flotation and posterior dissolved air flotation, and in some cases, submitted to filtration in Whatman 40. It could be observed that the use of color and turbidity parameters were not sufficient to guarantee the microcystin removal. In the proposed system, the PAC application before the quick mixture presented better performance in the removal of microcystins than the posterior application to this step; a dosage of 60 mg/L of PAC was necessary when applied 1,5 hour before the quick mixture for the microcystin concentration be as low as 1 &#956g/L. The system which associates coagulation, flocculation, dissolved air flotation, activated carbon adsorption and filtration, exhibits the ability of microcystin removal to levels below 1 &#956g/L as is established in Portaria 518 - 23/03/05 - Ministério da Saúde - Brazil.

A presença de resíduos de fármacos em águas superficiais e de abastecimento público tem preocupado a comunidade científica devido principalmente à sua persistência na água e aos efeitos adversos causados à comunidade aquática e aos possíveis riscos à saúde humana. Dentre os fármacos comumente identificados em águas de abastecimento público, encontram-se os anti-inflamatórios, como o diclofenaco (DCF), um dos fármacos mais consumidos no Brasil e no mundo. Nesse contexto, o presente trabalho, teve como objetivo principal estudar a eficiência das etapas de tratamento de água em ciclo completo (coagulação, floculação, sedimentação, filtração em areia e desinfecção com cloro) com e sem pré-oxidação com cloro e com dióxido de cloro e adsorção em carvão ativado granular (CAG) na remoção de DCF. Também foram determinados os trialometanos (THM) e identificados os principais subprodutos do DCF formados na oxidação com cloro e dióxido de cloro. Para a determinação do DCF nas amostras de água antes e após as etapas de tratamento de água foram desenvolvidos e validados métodos analíticos de extração em fase sólida (SPE) e cromatográfico por cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) com detecção no ultravioleta (UV). A validação do método foi feita de acordo com a resolução n&ordm; 899 de 2003 da Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA), considerando os requisitos para métodos bioanalíticos. Os procedimentos analíticos empregados foram efetivos e confiáveis para a identificação e quantificação do DCF nas amostras de água antes e após os processos de tratamento de água. Os ensaios de tratamento de água foram feitos em equipamento de reatores estáticos (jarteste) e filtros de escala laboratorial empregando-se água de poço artesiano não clorada preparada com substâncias húmicas aquáticas (SHA) para conferir cor verdadeira de 20 uH, caulinita para conferir turbidez de 70 uT e fortificada com 1 mg L-1 de DCF. Os resultados indicaram que as etapas de coagulação com sulfato de alumínio, floculação, sedimentação e filtração em areia não removeram o DCF. Nas etapas de préoxidação com cloro e dióxido de cloro e de pós-cloração houve remoção parcial do DCF, porém verificou-se a formação de subprodutos provenientes da oxidação do DCF. Dentre os THM, foi quantificado apenas o clorofórmio na etapa de pré-oxidação com cloro. Em geral, os resultados indicaram que o dióxido de cloro foi mais eficiente na redução do DCF e formou menos subprodutos. Entretanto, o tratamento em ciclo completo seguido da adsorção em CAG foi eficiente na remoção de DCF, com remoção maior que 99,7%. Os subprodutos formados na oxidação com cloro e dióxido identificados por cromatografia líquida acoplada a espectrometria de massas em série (LC-MS/MS) consistiram na descaboxilação/hidroxilação e substituição aromática de átomos de hidrogênio por cloro. Os subprodutos identificados na oxidação com cloro apresentaram as seguintes fórmulas moleculares: C14H11</subCl2NO3, C13H10Cl3N e C14H10Cl3NO2. Com o dióxido de cloro foi identificado o subproduto de fórmula molecular igual a C14H11Cl2NO3. / The presence of pharmaceutical residues in surface waters and in drinking water supply has concerned the scientific community, mainly in which regards their persistence in water, adverse effects on the aquatic community and possible risks to human health. Antiinflammatory drugs, as diclofenac (DCF), are among those drugs commonly identified in drinking water supply. In this context, the main objective of this study was to assess the efficiency of the different stages of the conventional drinking water treatment (coagulation, flocculation, sedimentation, sand filtration and chlorine disinfection) with and without preoxidation with chlorine and chlorine dioxide and adsorption on granular activated carbon (GAC) in the removal of DCF. The trihalomethanes (THMs) were also determined and the main by-products of DCF formed by oxidation with chlorine dioxide and chlorine were identified. For the DCF determination in water samples before and after water treatment stages analytical methods of solid phase extraction (SPE) and chromatographic method by high performance liquid chromatography (HPLC) with detection in the ultraviolet (UV) were developed and validated. The method validation was based on Resolution n&ordm; 899 of the 2003 of the Brazilian National Health Surveillance Agency (ANVISA), considering the requirements for bioanalytical methods. The analytical procedures used were effective and reliable for the identification and quantification of DCF in the water samples before and after the water treatment stages. The water treatment tests were carried out in jar test equipment and filters on laboratory scale employing non chlorinated water of artesian well prepared with aquatic humic substances (AHS) to yield 20 uH true color, kaolin turbidity of 70 NTU and DCF concentration of 1 mg L-1. The results indicated that the stages of coagulation with aluminum sulphate, flocculation, sedimentation and filtration sand did not remove DCF. In the stages of pre-oxidation with chlorine and chlorine dioxide and chlorine disinfection the DCF was partially removed, however by-products were formed from the DCF oxidation. Among the THMs, only chloroform was quantified in the pre-oxidation with chlorine. In general, the results showed that chlorine dioxide was more effective to reduce the DCF and fewer by-products were formed. Nevertheless, the complete cycle treatment followed by GAC adsorption was effective to remove DCF (&gt; 99.7%. removal). The by-products of the oxidation of DCF with chlorine and chlorine dioxide identified by liquid chromatography coupled tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) consisted in the descaboxylation/hydroxylation and aromatic substitution of hydrogen atoms by chlorine. The compounds identified in the oxidation with chlorine showed the following molecular formulas: C14H11</subCl2NO3, C13H10Cl3N e C14H10Cl3NO2. The by-product identified using chlorine dioxide was C14H11Cl2NO3.