Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. / Made available in DSpace on 2012-10-22T15:22:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 227984.pdf: 2906404 bytes, checksum: b04e1b5addad60225c2ade202e4ccadd (MD5) / O processo de tratamento de resíduos por lodos ativados apresenta como maior desvantagem o grande volume de lodo gerado. Nos últimos anos, o problema do tratamento deste excesso de lodo gerado tem se evidenciado em virtude da crescente pressão dos órgãos fiscalizadores e maior conscientização da sociedade, que vêm exigindo o correto manuseio e uso deste lodo, fazendo aumentar em muito os custos desta operação. A digestão anaeróbia é um dos processos mais usados para a estabilização de lodos biológicos, pois além de fornecer um lodo bastante estabilizado, apresenta ainda um ganho energético pela produção de gás metano. A busca de maiores eficiências para a digestão anaeróbia tem levado ao desenvolvimento de diversos processos de pré-tratamentos de lodos biológicos, visando aumentar a solubilização e a biodegradabilidade da matéria orgânica constituinte destes lodos. Este estudo investigou os pré-tratamentos térmico, enzimático e alcalino de lodos biológicos gerados por sistemas de tratamento de efluentes por lodos ativados a fim de incrementar a solubilização da matéria orgânica, disponibilizando-a para posterior aproveitamento durante a digestão anaeróbia. A solubilização da matéria orgânica foi acompanhada pela determinação da Demanda Química de Oxigênio (DQO) na fração solúvel do lodo após os pré-tratamentos e a biodegradabilidade dos lodos tratados foi avaliada pela produção de gás metano em relação à quantidade de sólidos voláteis alimentada com o substrato. Os melhores resultados de solubilização da matéria orgânica foram produzidos pelo pré-tratamentos térmico realizado em autoclave (121ºC/15 min), 45,6% e pelo pré-tratamento termoalcalino (pH 10 - 120ºC/60 min), 59,1%. Os melhores graus de biodegradabilidade foram obtidos com o lodo biológico tratado enzimaticamente com 0,10% de protease, 513 L/kg SValimentado e termicamente, em autoclave à121ºC durante 15 minutos, 380 L/kg SValimentado.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2012-10-23T11:28:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 245694.pdf: 2608376 bytes, checksum: 77ab1513c72be33487ea76546bc9ddc4 (MD5) / A adsorção em coluna de leito fixo é um método de tratamento muito usado para a retirada de contaminantes de efluentes na indústria petroquímica. Neste trabalho é investigado o uso do carvão ativado de casca de coco no tratamento de correntes industriais aquosas, contaminadas com o BTEX, que é o benzeno, tolueno, etilbenzeno e o-xileno. Os compostos BTEX foram escolhidos, pela sua facilidade, frente aos outros hidrocarbonetos presentes no petróleo, de se misturar com a água e do grave impacto ambiental ocasionado pela presença dos mesmos nos cursos d'água, devido à sua elevada toxicidade. Foram feitos testes para a determinação de isotermas de equilíbrio e se observou que tanto o modelo de Langmuir, quanto o modelo de Freundlich, apresentaram um bom ajuste aos dados experimentais. Foram ainda realizados testes cinéticos em batelada para a obtenção do coeficiente de difusão efetiva para os compostos e testes cinéticos em contínuo para a obtenção das curvas de ruptura "breakthrough", sendo este teste para o benzeno realizado para diferentes condições de altura do leito e vazões. A melhor condição de operação, obtida experimentalmente para o benzeno, foi aplicada para os outros compostos, tolueno, etilbenzeno e o-xileno. Foi desenvolvido um modelo para a simulação das condições experimentais utilizando a linguagem de programação FORTRAN e o software comercial CFX. No algoritmo desenvolvido na linguagem FORTRAN, o ADSBTEX, foi utilizado o método de diferenças finitas para resolver as equações diferenciais que governam o fenômeno de adsorção no leito fixo. Através dos métodos CFD empregadas no software CFX foram geradas as malhas, aplicadas às condições de contorno e obtidas as soluções numéricas. Os resultados obtidos experimentalmente foram utilizados para corroborar os modelos e algoritmos numéricos desenvolvidos, verificando-se um desvio médio máximo de 7,5 %. Os modelos foram considerados representativos do processo em estudo e os resultados simulados adequados para a predição do comportamento do processo de adsorção em sistema contínuo.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. / Made available in DSpace on 2012-10-23T17:07:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 262420.pdf: 1718035 bytes, checksum: d9ed604ee2054a64bdaf020c71ef2b81 (MD5) / A ocorrência de fármacos no meio ambiente tem se tornado um assunto de interesse nos últimos anos. Grande número desses compostos têm sido detectados em efluentes de estações de tratamento de esgoto (ETEs) municipais, águas superficiais e, menos frequentemente, em águas subterrâneas e água potável em todo o mundo. Alguns dos efeitos adversos causados por fármacos incluem toxicidade aquática, desenvolvimento de resistência em bactérias patogênicas, genotoxicidade, e desregulação endócrina. Diferentes fontes podem ser indicadas para explicar o aparecimento de fármacos no ambiente aquático. Atualmente, é amplamente reconhecido que a principal fonte de poluição são os efluentes de ETEs. Portanto, o descarte de resíduos farmacêuticos nos efluentes de ETEs deve ser minimizado o máximo possível. A remoção de poluentes orgânicos recalcitrantes como fármacos na água e em efluentes pode ser obtida utilizando tecnologias avançadas de tratamento, tais como bioreatores com membranas (BRMs), processos oxidativos avançados (POAs) e adsorção em carvão ativado. O objetivo deste trabalho é avaliar a eficiência de remoção de fármacos por meio de BRMs de ultrafiltração, POAs e adsorção em carvão ativado, identificar metabólitos ou produtos de degradação de fármacos originados durante os tratamentos bem como realizar um estudo cinético de degradação desses compostos. Os fármacos usados neste estudo, três antiinflamatórios não-esteroidais (AINEs) (acetaminofeno, cetoprofeno e naproxeno) e três antibióticos (roxitromicina, sulfametoxazol e trimetoprima), foram adquiridos da Sigma-Aldrich. A primeira etapa do trabalho consistiu em utilizar dois BRMs, com idade de lodo de 15 (BRM-15) e 30 (BRM-30) dias, para avaliar a degradação dos fármacos adicionados no efluente proveniente do tanque de equalização da estação de tratamento de esgoto doméstico (ETE) da cidade de Aachen (Alemanha), que servia de alimentação para os BRMs. Os fármacos foram adicionados diariamente numa concentração de 50 µg/L/d em cada BRM, durante aproximadamente quatro semanas. Em uma segunda etapa de trabalho, compostos farmacêuticos dissolvidos em água Milli-Q ou no permeado dos BRMs a uma concentração de 100 µg/L foram tratados por POAs. Os tratamentos por meio de POAs (radiação UV, O3, H2O2/UV, Fenton e foto-Fenton) foram realizados em um reator cilíndrico de vidro (500 mL) ao longo de 30 minutos. A radiação UV foi proporcionada por uma lâmpada a vapor de mercúrio de média pressão de 15 W. A agitação do sistema foi proporcionada pelo uso de um agitador magnético. Sulfato ferroso heptahidratado foi utilizado como fonte de íons de ferro para o processo Fenton e foto-Fenton. A determinação e a quantificação dos fármacos e seus metabólitos, presentes no permeado dos BRMs, e dos produtos de degradação, originados durante o tratamento por POAs, foram realizadas por meio de um sistema de cromatografia líquida acoplado a um sistema de espectrometria de massa (LC-MS) e espectrometria tandem de massa (LC-MSn), aplicando ionização por electrospray nos modos positivo (IES(+)) (para acetaminofeno, roxitromicina, sulfametoxazol e trimetoprima) e negativo (IES(-)) (para cetoprofeno e naproxeno). Em uma terceira etapa de trabalho, avaliou-se a eficiência de remoção dos fármacos em solução aquosa por meio de adsorção em carvão ativado. Soluções aquosas de fármacos (300 mL) com diferentes concentrações iniciais (1-10 mg/L) foram colocadas em contato com diferentes dosagens de carvão ativado (1; 1,5; 2; 2,5, 3 g/L) por 6h a 25oC, e a concentração dos fármacos foi determinada usando um espectrofotômetro UV-vis. Com relação aos resultados obtidos por meio do tratamento por BRMs, observou-se que os AINEs foram removidos com maior eficiência do que os antibióticos para ambos os BRMs e quando se comparou a eficiência de remoção média entre os dois BRMs, observou-se que o BRM-30 apresentou uma eficiência de remoção maior para todos os compostos em relação ao BRM-15. Metabólitos de acetaminofeno, cetoprofeno e naproxeno foram identificados no permeado de ambos os BRMs. Com relação aos resultados obtidos pelo tratamento utilizando POAs, os compostos cetoprofeno e sulfametoxazol mostraram-se bastante sensíveis à radiação UV. Apesar do tratamento com O3 ter apresentado as maiores eficiências de remoção, não se pôde concluir que foi o melhor tratamento, uma vez que apresentou produtos de degradação desconhecidos cuja polaridade e toxicidade não foram avaliadas. Com relação aos resultados obtidos por adsorção em carvão ativado, observou-se uma eficiência de remoção maior do que 90% para todos os compostos. A adsorção dos compostos alcançou estado de equilíbrio após 6h e foi descrita por meio do uso de isotermas lineares. A cinética de adsorção dos fármacos foi discutida usando 3 modelos cinéticos e verificou-se que o modelo cinético de pseudo-segunda ordem pode descrever a adsorção dos fármacos sobre o carvão ativado.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2008. / Made available in DSpace on 2012-10-23T22:55:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 266096.pdf: 2035711 bytes, checksum: a9c4e0269f69c91a034efbfff69e905d (MD5) / Na última década, o sistema de tratamento de esgotos domésticos por lodos ativados perdeu espaço entre outros processos devido à necessidade de utilização de grandes quantidades de energia. Entretanto, os altos índices de eficiência de remoção de nutrientes o levam a ser o tratamento mais indicado para atender as mais severas exigências da legislação ambiental. Com o objetivo de otimização deste processo, procurando implementar a nitrificação-desnitrificação simultânea (NDS), foram realizados estudos sobre a operação de um reator em bateladas seqüenciais em escala real. Para isto foram executada duas etapas, em condições diferentes de concentração de OD, sendo monitorados seus parâmetros básicos de operação, a fim de verificar a eficiência de remoção de carga orgânica e de nutrientes, e também a velocidade de consumo de oxigênio por meio de respirometria. Na Etapa I, onde foi mantida a concentração de OD abaixo de 0,6 mg/L, a relação A/M, em média, manteve-se em 0,04 kg/kg.d e a carga aplicada média foi de 0,10 kgDQO/m³.d. Nesta etapa, obteve-se as melhores condições operacionais com pH acima de 7,0 e boa sedimentabilidade do lodo. A eficiência de desnitrificação foi satisfatória variando entre 37% e 79%. A remoção de carga orgânica manteve-se entre 86% e 94% e de amônia-N entre 80% e 92% (exceto para um ponto discrepante de 22%). Na Etapa II, onde foi mantida a concentração de OD acima de 0,6 mg/L, a relação A/M em média manteve-se em 0,07 kg/kg.d e a carga aplicada média foi de 0,20 kgDQO/m³.d. Nesta etapa, obteve-se oxidação de amônia-N com eficiências entre 95% e 100%, porém com quantidades de nitrato-N no efluente do RBS variando entre 17 e 41 mg/L. A eficiência de desnitrificação caiu em relação à Etapa I, ficando abaixo de 27%. Houveram problemas como consumo elevado de alcalinidade, levando a baixos valores de pH, prejudicando a decantabilidade do lodo. Da Etapa I para a Etapa II, a velocidade de consumo de oxigênio reduziu-se em torno de 50%, o consumo de alcalinizante dobrou e o consumo de energia aumentou, em média, 6.000 kWh por mês de operação. O controle operacional, com objetivo de atingir a simultaneidade das reações de nitrificação e desnitrificação, se mostrou uma alternativa eficiente na redução dos custos operacionais do reator RBS operado em escala real para tratamento de esgotos domésticos. / In the last decade, the system of wastewater treatment by actived sludge enabled lost space between other processes because of the need of using large quantities of energy. Meanwhile, the high rate of efficiency of removal of nutrients has led it to be the most appropriate treatment to meet the more stringent requirements of environmental legislation. In order to optimize this process, trying to implement simultaneous nitrification-denitrification (SND), studies were performed on the operation of a reactor in scale sequencing batch mode. To this were implemented two steps, in terms of concentration of different OD, and monitored their basic parameters of operation in order to check the efficiency of removal of organic load and nutrients, and also the rate of oxygen consumption through respirometry. In Stage I, where was kept the DO concentration below 0.6 mg/L, the F/M average has remained at 0.04 kg/kg.d and the applied load average was 0.10 kgDQO / m³.d. At this stage, was obtained from the best operating conditions with a pH above 7.0 and good sediments of sludge. The efficiency of denitrification was satisfactory ranging between 37% and 79%. The removal of organic load has remained between 86% and 94% and ammonium-N between 80% and 92% (except for one point discrepant 22%). In Stage II, where he was kept the DO concentration over 0.6 mg / L, the F/M average has remained at 0.07 kg / kg.d and the applied load average was 0.20 kgDQO/m³.d. At this stage, was achieved oxidation of ammonia-N with efficiencies between 95% and 100%, but with quantities of nitrate-N in the effluent of RBS ranging between 17 and 41 mg / L. The efficiency of denitrification reduced on the Stage I, being between 0% and 27%. There have been problems such as high consumption of alkalinity, leading to low levels of pH, damaging the sludge settling. From Stage I to Stage II, the oxygen uptake rate reduced around 50%, the consumption of lime doubled and energy consumption has increased by an average of 6,000 kWh per month of operation. The operational control in order to achieve the simultaneity of reactions of nitrification and denitrification, was an efficient alternative in reducing the operational costs of SBR for treatment of domestic sewage.

O reator seqüencial em batelada (RSB) é uma variante de lodos ativados capaz de promover a remoção da matéria orgânica, a remoção dos nutrientes e a separação da fase sólida da líquida em uma unidade. A valorização das áreas urbanas, a carência de tratamento terciário e a crescente necessidade de redução nas dimensões de estações de tratamento de esgoto devem impulsionar o desenvolvimento de pesquisas sobre RSB em curto espaço de tempo. A partir deste cenário, o presente trabalho teve como objetivo modelar o comportamento do reator seqüencial em batelada a partir da teoria desenvolvida por Marais e colaboradores. Dentro deste contexto, a cinética de oxidação dos compostos orgânicos e do nitrogênio na forma amoniacal foi descrita e modelada. O trabalho experimental foi realizado em duas escalas: bancada e piloto. O experimento em escala de bancada foi dividido em duas fases. Foram utilizados dois RSBs e um sistema de fluxo contínuo. Um reator seqüencial em batelada (RSB1) foi operado com idade de lodo. O outro reator em batelada (RSB2) foi operado em função da relação F/M e o sistema de fluxo contínuo (FC1) por idade de lodo. Estes reatores foram utilizados como controle no monitoramento do RSB1 Na primeira fase, os três sistemas removeram apenas matéria orgânica. Na fase seguinte, removeram matéria orgânica e nitrogênio. A partir dos resultados obtidos em escala de bancada, foi possível concluir que o modelo desenvolvido pode ser aplicado ao reator seqüencial em batelada operando com idade de lodo, permitindo determinar a qualidade do efluente, a produção de lodo e o consumo de oxidante. Além disso, foi possível descrever o comportamento da taxa de consumo de oxigênio em função da oxidação da matéria orgânica biodegradável e da oxidação do nitrogênio na forma amoniacal. O reator seqüencial em batelada operado com idade de lodo (RSB1) alcançou remoção média de matéria orgânica de 90 % nas idades de lodo de 30, 20, 10 e 5 dias. A remoção média de nitrogênio mais elevada foi obtida na idade de lodo de 20 dias e atingiu 87 %. Nas demais idades de lodo a remoção média de nitrogênio variou entre 79 e 42 %. A modelagem do comportamento do reator seqüencial em batelada resultou numa proposta de metodologia para o dimensionamento que tem como finalidade abolir critérios obsoletos e inadequados para o dimensionamento de lodos ativados em batelada No experimento em escala piloto, foram utilizados um reator seqüencial em batelada, denominado RSB, e um sistema de fluxo contínuo com a configuração Bardenpho, denominado FC. Os sistemas de lodos ativados sob investigação foram monitorados em duas idades de lodo: 30 e 10 dias. Os dados do experimento em escala piloto mostraram que os processos físico-químicos e biológicos envolvidos na remoção de matéria orgânica e nitrogênio no RSB foram mais eficientes do que no Bardenpho quando trataram o mesmo esgoto doméstico e foram submetidos às mesmas condições operacionais. No RSB, obteve-se 88 e 89 % de remoção de matéria orgânica nas idades de lodo de 10 e 30 dias, respectivamente. Nesta seqüência das idades de lodo, a eficiência do Bardenpho caiu de 87 para 76 %. O sistema de fluxo contínuo removeu 66 e 52 % do nitrogênio total afluente nas idades de lodo de 10 e 30 dias, respectivamente. A eficiência do RSB na remoção de nitrogênio foi determinada apenas na idade de lodo de 10 dias e alcançou 69 %. A partir dos resultados obtidos em escala de bancada e piloto, constata-se que o reator seqüencial em batelada operando com idade de lodo pode ser utilizado no tratamento de esgoto doméstico e obter eficiência na remoção de matéria orgânica e nitrogênio igual ou superior ao sistema de fluxo contínuo. / The sequential batch reactor (SBR) is a variant of activated sludge than can promote the removal of organic matter, the removal of nutrients and the separation of the solid phase from the liquid one in a unit. The increased value of urban areas, the lack of tertiary treatment and the growing need to reduce the size of sewage treatment plants should drive the development of research on SBRs in a short time period. According to this scenario, the present study aimed at modeling the behavior of the sequential batch reactor based on the theory developed by Marais et cols. The kinetics of oxidation of organic compounds and nitrogen in the ammoniacal form was described and modeled in this context. The experimental work was performed on two scales: bench and pilot. The bench-scale experiment was divided into two phases. Two SBRs and a continuous flow system were used. A sequential batch reactor (SBR1) was operated with sludge age. The other batch reactor (SBR2) was operated considering the F/M relationship and the continuous flow system (FC1) by sludge age. These reactors were used as control in monitoring SBR1. During the first phase, the three systems removed only organic matter. In the next phase they removed organic matter and nitrogen. Based on the bench-scale results obtained, it could be concluded that the model developed can be applied to the sequential batch reactor operating with sludge age and determine the quality of effluent, sludge production and oxidant consumption. Furthermore, the behavior of the oxygen consumption rate as a function of biodegradable organic matter oxidation and the oxidation of nitrogen in the ammoniacal form could be described. The sequential batch reactor operated with sludge age (SBR1) achieved the mean removal of organic matter of 90% at sludge ages of 30, 20, 10 and 5 days. The highest mean removal of nitrogen was obtained at the sludge age of 20 days and reached 87%. At the other sludge ages, the mean removal of nitrogen varied from 79 to 42%. Modeling the behavior of the sequential batch reactor led to a proposal for a sizing methodology in order to eliminate obsolete criteria that are inappropriate to size batch activated sludges In the pilot scale experiment, a sequential batch reactor called SBR and a continuous flow system with ah Bardenpho configuration called FC were used. The activated sludge systems investigated were monitored with two sludge ages of 30 and 10 days. The data on the pilot scale experiment showed that the physicochemical and biological processes involved in the removal of organic matter and nitrogen in the SBR were more efficient than in the Bardenpho, when treating the same domestic sewage and submitted to the same operational conditions. In the SBR 88 and 89% removal of organic matter at the sludge ages of 10 and 30 days respectively were obtained. In this sequence of sludge ages, the efficiency of the vi Bardenpho dropped from 87 to 76%. The efficiency of nitrogen removal was obtained only for the sludge age of 10 days. The SBR and Bardenpho removed 69 and 66%, respectively. Based on the results obtained on bench and pilot scale, it is found that the sequential batch reactor operating with sludge age may be used to treat domestic sewage and achieve an efficiency of organic matter and nitrogen removal equal to or higher than the continuous flow system.

O nitrato (NO3-) é um íon inorgânico que está presente naturalmente no meio ambiente, sendo a forma mais estável do nitrogênio oxidado. Devido a sua alta solubilidade em água, é possivelmente o contaminante das águas subterrâneas mais difundido no mundo, causando problemas de produção de água potável e distúrbios ecológicos. Neste contexto, o objetivo deste estudo consiste em investigar a capacidade de sorção do carvão granular comercial ativado, modificado quimicamente com CaCl2, para remoção de nitrato em soluções aquosas e avaliar a capacidade de regeneração do sorvente em diferentes condições. Com esta finalidade foram realizados ensaios de sorção e de dessorção predeterminando as melhores condições de processo: pH, tempo de residência e concentração de sólido sorvente. Ainda, isotermas de equilíbrio para este sistema foram construídas. Na dessorção do carvão ativado saturado com nitrato foram empregadas soluções de HCl, C6H8O7, NaOH, CaCl2 e H2O. Os ensaios de sorção resultaram nos parâmetros ótimos do processo de sorção: pH 6,0, tempo de 30min e concentração de sorvente igual a 20 g.L-1, utilizando soluções de nitrato com concentração inicial de 20 mg.L-1. Para regeneração, o tempo de residência aplicado foi de 30 min, e foram utilizados 400 mL de solução CaCl2 (2000 mg.L-1). Nestas condições, foi possível realizar vinte ciclos de sorção/regeneração (S/R), obtendo-se 54% de remoção de nitrato ao final destes ciclos. Durante a regeneração foi monitorada a concentração de Ca2+ na solução de CaCl2, objetivando manter a sua concentração inicial. Após 20 ciclos (S/R), o sorvente foi regenerado com 50 mL de solução de HCl 100 mg.L-1 e, em outra batelada, 50 mL de H2O 60ºC. Foram realizados mais 20 ciclos S/R para o sorvente regenerado com HCl e 20 ciclos S/R para o sorvente regenerado com H2O (60ºC). Índices médios de 58% de remoção de nitrato foram alcançados para ambos os processos ao final dos 20 ciclos (S/R). Foram realizados um total de 60 ciclos (S/R) com remoção média de 55% ao final do último ciclo. O modelo de isoterma de sorção que melhor se ajustou os dados experimentais foi o modelo de Langmuir, que forneceu a constante de energia ou afinidade do processo e também a acumulação máxima de nitrato no sorvente. / Nitrate (NO-3) is an inorganic ion which is present naturally in the environment, being the most stable form of oxidized nitrogen. Due to its high solubility in water, it is possibly the groundwater contaminant more widespread in the world, causing problems in the production of drinking water and ecological disturbances. In this context, the objective of this study is to investigate the sorption capacity of the commercial granular activated carbon, chemically modified with CaCl2 to remove nitrate from aqueous solutions and to study the regeneration capacity of the sorbent under different conditions. For this purpose tests of sorption and desorption were carried out, determining the optimal process conditions: pH, residence time and concentration of solid sorbent. Further, equilibrium isotherms for this system were built. In the desorption process of activated carbon saturated with nitrate, water (60°C) and aqueous solutions of HCl, C6H8O7, NaOH, CaCl2 were employed. The best sorption conditions found in the experiments were as follow: pH 6.0, time 30 min and concentration of sorbent 20 g.L-1, using nitrate solutions with initial concentration of 20 mg.L-1. For regeneration tests, the residence time was set as 30 min, using 400 mL of CaCl2 2000 mg.L-1 to keep Ca2+ in solution. Therefore, it was possible to perform twenty cycles of sorption/regeneration (S/R), yielding 54% nitrate removal at the end of these cycles. During regeneration, the concentration of Ca2+ in the CaCl2 solution was monitored. After 20 S/R cycles, the sorbent was regenerated with 50 mL of HCl solution (100 mg.L-1) or 50 mL of H2O at 60°C. Additionally, more 20 cycles (S/R) were performed for the regenerated sorbent with HCl solution or H2O (60°C). Maximum removal values of nitrate (58%) were achieved in both cases at the end of each 20 cycles (S/R). A total of 60 cycles (S/R) were performed, achieving nitrate removal of 55% at the end of the last cycle. The Langmuir sorption isotherm type was found to be the best fit to experimental data, providing the energy constant or affinity of the process and also the maximum accumulation of nitrate in the sorbent.

Submitted by Ana Hilda Fonseca (anahilda@ufba.br) on 2016-09-08T12:46:24Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Paulo Henrique Araujo.pdf: 2393627 bytes, checksum: 9612ebc6e5808412a7f85911e960afa3 (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Reis (vanessa.jamile@ufba.br) on 2016-09-08T13:36:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação Paulo Henrique Araujo.pdf: 2393627 bytes, checksum: 9612ebc6e5808412a7f85911e960afa3 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-08T13:36:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação Paulo Henrique Araujo.pdf: 2393627 bytes, checksum: 9612ebc6e5808412a7f85911e960afa3 (MD5) / CAPES / O óxido nitroso é um gás que contribui fortemente para o aumento do efeito estufa e outros problemas ambientais. Por isso, torna-se necessário estudar e desenvolver sistemas catalíticos que propiciem o abatimento deste poluente, posto que seu tempo de vida é muito alto (cerca de 170 anos) e que sua concentração na atmosfera cresce a uma taxa anual de 0,2 a 0,3%. Nesse sentido, foram empregados catalisadores de cobre, cobalto e paládio suportados em carvão ativado, material que apresenta propriedades bastante desejadas, tais como elevada área superficial, propriedades redutoras e baixo custo, embora possa sofrer oxidação nas condições de reação. Para esse trabalho foi selecionado um carvão ativado de uso comum nas indústrias químicas para a remoção de impurezas de cargas gasosas e que, portanto, atende aos requisitos anteriormente pontuados. Os catalisadores preparados por impregnação difusional foram caracterizados e testados na decomposição de N2O. Os experimentos foram realizados visando estabelecer as condições mais adequadas para o uso do carvão como suporte e a influência das interações metal-suporte e metal- metal na atividade catalítica. Além disso, os catalisadores foram investigados quanto a sua resistência a presença de oxigênio e vapor d’água nos efluentes reacionais. Estudos termoanalíticos sob N2, N2O e O2 indicam a faixa de temperatura adequada para uso do carvão ativado como suporte, ou seja, na qual a oxidação a CO/CO2 não é significativa. Estudos em condições de isoconversão na faixa de temperatura superiores a 400°C, na qual a oxidação do carvão ativado é significativa, indicaram energias de ativação (Ea) entre 25 e 50 kJ·mol-1. Os resultados de atividade catalítica na decomposição de N2O indicam que os catalisadores que contêm cobre e cobalto em sua composição apresentaram melhores conversões do que aqueles que contém paládio. A atividade dos catalisadores foi fortemente inibida em presença de excessos de oxigênio e água. O carvão ativado apresentou uma alta eficiência na reação de decomposição catalítica do óxido nitroso (N2O) por sua característica fortemente redutora. Tal fato dispensou utilização de agentes redutores conhecidos para a reação, como metano ou o propano. Os resultados obtidos e os métodos de caracterização estabelecidos neste estudo para o material de referência (Calgon S-Sorb) podem ser aplicados para outros materiais, fornecendo uma base para a avaliação do seu potencial de uso como suporte para a decomposição catalítica de N2O. / Nitrous oxide is a gas that heavily contributes to increase greenhouse gases and other environmental problems. Therefore, it becomes necessary to study and develop catalytic systems that provide the abatement of this pollutant, because its lifetime is very high (about 170 years) and its concentration in the atmosphere is growing at an annual rate of 0.2 to 0.3%. In this work, nitrous oxide decomposition was studied over catalysts based on copper, cobalt and palladium supported on activated carbon, a material that presents very desirable properties like high surface area, reducing properties and low cost, although it may undergo oxidation in the reaction conditions. An activated carbon of common use in chemical industries for gas cleaning was selected and met the requirements mentioned above. The catalysts were prepared by difusional impregnation, characterized and tested in the decomposition of N2O. The experiments were performed in order to establish the most appropriate conditions for the use of coal as a support, the influence of metal-support and metal-metal interactions in catalytic activity, water and oxygen resistance were investigated. Thermo analytical studies under N2, N2O and O2 atmospheres indicate that activated carbon is a suitable support in the temperature range in which the oxidation CO/CO2 is not significant. Studies on isoconversion conditions at temperatures above 400°C, in which the oxidation of activated carbon is significant, indicated activation energies (Ea) between 25 and 50 kJ.mol-1. The results of catalytic activity in N2O decomposition show that the catalysts containing copper and cobalt in their composition showed better conversions than those containing palladium. The catalytic activity was strongly inhibited in the presence of excess oxygen and water. The activated carbon support also showed high efficiency in the reaction due to its strongly reducing properties, avoiding the use of reducing agents, such as methane or propane. The results and characterization methods employed in this study for the reference material (S-Sorb Calgon) can be applied to other carbon materials, providing a basis for assessing their potential use as support for the catalytic decomposition of N2O.

Submitted by Pós graduação Engenharia Civil (ppec@ufba.br) on 2017-06-21T18:29:08Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Rev100517_RAG.pdf: 13524690 bytes, checksum: 0628d407d45b14339253db31e137cd37 (MD5) / Approved for entry into archive by Flávia Sousa (flaviabs@ufba.br) on 2017-06-28T14:13:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação Rev100517_RAG.pdf: 13524690 bytes, checksum: 0628d407d45b14339253db31e137cd37 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-28T14:13:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação Rev100517_RAG.pdf: 13524690 bytes, checksum: 0628d407d45b14339253db31e137cd37 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O presente estudo teve como objetivo principal avaliar a influência da adição de carvão ativado (CA) a ser utilizado em barreiras minerais compactadas, visando a diminuição do coeficiente de permeabilidade aos líquidos (orgânicos) hidrocarbonetos atingindo o valor máximo de 1x10-06 cm·s-1. Para isso, este trabalho avaliou a utilização de CA como aditivo orgânico em solos tropicais (naturais) visando alterar suas características geotécnicas, e possibilitar seu uso como barreira hidráulica ao fluxo de derivados de petróleo (óleo diesel) em caso de disposição acidental no solo. Foram selecionados dois tipos de solos, sendo o primeiro conformado de uma matriz argilosa (solo residual do Granulito/Gnaisse, RGG) e o segundo de comportamento arenoso (solo sedimentar da formação Terciária Barreiras, TBA). Baseados nestes solos diversas misturas foram produzidas com três tipos de CA, segundo a granulometria, (carvão ativado granular, CAG; carvão ativado em pó, CAP; e carvão ativado em pó moído, CAPM) a diferentes teores de adição (0%, 5%, 10% e 20%) referente à massa (base seca) da amostra. Os experimentos de percolação avaliaram o comportamento resultante do coeficiente de permeabilidade ou permeabilidade saturada (ksat), bem como foram estudados os índices físicos do solo. Foi observada uma relação direta entre a diminuição da granulometria do CA e a redução do ksat nas amostras. Os resultados apresentaram uma resposta favorável à adição das frações orgânicas no solo para fins de redução do coeficiente de permeabilidade ao óleo diesel, escolhido como hidrocarboneto de referência, principalmente para o CA derivado do rejeito da casca de coco submetido à moagem extra, para maior redução da sua granulometria. Diante disso, pode-se dizer que o uso de adições de CA na escala micrométrica, pode ser uma alternativa eficaz e menos onerosa em favor do meio ambiente atendendo a uma necessidade da indústria petroleira no Brasil. Considerando que a distância de transporte (frete) é um dos principais componentes na formação de preços para a confecção de barreiras minerais, o uso de adições orgânicas como uma barreira hidráulica aos fluidos de interesse pode se tornar atrativa.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-11-17T03:06:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 335839.pdf: 7018965 bytes, checksum: 05d36acf1d09aed5a9c806d865c34bda (MD5) Previous issue date: 2015 / A indústria petrolífera, além de ser uma grande geradora de efluentes contaminados, produz derivados com alto teor de componentes tóxicos, os quais já se encontram presentes no petróleo bruto ou podem ser gerados na própria refinaria. Um exemplo é a gasolina automotiva comercializada nos postos revendedores e contaminada naturalmente com benzeno e tolueno numa concentração de até 1 % v/v (? 113 mmol/L) e 4 % v/v (? 376 mmol/L), respectivamente. O problema desses compostos é o efeito que eles causam à saúde; são depressores poderosos do sistema nervoso central e o benzeno é comprovadamente carcinogênico humano. Este trabalho teve como finalidade estudar a remoção de benzeno e tolueno da gasolina, representada em laboratório pelo iso-octano, por processo adsortivo, utilizando os carvões ativados vegetal de casca de coco e mineral betuminoso como adsorventes, na faixa de 18x30 mesh. Testes iniciais com os carvões permitiram afirmar que o processo de remoção é mais adequado com a utilização do carvão de casca de coco, em uma concentração de 40 g/L, obtendo-se remoção aproximada de 1,1 mmol/g ou 36 % para o benzeno e 1,8 mmol/g ou 16 % para o tolueno, em temperatura ambiente. Testes com o carvão permitiram conhecer sua basicidade, o que favorece a adsorção de compostos orgânicos, e sua área superficial repleta de poros. Foi avaliada também a influência da concentração inicial de contaminante e notou-se que as cinéticas de adsorção atingem o equilíbrio rapidamente, em menos de 60 min. A capacidade máxima de adsorção foi estudada através das isotermas, obtendo 2,05 mmol/g para o benzeno e 2,04 mmol/g para o tolueno, para sistema monocomponente. No ensaio bicomponente, no entanto, foi verificada a preferência do carvão pelo tolueno, cuja capacidade máxima de adsorção foi de 1,05 mmol/g contra 0,8 mmol/g para o benzeno. Esse resultado também foi verificado por outros autores, que avaliaram sistemas aquosos, e pode estar associado à polaridade e massa molar dos compostos. Foi notado também que o benzeno exerce influência negativa na adsorção do tolueno e vice-versa, pois para os dois compostos a adsorção bicomponente foi menor quando comparada aos valores monocomponentes. Nos ensaios de dessorção, o processo utilizando aquecimento do carvão promoveu uma remoção maior em relação ao uso do solvente.<br> / Abstract : The oil industry, besides being a great generator of contaminated effluents, produces derivatives with high content of toxic components, which are already present in the crude oil or can be generated in the refinery itself. An example is the automotive gasoline sold in gas stations and contaminated naturally with benzene and toluene at a concentration of until 1 % v/v (? 113 mmol/L) and 4 % v/v (? 376 mmol/L), respectively. The problem with these compounds is the effect they cause to health; they are a powerful central nervous system depressant and benzene is a proven human carcinogen. This work aimed to study the removal of benzene and toluene from gasoline, represented in the laboratory by iso-octane, by adsorptive process, using the activated carbons of vegetable coconut shell and bituminous mineral as adsorbents, in the range of 18x30 mesh. Initial tests with the coals proved that the removal process is more suited to the use of vegetable coconut shell carbon, at a concentration of 40 g/L, obtaining approximately a removal of 1.1 mmol/g or 36 % for benzene and 1.8 mmol/g or 16 % for toluene at ambient temperature. Tests with coal showed that it is basic, which favors the adsorption of organic compounds, and that its surface area is full of pores. The influence of the initial concentration of the contaminant was also verified and it was noticed that the adsorption kinetics rapidly reach equilibrium, in less than 60 min. The maximum adsorption capacity was studied by the isotherms, obtaining 2.05 mmol/g for benzene and 2.04 mmol/g for toluene, for the system monocomponent. In bicomponent test, however, it was found a preference of coal for toluene, whose maximum adsorption capacity was 1.05 mmol/g versus 0.8 mmol/g for benzene. This result was also observed by other authors, who studied aqueous systems, and may be associated with polarity and molecular weight of the compounds. It was also noticed that benzene causes a negative influence on the toluene adsorption and vice versa, because the bicomponent adsorption of both compounds was less when compared to single component values. In desorption, the process using coal heating promoted a greater removal regarding the use of the solvent.

CARNEIRO, P. H. Efeito da adição de lodo ao inóculo de reator anaeróbio híbrido sólido-líquido tratando fração orgânica de resíduos sólidos urbanos. 2005. 115 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil: Hidráulica e Saneamento) – Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2005. / Submitted by João silva (jpauloqxb@gmail.com) on 2016-06-15T19:26:37Z No. of bitstreams: 1 2005_dis_phcarneiro.pdf: 13382343 bytes, checksum: 17f4952682ce52601f457435aeb2ebeb (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-08-22T11:15:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2005_dis_phcarneiro.pdf: 13382343 bytes, checksum: 17f4952682ce52601f457435aeb2ebeb (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-22T11:15:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2005_dis_phcarneiro.pdf: 13382343 bytes, checksum: 17f4952682ce52601f457435aeb2ebeb (MD5) Previous issue date: 2005 / Treatment of organic solid wastes like wastewater treatment plant sludges and organic fraction of municipal solid wastes are current issues in environmental engineering. Biological processes are more appropriate to treat these wastes. Recent trends like Kyoto protocol and clean development mechanisms (CDM) are improving anaerobic digestion of organic solid wastes. It was investigated the effect of adding anaerobic sludge to bioreactor landfill leachate applied like seed in hybrid anaerobic solid-liquid bioreactor treating organic fraction of municipal solid wastes. It was verified that sludge addition improved anaerobic digestion, accelerating volatile fatty acids degradation, anticipating biogas generation, increasing methane percentile composition and promoting more variability and presence of microorganisms. Sludge addition also increased total solids and total volatile solids conversion. / O tratamento de resíduos sólidos orgânicos, como lodos de estação de tratamento de esgotos e a fração orgânica de resíduos sólidos urbanos, são desafios atuais da engenharia sanitária e ambiental. Os processos biológicos são os mais apropriados para o tratamento desses resíduos. Acordos recentes como o Protocolo de Kyoto e os mecanismos de desenvolvimento limpo (MDL) estão contribuindo para o crescimento da digestão anaeróbia de resíduos sólidos orgânicos em todo o mundo. Nesta pesquisa foi investigado o efeito da adição de lodo anaeróbio ao lixiviado de aterro sanitário empregado como inóculo de reator anaeróbio híbrido sólido-líquido tratando a fração orgânica de resíduos sólidos urbanos. Foi verificado que a adição de lodo melhorou a digestão anaeróbia, acelerando a degradação de ácidos graxos voláteis, antecipando a geração de biogás, aumentando a composição percentual de metano e promovendo maior variabilidade e presença de microrganismos. A adição de lodo também aumentou a eficiência de conversão de sólidos totais e sólidos totais voláteis.