O arseniato de cobre cromatado (CCA) é um dos preservantes mais utilizados em postes de madeira de redes de distribuição de energia elétrica, devido a sua elevada eficiência na preservação da madeira. Os postes de madeira tratada com CCA devem ter uma destinação final adequada, para evitar impactos ao meio ambiente, devido à presença dos metais. A conversão termoquímica (pirólise) pode ser uma alternativa para a destinação final desse resíduo. Neste trabalho, postes de madeira utilizados por 20 anos na rede de distribuição de energia elétrica do Estado do Rio Grande do Sul, fornecidos pela Companhia Paulista de Força e Luz (CPFL), foram seccionados e medida sua concentração de metais. As 2 frações mais internas do poste (ao longo do seu raio) apresentaram menores concentrações de metal (4,00 mg.kg-1 de cobre, 4,19 mg.kg-1 de cromo e 4,72 mg.kg-1 de arsênio) e foram utilizadas para os ensaios de conversão termoquímica (pirólise). As frações sólida, líquida e gasosa foram quantificadas e caracterizadas. O elevado teor de matéria volátil (83,53%, m.m-1 para A23 e 83,23%, m.m-1 para A3) e baixo teor de cinzas (0,62%, m.m-1 para A23 e 0,61 %, m.m-1 para A3) tornam as amostras de madeira tratada com CCA, uma matéria-prima atrativa para o processo termoquímico. O processo de pirólise foi conduzido na ausência de oxigênio à temperatura de 700 ºC, minimizando a liberação de metais e apresentando os seguintes rendimentos: char (25,3 ±1,1%, m.m-1 ); óleo pirolítico (44,2±0,6%, m.m-1 ); gás combustível (30,6±1,7%, m.m-1 ). A concentração máxima de gases não condensáveis (77% vol) provenientes da pirólise de madeira tratada com CCA, bem como o máximo valor de poder calorífico superior do gás combustível (15,32 MJ.Nm-3 ), foram observados na temperatura de 500 ºC. Com o incremento de temperatura (700 ºC) houve uma redução da produção de gases não condensáveis (14% vol), bem como do poder calorífico superior do gás combustível (14,16 MJ.Nm-3 ). Entretanto, com o aumento da temperatura foi observado um aumento da concentração de H2 nos gases não condensáveis. Foi observado que mais de 68% (em massa) dos metais ficam retidos no char, os quais permanecem estáveis à lixiviação, permitindo a utilização segura do char para a obtenção de carvão ativado. O gás gerado apresentou razão molar H2/CO de 6 a 8, favorável à redução de óxidos de ferro em processos de redução da indústria siderúrgica. O char produzido no processo de pirólise foi impregnado com H3PO4 e ativado físicamente na presença de CO2, a temperaturas de 800 e 900 ºC, para a produção de carvão ativado. A temperatura de 900 ºC, isoterma de 240 min e razão de impregnação de H3PO4 de 1:1 foram responsáveis pela formação de um carvão ativado com elevada área superficial (1324 m2 .g-1 ). Com o aumento do tempo de isoterma de 60 a 240 min (900 ºC / Impregnação H3PO4 Razão 2:1) verificou-se o incremento do volume de microporos de diâmetro de 0,3 a 1 nm (0,159 a 0,209 cm3 .g-1 ). O carvão ativado produzido foi avaliado quanto a capacidade de adsorção de CO2 a pressão atmosférica e temperatura de 25 ºC. Os resultados indicaram que as amostras de carvão ativado obtidos da madeira tratada com CCA apresentaram elevada capacidade de adsorção de CO2 variando entre 69 a 83 mg.g-1 . A presença de metais (Cr/Cu) no carvão ativado pode ter contribuído para o aumento da adsorção de CO2. / Universidade de Caixas do Sul, UCS. / Chromated copper arsenate (CCA) is the most used preservative in wooden poles of electricity distribution network, due to its high efficiency in the wood preservation. The CCAtreated wooden poles may be properly disposed to avoid damage to the environment due to the metals. The thermochemical process (pyrolysis) can be an alternative to the disposal of this waste. In this work, CCA-treated wooden poles, in service for 20 years in the electricity distribution network in Rio Grande do Sul, provided by Companhia Paulista de Força e Luz (CPFL), were fractionated and the metal concentration was measured. The samples of the internal sapwood and heartwood presented low metal concentrations (4.00 mg.kg-1 of copper, 4.19 mg.kg-1 of chromium and 4.72 mg.kg-1 of arsenic) and were subject to the pyrolysis. The solid, liquid and gaseous fractions were measured and characterized. The high content of volatile matter (83.53 wt.% to A23 and 83.23 wt.% to A3) and low ash content (0.62 wt.% to A23 and 0.61 wt.% to A3) make the samples of CCA- treated wood an attractive raw material for thermochemical process. The pyrolysis process was conducted in the absence of oxygen at 700 ºC to minimize the metal release and presenting mass fractions with the following yields: char (25.3±1.1 wt.%), pyrolytic oil (44,2±0.6 wt.%) and gas fuel (30.6±1,7 wt.%). The maximum concentration of non-condensable gas (77 vol%) from the pyrolysis of CCA-treated wood and the maximum high heating value of the fuel gas (15.32 MJ.N-1m-3 ) were observed in temperature of 500 ºC. With temperature increasing (700 oC) the generation of non-condensable gases (14 vol%) and the high heating value of the fuel gas (14.16 MJ.N-1m-3 ) were reduced. However, with temperature increasing the concentration H2 increased. Most than 68 wt.% of metals are retained in the char. It is possible to use of the activated carbon from char due resistance to leaching. The gas generated presented a molar ratio H2/CO of 6 to 8 is favorable to the iron oxide reduction in reduction process in steel industry. The char produced from the pyrolysis process was impregnated with H3PO4 and physically activated in the presence of CO2 at temperatures of 800 to 900 ºC for activated carbon production. The temperature of 900 oC, isotherm of 240 min and 1:1 impregnation H3PO4 were responsible to formation of an activated carbon with a high surface area (1324 m2 .g -1 ). With the increased of time isotherm of 60 to 240 min (900 ºC / 2:1 impregnation H3PO4) there was obtained increased microporous volume with 0.3 a 1 nm diameter (0.159 to 0.209 cm3 .g-1 ). The activated carbon produced was evaluated in CO2 adsorption assays at atmospheric pressure and 25 oC. The results indicated that the activated carbons obtained from the CCA-treated wood showed high CO2 adsorption capacity ranging 69-83 mg.g -1 . The presence of metals (Cr/Cu) can be contributed to the high CO2 adsorption.

Orientador: Antonio Carlos Luz Lisboa / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-27T17:27:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rombaldo_CarlaFabianaScatolim_D.pdf: 2818147 bytes, checksum: eb790e05e31dc621e11ca7ea1a4eb2d7 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: As fibras obtidas diretamente de fonte animal, mineral e vegetal são definidas como fibras naturais, sendo as mais comuns: a lã, o linho, o rami, o sisal, a juta, entre outras. Essas fibras têm uma importância social muito forte em países tropicais, especialmente na geração de empregos na zona rural e em áreas economicamente deprimidas. As fibras naturais, em sua maioria, são leves, resistentes, não abrasivas, renováveis, biodegradáveis e recicláveis, características que permitem competir com outros materiais artificiais que tenham problemas de disponibilidade ou ambientais. Além dos compósitos desenvolvidos com fibras naturais, existem ainda os carvões ativados que se destacam como um material com elevada porosidade e alta capacidade de adsorção, tanto em fase liquida quanto em fase gasosa. Visando o aproveitamento de recursos naturais disponíveis no território nacional e buscando alternativas que sejam economicamente viáveis para a produção de carvão ativado (CA), o presente trabalho teve como objetivo geral utilizar as fibras de juta e as fibras de sisal como matérias-primas para a produção de CA. Os CAs produzidos foram testados para a remoção de benzeno em solução aquosa. A produção do CA foi baseada na carbonização e na ativação física com CO2 e vapor d¿água. Para avaliar a evolução da estrutura porosa dos CAs obtidos foi utilizada a técnica de adsorção de N2 a 77K. Os resultados indicaram a possibilidade de produzir um material poroso com uma combinação de estrutura micro e mesoporosa, dependendo dos parâmetros utilizados nos processos de carbonização e ativação. Foram realizados alguns ensaios de adsorção das frações solúveis da gasolina em água, tanto com os CAs provenientes das fibras naturais, juta e sisal, como em CAs comerciais. Foi possível observar que o CA proveniente da fibra de juta se mostrou tão eficiente quanto o CA comercial. / Abstract: The fiber obtained directly from animal, mineral and vegetable are defined as natural fibers, and the most common are: wool, linen, ramie, sisal, jute, and others; which have very strong social importance at tropical countries, especially for job creation in rural and economically poor areas. These fibers are lightweight material, resistant, non-abrasive, renewable, biodegradable and recyclable. Features that allow it compete with other artificial materials, which have availability or environmental problems. In addition to the natural fiber composites there are activated carbons which stand out as high porosity material with high adsorption capacity of liquid and gas phases. Aiming at the use of natural resources available in the country and seeking for alternatives that are economically viable for activated carbon production, this study has investigated the possibility of using jute fiber and sisal fiber as precursors for the production of activated carbon (AC). The produced AC were characterized and tested for benzene adsorption in aqueous solution. The AC production of was based on the carbonization and physical activation with CO2 and steam. To evaluate the porous structure of the produced activated carbon N2 adsorption at 77K was used. The adsorption results indicated the possibility of producing a porous material having a combination of micro and mesoporous structure, depending on the parameters used in the carbonization and activation processes. The water-soluble gasoline fraction adsorption experiments using natural fibers and commercial AC showed that both are equally efficient / Doutorado / Engenharia de Processos / Doutora em Engenharia Quimica

O processo de adsorção vem sendo utilizado como uma técnica eficaz para a remoção de íons metálicos em efluentes. Neste trabalho são apresentados os estudos para avaliar da capacidade de adsorção de cobalto em caulinita, um adsorvente de baixo custo, visando à remoção deste íon de soluções aquosas. Foi analisada a área superficial específica (S) em 25 amostras de materiais preparadas de diferentes modos: caulinita, bentonita e carvão ativado e, misturas de caulinita-bentonita e caulinita-carvão ativado. Estas misturas foram preparadas pela adição de 10, 20, 30, 40 e 50% de carvão ativado ou bentonita à caulinita. As amostras de caulinita-carvão ativado e caulinita in natura foram calcinadas a 600 e 1000 °C por 4 horas. Foi escolhida para os testes de adsorção a mistura de caulinita com 10% de carvão ativado por apresentar a melhor relação custo benefício em relação à S. Os parâmetros de adsorção investigados nesta mistura foram: tempo de contato, pH, concentração inicial de soluto, competição iônica e força iônica. Verificou-se que o tempo de contato e o pH otimizados para o propósito do trabalho foram 30 min e pH 6. Nestas condições a eficiência de remoção do íon cobalto da solução foi superior a 80%. Verificou-se que a presença de íons Cr e Zn, bem como o aumento da força iônica diminuem a capacidade de adsorção do Co na mistura adsorvente. As isotermas de Langmuir e Freundlich apresentaram R2 iguais a 0,906 e 0,597, respectivamente. Os parâmetros determinados nestas isotermas indicaram um processo espontâneo, ou seja, energeticamente favorável, para a adsorção do Co nas condições e que foram realizadas este trabalho. / The adsorption process has been used as an efficient technique for the removal of metallic ions in industrial effluent. In this work, it is presented the studies to evaluate the adsorption capacity of cobalt in kaolinite, a low cost adsorbent, aiming at the removal of this ion from aqueous solutions. The specific surface area (S) was analyzed in 25 samples prepared in different ways: kaolinite, bentonite and activated carbon and, mixtures of kaolinite-bentonite and kaolinite-activated carbon. These mixtures were prepared by adding to kaolinite 10, 20, 30, 40 or 50% of activated charcoal or bentonite. Samples of kaolinite-activated charcoal mixture and raw kaolinite were also calcined at 600 and 1000 °C for 4 hours. The adsorption parameters investigated for these adsorbents were: contact time, pH, solute initial concentration, ionic competition and ionic strength. It was found that the optimized contact time and pH, for the purpose of this work, were 30 min and pH 6. Under these conditions the cobalt ion removal efficiency was greater than 80%. It was verified that the presence of Cr and Zn ions, as well as the increase in ionic strength caused a decrease in the adsorption capacity of Co in the adsorbent mixture. The Langmuir and Freundlich isotherms presented R2 equal to 0.906 and 0.597, respectively. The parameters determined by these isotherms indicated a spontaneous process, i.e., energetically favorable, for the adsorption of Co under the conditions that this work was carried out.

Tendo em vista a crescente problemática quanto à eutrofização de corpos dágua em países em desenvolvimento, devido ao lançamento de esgoto mesmo que tratado em nível secundário, o processo de lodo ativado vem sendo estudo e aprimorado para efetuar a remoção conjunta de matéria orgânica, nitrogênio e o fósforo, nutrientes limitantes para ocorrência da eutrofização. Neste contexto, o presente trabalho pretende contribuir com informações quanto à remoção biológica de nutrientes de esgoto sanitário através de estudo em escala piloto em um sistema cíclico de lodo ativado. Este sistema, operado em regime de bateladas sequenciais, difere da configuração habitual, pois possui três compartimentos internos, zonas 1, 2 e 3 que apresentam condições anaeróbias/anóxicas, anóxicas e aeróbias respectivamente, além do retorno de lodo da zona 3 para zona 1 durante o período de reação, sob vazão de 20% da vazão afluente a unidade. Cada batelada possui duração de 4 horas, distribuídas em 4 etapas de 1h cada, sendo elas o enchimento com aeração, reação, sedimentação e descarga. Com essas características o sistema cíclico de lodo ativado do presente estudo, demonstrou no tratamento de esgoto sanitário, elevada eficiência na remoção de matéria orgânica, sempre acima de 90%, além da boa eficiência de remoção nitrogênio através do processo de nitrificação e desnitrificação, cuja concentração média de amônia e nitrato no efluente final foram respectivamente de 2,8 e 11,4 mgN.L-1 para idade de lodo de 25 dias e quando operado com 12 dias de idade, o efluente apresentou concentração de 6,6 e 12,4 mgN.L-1. Também foram determinadas via respirometria as taxas máximas de crescimento (n,max) para bactérias nitrificantes e nitratantes, os valores obtidos foram respectivos, de 0,45 d-1 e 0,37 d-1 para idade de lodo de 12 dias, resultados próximos a literatura. A remoção biológica de fósforo foi obtida com melhor resultado na segunda etapa, superando 95% de eficiência, produzindo efluente final com teor de fósforo total inferior a 0,5 mgP.L-1. / Given the growing problem regarding the eutrophication of water bodies in developing countries, due to discharge of sewage treated even at the secondary level, the activated sludge process has been enhanced to study and perform the joint removal of organic matter, nitrogen and phosphorus, the limiting nutrient for the occurrence of eutrophication. In this context, this work aims to contribute information for biological nutrient removal from wastewater by pilot scale study in a cyclic activated sludge system. This system operated in sequential batch system differs from typical configuration because it has three internal compartments, zones 1, 2 and 3 show that anaerobic / anoxic, aerobic and anoxic respectively, beyond the conditions of return sludge from zone 3 to zone 1 during the reaction, flow rate under 20% of the influent flow unit. Each batch has a duration of 4 hours, distributed into 4 stages each 1H, they aeration and filling, reaction, settling and discharge. With these characteristics the cyclic activated sludge system of the present study showed for the treatment of sewage, high efficiency in the removal of organic matter, always above 90%, besides the good efficiency of nitrogen removal by nitrification and denitrification, which average concentration of ammonia and nitrate in the final effluent were respectively 2.8 and 11.4 mgN.L-1 for sludge age of 25 days, when operated at 12 days of age, the effluent showed a concentration of 6.6 to 12 4 mgN.L-1. Were also determined via respirometry maximum growth rates (n, max) for nitrifying bacteria and nitratantes, the respective value obtained were, 0.45 d-1 and 0.37 d-1 for sludge age of 12 days, results Nearby literature. Biological phosphorus removal was obtained with better results in the second stage, surpassing 95% efficiency, producing the final content of the effluent below 0.5 mgP.L-1 total phosphorus.

O tratamento de águas residuárias industriais, submetido constantemente a cargas de choque, é pouco estudado no Brasil, sendo limitado o grau de conhecimento que se tem no mundo sobre os mecanismos de remoção de disruptores endócrinos nos sistemas de tratamento físico-químicos e biológicos. O presente trabalho traz um estudo de caso, envolvendo uma indústria com uma composição de produtos muito diversificada, com despejos líquidos de unidades isoladas de qualidades diversas e que tem como uma das principais matérias-primas, nonil fenóis, conhecidos disruptores endócrinos. Os mecanismos de remoção de carga orgânica e a avaliação da toxicidade da água residuária ao processo biológico de tratamento foram estudados em escala de laboratório, enquanto que a sua tratabilidade por coagulação, floculação, flotação com ar dissolvido seguido de sistema de lodos ativados, em escala piloto. Avaliou-se, também, a aplicabilidade do tratamento biológico com carvão ativado em pó. A grande variação qualitativa e quantitativa da água residuária bruta requer uma unidade de equalização com tempo de detenção de pelo menos 30 horas. O maior responsável por esta variação de qualidade é o processo da unidade química, cujo efluente é proveniente de lavagens de tanques e reatores. Apesar da reduzida eficiência de remoção de DQO obtida com a coagulação, floculação e flotação com ar dissolvido (20 a 30%), constatou-se que este tratamento é essencial para a redução da toxicidade ao processo biológico. A dosagem de coagulante e o pH ótimos variam conforme a característica do despejo e devem ser determinadas diariamente. No sistema biológico, observou-se uma remoção significativa da DQO do efluente bruto gerado na indústria, não apenas por biodegradação, mas também por volatilização e adsorção. Os testes de bancada evidenciaram remoções de DQO por arraste com ar de 47 a 77 % e por adsorção no lodo biológico, de 42%. Apesar dos constantes choques de carga orgânica e de poluentes tóxicos, conseguiu-se atingir o estado estacionário com variações máximas da concentração de sólidos em suspensão voláteis no tanque de aeração entre 20 e 30%. Neste período, a idade do lodo situou-se em torno de 25 a 30 dias e o tempo de detenção hidráulico foi de 3,8 dias. A eficiência média de remoção de DQO neste período foi de 86%. Os testes com a unidade piloto demonstraram que a utilização de carvão ativado em pó (CAP) produz resultados satisfatórios, comprovando a redução de poluentes tóxicos da água residuária e refletindo em uma significativa melhora na biodegradabilidade do efluente, com aumento da concentração de sólidos em suspensão voláteis no tanque de aeração (de 1380 mg/L para 3820 mg/L) e redução da amplitude de variação da DQO do efluente tratado que passou de 600 a 3200 mgO2/L para o sistema sem CAP para 300 a 600 mgO2/L para o sistema com CAP. Notou-se, também, com a adição de CAP, melhoria na sedimentação do lodo. Pode-se concluir também que o sistema de tratamento atendeu a legislação atual do Estado de São Paulo, com uma remoção média de 80% da DBO5. / Wastewater treatment systems continuously receiving shock loads and the behavior of contaminants under unsteady state conditions are not very well documented in our country, with limited degree of knowledge in the world on the removal of specific pollutants like endocrine disrupting chemicals (EDC) in physical chemical and biological wastewater treatment systems. The present work brings a case study regarding an industry which wastewaters were generated from plants with multiproducts and campaign production with variable composition, and with nonylphenols as one of their raw materials which is known as an endocrine disrupting chemical. The organic load and toxicity removal mechanisms of the wastewater to the biological treatment were studied in bench scale whilst their treatability was evaluated through coagulation, flocculation, dissolved air flotation followed by activated sludge, in pilot scale. The feasibility of the addition of powdered activated carbon to the biological system was also studied. The large qualitative and quantitative variability of the wastewater requires an equalization time of at least 30 hours. The main responsible for this variability in quality is the chemical unit process which wastewaters are originated from reactors and tanks cleanings. Although the low efficiency in COD removal obtained with coagulation, flocculation and dissolved air flotation (20 to 30%), it was found that this process is essential to the toxicity reduction for the biological process. Optimum pH and coagulant dose vary with the wastewater characteristics, and must be determined on a daily basis. On the biological system, it was observed important raw wastewater COD elimination not only through biodegradation, but also through volatilization and adsorption. Bench tests revealed COD elimination of 47 to 77% by air stripping and 42% by adsorption onto the biological sludge. Despite of constant organic and toxic shock loads, it had been possible to reach the steady state during which the maximum variation on the volatile suspended solids concentration was 20 to 30%. During this period, sludge age was around 25 to 30 days, and the hydraulic detention time was 3,8 days. Average efficiency on COD removal in this period was 86%. Tests results with PAC dosage on the pilot plant showed satisfactory, proving the reduction of toxic compounds from the wastewater and resulting in biodegradability improvement. The increase of volatile suspended solids in the aeration tank was from 1380 mg/L to 3820 mg/L, and reduction in the range of variation of remaining treated water COD from 600 to 3200 mgO2/L (system without CAP) down to 300 to 600 mgO2/L (system with CAP). The improvement on the sludge sedimentation with PAC addition was also remarkable. One can also conclude the treatment system attained the current legislation of the State of São Paulo, with 80% BOD5 removal.

Tendo em vista a crescente problemática quanto à eutrofização de corpos dágua em países em desenvolvimento, devido ao lançamento de esgoto mesmo que tratado em nível secundário, o processo de lodo ativado vem sendo estudo e aprimorado para efetuar a remoção conjunta de matéria orgânica, nitrogênio e o fósforo, nutrientes limitantes para ocorrência da eutrofização. Neste contexto, o presente trabalho pretende contribuir com informações quanto à remoção biológica de nutrientes de esgoto sanitário através de estudo em escala piloto em um sistema cíclico de lodo ativado. Este sistema, operado em regime de bateladas sequenciais, difere da configuração habitual, pois possui três compartimentos internos, zonas 1, 2 e 3 que apresentam condições anaeróbias/anóxicas, anóxicas e aeróbias respectivamente, além do retorno de lodo da zona 3 para zona 1 durante o período de reação, sob vazão de 20% da vazão afluente a unidade. Cada batelada possui duração de 4 horas, distribuídas em 4 etapas de 1h cada, sendo elas o enchimento com aeração, reação, sedimentação e descarga. Com essas características o sistema cíclico de lodo ativado do presente estudo, demonstrou no tratamento de esgoto sanitário, elevada eficiência na remoção de matéria orgânica, sempre acima de 90%, além da boa eficiência de remoção nitrogênio através do processo de nitrificação e desnitrificação, cuja concentração média de amônia e nitrato no efluente final foram respectivamente de 2,8 e 11,4 mgN.L-1 para idade de lodo de 25 dias e quando operado com 12 dias de idade, o efluente apresentou concentração de 6,6 e 12,4 mgN.L-1. Também foram determinadas via respirometria as taxas máximas de crescimento (n,max) para bactérias nitrificantes e nitratantes, os valores obtidos foram respectivos, de 0,45 d-1 e 0,37 d-1 para idade de lodo de 12 dias, resultados próximos a literatura. A remoção biológica de fósforo foi obtida com melhor resultado na segunda etapa, superando 95% de eficiência, produzindo efluente final com teor de fósforo total inferior a 0,5 mgP.L-1. / Given the growing problem regarding the eutrophication of water bodies in developing countries, due to discharge of sewage treated even at the secondary level, the activated sludge process has been enhanced to study and perform the joint removal of organic matter, nitrogen and phosphorus, the limiting nutrient for the occurrence of eutrophication. In this context, this work aims to contribute information for biological nutrient removal from wastewater by pilot scale study in a cyclic activated sludge system. This system operated in sequential batch system differs from typical configuration because it has three internal compartments, zones 1, 2 and 3 show that anaerobic / anoxic, aerobic and anoxic respectively, beyond the conditions of return sludge from zone 3 to zone 1 during the reaction, flow rate under 20% of the influent flow unit. Each batch has a duration of 4 hours, distributed into 4 stages each 1H, they aeration and filling, reaction, settling and discharge. With these characteristics the cyclic activated sludge system of the present study showed for the treatment of sewage, high efficiency in the removal of organic matter, always above 90%, besides the good efficiency of nitrogen removal by nitrification and denitrification, which average concentration of ammonia and nitrate in the final effluent were respectively 2.8 and 11.4 mgN.L-1 for sludge age of 25 days, when operated at 12 days of age, the effluent showed a concentration of 6.6 to 12 4 mgN.L-1. Were also determined via respirometry maximum growth rates (n, max) for nitrifying bacteria and nitratantes, the respective value obtained were, 0.45 d-1 and 0.37 d-1 for sludge age of 12 days, results Nearby literature. Biological phosphorus removal was obtained with better results in the second stage, surpassing 95% efficiency, producing the final content of the effluent below 0.5 mgP.L-1 total phosphorus.

"Resumo/Abstract", "palavras-chave/keywords" nos cap?tulos trabalho. / Submitted by Jos? Henrique Henrique (jose.neves@ufvjm.edu.br) on 2017-03-27T20:52:05Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) fernanda_gandra_oliveira.pdf: 3187185 bytes, checksum: 690bd6e7967bbab89412d221de93c88a (MD5) / Approved for entry into archive by Rodrigo Martins Cruz (rodrigo.cruz@ufvjm.edu.br) on 2017-04-24T14:26:09Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) fernanda_gandra_oliveira.pdf: 3187185 bytes, checksum: 690bd6e7967bbab89412d221de93c88a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-24T14:26:09Z (GMT). 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Tal efici?ncia pode estar atribu?da ao processo de eletr?lise, em que o Fe0 origina Fe2+ levando ? produ??o do radical hidroxila que ? altamente oxidante, levando a destrui??o do contaminante. As rea??es seguiram a cin?tica pseudo-primeira ordem para remo??o do f?rmaco. Ap?s realizada a coleta as amostras foram submetidas a an?lise qu?mica, empregando-se as t?cnicas de espectrofotometria de UV-Vis, cromatografia l?quida de alta efici?ncia (CLAE) e a determina??o da demanda qu?mica de oxig?nio (DQO) tamb?m foi realizada. / As nanopart?culas de FZV imobilizadas sobre a superf?cie do carv?o ativado (nFZV-CAG) foram sintetizadas e caracterizadas para remo??o do f?rmaco Nimesulida (NMS) em sistemas aquosos. Os estudos foram realizados em bateladas com agita??o de 250 rpm durante 120 minutos, onde foram avaliadas a efici?ncia, concentra??o (20, 25 e 30% do comp?sito) e diferentes dosagens (0,1 a 10g) de nFZV-CAG. Os resultados mostraram que a dosagem de 10 g de 20%nFZV-CAG removeu cerca de 80% da NMS 50 mg L-1 em apenas 30 minutos de rea??o, e atingindo 100% em 120 minutos. Foi observada ainda uma remo??o de 80% da DQO ao final da rea??o. As velocidades de rea??o aumentaram na medida em que foram aumentadas as dosagens do comp?sito, o que seria esperado. Por?m, com o aumento da concentra??o (%) de nFZV n?o houve aumento na velocidade das rea??es. As rea??es seguiram uma cin?tica de pseudo-primeira ordem em rela??o ? remo??o da NMS. Ap?s realizada a coleta, as amostras foram submetidas a an?lise qu?mica, empregando-se as t?cnicas de espectrofotometria de UV- VIS, cromatografia l?quida de alta efici?ncia (CLAE) e a determina??o da demanda qu?mica de oxig?nio (DQO) tamb?m foi realizada. Para caracteriza??o do comp?sito foram empregadas as t?cnicas Microscopia Eletr?nica de Varredura acoplada ? Espectrometria de Energia Dispersiva de Raios-X (MEV-EDS), que mostraram claramente a presen?a da nanopart?culas sobre a superf?cie do carv?o, e analise de superf?cie do nFZV-CAG e do CAG tamb?m foram realizadas. / Disserta??o (Mestrado) ? Programa de P?s-Gradua??o em Qu?mica, Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, 2016. / The FZV nanoparticles immobilized onto the surface of the activated charcoal (nFZV-CAG) were synthesized and characterized for the removal of the pharmaceutical Nimesulide (NMS) in aqueous systems. The studies were performed in batch mode with stirring speeds of 250 rpm during 120 minutes, so that it was possible to evaluate efficiency, concentration (20, 25 and 30% of the composite) and different dosages (0,1 to 10g) of nFZV-CAG. The results showed that the dosage of 10g of 20%nFZV-CAG removed approximately 80% of NMS 50 mg L-1 in just 30 minutes of reaction, and reaching 100% in 120 minutes. It was still observed a removal of 80% of the COD (Chemical Oxygen Demand) at the end of the reaction. The reaction rates increased with the dosage of the composite, which was expected. Though, increasing the concentration (%) of nFZV did not result in higher reaction rates. The reactions followed a pseudo-first order kinetics for the removal of NMS. After the samples were collected, they were submitted to chemical analysis, employing the techniques of UV-VIS spectroscopy, high performance liquid chromatography (HPLC) and chemical oxygen demand (COD). In order to characterize the composite, the following techniques were used: Scanning Electron Microscopy (SEM) coupled with Energy Dispersive x-Ray spectroscopy (EDS), which showed clearly the presence of nanoparticles onto the charcoal surface. Analysis of the surface of nFZV-CAG were also performed. / The composite nFZV-CAG was used for the catalytic ozonation of NMS in aqueous media. The ozone was generated by an ozone generator IPABRAS, fuelled with air. Different catalytic processes were evaluated such as O3, CAG, O3-CAG, O3-nFZV-CAG, and the variation of the nFZV concentration for the removal of NMS. The results showed that the combination of O3- nFZV-CAG was very efficient, leading to the mineralization of approximately 70% of NMS in 120 minutes of reaction. Such efficiency can be attributed to the electrolysis process, in which the Fe0 generates Fe2+ which generates hydroxyl radicals that are highly oxidant, leading to the destruction of the contaminant. The reactions followed the pseudo-first order kinetics for the removal of the pharmaceutical. After the samples were collected, they were submitted to chemical analysis such as, UV-VIS spectroscopy, high performance liquid chromatography (HPLC) and chemical oxygen demand (COD).

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-02-18Bitstream added on 2014-06-13T18:53:40Z : No. of bitstreams: 1 rebeque_pvs_me_ilha.pdf: 2184375 bytes, checksum: 85d1dba31d0aecfc00a6316b5737526f (MD5) / Compósitos poliméricos condutores, também chamados de polímeros condutores extrínsecos, têm sido alvo de intensa pesquisa científica devido ao seu grande potencial de aplicação nos mais diversificados setores industriais. Esses materiais combinam as características de um polímero (leveza, flexibilidade, fácil processamento) com as de cargas condutoras (alta condutividade). O poliuretano derivado de óleo de mamona (PUR) é um polímero obtido pela mistura de pré-polímero e poliol (derivado de óleo de mamona) que apresenta grande potencial para ser utilizado como matriz polimérica em compósitos. Ele possui propriedades equivalentes aos dos poliuretanos (PU) convencionais e tem como vantagem ser um polímero biodegradável e proveniente de fonte renovável. Em relação às cargas condutoras, o negro de fumo (NF) é um dos materiais mais utilizados para esse fim, enquanto que pouco se encontra na literatura sobre o carvão ativado nano em pó (CANP), mesmo possuindo estrutura semelhante e maior condutividade que o NF. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo viabilizar os processos de síntese e fazer a caracterização elétrica dos compósitos poliuretano derivado de óleo de mamona/carvão ativado nano em pó (PUR/CANP) e poliuretano derivado de óleo de mamona/negro de fumo (PUR/NF) na forma de filmes pelo método “casting”, mantendo fixa a razão pré-polímero/poliol e variando a fração de volume de CANP e NF. A análise térmica foi feita por Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC), o estudo da condutividade dc e ac foram feitas pelo Método de Duas Pontas (tensão x corrente) (MDP) e pela técnica de Espectroscopia de Impedância Elétrica (EIE), respectivamente, e a análise morfológica foi feita em Microscópio Eletrônico de Varredura com canhão de elétrons por... / Conductive polymer composites, also called extrinsic conducting polymers, has been the subject of intense scientific research due to its great potential for industrial application. These materials combine the characteristics of a polymer (lightness, flexibility, easy processing) with the conductive fillers (high conductivity). The castor oil based polyurethane (PUR) is a polymer obtained from pre-polymer and polyol (based castor oil) mixing which has great potential to be used as matrix polymer in composites. It has properties equivalent to those of conventional polyurethane (PU) and has the advantage of being a biodegradable polymer and from a renewable source. In relation to conductive fillers, carbon black (CB) is one of the most widely used materials for this purpose, while in the literature there are few data about activated carbon nanopowder (ACNP), despite having similar structure and that the higher conductivity than CB. In this context, this work aims to provide the synthesis processes and electrically characterize of composite castor oil based polyurethane/activated carbon nanopowder (PUR/ACNP) and castor oil based polyurethane/carbon black (PUR/CB) in the form of films by casting, keeping the ratio pré-polímero/poliol fixed and varying the volume fraction ACNP and CB. The sample were characterized using Differential Scanning Calorimetry (DSC), Two Points Method (voltage x current) (TPM), Electrical Impedance Spectroscopy (EIS) and Scanning Electron Microscope with electron gun for field emission (FEG-SEM). DSC results showed that the glass transition temperature (Tg) of composites do not depend of type or volume fraction of conductive fillers. The results of electrical analysis showed that the samples of PUR/CB have lower percolation threshold than those of PUR/ACNP (20% vs. 40%). This result is due the distribution... (Summary complete electronic access click below)

O tratamento de águas residuárias industriais, submetido constantemente a cargas de choque, é pouco estudado no Brasil, sendo limitado o grau de conhecimento que se tem no mundo sobre os mecanismos de remoção de disruptores endócrinos nos sistemas de tratamento físico-químicos e biológicos. O presente trabalho traz um estudo de caso, envolvendo uma indústria com uma composição de produtos muito diversificada, com despejos líquidos de unidades isoladas de qualidades diversas e que tem como uma das principais matérias-primas, nonil fenóis, conhecidos disruptores endócrinos. Os mecanismos de remoção de carga orgânica e a avaliação da toxicidade da água residuária ao processo biológico de tratamento foram estudados em escala de laboratório, enquanto que a sua tratabilidade por coagulação, floculação, flotação com ar dissolvido seguido de sistema de lodos ativados, em escala piloto. Avaliou-se, também, a aplicabilidade do tratamento biológico com carvão ativado em pó. A grande variação qualitativa e quantitativa da água residuária bruta requer uma unidade de equalização com tempo de detenção de pelo menos 30 horas. O maior responsável por esta variação de qualidade é o processo da unidade química, cujo efluente é proveniente de lavagens de tanques e reatores. Apesar da reduzida eficiência de remoção de DQO obtida com a coagulação, floculação e flotação com ar dissolvido (20 a 30%), constatou-se que este tratamento é essencial para a redução da toxicidade ao processo biológico. A dosagem de coagulante e o pH ótimos variam conforme a característica do despejo e devem ser determinadas diariamente. No sistema biológico, observou-se uma remoção significativa da DQO do efluente bruto gerado na indústria, não apenas por biodegradação, mas também por volatilização e adsorção. Os testes de bancada evidenciaram remoções de DQO por arraste com ar de 47 a 77 % e por adsorção no lodo biológico, de 42%. Apesar dos constantes choques de carga orgânica e de poluentes tóxicos, conseguiu-se atingir o estado estacionário com variações máximas da concentração de sólidos em suspensão voláteis no tanque de aeração entre 20 e 30%. Neste período, a idade do lodo situou-se em torno de 25 a 30 dias e o tempo de detenção hidráulico foi de 3,8 dias. A eficiência média de remoção de DQO neste período foi de 86%. Os testes com a unidade piloto demonstraram que a utilização de carvão ativado em pó (CAP) produz resultados satisfatórios, comprovando a redução de poluentes tóxicos da água residuária e refletindo em uma significativa melhora na biodegradabilidade do efluente, com aumento da concentração de sólidos em suspensão voláteis no tanque de aeração (de 1380 mg/L para 3820 mg/L) e redução da amplitude de variação da DQO do efluente tratado que passou de 600 a 3200 mgO2/L para o sistema sem CAP para 300 a 600 mgO2/L para o sistema com CAP. Notou-se, também, com a adição de CAP, melhoria na sedimentação do lodo. Pode-se concluir também que o sistema de tratamento atendeu a legislação atual do Estado de São Paulo, com uma remoção média de 80% da DBO5. / Wastewater treatment systems continuously receiving shock loads and the behavior of contaminants under unsteady state conditions are not very well documented in our country, with limited degree of knowledge in the world on the removal of specific pollutants like endocrine disrupting chemicals (EDC) in physical chemical and biological wastewater treatment systems. The present work brings a case study regarding an industry which wastewaters were generated from plants with multiproducts and campaign production with variable composition, and with nonylphenols as one of their raw materials which is known as an endocrine disrupting chemical. The organic load and toxicity removal mechanisms of the wastewater to the biological treatment were studied in bench scale whilst their treatability was evaluated through coagulation, flocculation, dissolved air flotation followed by activated sludge, in pilot scale. The feasibility of the addition of powdered activated carbon to the biological system was also studied. The large qualitative and quantitative variability of the wastewater requires an equalization time of at least 30 hours. The main responsible for this variability in quality is the chemical unit process which wastewaters are originated from reactors and tanks cleanings. Although the low efficiency in COD removal obtained with coagulation, flocculation and dissolved air flotation (20 to 30%), it was found that this process is essential to the toxicity reduction for the biological process. Optimum pH and coagulant dose vary with the wastewater characteristics, and must be determined on a daily basis. On the biological system, it was observed important raw wastewater COD elimination not only through biodegradation, but also through volatilization and adsorption. Bench tests revealed COD elimination of 47 to 77% by air stripping and 42% by adsorption onto the biological sludge. Despite of constant organic and toxic shock loads, it had been possible to reach the steady state during which the maximum variation on the volatile suspended solids concentration was 20 to 30%. During this period, sludge age was around 25 to 30 days, and the hydraulic detention time was 3,8 days. Average efficiency on COD removal in this period was 86%. Tests results with PAC dosage on the pilot plant showed satisfactory, proving the reduction of toxic compounds from the wastewater and resulting in biodegradability improvement. The increase of volatile suspended solids in the aeration tank was from 1380 mg/L to 3820 mg/L, and reduction in the range of variation of remaining treated water COD from 600 to 3200 mgO2/L (system without CAP) down to 300 to 600 mgO2/L (system with CAP). The improvement on the sludge sedimentation with PAC addition was also remarkable. One can also conclude the treatment system attained the current legislation of the State of São Paulo, with 80% BOD5 removal.

Esta tese aborda a utilização de um filme fino nanoestruturado de dendrímero-Pt, eletroquimicamente ativado, no estudo da eletroquímica do citocromo C. O objetivo do estudo de proteínas redox em eletrodos é elucidar os mecanismos de transferência de elétrons das proteínas que estão envolvidas em processos redox biológicos, como a fotossíntese e a cadeia respiratória, e a exploração de enzimas redox para o desenvolvimento de biossensores eletroquímicos, células de biocombustíveis e aplicações em nanotecnologia. Antecedendo o processo de imobilização de biomoléculas, é preciso desenvolver eletrodos que facilitem transferências eletrônicas e não interfiram nas propriedades biológicas das biomoléculas a serem imobilizadas. Esta meta tem guiado pesquisadores na busca de um sistema ideal. Nesta busca, sistemas baseados em eletrodos modificados com materiais nanoestruturados (MNEs) têm sido aplicados. Nesta tese, para a obtenção dos eletrodos modificados com o hibrido dendrímero-Pt, primeiramente, foram sintetizadas as nanopartículas de Pt (NPsPt) encapsuladas no dendrímero poli(amidoamina) (PAMAM) pela redução química dos íons Pt encapsulados nas cavidades do PAMAM. A reação de complexação foi acompanhada por espectroscopia de absorção na região do UV-Vis (UV-Vis) e o encapsulamento foi investigado por espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier. As NPsPt encapsuladas em PAMAM (PAMAM-Pt) foram caracterizadas por microscopia eletrônica de transmissão. O híbrido PAMAM-Pt foi utilizado na obtenção de filmes automontados layer-by-layer sobre substrato de ITO. O tempo que o eletrodo deve ficar imerso na suspensão de PAMAM-Pt para que se forme uma camada e o número de camadas de PAMAM-Pt, intercaladas com camadas do poliânion poli(ácidovinilsulfônico), imobilizadas sobre o eletrodo de ITO, foram monitorados e determinados por voltametria cíclica (CV) e UV-Vis. Pela observação dos dados experimentais obtidos durante o processo de determinação do tempo de imersão e número de camadas, e levando-se em conta a importancia da obtenção de NPsPt com sítios eletrocatalíticos disponíveis para estudos e aplicações eletroquímicas, foi realizado um estudo sobre a ativação do eletrodo ITO/PAMAM-Pt por tratamento eletroquímico. A influencia deste tratamento na resposta eletroquímica dos eletrodos ITO/(PAMAM-Pt)n, para a reação de oxidação do hidrogênio adsorvido, foi investigada por CV e espectroscopia de impedância eletroquímica. O eletrodo ITO/PAMAM-Pt ativado eletroquimicamente foi utilizado nos estudos da eletroquímica do citocromo C (CytC) e o valor da constante de transferência de carga (ks) obtida pelo método de Laviron, foi 5,7 s-1, indicando que este eletrodo atua como um excelente dispositivo para a imobilização do CytC com excelente transferência de elétrons. A principal contribuição desta tese foi mostrar que, mediante tratamento eletroquímico, pode-se ativar e melhorar o desempenho de eletrodos modificados com membranas eletroativas de NPsPt encapsuladas em PAMAM. Também é possível obter eletrodos modificados com um filme nanoestruturado de PAMAM-Pt eletroquimicamente ativado, com excelente desempenho, economia de materiais, sem a necessidade de se produzir membranas com várias camadas e sem o uso de polieletrólitos que possam aumentar a resistência à transferência de elétrons e diminuir a eficiência do eletrodo. / This thesis discusses the use of a nanostructured thin film of dendrimer-Pt electrochemically activated, in the electrochemical study of cytochrome C. The objective of studying redox proteins at electrodes is to elucidate the mechanisms of electron transfer from the proteins that are involved in biological redox processes, such as photosynthesis and the respiratory chain, and the use of redox enzymes for the development of electrochemical biosensors, biofuel cells and applications in nanotechnology. Preceding the process of immobilization of biomolecules, it is necessary to develop electrodes that facilitate electronic transfers and which do not interfere with the biological properties of biomolecules to be immobilized. This goal has guided researchers in the search for an ideal system. In this quest, systems based on modified electrodes with nanostructured materials (MNEs) have been applied. In this thesis, platinum nanoparticles (NPsPt) encapsulated in the dendrimer poly(amidoamine) (PAMAM) by chemical reduction of ions Pt encapsulated in the cavities of PAMAM were synthesized to obtain the electrodes modified with hybrid dendrimer-Pt. The complexation reaction was monitored by absorption spectroscopy in the UV visible region (UV-Vis) and the encapsulation was investigated by Fourier transform infrared spectroscopy. The NPsPt encapsulated in PAMAM (PAMAM-Pt) were characterized by transmission electron microscopy. The hybrid PAMAM-Pt was used to obtain self-assembled films by layer-by-layer on ITO substrate. The time that the electrode must be immersed in the suspension of PAMAM-Pt for a layer to be formed, and the number of layers of PAMAM-Pt interspersed with layers of polyanion poly(vinylsulfoniacid) immobilized on the ITO electrode were monitored and determined by cyclic voltammetry (CV) and UV-Vis. By observing the experimental data obtained during the process of determining the immersion time and number of layers, and taking into account the importance of obtaining NPsPt with electrocatalytic sites available for studies and electrochemical applications, a study was conducted on the activation of the electrode ITO/PAMAM-Pt by electrochemical treatment. The influence of this treatment on the electrochemical response of electrodes ITO/(Pt-PAMAM)n, for the oxidation of adsorbed hydrogen, was investigated by CV and electrochemical impedance spectroscopy. The electrode ITO/PAMAM-Pt electrochemically activated was used in the electrochemical studies of cytochrome C (CytC) and the value of the electron transfer constant (ks), obtained by the method of Laviron, was 5.7 s-1, indicating that this electrode acts as an excellent device for immobilizing the CytC with excellent electron transfer. The main contribution of this thesis was to show that, upon electrochemical treatment, it is possible to activate and improve the performance of electrodes modified with electroactive membranes of NPsPt encapsulated in PAMAM. It is also possible to obtain modified electrodes with a nanostructured film PAMAM-Pt electrochemically activated with excellent performance, economy of materials, without the need to produce membranes with several layers and without the use of polyelectrolytes that may increase resistance to electron transfer and decrease the efficiency of the electrode.