Made available in DSpace on 2017-07-21T20:42:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Juliana Schultz.pdf: 2166644 bytes, checksum: abe9199d57a29d6f3d6f49ca3e41ce72 (MD5) Previous issue date: 2012-07-06 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / There is great concern for society as a whole with the waste generation without proper treatment, knowing that can cause disorders. The Brazil is a major producer of agro-industrial, and this waste generation is very large and often and this material doesn’t have an appropriate destination. This work uses an agro-industrial residue very common in the Brazil, for the production of activated carbon, a material that is widely used as adsorbent in the industry. As a precursor, was used the sugar cane bagasse and activation, the chemical reagent ZnCl2 (proportion 1:2). The mean time was 14 hours impregnation and carbonization, was used a heating rate of 3°C/min until the temperature of 250C, with a level of 30 minutes at this temperature, then the temperature was increased to 600C at a rate of 5C/min level this heating for 1 hour at that temperature. The samples were characterized by MEV and BET. They had an average specific surface area mean of 1.501,3 m2/g and an average pore size of 2.6 nm. Tests for adsorption of the antibiotic amoxicillin were performed by two different methods, namely, with magnetic stirrer and column. The two methods showed very satisfactory results, reducing the concentration of antibiotic 10% (1.37,10-3 mol/L) to about 9.95,10-8 mol/L test with magnetic stirrer and 3.53,10-8 mol/L column test, i.e. the concentration of antibiotic in water, after adsorption was reduced by five orders of magnitude, confirmed the efficiency of the nanostructured material of carbon developed here for the removal of residual antibiotic environment. / Há uma grande preocupação por parte da sociedade como um todo com a geração de resíduos sem um tratamento adequado, por saber dos transtornos que podem ocasionar. O Brasil é um grande produtor agroindustrial, com isso a geração de resíduos é muito grande e, muitas vezes, esse material não tem destino adequado. Este trabalho utiliza um resíduo agroindustrial muito comum no Brasil, para a produção de carvão ativado, material que tem muita utilização como adsorvente na indústria. Como precursor, utilizou-se o bagaço de cana e para a ativação, o reagente químico ZnCl2 (proporção 1:2). O tempo médio de impregnação foi de 14 horas e para carbonização, utilizou-se uma taxa de aquecimento de 3C/min até a temperatura de 250C, com patamar de 30 minutos nessa temperatura, logo, a temperatura foi aumentada até 600oC a uma taxa de aquecimento de 5C/min com patamar de 1 hora nessa temperatura. As amostras foram caracterizadas por MEV e BET. Apresentaram uma área superficial específica média de 1501,3 m2/g e tamanho médio de poros de 2,6 nm. Os testes de adsorção do antibiótico amoxicilina foram realizados por dois métodos diferentes, a saber: com agitador magnético e em coluna. Os dois métodos apresentaram resultados muito satisfatórios, reduzindo a concentração do antibiótico de 10% (1,37.10-3 mol/L) para em torno de 9,95.10-8 mol/L no teste com agitador magnético e 3,53.10-8 mol/L no teste em coluna, ou seja a concentração do antibiótico em água, após a adsorção, foi reduzida em cinco ordens de magnitude, comprovado a eficiência do material nanoestruturado de carbono desenvolvido neste trabalho na remoção de antibiótico residual do meio ambiente.

A necessidade de materiais modernos, isto é, com características diferenciadas, é cada vez maior e tornou muito grande a pesquisa por novos materiais. Nos últimos anos materiais carbonáceos têm sido utilizados na sorção em estações de tratamento de águas residuais. A desvantagem apresentada por esses materiais é o seu alto custo. Para a obtenção dos nanocompósitos, utilizaram-se materiais de baixo custo: argila chocolate proveniente do Estado da Paraíba, Brasil, amido de milho e sacarose. Para diminuir o custo do carvão ativado estudaram-se compostos do mesmo com bentonita. As amostras foram tratadas termicamente a 110ºC, 350 ºC, 500ºC, 700ºC e 900ºC. Os materiais obtidos foram estudados por Difração de raios X - DRX, Análises Térmicas e microscopia eletrônica de varredura MEV. Foi avaliada a sua capacidade de sorção de azul de metileno. Obteve-se nanocompósitos para todas as concentrações de amido e para concentrações iniciais de 5% e 10% de sacarose. Os materiais que apresentaram melhor capacidade de sorção foram os formados pela argila e carvão ativado em pó. Percebeu-se, também, a influência da temperatura de secagem da argila. À medida que aumenta a temperatura, a capacidade de sorção diminui. Os valores de adsorção obtidos com as amostras contendo amido de milho foram em torno de 200mg/g de sorvente e, no caso do carvão ativado em torno de 400mg/g, mas os materiais derivados de amido podem apresentar potencial de uso devido ao baixo custo do amido com relação ao carvão ativo. / The need of modern materials, that is, with differentiated characteristics, is bigger every time and it turned very big the research for new materials. In the recent years carbonaceous material has been used to sorption action in sorption stations in wastewater treatment plant. The disadvantage presented by those materials is its high cost. For the attainment of the nanocomposite, they had been used low cost material: clay chocolate from the State of the Paraíba, Brazil, corn starch and sucrose. To decrease the cost of the activated coal they were studied composites of the same with bentonite. Samples had been thermally treated by 110ºC, 350 ºC, 500ºC, 700ºC and 900ºC. The gotten materials had been studied by X Ray Difraction - DRX, Thermal Analyses and scanning electronic microscopy - MEV. It was assessed for its ability to sorption of methylene blue. It was obtained nanocomposite for all the concentrations of starch and for initial concentrations of 5% and 10% of sucrose. The materials that presented better sorption capacity were formed them by the clay and powdered activated coal. It was noticed, too, the influence of temperature for drying the clay. As the temperature increases, the ability to sorption decreases. The adsorption values obtained with the samples contend corn starch they were about of 200 mg/g of sorptive and, in the case of the coal activated about of 400 mg/g, but the derived materials of starch can present potential of use due to the low cost of the starch with relationship to the active coal.

Made available in DSpace on 2016-12-23T14:04:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Andreia do Rozario.pdf: 4502338 bytes, checksum: b9ac291e79af94761b6c6b25dc856c36 (MD5) Previous issue date: 2012-08-27 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O aumento do uso de agrotóxicos no Brasil tem causado muitas preocupações, devido aos problemas ambientais e de saúde que podem causar. Muitos desses produtos não são eficientemente removidos das águas por tratamento convencional, sendo necessárias alternativas que os removam das águas de abastecimento. Uma das opções é o uso do carvão ativado granular (CAG) em leitos fixos, pois devido a alta eficiência para remoção de microcontaminantes e facilidade de operação, essa tecnologia é uma das mais efetivas e confiáveis para o tratamento de água. O objetivo desse trabalho foi avaliar, através do sistema Testes Rápidos de Colunas em Pequena Escala (ou RSSCT Rapid Small-Scale Column Tests), a capacidade de adsorção do CAG na remoção do 2,4-D em amostras de água destilada/deionizada (ADD) e filtrada proveniente de estação de tratamento de água (AFE) fortificadas (apenas com 2,4-D ou associado a 2,4,5-T ou atrazina). Os agrotóxicos foram detectados e quantificados através de cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE), em metodologia adaptada e adequadamente validada. Foram realizados oito ensaios com leitos fixos em série, onde se variou o tipo de água utilizada e a taxa de aplicação superficial. As capacidades de adsorção obtidas em amostras de água fortificadas apenas com o 2,4-D apresentaram valores superiores aos obtidos a partir de isotermas. Além disso, a matéria orgânica natural (MON) exerceu grande influência na adsorção do 2,4-D, diminuindo sua capacidade de adsorção. Nos efluentes dos ensaios realizados com AFE fortificadas apenas com 2,4-D verificou-se, através dos valores das absorbâncias a 254 nm, a remoção de MON pelo CAG. Além disso, verificou-se a adsorção preferencial de agrotóxicos hidrofóbicos (2,4,5-T e atrazina) perante o 2,4-D, pois em todos os ensaios com amostras de águas fortificadas com 2,4-D associado a 2,4,5-T ou atrazina, verificouse uma diminuição na capacidade de adsorção do CAG / The increased use of pesticides in Brazil has caused many concerns due to environmental and health problems they can cause. Many of these products are not efficiently removed by conventional treatment of water, requiring alternatives that remove the water supply. One option is the use of granular activated carbon (GAC) in fixed beds, because due to the high efficiency removal of microcontaminants and ease of operation, this technology is one of the most effective and reliable water treatment. The aim of this study was to evaluate, through the Rapid Tests in Small Scale Column (RSSCT), the adsorption capacity of GAC in removing 2,4-D in samples of distilled / deionized (DDW) and filtered from the water treatment plant (FWTP) fortified (only with 2,4-D or associated with atrazina or 2,4,5-T). Pesticides were detected and quantified using high performance liquid chromatography (HPLC), the methodology adapted and properly validated. Eight tests were performed with fixed beds in series, which varied the type of water used and the rate of surface application. The adsorption capacities obtained from water samples spiked with only 2.4-D had higher values than those obtained from isotherms. Furthermore, natural organic matter (NOM) had a great influence on the adsorption of 2,4-D, decreasing its adsorption capacity. In the tests performed with effluent spiked with only FWTP with 2,4-D was observed by absorbance values at 254 nm, the removal of the MON by CAG. Furthermore, there was a preferential adsorption of hydrophobic pesticides (2,4,5-T, and atrazine) to the 2,4-D, since in all tests water samples spiked with 2,4-D associated with 2,4,5-T or atrazine, there was a decrease in the adsorption capacity of the CAG

Este trabalho visa avaliar o desenvolvimento microbiano e a capacidade de degradação de carbono orgânico total (COT) em quatro colunas adsorvedoras pósfiltração, em escala de bancada, em três ensaios em batelada: o primeiro de longa duração (84 dias) com afluente de água filtrada clorada com baixa concentração de COT (1,4 mg/L); o segundo de longa duração (84 dias) com afluente de solução de glicose e água filtrada clorada com concentração de COT de 6,0 mg/L e o terceiro de curta duração (21 dias) e com o mesmo afluente utilizado no segundo teste. Foi utilizado carvão ativado granular (CAG) de mesmas características nas colunas adsorvedoras, exceto as faixas de diâmetros dos grânulos, que variaram de 0,5 a 0,71 mm (coluna 1A), de 0,84 a 1,0 mm (coluna 1B) e de 1,0 a 1,19 mm (coluna 1C) nas três colunas que tinham o diâmetro interno de 1,2 cm. A coluna 2, com diâmetro interno de 2,1 cm, recebeu CAG com grânulos na mesma faixa de diâmetros da coluna 1B (0,84 a 1,0 mm). As eficiências de remoção de COT no primeiro ensaio foram bem menores (46 a 74%) do que aquelas dos ensaios 2 (94 a 97%) e 3 (96 a 97%). Estes últimos apresentaram grande desenvolvimento da microbiota e elevadas eficiências de remoção de COT, devido ao co-metabolismo e biorregeneração nas colunas pela introdução da glicose. Nas três colunas de mesmo diâmetro, foi observado que quanto menor a faixa de diâmetros dos grânulos de CAG, maior foi o desenvolvimento da microbiota (expresso em contagens de bactérias heterotróficas); e nas colunas com mesma faixa de diâmetros de CAG e com diferentes diâmetros de coluna (1B e 2), o desenvolvimento da microbiota foi muito semelhante nos ensaios de longa duração. Com relação às eficiências de remoção de COT, não houve diferença significativa entre as quatro colunas nos ensaios de longa e curta duração com adição de glicose; no ensaio de longa duração sem adição de glicose as colunas 1A e 2 apresentaram melhores resultados em relação às demais e não há uma explicação clara para tal fato. / The major purpose of this experimental work was to evaluate the microbial development and the capabilities of degradation of Total Organic Carbon (TOC) of four post-filtration adsorption columns operated as batch reactors in three bench scale tests. The firs batch column testing was conducted by means of one long duration runs (84 days each) and the columns were fed with filtered, chlorinated water with low COT concentration (1.4 mg/L). The second batch column testing was conducted by means of one long duration runs (84 days each) and the columns were fed with a glucose and filtered chlorinated water solution (resulting TOC = 6.0 mg/L). The third batch column testing was conducted by means of one short duration runs (21 days each) and the columns were fed with the same solution of the second batch column testing. The same type of Granular Activated Carbon (GAC) was employed in all columns, except for the average granule diameter ranges. They were 0.5 to 0.71 mm (column 1A), 0.84 to 1.0 mm (column 1B), and 1.0 to 1.19 mm (column 1C), for the 12 mm diameter columns. The 21 mm diameter column 2 had CAG granules with the same size range of column 1B (0.84 to 1.0 mm). The TOC removal efficiencies in the first batch column testing were lower (46 to 74%) than 2 (94 to 97%) and 3 (96 to 97%) batch column testing. The lasts batch column testing led to high microbial growth and high TOC removal efficiencies due to cometabolism and bioregenation in the columns fed with a glucose. Regarding the three columns with the same diameter, it was observed that the lower the GAC granule size range, the higher the microbial growth rate (expressed as heterotrophic plate count); the columns with the same GAC size range but different column diameters (columns 1B and 2) the microbial growth rates were very similar with respect to the long period runs. With respect to the TOC removal efficiencies, there were no significant differences between the four columns in the long duration test runs and the short duration runs with glucose addition; in the long duration run without glucose addition, columns 1A and 2 were much more efficient at removing TOC than the other column; there is no clear explanation for it.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / O aumento nos nÃveis de CO2 na atmosfera tem acarretado um notÃvel impacto sobre o efeito estufa, aquecimento global e a problemÃtica das mudanÃas climÃticas. Na literatura tÃcnico-cientÃfica, tem-se abordado frequentemente a separaÃÃo de CO2 de correntes gasosas emitidas por fontes estacionÃrias associadas a processos de combustÃo. VÃrias tÃcnicas de separaÃÃo vÃm sendo estudadas, entre elas a de adsorÃÃo em sÃlidos porosos. Os mecanismos de adsorÃÃo podem variar de uma fraca fisissorÃÃo a uma forte interaÃÃo quÃmica. Para sua implantaÃÃo, à fundamental que o adsorvente utilizado apresente alta seletividade pelo CO2, grande capacidade de adsorÃÃo e mantenha suas propriedades aproximadamente constantes em uso continuado (ciclos de adsorÃÃo e dessorÃÃo). Este estudo avaliou a utilizaÃÃo de carbonos ativados e zeolitos comerciais, como tais e modificados com impregnaÃÃo de aminas, objetivando determinar a capacidade de adsorÃÃo e seletividade por CO2. Foi realizada a caracterizaÃÃo textural dos adsorventes atravÃs de isotermas de N2 a 77 K. Avaliou-se o equilÃbrio de adsorÃÃo monocomponente dos principais constituintes dos gases de queima (CO2, CH4 e N2) em uma faixa de pressÃo desde o vÃcuo atà 10 bar e duas temperaturas (298 e 348 K). A impregnaÃÃo com amina teve um efeito negativo sobre as propriedades texturais (Ãrea superficial, volume de poros) para o zeolito 13X e algumas amostras de carvÃo ativado, provavelmente devido a elevadas concentraÃÃes de soluÃÃes impregnantes e à secagem em atmosfera oxidativa. A impregnaÃÃo realizada com a soluÃÃo de amina diluÃda sob atmosfera inerte nÃo afetou significativamente a textura do carvÃo ativado modificado. AlÃm disso, a capacidade de adsorÃÃo foi aumentada para o carbono aminado a 348 K, provavelmente devido a interaÃÃes quÃmicas entre os grupos amino e o CO2. Como regra geral, a capacidade de adsorÃÃo de CO2 foi alta em carvÃo ativado em altas pressÃes (> 10 bar) e em zeolitos em baixas pressÃes (0 - 2 bar). / The increase in CO2 levels in the atmosphere has had a remarkable impact on the greenhouse effect, global warming and climate change issues. More recently, there has been an increasingly large number of publications dealing with the separation of CO2 from gaseous streams emitted from stationary sources associated with combustion processes (e.g., thermal energy generation). Several approaches to capture CO2 have been proposed, including adsorption on porous solids. Adsorption mechanisms may vary from weak physisorption to strong chemisorption interactions. It is essential that the adsorbent exhibits high CO2 selectivity, large adsorption capacity and that such properties are kept constant upon prolonged use (adsorption and desorption cycles). In this study, commercial activated carbon and 13 X zeolite were used, as such and after being impregnated with amino groups, in order to increase the adsorption capacity and selectivity. The textural characterization was performed by N2 isotherms at 77 K and adsorption equilibrium for target gases was studied for the adsorbents with adequate textural characteristics. CO2, CH4 and N2 monocomponent adsorption isotherms on the pre-selected adsorbents were measured in the pressure range up to 10 bar and two temperatures (298 and 348 K) in order evaluate the adsorption capacity and selectivity. The amine impregnation had a detrimental effect on the textural properties (surface area, pore volume) for zeolite 13X and some activated carbon samples, probably due to inadequate impregnation and drying conditions. Impregnation carried out with dilute amine solution and dried under inert atmosphere did not affect significantly the texture of the modified activated carbon. Moreover, the adsorption capacity was enhanced for this modified carbon at the 348 K, probably due to chemical interactions between the amino group and CO2. As a general rule, the CO2 adsorption capacity was high on activated carbon at high pressures (> 10 bar) and on zeolites at low pressures (0 â 2 bar).

A captação de água para abastecimento público, a cada dia, torna-se mais problemática devido ao grande número de mananciais eutrofizados. A eutrofização causa grande preocupação, pois é comum o surgimento de florações com presença de organismos fitoplanctônicos potenciais produtores de toxinas nocivas à saúde. Entre essas toxinas a grande contaminadora é a microcistina produzida por cianobactérias - tóxico potente que causa sérios agravos à saúde e pode levar à morte. Este trabalho de pesquisa testou alguns processos de tratamento de água - pré-oxidação, coagulação/floculação, flotação por ar dissolvido e adsorção em carvão ativado - com o propósito de verificar quão eficientes eles seriam na remoção dessa toxina. Em escala de laboratório foram realizados ensaios de coagulação/floculação, seguidos de flotação sem adição e com adição de pré-oxidante e carvão ativado em pó. Para a água de estudo verificou-se que o baixo pH é fator positivo para o tratamento. A pré-oxidação aplicada ao tratamento apresentou bons resultados na remoção de microcistina; o tempo de contato do oxidante também exerceu influência na qualidade. A associação de pré-oxidação e adsorção em carvão ativado elevou a eficiência de remoção de toxina. Embora os sistemas convencionais de tratamento de água não sejam eficientes na remoção de microcistina a flotação é melhor que a sedimentação. / At each day, the captivation of water for public supplying is becoming more difficult because of the emerging blooming with the presence of phitoplanktonic organisms which in turn are potential producer of harmful toxins to the health. Among those toxins the major contaminant is the microcistin produced by cyanobacteria - a powerful toxin that causes serious hazards to the health being able also to cause death. In this work the investigation had tested some water treatment processes - preoxidation, coagulation/flocculation, dissolved air flotation and adsorption on activated carbon - with the purpose to check how efficient they would be to remove that toxin. In the laboratory assays, coagulation/flocculation followed by flotation were performed with and without addition of preoxidant and activated carbon powder. In this study, the pH demonstrated to be a positive factor for the treatment. The preoxidation applied to the treatment presented good results in the microcistina removing; the oxidant contact time also played influence in the quality; the association of preoxidant and adsorption on activated carbon just raised the toxin remotion efficiency. Although the conventional water treatment systems are not efficient in the microcistina removal, the flotation is better than sedimentation.

Na região de Ribeirão Preto está localizado um dos pólos produtores de cana-de-açúcar uma das principais culturas da economia brasileira, com vasta área cultivada e uso intensivo de herbicidas, dos quais é preciso destacar o diuron e a hexazinona, pois ambos possuem elevado potencial de contaminação em águas superficiais e subterrâneas. Diversas tecnologias podem ser utilizadas para remover da água esses microcontaminantes, pelo fato de, neste caso, não ser eficiente a técnica de tratamento em ciclo completo (ou convencional). Neste trabalho de pesquisa foram investigadas as combinações de preoxidação com cloro e dióxido de cloro, de adsorção em carvão ativado pulverizado e granular, associadas ao tratamento em ciclo completo. A água de estudo foi preparada em laboratório, com características similares às do rio Pardo – futuro manancial para abastecimento da cidade de Ribeirão Preto, e fortificada com diuron e hexazinona. Ensaios de bancada feitos em jarteste e filtros de laboratório permitiram concluir que a adsorção em carvão ativado (pulverizado e granular) foi eficiente na remoção dos herbicidas. Foi construída e operada uma instalação piloto com colunas de adsorção, em carvão ativado granular, cujos resultados obtidos mostraram que a difusividade intrapartícula predominante entre o carvão e os herbicidas diuron e hexazinona pode ser considerada constante, em relação ao tamanho do grão de carvão ativado. Os resultados também possibilitaram a validação do método de ensaios rápidos em coluna de carvão ativado em escala reduzida, com vista à predição do tempo de ruptura de um filtro de carvão ativado granular em escala real. Para as condições ensaiadas, a adsorção em carvão ativado granular mostrou ser 12% mais eficiente que em carvão ativado pulverizado, cujas taxas de utilização foram de 10,7 e 12,0 miligrama de carvão por litro de água tratada, respectivamente. Foram dimensionados os sistemas para utilizar carvão ativado pulverizado e granular em uma ETA de 1 m3/s e contabilizados os custos de implantação e de operação. Embora os custos de implantação do sistema de carvão ativado granular tenham resultado da ordem de 3 vezes os do pulverizado, os custos totais em valor presente seriam igualados em 5 anos, podem ser até 23% menores em 20 anos – o que mostra a viabilidade técnico-financeira desta alternativa no tratamento de águas contaminadas com herbicidas. / Sugarcane is one of the major crops of the Brazilian economy and the city of Ribeirao Preto is in one of the largest sugarcane producing regions, with a vast sugarcane plantation area and intensive use of herbicides, especially diuron and hexazinone, which have high potential to contaminate surface waters and groundwater. Several different technologies can be used to remove these micro-contaminants from water since, in this case, conventional treatment is not an efficient technique. In the present study, the combinations of pre-oxidation with chlorine and chlorine dioxide and adsorption in powdered and granular activated carbon associated with the conventional treatment were investigated. The water sample investigated in this study was prepared in a laboratory with similar characteristics to that of the Pardo river - future source of water supply for the city of Ribeirao Preto - and supplemented with diuron and hexazinone. Bench-scale experiments performed using Jartest equipment and laboratory filters showed that the adsorption in activated carbon (powdered and granular) was effective in removing the herbicides. A pilot granular activated carbon column was built and operated, and the results showed that the prevailing intraparticle diffusivity between the carbon and the herbicides diuron and hexazinone can be considered constant, do not change with particle size. The results obtained also enabled the validation of the rapid small-scale column test (RSSCT) method to predict the full scale breakthrough time of a granular activated carbon filter. Under the conditions evaluated, the adsorption in granular activated carbon proved to be 12% more efficient than that in powdered activated carbon, whose carbon usage rates were 10.7 and 12.0 milligrams per liter of treated water, respectively. The systems were designed to use powdered and granular activated carbon in a 1 m3/s conventional water treatment plant, and the implementation and operation costs were calculated. Although the capital costs of the granular activated carbon system were about 3 times higher than those of the powdered activated carbon, these costs would be the same in 5 years and could even be 22% lower in 20 years, which shows the technical-financial feasibility of this alternative to the treatment of water contaminated with herbicides.

Neonicotinoid insecticides are widespread in surface waters across the agriculturally-intensive Midwestern US. We report for the first time the presence of three neonicotinoids in finished drinking water and demonstrate their general persistence during conventional water treatment. Periodic tap water grab samples were collected at the University of Iowa over seven weeks in 2016 (May-July) after maize/soy planting. Clothianidin, imidacloprid, and thiamethoxam were ubiquitously detected in finished water samples and ranged from 0.24-57.3 ng/L. Samples collected along the University of Iowa treatment train indicate no apparent removal of clothianidin and imidacloprid, with modest thiamethoxam removal (~50%). In contrast, the concentrations of all neonicotinoids were substantially lower in the Iowa City treatment facility finished water using granular activated carbon (GAC) filtration. Batch experiments investigated potential losses. Thiamethoxam losses are due to base-catalyzed hydrolysis at high pH conditions during lime softening. GAC rapidly and nearly completely removed all three neonicotinoids. Clothianidin, hydrolysis products of thiamethoxam and known metabolites of imidacloprid are susceptible to reaction with free chlorine and may undergo transformation during chemical disinfection via chlorination or during distribution with chlorine residual. We identify several transformation products resulting from these oxidation and hydrolysis reactions, and discuss implications for human health. Our work provides new insights into the persistence of neonicotinoids and their potential for transformation during water treatment and distribution, while also identifying GAC as a potentially effective management tool to lower neonicotinoid concentrations in finished drinking water.

Elevada incidência de contaminação de micotoxinas em grãos de cereais e alimentos processados tem sido relatada em todo o mundo, principalmente em produtos destinados à alimentação animal. O objetivo desse trabalho foi explorar as tecnologias para redução das concentrações de micotoxinas, que estão disponíveis ou em desenvolvimento. A tecnologia de adsorção, assim como das metodologias disponíveis para avaliação in vitro da capacidade de adsorção foram abordadas com mais ênfase. Na etapa experimental deste projeto, avaliaram-se cinco carvões ativados quanto a suas propriedades e capacidade de adsorção de micotoxinas presentes individualmente e combinadas (multi-micotoxinas) (Aflatoxina B1, Desoxinivalenol, Fumonisina B1 e Zearalenona). O carvão que apresentou maior capacidade de adsorção multi-micotoxinas foi selecionado para um estudo das interações entre adsorvente/adsorvato e possíveis fatores interferentes. Foram avaliados parâmetros físico-químicos do carvão, o efeito do tempo de contato, efeito dose, isotermas e efeito da composição do meio e da mudança do pH. A adsorção de Aflatoxina B1 e Zearalenona não sofreu efeito dos fatores estudados, diferente da adsorção de Fumonisina B1 e Desoxinivalenol. Os resultados auxiliam na análise da interação das moléculas de micotoxinas e do carvão ativado, bem como de quais fatores podem afetar o processo de adsorção de cada uma delas. Porém mais estudos são necessários para esclarecer melhor o papel de cada um dos fatores na adsorção das micotoxinas aqui estudadas. / The high incidence of mycotoxins contamination in cereal grains and processed foods have been reported worldwide, especially in products intended for animal feed. The objective of this work was to explore the available and upcoming technologies applied for the reduction of mycotoxins present in foods with a focus on adsorption, as well as in the in vitro methodology. Following, five activated carbon were evaluated about their properties and its individual and multi-mycotoxin adsorption capacity (Aflatoxin B1, Deoxynivalenol, Fuminisin B1 and Zearalenone). The activated carbon that presented the highest capacity of multi-mycotoxin adsorption was selected to continue the study in order to explore the interactions between adsorbent / adsorbate and possible interferents. Physicochemical parameters were evaluated, the effect of the contact time, concentration, isotherms and effect of the composition of the medium and the pH change. The adsorption of Aflatoxin B1 and Zearalenone had no effect of the factors studied, different from the adsorption of Fumonisin B1 and Deoxynivalenol. The results help in the analysis of the interaction of mycotoxins and activated carbon molecules, as well as which factors may affect the adsorption process of each of them. However, more studies are needed to clarify the role of each of the factors in the adsorption of these mycotoxins studied.

The vigorous development of human civilization has significantly increased the energy consumption in recent years. There is a great need to use renewable energy sources to substitute the depleting traditional fossil fuels, such as crude oil, natural gas and coal. The development of low-cost and high-performance energy storage devices (ESDs) and systems have drawn great attention due to their feasibility as backup power supply and their applications in portable electronics and electric vehicles. Supercapacitors are among the most important ESDs because of their long charging-discharging cycle life, high power capability and a large operating temperature range. In this thesis, high-performance activated carbons (ACs)-based SCs have been synthesized from two biomass materials in both “bottom-up” and “top-down” patterns, including high fructose corn syrup and soybean residues, which are economic and environmental friendly. Firstly, a hydrothermal carbonization (HTC) - physical activation method is presented to synthesize activated carbons from high fructose corn syrup (HFCS). The effect of the activation time on the geometrical and porous characteristics of the ACs is investigated. The electrochemical performance of the supercapacitor cells made from AC treated at 850ºC for 4 hours are found as the best with a specific capacitance of 168 F/g at 0.2 A/g in 6 M KOH aqueous system. Secondly, a two-step HTC process followed by a physical activation to prepare activated carbons from soybean residue is presented. The effect of activation temperature on geometrical and porous characteristics of the ACs is studied. The ACs activated at 850ºC are found partly crystallized and exhibit a specific capacitance of 227 F/g at 2 mV/s. To understand the effect of mechanical deformation of the electrode materials on the electrochemical performance of electrical double-layer supercapacitors, a series of compression tests of HFCS-based ACs are further conducted in both dry and wet conditions. The nominal stiffness of the compressed ACs is calculated from the unloading curves. For both dry and wet disks the stiffness get increased with increased compression load, where the wet ones get higher stiffness than that of the dry ones. A simple model of porous materials is used to explain the increase in the stiffness of a compressed disk with the increase of pressure. Lastly, the effect of mechanical deformation on the electrochemical impedance of HFCS-based ACs is studied. When increasing the mechanical pressure from 4 to 81.5 KPa, the system resistance shows a relatively stable trend around 1 ohm, while the charge transfer resistance shows a dramatic dependence on mechanical pressure decreasing from 420 ohms to 1.5 ohms.