O presente estudo tem por objetivo avaliar a eficiência da remoção de corantes têxteis por meio do processo de adsorção em batelada e em coluna de leito fixo, utilizando caroço de cacau e caroço de pêssego para a produção de carvão ativado. Isotermas de adsorção foram obtidas em seis (6) diferentes temperaturas (na faixa de 25 a 50ºC). A concentração inicial de corante variou entre 300 e 1500 mg.L-1 para o corante Violeta Reativo 5 (RV-5) e 500 e 1700 mg.L-1 para o corante Vermelho de Prociona MX-5B (PR-5B). No estudo cinético, o tempo de retirada de amostras foi variado entre 5 e 480 min e foram analisadas duas diferentes concentrações iniciais, 400 mg.L-1 e 1000 mg.L-1 para RV-5 e 400 mg.L-1 e 600 mg.L-1 para o PR-5B. Para avaliar a capacidade de remoção de corantes pelos adsorventes produzidos, foram simulados dois efluentes contaminados por corantes usualmente empregados no tingimento de tecidos. Os resultados obtidos indicaram que o processo segue o modelo de Liu para os dois corantes em todas as temperaturas analisadas, apresentando capacidade máxima de remoção do RV-5 de 603,3 mg.g-1 para o CCA e 517,1 mg.g-1 para o CAC e para o corante PR-5B as capacidades máximas obtidas foram 297,2 mg.g-1 para o CPA e 174 mg.g-1 para o CAC. O modelo cinético de ordem-geral apresentou o melhor ajuste aos dados cinéticos para todas as condições analisadas. Os parâmetros termodinâmicos de adsorção indicam que há uma interação física entre os corantes e os adsorventes analisados, e que a adsorção é exotérmica e espontânea. Para os efluentes têxteis simulados, o CCA se mostrou capaz de reduzir acima de 95% a concentração de contaminantes nos efluentes simulados. Quando o CPA foi utilizado, a remoção de contaminantes foi acima de 88%. Os experimentos em coluna de leito fixo para o PR-5B indicaram que o processo de adsorção é favorecido para menores valores de vazão de alimentação e concentração inicial e maior massa de adsorvente. Os dados obtidos neste estudo mostram que os carvões produzidos apresentam potencial para remoção de corantes da indústria têxtil. / This study purpose evaluate the efficiency of removal of textile dyes by adsorption process in batch and fixed bed column, using cocoa seed and peach stone for carbon production. The adsorption isotherms were constructed in six different temperatures ranging between 25 and 50°C and the initial dye concentration ranged between 300-1500 mg.L-1 for the dye Reactive Violet 5 (RV-5) and 500-1700 mg.L-1 for the dye Procion Red MX-5B (PR-5B). In the kinetic study the time-sampling was varied between 5 and 480 min using two different initial concentrations, 400.0 mg L-1 and 1000 mg.L-1 to RV-5 and 400 mg.L-1 and 600 mg.L-1 to PR-5B. To evaluate the ability of removing the dyes with the prepared adsorbents two contaminated effluents were simulated with dyes used in the dyeing of textiles. The results indicate that the process is better fitted by Liu isotherm model for both dyes in all temperatures used, obtaining a maximum capacity removal for RV-5 of 603.3 mg.g-1 using CCA and 517.1 mg.g-1 for CAC and for the dye PR-5B the maximum adsorption capacities obtained were 297.2 mg.g-1 for the CPA and 174 mg.g-1 for CAC. The general-order kinetic model presented the best fit to the kinetic data for all examined conditions. The adsorption thermodynamic parameters indicate that exist a physical interaction between the dyes and adsorbents analyzed, the adsorption is physical, spontaneous and exothermic. For the simulated textile effluents, CCA has been shown to reduce by 99.4% the concentration of contaminants in the effluent A and 95.6% of the effluent B. When activated peach carbon (CPA) was used, contaminant removal was 94.7% and 88.4% for effluents A and B, respectively. The tests in a fixed bed column for the PR-5B show that the adsorption process is favored for lower flow rate and lower initial concentration and higher mass of adsorbent. The data obtained in this study show that the carbons produced have potential for removal of dyes from textile industry.

Regulações ambientais cada vez mais rigorosas em relação ao gerenciamento dos resíduos orgânicos estão impelindo a indústria para uma maior sustentabilidade no sentido de melhorar a relação beneficio/custo e também atender a demanda dos clientes. A valorização dos resíduos orgânicos é uma das áreas de investigação atuais que tem atraído grande atenção nos últimos anos como uma alternativa potencial à eliminação de uma vasta gama de resíduos em aterros sanitários. Os resíduos orgânicos como o lodo de esgoto têm sido encarados como um recurso com um potencial significativo para ser empregado como matéria-prima para a produção de vários tipos de produtos, materiais e combustíveis. Este estudo tem como objetivo fornecer subsídios sobre o potencial de uso de lodo de esgoto para produzir carvões ativados e novos materiais adsorventes misturando com diferentes materiais polissiloxanos para adsorção de poluentes orgânicos a partir de soluções aquosas. Os materiais adsorventes foram caracterizados por varias técnicas analíticas e funcionais e utilizados na adsorção de diclofenaco (DCF) , nimesulida (NM) e alguns compostos fenólicos a partir de soluções aquosas Esta tese visa contribuir em (i) comparar os métodos de pirólise (pirólise convencional e aquecimento assistido por micro-ondas) na preparação de carvões ativados a partir de lodo de esgoto. Para isso foi aplicado um planejamento experimental e metodologia de superfície de resposta no sentido de determinar quais as variáveis dos dois processos são as que influenciam na qualidade do carvão produzido; (ii) a combinação de lodo de esgoto com polissiloxanos para preparar adsorventes para adsorção de fármacos a partir de soluções aquosas por processos de adsorção. Os achados gerais desta tese mostraram (i) que ambos os métodos de pirólise produzem carvões ativados com elevadas porosidades e áreas superficiais; (ii) demonstrou-se também que lodo de esgoto pode ser um excelente precursor para a preparação de carvões ativados e que pode com sucesso ser combinado com outros precursores (como polissiloxanos) a fim de se obter novos materiais com diferentes funcionalidades e características; (iii) foi demonstrado que os carvões ativados, híbridos e materiais compósitos desenvolvidos durante o presente estudo são ótimos adsorventes, especialmente para a remoção de diclofenaco DCF e NM a partir de solução aquosa e; (iv) tanto por microondas ou por pirólise convencional, é possível desenvolver CAs de lodo de esgoto com alta eficiência para a remoção de compostos fenólicos em comparação com outros tipos de CAs relatados na literatura. Estes resultados indicam que o lodo de esgoto e polissiloxanos têm grande potencial como precursores para a preparação de materiais adsorventes para o tratamento de água poluída por compostos orgânicos. / Increasingly tighter regulations regarding organic waste are pushing the manufacturing industry toward higher sustainability to improve cost-effectiveness and meet customers’ demand. Organic waste valorisation is one of the current research areas that have attracted a great deal of attention over the past few years as a potential alternative to the disposal of a wide range of residues in landfill sites. Bio-waste like sewage sludge emerged as a resource with a significant potential to be employed as a raw material for the production of chemicals, materials and fuels given its abundant volumes generated globally. This study aims at providing insights into the potential of the use of the sewage sludge to produce activated carbons (ACs) and novel adsorbent materials mixing with different polysiloxanes materials for adsorption of organic pollutants from aqueous solutions. The characterization of adsorbents were achieved by several analytical and functional techniques and used for adsorption of diclofenac (DCF) and nimesulide (NM) from aqueous solutions. The novelties of the present study are (i) to compare both pyrolysis methods (conventional pyrolysis and microwave assisted heating) for preparation of activated carbons from sewage sludge for that It was applied an experimental design and response surface methodology were used for the preparation and comparison of activated carbon produced by both methods, conventional furnace and microwave; (ii) the combination of sewage sludge with polysiloxanes to prepare adsorbents to uptake pharmaceuticals and phenolic compounds from aqueous solutions by adsorption processes. The general findings of this thesis showed (i) that both methods of pyrolysis produce very good activated carbons from sewage sludge with high specific surface areas and high developed porosities; (ii) It was also shown that the sewage sludge can be an excellent precursor to prepare activated carbons and novels materials by mixing it with other precursors such polysiloxanes; (iii) It was shown that the activated carbons, hybrids and composites materials developed during the present study are good adsorbents, especially for the removal of a model diclofenac (DCF) and nimesulide (NM) from aqueous solution and; (iv) that by microwave and conventional pyrolysis it is possible to develop sludge-ACs with very high efficiency for phenolic compounds compared with others kind of ACs reported in literature. These results indicate that sewage sludge and polysiloxanes have great potential as precursors for preparation of adsorbent materials for water treatment polluted by organic pollutants compounds.

Submitted by Ana Hilda Fonseca (anahilda@ufba.br) on 2016-04-26T17:56:02Z No. of bitstreams: 1 TESE RAMOS, M S.pdf: 2946477 bytes, checksum: 8026fd4ce243b1a078f0ecbe41882b0e (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Hilda Fonseca (anahilda@ufba.br) on 2016-05-12T15:38:08Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TESE RAMOS, M S.pdf: 2946477 bytes, checksum: 8026fd4ce243b1a078f0ecbe41882b0e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-12T15:38:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TESE RAMOS, M S.pdf: 2946477 bytes, checksum: 8026fd4ce243b1a078f0ecbe41882b0e (MD5) / FAPESB e CNPq / Devido à crescente demanda pela diminuição dos custos de obtenção de produtos de alto valor comercial, bem como pela preservação do meio ambiente, diversos estudos têm sido conduzidos visando ao aproveitamento de resíduos de diversas origens, que são acumulados no meio ambiente. Neste contexto estudou-se, neste trabalho, a preparação de carvões ativados, a partir de resíduos industriais (resinas sulfônicas exauridas) e de mesocarpo do coco, com a finalidade de empregá-los como adsorventes, catalisadores ou suportes catalíticos. Para fins de comparação, uma resina sulfônica preparada em laboratório e a resina sulfônica comercial nova foram incluídas no estudo. Em todos os casos, foi empregado o copolímero estireno- divinilbenzeno. Os carvões ativados, obtidos a partir do copolímero, foram preparados através das etapas de calcinação (250 ºC), carbonização (900 ºC), ativação física com vapor d´água (800 ºC) e funcionalização (800 ºC), enquanto os carvões ativados preparados a partir do mesocarpo do coco verde foram carbonizados e ativados físicamente (em uma única etapa) com vapor d’água e funcionalizados, em diferentes temperaturas (600 e 800 ºC). As amostras foram caracterizadas por termogravimetria, análise térmica diferencial, difração de raios X, medida da área superficial específica e porosidade, redução termoprogramada, espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier, microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia Raman. Todas as amostras, obtidas a partir do copolímero, foram sólidos macroporosos contendo mesoporos e microporos e com áreas superficiais específicas elevadas, que variaram com a origem do copolímero e com os tratamentos ao longo do processo de síntese. A desordem estrutural dos carvões também variou com esses parâmetros. Em todos os casos, foram observados grupos fenólicos, carboxílicos, éster, quinonas e carbonatos. Os carvões ativados e/ou funcionalizados obtidos a partir do copolímero sintetizado em laboratório apresentaram os mais altos valores de área superficial específica (753 m2 g-1). No caso dos sólidos obtidos a partir do mesocarpo de coco verde, foram obtidos sólidos mesoporosos contendo microporos, com altas áreas superficiais específicas e com elevada organização estrutural, que variaram com os sucessivos tratamentos térmicos. O valor de área superficial específica mais elevado foi apresentado pelo carvão ativado e funcionalizado a 800 oC (527 m2 g-1). Comparando-se os carvões ativados e funcionalizados, obtidos a partir dos diferentes resíduos (resina polimérica e mesocarpo do coco), conclui-se que ambos são adequados para a obtenção de carvões ativados para emprego como adsorventes, catalisadores ou suportes catalíticos. Ambos produzem carvões ativados com áreas superficiais específicas elevadas (superiores a 527 m2 g-1) e com porosidade desenvolvida, formada por mesoporos e microporos. Dessa forma, o emprego desses materiais pode reduzir os custos de produção do carvão ativado e contribuir para a preservação do meio ambiente, pela diminuição de resíduos industriais e da agricultura, muitas vezes dispostos de forma indiscriminada. / Due to increasing demand for lower costs of obtaining products of high commercial value, as well as the preservation of the environment, many studies have been carried out addressed to the use of waste from various sources, which are accumulated in the environment. In this context, the preparation of activated carbons from industrial waste (exhausted sulfonic resins) and mesocarp of coconut was studied in this work, aiming to use them as adsorbents, catalysts or catalyst supports. For purposes of comparison, a sulfone resin prepared in the laboratory and a new commercial sulfonic resin were included in the study. For all cases, a styrene- divinylbenzene copolymer was used. The activated charcoals obtained from the copolymer were prepared through the steps of calcination (250 °C) carbonization (900 °C), physical activation using water vapor (800 °C) and functionalization (800 °C), while activated carbons prepared from the mesocarp of the coconut were carbonized and activated physically (in one step) with steam and functionalized at different temperatures (600 and 800 °C). The samples were characterized by thermogravimetry, differential thermal analysis, X-ray diffraction, specific surface area and porosity measurement, thermoprogrammed reduction, Fourier transform infrared spectroscopy, scanning electron microscopy and Raman spectroscopy. All samples obtained from the copolymer solids were macroporous containing mesopores and micropores and with high specific surface areas, which varied with the source of the copolymer and the treatments throughout the synthesis process. The structural disorder of activated carbons also varied with these parameters. For all cases, phenolic, carboxyl, ester, carbonate and quinones groups were observed. The activated carbons and / or functionalized obtained from the copolymer synthesized in the laboratory showed the highest values of specific surface area (753 m2 g-1). For solids obtained from coconut mesocarp mesoporous solids containing microporous materials with high specific surface areas and high structural organization, which varied with the successive heat treatments, were obtained. The value of the highest specific surface area was shown by the activated carbon functionalized at 800 oC (527 m2 g-1). Comparing the functionalized and activated carbons obtained through different residues (polymeric resin and coconut mesocarp), it can be concluded that both are suitable for obtaining activated carbons for use as adsorbents, catalysts or catalyst supports. Both produce activated carbons with high specific surface areas (higher than 527 m2 g-1) and developed porosity, formed by mesopores and micropores. Thus, the use of these materials can reduce the cost of production of activated carbon and contribute to preserve the environment by decreasing industrial and agriculture wastes, often indiscriminately disposed in i

Orientador: Prof. Dr. Wagner Alves Carvalho / Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia/Química, 2016. / A utilização de glicerol como substrato para reações de hidrogenólise, desidratação e hidrogenação é um meio mais sustentável para produzir propilenoglicerol (1,2-PDO) e hidroxiacetona (acetol). A conversão catalítica do glicerol é seletiva para estes produtos, utilizando catalisadores bifuncionais (ácido-metálico) e condições otimizadas de temperatura, massa de catalisador e fluxo de H2. Este trabalho teve como objetivo montar um sistema reacional em fluxo, adequado para realizar a conversão do glicerol de modo eficiente. Foram preparados carvões ativados (CA) comercial e de biomassa (caroço de azeitona), com e sem tratamento oxidativo, com impregnação de metal Cu ou Ni. Os materiais obtidos foram caracterizados por adsorção e dessorção de N2, titulação de grupos ácidos superficiais, análise termogravimétrica, dessorção à temperatura programada, redução à temperatura programada, quimissorção de H2, difração de raios-X e microscopia eletrônica de varredura. O teste de eficiência do reator foi realizado com o catalisador comercial mássico cromita de cobre (CuCr), onde foi obtido mais de 90% de conversão do glicerol e até 50% de rendimento para o 1,2-PDO. Em seguida foram estudados catalisadores suportados a base de CA comercial utilizando os metais Cu ou Ni, em que o Ni suportado CA apresentou resultados melhores de conversão do glicerol (superior a 90%) e de rendimento para o 1,2-PDO (20%). Por fim, foram testados CA¿s obtidos a partir de caroço de azeitona, com tratamento oxidativo e impregnados com Ni. Os catalisadores de biomassa foram mais eficientes do que os catalisadores CA (comercial), com conversão do glicerol superior a 90% e rendimento para o 1,2-PDO (25%). / Using glycerol as substrate for reactions of hydrogenolysis, dehydration and hydrogenation is a sustainable way to produce propylene glycol (1,2-PDO) and hydroxiacetone (acetol). Catalytic conversion of glycerol is selective for these products, using bifunctional catalysts (acid-metallic) and optimized conditions of temperature, mass of catalyst and H2 flow. This study aimed to build a reactional system in fixed-bed reactor, suitable to perform a glycerol conversion efficiently. It were prepared activated carbon (CA) commercial and from biomass (olive stone), with and without oxidative treatment, with Cu or Ni metal impregnation. Materials obtained were characterized by adsorption and desorption of N2, surface acid groups titration, termogravimetric analysis, temperature programmed desorption, temperature programmed reduction, H2 chemisorption, X ray diffraction and scanning electronic microscope. Efficiency test of reactor were performed with commercial mass catalyst, copper chromite (CuCr), which were obtained more than 90% of glycerol conversion and up to 50% 1,2-PDO yield. Then it were studied supported catalysts commercial CA-based using Cu or Ni metal, which CA-supported Ni presented better results of glycerol conversion (up to 90%) and 1,2-PDO yield (20%). At last, it were tested CA¿s obtained from olive stone, with oxidative treatment and impregnated with Ni. Catalysts from biomass were more efficient than commercial CA catalysts, with glycerol conversion up to 90% and 1,2-PDO yield up to 25%.

Orientador: Cláudio Cabello / Banca: Manoel Lima de Menezes / Banca: Waldemar Gastoni Venturini Filho / Banca: Ana Paula Cerino Coutinho / Banca: Jorge Horii / Resumo: Este trabalho teve como objetivo purificar bioetanol originário de amido de mandioca utilizando processos de adsorção e troca iônica, avaliar a influência da temperatura, tempo de contato, concentração de adsorvente, vazão, tempo de residência nos processos de adsorção e troca iônica, analisar como os diferentes parâmetros desses processos afetam importantes características físico-químicas do bioetanol, tais como: condutividade, acidez e teste de Barbet, visando propor inovações nos sistemas de purificação, substituindo os processos clássicos de redestilação que são consumidores de energia. O estudo ainda propõe novas metodologias para aplicação na melhoria da qualidade de etanol produzido em pequenas unidades utilizando a mandioca como matéria-prima. Para a realização deste trabalho foram utilizados: a) etanol adquirido e comercializado no mercado, tais como, etanol neutro, etanol de primeira, etanol de segunda; b) etanol produzido em escala piloto no CERAT/UNESP; e c) etanol preparado em laboratório denominado neste trabalho de solução e etanol fortificado. Para a preparação da solução e do etanol fortificado foram adicionadas ao etanol padrão algumas das substâncias orgânicas provenientes da fermentação do amido de mandioca, todas com alto grau de pureza para observar o desempenho das metodologias propostas. Para a purificação das diferentes amostras e das soluções etanólicas foram empregados: a) processo de adsorção; b) processo de troca iônica; e c) processo combinando adsorção e troca iônica. No processo de purificação por adsorção foram testados, como adsorventes... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The objective of present work was to purify bioethanol from cassava starch using adsorption and ion exchange processes, to evaluate the influence of the temperature, contact time, adsorbent concentration, flow rate, residence time in these adsorption and ion exchange processes, to analyze as the parameters different of those processes affect important physico-chemical properties of the bioethanol such as conductivity, acidity and Barbet, to propose innovations in the purification systems, replacing the classic processes of redistillation that are consumers of energy. The study still propose new methodologies for application in the improvement of the quality of ethanol produced in small units using cassava as raw material. For the accomplishment of this work were used: a) purchased and sold ethanol in the market, such as, neutral ethanol, first ethanol, second ethanol; b) ethanol produced in scale pilot in the CERAT/UNESP; and c) ethanol prepared in the laboratory named as solution and contaminated ethanol. For the preparation of the solutions and of the contaminated ethanol, were added to the standard ethanol some organic substances from the fermentation of the cassava starch, all with a high degree of purity to observe the performance of the proposed methodologies. For the purification of samples different and of ethanolics solutions were employed: a) adsorption process; b) ion exchange process; and c) process combining adsorption and ion exchange. In the purification process by adsorption were tested, as adsorbents, different types of activated charcoal and diatomaceous earth. In the ion exchange... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Os sistemas de lodos ativados se destacam pelo fato de oferecerem a possibilidade de remoção satisfatória de nutrientes como nitrogênio e fósforo, com poucos requisitos de área. Para aperfeiçoar esse processo de remoção, o sistema pode ser otimizado a fim de alcançar satisfatórias condições de pH, temperatura, aeração, entre outros. As bactérias presentes no lodo ativado são capazes de transformar e remover o nitrogênio através dos processos de nitrificação e desnitrificação. As reações de nitrificação são catalisadas por diferentes gêneros de bactérias autotróficas, entres os quais Nitrosomonas, Nitrobacter, Nitrospira, Nitrococcus. Existem evidências mais recentes de que estas reações de nitrificação podem, em certa medida, também ser catalisadas por organismos heterotróficos. Assim, a identificação das bactérias presentes em lodos ativados de Estações de Tratamento de Efluentes (ETE), bem como o estudo dos fatores que podem ou não influenciar na eficiência do processo de remoção de nutrientes, é muito importante para a otimização do sistema. As análises físico-químicas e, posterior, análises da composição bacteriana foram realizadas em amostras de afluente, efluente e de lodo de quatro diferentes estações de tratamento. As coletas foram realizadas em ETE de dois abatedouros de aves, de uma indústria de embalagens de papel e de um hospital particular. As amostras analisadas mostraram resultados pouco similares entre si, evidenciando diferenças nos processos de nitrificação e desnitrificação conforme a ETE de origem. Os resultados encontrados para as análises físico-químicas nas amostras estudadas estiveram de acordo com os parâmetros normalmente encontrados para efluentes industriais e de acordo com os exigidos pela legislação (CONAMA, 2011), com exceção de apenas uma amostra (hospital), que teve um valor de nitrogênio amoniacal (21,23 mg/L) na saída do sistema acima do valor máximo permitido pela legislação vigente (20 mg/L). A eficiência de remoção de DQO em todas as estações de tratamento esteve na faixa entre 67,5% e 97,8%. A amostra da ETE da Indústria de Embalagens de Papel foi a que demonstrou maior eficiência de remoção de DQO (97,8%), enquanto que uma das amostras da ETE do Hospital Particular, que apresentou a maior DQO na entrada do sistema, foi a que obteve menor eficiência de remoção (67,5%). A remoção de nitrogênio amoniacal foi observada, com exceção de uma amostra, em todas as demais, e sua eficiência de remoção foi bastante variável nas amostras, com valores considerados satisfatórios para o parâmetro estudado (99,7%) e abaixo do esperado para sistemas de lodos ativados (24,6%). A menor eficiência de remoção de nitrogênio amoniacal (24,6%) foi encontrada para uma amostra da ETE Hospital, enquanto a maior eficiência se observou para a amostra da ETE Embalagens de Papel (99,7%). As amostras de lodo foram analisadas molecularmente através de nested PCR e DGGE, com posterior sequenciamento genético. Os primers utilizados na técnica de nested PCR foram: 11f e 1492r (primers universais), NIT3r (Nitrobacter), Nos1225r (Bactérias oxidadoras de amônio), Ntspa685r (Nitrospira), sendo o primer Eub338f utilizado em conjunto com os primers específicos. Já o PCR realizado para o DGGE foi realizado utilizando-se os primers 968F GC e 1392r. As análises moleculares demonstraram que as bactérias mais comuns nos processos de tratamento por lodos ativados (Bactérias oxidadoras de amônio, nitrobacter e nitrospira) estiveram presentes (pelo menos um dos gêneros) em quase todas as amostras testadas por PCR. A amostra que mostrou maior eficiência de remoção de DQO e nitrogênio amoniacal teve, também, resultado positivo para todos os primers utilizados (Bactérias oxidadoras de amônio, nitrobacter e nitrospira) na técnica de PCR, sugerindo que o processo de nitrificação foi satisfatório. Das amostras que tiveram resultado positivo para as amplificações com primers específicos para nitrificantes, apenas uma teve correspondência de resultado positivo no sequenciamento genético (Bactérias oxidadoras de amônio). / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2016-11-23T17:48:34Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Carla Maria Pauletti.pdf: 2032023 bytes, checksum: 05c1e6ec8f9dadc338303f4fd9581a5d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-23T17:48:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Carla Maria Pauletti.pdf: 2032023 bytes, checksum: 05c1e6ec8f9dadc338303f4fd9581a5d (MD5) Previous issue date: 2016-11-23 / PETROBRAS, Brasil.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-06-09T23:48:16Z No. of bitstreams: 1 WalquiriaJoseaneDaSilva_TESE.pdf: 16091943 bytes, checksum: 4d824d72df038be54420a272040d4e16 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-06-10T21:05:16Z (GMT) No. of bitstreams: 1 WalquiriaJoseaneDaSilva_TESE.pdf: 16091943 bytes, checksum: 4d824d72df038be54420a272040d4e16 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-10T21:05:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 WalquiriaJoseaneDaSilva_TESE.pdf: 16091943 bytes, checksum: 4d824d72df038be54420a272040d4e16 (MD5) Previous issue date: 2015-10-26 / A Prote??o Respirat?ria Ocupacional ? atualmente uma exig?ncia legal do Minist?rio do Trabalho e Emprego para garantia da sa?de e seguran?a de milhares de trabalhadores que labutam com exposi??o habitual a subst?ncias nocivas que possam ocasionar doen?as ocupacionais por inala??o de ar contaminado no local de trabalho, cuja principal via de penetra??o no organismo humano ? o Sistema Respirat?rio. Carv?es ativados s?o materiais obtidos a partir de fontes carbon?ceas e utilizados como elemento tecnol?gico filtrante nos equipamentos destinados a prote??o respirat?ria individual. Fomentada por esse contexto, e visando potencializar conceitos de eco-efici?ncia e sustentabilidade em produ??o de materiais, este trabalho destina-se a produ??o de carv?o ativado com potencial filtrante a partir de um rejeito agr?cola abundante na regi?o Nordeste do Brasil atrav?s de uma rota que favorece carboniza??o e ativa??o simult?neas, seguido de neutraliza??o t?rmica. A biomassa precursora foi caracterizada por Ensaios padr?es para determina??o do teor de umidade e cinzas, An?lise Qu?mica Elementar, An?lises T?rmicas (TG e DSC) e Distribui??o Granulom?trica por difra??o a laser. As amostras de carv?es ativos sintetizadas foram caracterizadas por Difra??o de Raios X (DRX), Medidas de ?rea espec?fica por BET, Microscopia Eletr?nica de Varredura (MEV), An?lise assistida com ultravioleta vis?vel e Redu??o ? Temperatura Programada (TPR) por Am?nia. A rota empregada favorece uma tecnologia alternativa para o aproveitamento de res?duos e aplic?vel para a Prote??o Respirat?ria Ocupacional. A atmosfera de queima influencia diretamente na produ??o. A temperatura de carboniza??o variou conforme a estabilidade t?rmica da amostra. A cristalinidade, morfologia, teor mineral?gico, ?rea superficial espec?fica e a adsor??o em fase l?quida e gasosa variaram em fun??o da intera??o do res?duo precursor com o tipo e concentra??o de ?cido utilizado. Os ensaios de adsor??o demonstraram a efetividade da ativa??o segundo a rota experimental proposta. O potencial catal?tico dos materiais produzidos para uso em m?scaras respirat?rias foi evidenciado pelo ensaio de TPR. O processo de produ??o estudado se mostrou eficaz para obten??o dos carv?es promovendo processamentos e aplica??es mais nobres para materiais cujo uso tem sido restrito a meras aplica??es prim?rias ou descarte, mas cujo potencial tecnol?gico ? amplo, empreendedor, sustent?vel, vi?vel em escala industrial e de baixo custo.

Regulações ambientais cada vez mais rigorosas em relação ao gerenciamento dos resíduos orgânicos estão impelindo a indústria para uma maior sustentabilidade no sentido de melhorar a relação beneficio/custo e também atender a demanda dos clientes. A valorização dos resíduos orgânicos é uma das áreas de investigação atuais que tem atraído grande atenção nos últimos anos como uma alternativa potencial à eliminação de uma vasta gama de resíduos em aterros sanitários. Os resíduos orgânicos como o lodo de esgoto têm sido encarados como um recurso com um potencial significativo para ser empregado como matéria-prima para a produção de vários tipos de produtos, materiais e combustíveis. Este estudo tem como objetivo fornecer subsídios sobre o potencial de uso de lodo de esgoto para produzir carvões ativados e novos materiais adsorventes misturando com diferentes materiais polissiloxanos para adsorção de poluentes orgânicos a partir de soluções aquosas. Os materiais adsorventes foram caracterizados por varias técnicas analíticas e funcionais e utilizados na adsorção de diclofenaco (DCF) , nimesulida (NM) e alguns compostos fenólicos a partir de soluções aquosas Esta tese visa contribuir em (i) comparar os métodos de pirólise (pirólise convencional e aquecimento assistido por micro-ondas) na preparação de carvões ativados a partir de lodo de esgoto. Para isso foi aplicado um planejamento experimental e metodologia de superfície de resposta no sentido de determinar quais as variáveis dos dois processos são as que influenciam na qualidade do carvão produzido; (ii) a combinação de lodo de esgoto com polissiloxanos para preparar adsorventes para adsorção de fármacos a partir de soluções aquosas por processos de adsorção. Os achados gerais desta tese mostraram (i) que ambos os métodos de pirólise produzem carvões ativados com elevadas porosidades e áreas superficiais; (ii) demonstrou-se também que lodo de esgoto pode ser um excelente precursor para a preparação de carvões ativados e que pode com sucesso ser combinado com outros precursores (como polissiloxanos) a fim de se obter novos materiais com diferentes funcionalidades e características; (iii) foi demonstrado que os carvões ativados, híbridos e materiais compósitos desenvolvidos durante o presente estudo são ótimos adsorventes, especialmente para a remoção de diclofenaco DCF e NM a partir de solução aquosa e; (iv) tanto por microondas ou por pirólise convencional, é possível desenvolver CAs de lodo de esgoto com alta eficiência para a remoção de compostos fenólicos em comparação com outros tipos de CAs relatados na literatura. Estes resultados indicam que o lodo de esgoto e polissiloxanos têm grande potencial como precursores para a preparação de materiais adsorventes para o tratamento de água poluída por compostos orgânicos. / Increasingly tighter regulations regarding organic waste are pushing the manufacturing industry toward higher sustainability to improve cost-effectiveness and meet customers’ demand. Organic waste valorisation is one of the current research areas that have attracted a great deal of attention over the past few years as a potential alternative to the disposal of a wide range of residues in landfill sites. Bio-waste like sewage sludge emerged as a resource with a significant potential to be employed as a raw material for the production of chemicals, materials and fuels given its abundant volumes generated globally. This study aims at providing insights into the potential of the use of the sewage sludge to produce activated carbons (ACs) and novel adsorbent materials mixing with different polysiloxanes materials for adsorption of organic pollutants from aqueous solutions. The characterization of adsorbents were achieved by several analytical and functional techniques and used for adsorption of diclofenac (DCF) and nimesulide (NM) from aqueous solutions. The novelties of the present study are (i) to compare both pyrolysis methods (conventional pyrolysis and microwave assisted heating) for preparation of activated carbons from sewage sludge for that It was applied an experimental design and response surface methodology were used for the preparation and comparison of activated carbon produced by both methods, conventional furnace and microwave; (ii) the combination of sewage sludge with polysiloxanes to prepare adsorbents to uptake pharmaceuticals and phenolic compounds from aqueous solutions by adsorption processes. The general findings of this thesis showed (i) that both methods of pyrolysis produce very good activated carbons from sewage sludge with high specific surface areas and high developed porosities; (ii) It was also shown that the sewage sludge can be an excellent precursor to prepare activated carbons and novels materials by mixing it with other precursors such polysiloxanes; (iii) It was shown that the activated carbons, hybrids and composites materials developed during the present study are good adsorbents, especially for the removal of a model diclofenac (DCF) and nimesulide (NM) from aqueous solution and; (iv) that by microwave and conventional pyrolysis it is possible to develop sludge-ACs with very high efficiency for phenolic compounds compared with others kind of ACs reported in literature. These results indicate that sewage sludge and polysiloxanes have great potential as precursors for preparation of adsorbent materials for water treatment polluted by organic pollutants compounds.

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Commercial activated carbons from coconut shell of babaçu and dendê in their original form and chemically modified with concentrated solutions of nitric and sulfuric acid, as well as sulfonated carbon developed from the rice husk, were evaluated for the adsorption capacity against compounds nitrogen residues present in the vacuum residue and synthetic charge. The textural characteristics of the adsorbents were also evaluated, in which it was observed that the modification with acid reduces the specific area of the activated carbons, but it promotes an increase in the removal of quinoline from the medium. From the preliminary batch adsorption test, the activated carbon from dendê treated with sulfuric acid (CDAS) was able to remove 67.08% of the quinoline present in the solution and was selected for kinetic and equilibrium study. The adsorption kinetics of quinoline were relatively fast for the three concentrations studied (500, 2000, 5000 mg L-1), reaching equilibrium after 240, 120 and 60 minutes of contact, respectively. The kinetic data for the three systems fit the pseudo-second order model better. The equilibrium data were better adjusted to the Freundlich model, revealing the physisorption character of adsorptive process. The maximum adsorption capacity obtained by Langmuir model was 56.63 mg g-1. The results show that CDAS is a promising adsorbent for the removal of quinoline in organic medium. In relation to the vacuum residue sample, batch adsorption tests were conducted in such a way to ascertain the efficiency in class N removal. The results of Mass Spectrometry, ESI (±) Orbitrap MS, showed that the adsorbents CBB and CBAN were more selective in the removal of the non-basic nitrogen compounds, while the basic nitrogenous ones were more persistent and were not removed by any of the adsorbents tested. / As frações pesadas do petróleo, especialmente o resíduo de vácuo, concentram as maiores quantidades de compostos nitrogenados. Tais compostos são considerados contaminantes do processo de refino, e interferem nas etapas de conversão para obtenção de derivados mais leves a partir das frações pesadas. Esta dissertação teve por objetivo avaliar a remoção de compostos nitrogenados por meio do processo de adsorção. Solução de quinolina solubilizada em tolueno foi utilizada como carga sintética. Carvões ativados comerciais de casca de coco de babaçu e de dendê, em suas formas original e modificados quimicamente com soluções concentradas de ácido nítrico e sulfúrico, além de carvão sulfonado desenvolvido a partir da casca de arroz, foram avaliados quanto à capacidade de adsorção frente a compostos nitrogenados presentes na carga sintética e no resíduo de vácuo (resíduo da última etapa de destilação do petróleo). As características texturais dos adsorventes também foram avaliadas, e foi observado que a modificação com ácido reduziu a área específica dos carvões, no entanto promoveu o aumento da remoção de quinolina do meio. A partir do teste preliminar de adsorção em batelada, o emprego do carvão ativado da casca de dendê tratado com ácido sulfúrico (CDAS) resultou na remoção de 67,08% da quinolina presente na solução e foi selecionado para estudo cinético e de equilíbrio. A cinética de adsorção da quinolina revelou um processo relativamente rápido para as três concentrações estudadas (500, 2000, 5000 mg L-1), atingindo o equilíbrio após 240, 120 e 60 minutos de contato, respectivamente. Os dados cinéticos, para os três sistemas, foram ajustados com sucesso ao modelo de pseudo-segunda ordem. Os dados de equilíbrio foram melhor ajustados ao modelo de Freundlich, revelando o caráter de fisissorção do processo adsortivo. A capacidade de adsorção máxima, obtida segundo modelo de Langmuir foi de 56,63 mg g-1. Os resultados mostram que o CDAS é um adsorvente promissor para a remoção de quinolina em meio orgânico. Em relação à amostra de resíduo de vácuo, ensaios de adsorção em batelada foram conduzidos de tal forma a averiguar a eficiência na remoção da classe N. Os resultados de Espectrometria de Massas, ESI (±) Orbitrap MS, mostraram que os adsorventes CBB e CBAN foram mais seletivos na remoção dos compostos nitrogenados não-básicos, enquanto os nitrogenados básicos mostraram-se mais persistentes, não sendo removidos por nenhum dos adsorventes testados.

Este trabalho de pesquisa teve por objetivo avaliar o efeito do descarte de lodo aeróbio no desempenho do reator UASB. Em paralelo, foi verificado o efeito dessa operação na qualidade do efluente final da ETE, no desempenho operacional da unidade de pós-tratamento e nas características do biogás produzido no reator UASB. De modo geral, não houve impacto negativo no processo de digestão anaeróbia em termos de DQO filtrada no efluente, que foi semelhante quando o afluente era composto essencialmente de esgoto bruto, na ordem de 60 a 80 mg/L. Por outro lado, os resultados indicaram uma tendência de redução da qualidade do efluente do reator UASB em termos de DQO total e sólidos em suspensão, quando da alimentação desse reator com excesso de lodo aeróbio. Em 2016, a concentração média de DQO total no efluente foi da ordem de 529 mg/L e a concentração média de SST foi na ordem de 672 mg/L quando o afluente do reator UASB era composto com excesso de lodo aeróbio, ao passo que, sem excesso de lodo aeróbio no afluente, a DQO total média no efluente foi de 269 mg/L e a concentração média de SST foi de 349 mg/L. Porém, essa redução da qualidade pareceu estar relacionada a uma sobreposição de efeitos associado a presença de lodo aeróbio no afluente, e a sistemática adotada na estação para remoção de lodo anaeróbio do reator UASB. Quando não havia remoção de excesso de lodo anaeróbio de fundo do reator UASB, a qualidade do efluente se manteve durante a maior parte do tempo monitorado compatível com os períodos onde o afluente do reator UASB era composto essencialmente de esgoto bruto, indicando que o lodo de fundo, mais concentrado, exerce papel fundamental na retenção do lodo aeróbio na zona de digestão do reator UASB. Essa constatação se mostrou mais explícita quando as operações de descarte de excesso de lodo aeróbio e remoção de lodo anaeróbio do reator UASB ocorriam em períodos distintos. Nessa condição, a concentração média de DQO total no efluente foi de 254 mg/L e a concentração média de SST foi de 314 mg/L, ao passo que sem lodo aeróbio no afluente do reator UASB, a concentração média de DQO total no efluente foi de 191 mg/L e a concentração de SST foi de 258 mg/L. As características do biogás produzido variaram quando o sistema era alimentado com excesso de lodo aeróbio no afluente, apresentando, nessa condição, maior concentração de CO2 e menor concentração de H2S. Não houve, alteração da concentração média de metano quando da presença de excesso de lodo aeróbio no afluente. Outro aspecto observado foi a falta de correlação entre os parâmetros DQO removida e produção volumétrica de biogás quando o afluente do reator UASB continha excesso de lodo aeróbio. Na ausência de excesso de lodo aeróbio no afluente, houve correlação entre essas variáveis, porém uma correlação fraca, na ordem de 0,40, que pode ser explicada por uma captação ineficaz do biogás produzido, devido a vazamentos pela linha de quebra-escuma do separador trifásico, e por perdas de metano dissolvido com o efluente. Com relação ao impacto na unidade de pós-tratamento, a baixa capacidade de remoção de lodo de excesso da ETE devido a dificuldades de ordem operacional e contratual, condicionaram a operação do sistema de lodo ativado com elevadas concentrações de sólidos em suspensão. Nessa condição, o sistema de aeração apresentou baixa eficiência de transferência de oxigênio para o licor misto, o que impactou negativamente no consumo de energia elétrica do processo de lodo ativado, aumentando o custo operacional da ETE. A qualidade do efluente final da ETE, de modo geral, não foi impactada pela operação de descarte de lodo aeróbio no reator UASB, tendo mantido durante a maior parte do tempo DQO média na ordem de 40 mg/L no efluente e concentração de sólidos em suspensão totais em média na ordem de 25 mg/L. A nitrificação e desnitrificação foi variável ao longo do período do estudo, sendo que o processo apresentou eficiência média de remoção de nitrogênio em torno de 66%. / The objective of this research was to evaluate the effect of aerobic sludge discard on UASB reactor performance. In parallel, the effect of this operation on the final effluent quality of the WWTP, the operational performance of the post-treatment plant and the characteristics of the biogas produced in the UASB reactor were verified. In general, there was no negative impact on the anaerobic digestion process in terms of dissolved COD in the effluent, which was similar when the influent was composed essentially of raw sewage, in the order of 60 to 80 mg / L. On the other hand, the results indicated a tendency to reduce the quality of the UASB reactor effluent in terms of total COD and suspended solids when feeding this reactor also with excess aerobic sludge. In 2016, the mean concentration COD in the effluent was of the order of 529 mg / L and the mean concentration SST was 672 mg / L when the UASB reactor inflow was composed of excess aerobic sludge, while, without excess of aerobic sludge in the influent, the mean COD in the effluent was 269 mg / L and the mean concentration of SST was 349 mg / L. However, this quality reduction seemed to be related to an overlap of effects associated with the presence of aerobic sludge in the influent, and the system adopted at the WWTP to remove anaerobic sludge from the UASB reactor. When there was no removal of excess anaerobic bottom sludge from the UASB reactor, the quality of the effluent remained for most of the monitored time consistent with the periods where the UASB reactor inflow was essentially composed of raw sewage, indicating that the sludge from deep, more concentrated, plays a fundamental role in the retention of aerobic sludge in the digestion zone of the UASB reactor. This finding was more explicit when the operations of excess aerobic sludge and anaerobic sludge removal from the UASB reactor occurred at different periods. In this condition, the mean COD concentration in the effluent was 254 mg / L and the mean SST concentration was 314 mg / L, whereas without aerobic sludge in the UASB reactor, the mean total COD concentration in the effluent was 191 mg / L and the concentration of SST was 258 mg / L. The characteristics of the biogas produced varied when the system was fed with excess of aerobic sludge in the influent presenting, in this condition, a higher concentration of CO2 and a lower concentration of H2S. There was, fortunately, no change in the average concentration of methane when there was an excess of aerobic sludge in the influent. Another important aspect observed was the lack of correlation between the COD removal parameters and volumetric biogas production when the UASB reactor inflow contained excess aerobic sludge. In the absence of excess aerobic sludge in the influent, there was a correlation between these variables, but a weak correlation, in the order of 0.40, which can be explained by an inefficient capture of the biogas produced, due to leaks by the three-phase separator, and for losses of methane dissolved with the effluent. Regarding the impact on the post-treatment unit, the low sludge removal capacity of the WWTP due to operational and contractual difficulties, conditioned the operation of the activated sludge system with high concentrations of suspended solids. In this condition, the aeration system presented low oxygen transfer efficiency for the mixed liquor, which negatively impacted the electric power consumption of the activated sludge process, increasing the operational cost of the WWTP. The final effluent quality, in general, was not affected by the aerobic sludge discharge operation in the UASB reactor, having maintained for the most part the average COD in the order of 40 mg / L in the effluent and the solids concentration in suspension on average in the order of 25 mg / L. Nitrification and denitrification were variable throughout the study period, with the average nitrogen removal efficiency around 66%.