O alto custo do carvão ativado tem motivado a busca por materiais adsorvedores de baixo custo, como os subprodutos industriais. Neste sentido, o uso dos subprodutos industriais de xisto: finos de xisto (XC), xisto retortado (XR) e xisto retortado com pneus (XRP), proveniente do processo PETROSIX/PETROBRAS, e o catalisador exaurido (CAT), da unidade de FCC (Craqueamento Catalítico em Leito Fluidizado), foram caracterizados e utilizados neste trabalho na adsorção de compostos orgânicos de efluente líquido industrial. O objetivo geral deste estudo é modelar matematicamente o processo de adsorção de compostos orgânicos em xisto, catalisador exaurido de FCC e carvão ativado em pó, utilizando o modelo HSDM (Modelo de Difusão por Superfície Homogênea), e o comportamento hidráulico do sistema adsorvedor. A caracterização estrutural e química de várias amostras de xisto (finos de xisto, xisto retortado e xisto retortado com pneus) e do catalisador exaurido de FCC, além do desenvolvimento de um modelo computacional para a simulação do processo de adsorção são contribuições adicionais ao trabalho. Os resultados de caracterização dos adsorventes de xisto mostram que estes materiais são basicamente macroporosos e com área superficial em torno de 0,51 a 3,36 2 . 1 m g , além de apresentarem as mesmas estruturas cristalinas, e micrografias características dos argilominerais. Já o adsorvente CAT mostrou-se formado basicamente por faujasita, sílica e alumina, apresentando-se na forma de grânulos esféricos, irregulares e microporosos, com área superficial característica de materiais zeolíticos (148 e 155 2 . 1 m g ). Os ensaios de adsorção realizados nos efluentes sintéticos e industriais (Fenólico e Petroquímico) mostraram que existe potencial de aplicação dos subprodutos industriais de xisto e CAT na remoção de compostos orgânicos (corantes, fenóis e COT) destes efluentes. Os resultados das simulações obtidos do modelo proposto mostraram que o tratamento unicamente por adsorção em xisto ou CAT, tendo em vista os padrões ambientais de descarte de efluente (resolução CONAMA 357), é inviável. Isto por que a quantidade de adsorvente requerida é muito elevada. Entretanto, tais adsorventes podem ser utilizados na redução da carga orgânica de ambos os efluentes. Por questões de transporte, é indicado que cada subproduto industrial seja utilizado na própria indústria que lhe deu origem. Ou seja, o CAT é indicado para o tratamento do efluente Petroquímico e os adsorventes de xisto para o Fenólico. / The high cost of the activated carbon has motivated the search of low cost adsorbents such as industrial by-products. In this sense, the use of industrial by-products of oil shale: Oil Shale (XC), Pirolized Oil Shale (XR) and Pirolized Oil Shale with Tires (XRP), from PETROSIX/PETROBRAS, and the spent catalyst (CAT), from FCC (Fluid Catalytic Cracking) unit were characterized and used in this work in the adsorption of organics compounds of industrial liquid effluent. The main contribution of this thesis is to propose a mathematical model to the adsorption process of organic compounds in oil shale, spent catalyst of FCC and powdered activated carbon. This model is based on HSDM (Homogeneous Surface Diffusion Model) model and on the hydraulic behavior of the adsorbent system. Other contribution is the structural and chemical characterization of several samples of oil shale (oil shale, Pirolized oil shale and Pirolized oil shale with Tires) and of the spent catalyst of FCC. A computational model to simulate the adsorption process of these materials is also developed and can be considered an additional contribution of this work. Experimental and simulated results allow characterization of the oil shale adsorbent as basically macroporous and with superficial area about 0.51 to 3.36 m2.g-1. In addition, they present the same crystal structures and clay micrografies characteristics. The adsorbent CAT is composed basically by Faujasite, silica and alumina. They present spherical beads, irregular forms and micropores, with superficial area characteristics of zeolitic materials (148 and 155 m2.g-1). The adsorption tests realized in the synthetic and industrial effluents (Phenolic and Petrochemical) showed the potential of application of the industrial by-products of oil shale and CAT in the removal of organics compounds (dyes, Phenol and COT) of these effluents. In respect of environmental standards to effluents disposal (CONAMA resolution 357), simulations results, obtained with the proposed model, has demonstrated that the use of only oil shale or CAT is not viable, because the high quantity of adsorbents required. However, such adsorbents can be used in the reduction of organic loads in both effluents, when combined with other processes. Each adsorbent showed be used where it is produced because of transportation cost. The CAT is indicated for the treatment of Petrochemical effluent while the others adsorbents may be applied in the phenolic effluent treatment.

A crescente taxa de urbanização com descarga de esgoto sem tratamento prévio nos ecossistemas aquáticos e o aumento do uso de fertilizantes para desenvolvimento agrícola são causas da aceleração da floração de cianobactérias em águas de mananciais destinadas ao consumo humano. Cabe ao tratamento de água para abastecimento atender as especificações da legislação em relação à potabilidade necessitando remover as cianobactérias e suas toxinas. Este trabalho teve por objetivo estudar a utilização de bagaço de cana-de-açúcar in natura para adsorção de microcistina-LR da Microcystis aeruginosa em comparação com o carvão ativado. Foram realizados ensaios de adsorção a temperatura ambiente, com três concentrações iniciais de microcistina-LR: 3,83, 3,33 e 2,36 μg.L-1 no tempo total de 10 h, e a caracterização físico-química dos adsorventes para analisar a remoção da microcistina-LR. O desempenho da adsorção foi avaliado pela capacidade adsortiva e pela eficiência da remoção de toxina. Os resultados para o bagaço de cana-de-açúcar in natura não possibilitaram o alcance do limite inferior de concentração de microcistina de 1,0 μg.L-1 estabelecido na Portaria MS 2914/2011, porém, permitiram eficiência 8% maior de remoção da microcistina no bagaço de cana-de-açúcar comparado ao carvão ativado para maior concentração de adsorvato, mesmo apresentando área superficial de 1,28 m2.g-1 e superfície menos porosa e heterogênea que o carvão. A melhor taxa de remoção foi de 65%. de microcistina para concentração de 2,36 μg.L-1 no carvão ativado. Verificou-se também que o desempenho dos adsorventes foi melhor representado pelo Modelo da Isoterma de Freundlich do que pelo Modelo da Isoterma de Langmuir. De modo geral, a utilização do bagaço de cana-de-açúcar in natura para remoção de microcistina demonstra ser uma alternativa no tratamento de água comparado a outros adsorventes, porém, necessitando ser melhor estudada. / Increasing urbanization rate with untreated sewage discharge in aquatic ecosystems, and the increased use of fertilizers for agricultural development are causes of the acceleration of cyanobacterial bloom in water fountains which are intended for human consumption. It is important that the treatment for water supply meets the specifications of legislation for the potability that requires removing cyanobacteria and their toxins. This work aimed to study the use of in natura sugarcane bagasse for microcystin-LR adsorption of Microcystis aeruginosa compared to activated carbon. Adsorption experiments were carried out at room temperature with three initial concentrations of microcystin-LR: 3.83, 3.33 and 2.36 μg.L-1 total time of 10 h, and physico-chemical characterization of adsorbents analyzing the removal of microcystin-LR. The performance was evaluated by the adsorption capacity and adsorption by the toxin removal efficiency. The results for in natura sugarcane bagasse did not allow the scope of microcystin concentration lower limit of 1.0 μg.L -1 established in the MS 2914/2011, however, it allowed 8% higher efficient removal of microcystin in bagasse sugarcane compared to activated carbon to higher concentration of adsorbents, even with surface area of 1.28 m2.g-1 and less porous and heterogeneous surface than coal. The best removal rate was 65% microcystin concentration to 2.36 μg.L-1 on activated carbon. It was also found that the performance of adsorbents was best represented by the Freundlich Isotherm of Model than the Model Langmuir Isotherm. In general, the use of in natura sugar bagasse for removing microcystin proves to be an alternative water treatment compared to other adsorbents, however, it needs further studies.

O alto custo do carvão ativado tem motivado a busca por materiais adsorvedores de baixo custo, como os subprodutos industriais. Neste sentido, o uso dos subprodutos industriais de xisto: finos de xisto (XC), xisto retortado (XR) e xisto retortado com pneus (XRP), proveniente do processo PETROSIX/PETROBRAS, e o catalisador exaurido (CAT), da unidade de FCC (Craqueamento Catalítico em Leito Fluidizado), foram caracterizados e utilizados neste trabalho na adsorção de compostos orgânicos de efluente líquido industrial. O objetivo geral deste estudo é modelar matematicamente o processo de adsorção de compostos orgânicos em xisto, catalisador exaurido de FCC e carvão ativado em pó, utilizando o modelo HSDM (Modelo de Difusão por Superfície Homogênea), e o comportamento hidráulico do sistema adsorvedor. A caracterização estrutural e química de várias amostras de xisto (finos de xisto, xisto retortado e xisto retortado com pneus) e do catalisador exaurido de FCC, além do desenvolvimento de um modelo computacional para a simulação do processo de adsorção são contribuições adicionais ao trabalho. Os resultados de caracterização dos adsorventes de xisto mostram que estes materiais são basicamente macroporosos e com área superficial em torno de 0,51 a 3,36 2 . 1 m g , além de apresentarem as mesmas estruturas cristalinas, e micrografias características dos argilominerais. Já o adsorvente CAT mostrou-se formado basicamente por faujasita, sílica e alumina, apresentando-se na forma de grânulos esféricos, irregulares e microporosos, com área superficial característica de materiais zeolíticos (148 e 155 2 . 1 m g ). Os ensaios de adsorção realizados nos efluentes sintéticos e industriais (Fenólico e Petroquímico) mostraram que existe potencial de aplicação dos subprodutos industriais de xisto e CAT na remoção de compostos orgânicos (corantes, fenóis e COT) destes efluentes. Os resultados das simulações obtidos do modelo proposto mostraram que o tratamento unicamente por adsorção em xisto ou CAT, tendo em vista os padrões ambientais de descarte de efluente (resolução CONAMA 357), é inviável. Isto por que a quantidade de adsorvente requerida é muito elevada. Entretanto, tais adsorventes podem ser utilizados na redução da carga orgânica de ambos os efluentes. Por questões de transporte, é indicado que cada subproduto industrial seja utilizado na própria indústria que lhe deu origem. Ou seja, o CAT é indicado para o tratamento do efluente Petroquímico e os adsorventes de xisto para o Fenólico. / The high cost of the activated carbon has motivated the search of low cost adsorbents such as industrial by-products. In this sense, the use of industrial by-products of oil shale: Oil Shale (XC), Pirolized Oil Shale (XR) and Pirolized Oil Shale with Tires (XRP), from PETROSIX/PETROBRAS, and the spent catalyst (CAT), from FCC (Fluid Catalytic Cracking) unit were characterized and used in this work in the adsorption of organics compounds of industrial liquid effluent. The main contribution of this thesis is to propose a mathematical model to the adsorption process of organic compounds in oil shale, spent catalyst of FCC and powdered activated carbon. This model is based on HSDM (Homogeneous Surface Diffusion Model) model and on the hydraulic behavior of the adsorbent system. Other contribution is the structural and chemical characterization of several samples of oil shale (oil shale, Pirolized oil shale and Pirolized oil shale with Tires) and of the spent catalyst of FCC. A computational model to simulate the adsorption process of these materials is also developed and can be considered an additional contribution of this work. Experimental and simulated results allow characterization of the oil shale adsorbent as basically macroporous and with superficial area about 0.51 to 3.36 m2.g-1. In addition, they present the same crystal structures and clay micrografies characteristics. The adsorbent CAT is composed basically by Faujasite, silica and alumina. They present spherical beads, irregular forms and micropores, with superficial area characteristics of zeolitic materials (148 and 155 m2.g-1). The adsorption tests realized in the synthetic and industrial effluents (Phenolic and Petrochemical) showed the potential of application of the industrial by-products of oil shale and CAT in the removal of organics compounds (dyes, Phenol and COT) of these effluents. In respect of environmental standards to effluents disposal (CONAMA resolution 357), simulations results, obtained with the proposed model, has demonstrated that the use of only oil shale or CAT is not viable, because the high quantity of adsorbents required. However, such adsorbents can be used in the reduction of organic loads in both effluents, when combined with other processes. Each adsorbent showed be used where it is produced because of transportation cost. The CAT is indicated for the treatment of Petrochemical effluent while the others adsorbents may be applied in the phenolic effluent treatment.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:01:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PedroHSO_DISSERT.pdf: 2680953 bytes, checksum: 2a5742ac4e3d4679d06b09232988727f (MD5) Previous issue date: 2014-07-24 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / In wastewater treatment, activated sludge systems have been a technology widely applied as secondary treatment. During this step, which has a strong biological aspect, it is necessary to introduce oxygen supply for the maintenance of metabolic activity of the bacteria through the aerators. Aeration devices are responsible for most of the energy consumption in this stage. In this background, the influence of three aeration intensities (atmospheric air flow 3.5, 7.0 and 10.5 L.min-1) and the concentration of dissolved oxygen (DO) on the dimension of activated sludge flocs as well as on the efficiency of organic matter removal were assessed using a traditional activated sludge system which was fed with synthetic domestic wastewater. Samples were taken weekly from the three units that make up the system feed, aeration and storage tank in order to verify the Chemical Oxygen Demand (COD). It was established the process efficiency through a comparison between the initial and final COD. Besides the parameters already mentioned, this monitoring work on activated sludge batch system was also observed by Mixed Liquor Suspend Solids (MLSS), Volatile Suspend Solids (VSS), pH and temperature measures. The results have showed a maximum removal efficiency around 75% in the first aeration sequence and approximately 85% for the second and third one. For the first aeration, the DO concentration remained higher than 3.0 mg.L-1 and a diameter range from 10 to 60 μm was observed. In the second e third sequence, the DO concentration remained higher than 4.0 mg.L-1 with a diameter range of 10 until 200 μm. Although the sequence 1 and 2 have presented similar performances for organic matter removal, the sequence 2 promoted a regular floc size distribution and with lower values of Sludge Volumetric Index (SVI) meaning a better flocculating ability. In addition, the results reaffirmed what the literature has reported: higher DO concentrations produce flocs with greater dimensions / No tratamento de ?guas residu?rias, os sistemas de lodos ativados t?m sido uma tecnologia largamente aplicada como tratamento secund?rio. Durante essa etapa, a qual possui uma caracter?stica fortemente biol?gica, ? necess?rio o fornecimento de oxig?nio para a manuten??o da atividade metab?lica das bact?rias atrav?s de aeradores. Os dispositivos de aera??o s?o respons?veis pela maior parte do consumo de energia ao longo dessa fase. Nesse contexto, a influ?ncia de tr?s intensidades de aera??o (vaz?o de ar atmosf?rico de 3,5, 7,0 e 10, 5 L.min-1) e a concentra??o de oxig?nio dissolvido (OD) sobre a dimens?o de flocos de lodo ativado, e bem como sobre a efici?ncia de remo??o foram avaliadas utilizando um sistema tradicional de lodos ativados alimentado com efluente dom?stico sint?tico. Amostras foram retiradas semanalmente das tr?s unidades que compunham o sistema tanque de alimenta??o, de aera??o e de armazenamento para verificar a Demanda Qu?mica de Oxig?nio (DQO). A efici?ncia do processo foi estabelecida atrav?s da compara??o entre a DQO inicial e final. Al?m dos par?metros j? mencionados, este trabalho de monitoramento do sistema de lodos ativados de bancada foi observado tamb?m por meio de medi??es de S?lidos em Suspens?o Totais (SST) e Vol?teis (SSV), pH e temperatura. Os resultados mostraram uma efici?ncia m?xima de remo??o de quase 75% na primeira sequ?ncia de aera??o e aproximadamente 85% para a segunda e terceira sequ?ncias. Para a primeira aera??o, a concentra??o de OD manteve-se maior que 3,0 mg.L-1 e uma faixa de di?metro de 10 a 60 μm foi observada, enquanto que na segunda e terceira sequ?ncia, a concentra??o de OD permaneceu superior a 4,0 mg.L-1 com uma faixa de di?metro de 10 a 200 μm. Embora a sequ?ncia 2 e 3 tenham apresentado, ambas, desempenhos similares para remo??o de mat?ria org?nica, a sequ?ncia 3 promoveu uma distribui??o de tamanho de flocos mais regular e com baixos valores de ?ndices Volum?tricos do Lodo (IVL), configurando em uma melhor habilidade de sedimenta??o. Em adi??o, os resultados reafirmam o que literatura tem relatado, maiores concentra??es de OD produzem flocos com maiores dimens?es

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:01:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AnaCSMO_TESE.pdf: 4366304 bytes, checksum: 034491089a42b2a0e2af84a9b17e3da3 (MD5) Previous issue date: 2010-12-29 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / Biosurfactants are molecules produced by microorganisms mainly bacteria as Pseudomonas and Bacillus. Among the biosurfactants, rhamnolipids play an important role due to their tensoactive as well as emulsifying properties. Besides can be produced in a well consolidated way the production costs of biosurfactants are quite expansive mainly if downstream processing is goning to be considered. Actually, attention has been given to identification of biosurfactants as well as optimization of its fermentative processes including downstream ones. This work deals with the development of strategies to recovery and purification of rhamnolipids produced by Pseudomonas aeruginosa P029-GVIIA using sugar-cane molasses as substrate. Broth free of cells was used in order to investigate the best strategies to recovery and purification produced by this system. Between the studied acids (HCl and H2SO4) for the acid precipitation step, HCl was the best one as has been showed by the experimental design 24. Extraction has been carried out using petroleum ether and quantification has been done using the thioglycolic acid method. Adsorption studies were carried out with activated carbon in a batch mode using a 24 experimental design as well as combined with an hydrophobic resin Streamline Phenyl aiming to separate the produced biosurfactant. Biosurfactant partial identification was carried out using High Performance Liquid Chromatography (HPLC). Experiments in batch mode showed that adsorption has been controlled mainly by pH and temperature. It was observed a reduction of 41.4% for the liquid phase and the solid phase it was possible to adsorb up to 15 mg of rhamnolipd/g of activated carbon. The kinetics of adsorption has been well fitted to a pseudo-first order reaction with velocity constant (k1) of 1.93 x 10-2 min-1. Experiments in packed bed ranging concentration on eluent (acetone) has been shown the highest recovery factor of 98% when pure acetone has been used. The combined effect if using activated carbon with an hydrophobic resin Streamline Phenyl has been shown successful for the rhamnolipids purification. It has been possible to purify a fraction of the crude broth with 98% of purity when the eluted of activated carbon packed bed was used with pure acetone / Os biossurfactantes s?o produzidos por microrganismos, principalmente, bact?rias do tipo Pseudomonas e Bacillus. Entre os biossurfactantes, o rhamnolip?deo ? o mais estudado devido as suas propriedades tensoativas e emulsificantes. Apesar do processo biotecnol?gico de produ??o de biossurfactante, j? tenha sido estabelecido h? alguns anos, o alto custo de produ??o e o caro processo de downstream t?m impedido sua ampla utiliza??o. Deste modo, os ?ltimos estudos est?o concentrados na identifica??o de potenciais surfactantes, na avalia??o de suas propriedades e na otimiza??o dos processos fermentativos para sua produ??o, bem como das etapas de purifica??o. Assim, o presente estudo tem como objetivo desenvolver estrat?gias para a recupera??o e purifica??o de ramnolip?deos produzidos por Pseudomonas aeruginosa P029-GVIIA utilizando mela?o de cana como substrato. Com o caldo fermentado livre de c?lulas estudou-se as melhores t?cnicas de recupera??o e purifica??o do biossurfactante produzido para este sistema. Dentre os ?cidos estudados (HCl e H2SO4) para a etapa de precipita??o ?cida o HCl foi o que obteve melhor resultado atrav?s de um planejamento experimental 24. A extra??o foi realizada com o ?ter de petr?leo e a quantifica??o atrav?s do m?todo do ?cido tioglic?lico. Estudos de adsor??o foram realizados com carv?o ativado tanto em batelada atrav?s de um planejamento experimental 24 como em leito fixo com carv?o ativado e o seu efeito combinado com uma resina de intera??o hidrof?bica Streamline Phenyl, com a finalidade de separar o biossurfactante produzido. Para a identifica??o parcial foi utilizada a cromatografia l?quida de alta efici?ncia (CLAE). Os ensaios em batelada mostraram que a adsor??o ? governada pelo pH e pela temperatura. A redu??o da concentra??o de ramnolip?deo para a fase liquida foi de 41,4% e para a fase s?lida, foi poss?vel adsorver os biossurfactantes na propor??o de 15 mg de ramnolip?deo/ g de carv?o. A cin?tica em batelada foi ajustada ao modelo cin?tico de pseudo-primeira ordem obtendo o valor da constante de velocidade k1= 1,93 x 10-2 min.-1. Os ensaios em leito fixo variando a concentra??o da acetona (eluente), obteve fator de recupera??o de ramnolip?deo de 98% de recupera??o foi para a acetona pura. O efeito combinado em leito fixo do carv?o ativado com a resina de intera??o hidrof?bica mostrou-se eficiente na purifica??o de ramnolip?deos. Foi poss?vel purificar uma fra??o do caldo bruto, cuja pureza atingiu 98% ao se utilizar o eluido do carv?o ativado com acetona pura

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-03-27T17:40:38Z No. of bitstreams: 1 PaulaFabianePinheiroDoNascimento_DISSERT.pdf: 4732486 bytes, checksum: 94b023559d6c9cc5363ef32dad0d736e (MD5) / Approved for entry into archive by Monica Paiva (monicalpaiva@hotmail.com) on 2017-03-27T17:52:46Z (GMT) No. of bitstreams: 1 PaulaFabianePinheiroDoNascimento_DISSERT.pdf: 4732486 bytes, checksum: 94b023559d6c9cc5363ef32dad0d736e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-27T17:52:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PaulaFabianePinheiroDoNascimento_DISSERT.pdf: 4732486 bytes, checksum: 94b023559d6c9cc5363ef32dad0d736e (MD5) Previous issue date: 2015-07-24 / Tendo em vista o aquecimento global promovido pela emiss?o de CO2, h? grande necessidade de desenvolver pesquisas que elimine esse poluente, principalmente com novos materiais, em particular res?duos s?lidos, viabilizando economicamente o processo. O presente trabalho tem como objetivo agregar valor ao carv?o rico em ?xidos met?licos originado da pir?lise do lodo do esgoto dom?stico e da serragem da madeira, para aplica??o no processo de adsor??o de CO2. Tamb?m foi avaliada a capacidade de adsor??o de CO2 com a ze?lita 13X comercial funcionalizada com grupo amina. As atividades experimentais realizadas compreenderam a ativa??o qu?mica dos carv?es com KOH e f?sica (atmosfera de nitrog?nio), funcionaliza??o da ze?lita 13X com MEA, caracteriza??o das amostras pelas t?cnicas BET, DRX, FRX, MEV e TG. A avalia??o da capacidade adsortiva dos s?lidos, frente ? adsor??o do CO2, foi realizada atrav?s dos processos est?tico (com mistura de 4% de CO2 e 96% de g?s inerte) e din?mico, sendo este ?ltimo, com uma mistura sint?tica de CO2, CO, CH4, H2 e hidrocarbonetos. No processo est?tico (utilizando um microadsorvedor acoplado a uma balan?a de suspens?o magn?tica), realizado na temperatura de 25?C e press?es de 0,5 a 5,0 bar, foram constru?das as isotermas de equil?brio da adsor??o, cuja equa??o do modelo (Langmuir) foi utilizada no balan?o de massa aplicado ao modelo din?mico. No processo din?mico de adsor??o, utilizando um reator de leito fixo, as curvas de rupturas foram obtidas na temperatura de 25?C, press?o de 1atm, vaz?o da mistura gasosa de 50 ml/min e 20 g de massa de adsorvente ativado termicamente. Os resultados mostraram que ap?s o tratamento qu?mico com KOH, os carv?es pirol?ticos obtiveram uma melhora significativa nas suas propriedades texturais, influenciando positivamente a sua capacidade adsortiva. O carv?o da pir?lise do lodo de esgoto teve sua ?rea superficial espec?fica aumentada de 8 a 11 vezes, ap?s a etapa de ativa??o, enquanto que para o carv?o da pir?lise da serragem da madeira esse aumento foi de 90 vezes. Os adsorventes tratados apresentaram os seguintes percentuais de remo??o de CO2: ze?lita pura - 63,32%, ze?lita funcionalizada com MEA - 67,89%, carv?o da pir?lise do lodo de esgoto - 41,46% e carv?o da pir?lise da serragem da madeira - 54,10%. O modelo din?mico aplicado se ajustou satisfatoriamente as curvas de rupturas com os valores experimentais, permitindo avaliar o coeficiente externo de transfer?ncia de massa (1,48 x 10-6 - 1,52 x 10-4 dm/min), o coeficiente de difus?o efetiva intrapart?cula (1,99 x 10-3 - 4,76 x 10-3 dm2/min) e o coeficiente de dispers?o axial do leito (3,54 x 10 -6 - 4,7 x 10-5 dm2/min).

Made available in DSpace on 2015-05-14T13:21:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2470601 bytes, checksum: bbe63c6c08f3ff229939be1fa3d736d8 (MD5) Previous issue date: 2011-11-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The aim of this study is the preparation and characterization of the Pd/C catalyst for the stearic acid decarboxylation in order to obtain paraffinic biodiesel. The precursors used in the coal preparation were the coconut endocarp and the Manila palm sheath. These coals were chemically activated and by microwave hydrothermal treatment with HNO3 solution. Its characterization showed that the microwave activation induced a decrease in catalysts microporous structure. The porous structure of each coal was determined by N2 adsorption at 77 K. The isotherm data were by BET, Langmuir, t-plot and BJH methods. The ZCP values and the ash content were determined. The identification and quantification of chemical groups on the activated coals surface used the Boehm method and infrared spectroscopy, which showed formation of carboxylic groups for all samples. The coals originated from the coconut endocarp (CAE AC and CAE MW), activated by both methods, had higher SMIC than the coals from the palm sheath (CAB and CAB AC MW). The CAB coals are more mesoporous, while the CAE coals have a more relevant microporous structure. The Pd/C catalysts were prepared by dry impregnation and by alcohol reduction. The catalysts characterization was performed using the SEM-FE, H2 chemisorption, N2 adsorption/desorption of at 77 K and FTIR. The metallic phase deposition favored a decrease in total surface area. The catalysts synthesized by dry impregnation showed larger micropore areas. The SEM-FE showed that in the catalysts prepared by alcohol reduction the metal deposition occurred preferentially at the surface, where as it in the catalysts prepared by dry impregnation, probably occurred within the pores. The Pd/C catalysts used in the catalytic decarboxylation reaction of stearic acid, at 350°C in H2 atmosphere showed conversions and high selectivity for heptadecane. The catalysts derived from coal CAE showed higher selectivity in relation to the formation of the desired product, the heptadecane. We observed a trend of higher conversions for the catalysts synthesized by dry impregnation. Some catalysts showed deactivation after three hours of reaction. / A proposta deste trabalho é estudar a preparação e caracterização do catalisador Pd/C para a descarboxilação do ácido esteárico, a fim de obter biodiesel parafínico. Os precursores utilizados na preparação dos carvões foram o endocarpo do coco da baía e a bainha da palmeira de manila. Estes carvões foram ativados quimicamente e por microondas com solução de HNO3. A estrutura porosa de cada carvão foi determinada por adsorção de N2 a 77 K. Os dados das isotermas foram tratados pelas metodologias de BET, Langmuir, t-plot e BJH. Sua caracterização permitiu concluir que a ativação por microondas induziu uma diminuição da estrutura microporosa dos catalisadores. Foram determinados os valores de PCZ e teor de cinzas. Na identificação e quantificação dos grupos químicos da superfície dos carvões utilizou-se o método de Boehm e espectroscopia de infravermelho, que evidenciaram a formação de grupos carboxílicos para todas as amostras ativadas. Os carvões originados do endocarpo do coco ativados quimicamente e por microondas (CAE AC e CAE MW) apresentaram SMIC mais elevadas do que os carvões provenientes da bainha da palmeira (CAB AC e CAB MW). Os carvões CAB são mais mesoporosos, enquanto os CAE possuem estrutura microporosa mais relevante. Todos os carvões ativados apresentaram PCZ ácido. A ativação do CAE por microondas favoreceu o aumento da estrutura mesoporosa, com significativa diminuição da microporosa. Os catalisadores Pd/C foram preparados por impregnação seca e por redução por álcool. A caracterização destes catalisadores foi feita através do FE-SEM, quimissorção de H2, adsorção/dessorção de N2 a 77 K e FTIR. A deposição da fase metálica favoreceu uma diminuição da área superficial total. Os catalisadores sintetizados por impregnação seca apresentaram maiores áreas de microporos. O FE-SEM mostrou que nos catalisadores preparados por redução por álcool a deposição do metal ocorreu preferencialmente na superfície, enquanto nos preparados por impregnação seca, possivelmente ocorreu dentro dos poros. Os catalisadores Pd/C utilizados na reação de descarboxilação catalítica do ácido esteárico a 350 ºC, em atmosfera de H2 apresentaram elevada atividade catalítica e seletividade para o heptadecano. Os catalisadores derivados do carvão CAE mostraram seletividade superior em relação à formação do produto desejado, o heptadecano. Foi observada uma tendência de conversões maiores para os catalisadores sintetizados por impregnação seca. Alguns catalisadores apresentaram desativação após três horas de reação.

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

O presente trabalho avaliou a possibilidade de receber e tratar resíduo de tanques sépticos num sistema dimensionado para tratar esgoto doméstico. Neste sentido, o objetivo deste estudo foi avaliar o co-tratamento deste resíduo numa estação de tratamento de esgoto composta por processo de lodos ativados. Para a realização desta avaliação utilizou-se o modelo matemático ASM1 e o software WRc Stoat 5.0. O modelo ASM1 descreve a remoção de matéria orgânica carbonácea, a nitrificação e a desnitrificação. Para atender ao objetivo proposto, foram realizadas simulações de quatro grupo de cenários, sendo que em cada grupo a ETE operava com uma vazão fixa e foi alterada a parcela de resíduo de tanque séptico a ser tratada no sistema. Para a realização das simulações, previamente realizou-se a estruturação do modelo matemático ao sistema de tratamento selecionado, ajustes dos coeficientes estequiométricos e parâmetros cinéticos e determinaram-se as concentrações de entrada e o fracionamento da DQO e do nitrogênio para o esgoto bruto e para o resíduo de tanque séptico. As simulações geraram como resultado a possibilidade de, num sistema dimensionado para uma vazão média de 180 m3/h e operado com uma vazão de 45 m3/h de esgoto doméstico receber 4,3 m3/h de resíduo de tanque séptico sem comprometer os padrões de lançamento. Já, no caso da mesma ETE operando com 90 m3/h, 135 m3/h e 162 m3/h, as parcelas possíveis de serem recebidas de resíduo de tanque séptico e concomitantemente atendendo aos padrões de lançamento definidos na legislação foram 3,6 m3/h, 3,3 m3/h e 2,9 m3/h. Os resultados obtidos permitem concluir que é viável co-tratar resíduo de tanque séptico com o esgoto doméstico e ao mesmo tempo atender aos padrões de lançamento definidos na legislação, desde que respeitados os fatores limitantes e as cargas máximas. O recebimento e o tratamento do resíduo de tanque séptico em sistemas projetados para esgoto doméstico mostram-se como práticas que podem ser implantados na gestão dos sistemas de esgotamento sanitário. Esta aplicação poderia contribuir para ampliar a correta destinação dos esgotos e consequentemente com a melhoria dos índices de atendimento do esgotamento sanitário. / The present work evaluated the possibility of receiving and treating septic tank residue in a system designed to treat domestic sewage. Therefore, the objective of this study was to evaluate the co-treatment of this residue in a sewage treatment plant with an activated sludge process. The ASM1 model and software WRc Stoat 5.0 were used to perform this evaluation. The ASM1 model describes the removal of carbonaceous organic matter, nitrification and denitrification processes. To attend the proposed objective, simulations of four scenarios group were realized and in each group the system operated with a fixed flow and was changed the portion of septic tank residue. Before running the simulations, the mathematical model was structured to the selected treatment system, adjustments of the stoichiometric coefficients and kinetic parameters and were determined the inputs and fractionations concentration of the COD and nitrogen for the sewage and the septic tank residue. The simulation results show that is possible, in a system designed for an average flow of 180 m3/h and underloaded with a domestic sewage flow of 45 m3/h to receive 4.3 m3/h of septic tank residue without compromising the standards. For systems operating at 90 m3/h, 135 m3/h and 162 m3/h, the possible parcels to be received from septic tank residue without compromising standards defined in the legislation were, respectively, 3.6 m3/h, 3.3 m3/h and 2.9 m3/h. The results allow the conclusion that it is feasible to co-treat septic tank residue with domestic sewage and at the same time respect the standards defined in the legislation, once the limiting flowrates and maximum loads are respected. The acceptance and treatment of septic tank residue in systems designed for domestic sewage are practices that can be implemented in the management of sanitary sewage systems. That can be enplaned to improve the management of sewage systems, therefore, expanding the correct destination of wastewater and consequently contribute to the improvement of sanitary sewage index.

A grande preocupação em estações de tratamento de água atualmente se deve a escolhas de tecnologias de tratamento inadequadas em relação às características do manancial de água explorado. Vários estudos têm mostrado que os processos que envolvem o tratamento por ciclo completo não são efetivos na eliminação dos efeitos gerados pela presença de algas e seus sub-produtos. A dupla filtração, tecnologia que emprega a filtração ascendente seguida de filtração rápida descendente, vem sendo muito estudada e utilizada no Brasil, principalmente para o tratamento de águas com altas concentrações de algas. O presente trabalho teve, como objetivo principal, verificar o tratamento da água do reservatório UHE Lajeado da cidade de Palmas-TO, utilizando a dupla filtração, a oxidação com cloro e a adsorção com carvão ativado pulverizado, visando principalmente à remoção de algas e possíveis subprodutos da oxidação. Para realização da pesquisa, foi montada uma instalação piloto de dupla filtração, composta pelas unidades de pré-cloração, adsorção em carvão ativado pulverizado, filtro ascendente em pedregulho e filtro rápido descendente de areia. Os filtros de pedregulho e de areia trabalharam com taxas de filtração de 120 e 180 m³/m².d, respectivamente. A água bruta utilizada no estudo apresentava concentrações de cianobactérias acima de 105 cel/mL. Os resultados encontrados mostraram que o sistema foi capaz de produzir água potável, atendendo aos padrões da portaria 518 do Ministério da Saúde, obtendo-se valores de turbidez na saída do filtro de areia sempre abaixo de 0,50 uT. Em todos os ensaios realizados houve remoção de cianobactérias e de clorofila-a acima de 99,0%, sendo que os filtros de pedregulho e de areia foram os principais responsáveis por esta remoção. O uso do carvão ativado pulverizado incrementou a remoção do carbono orgânico total. Não houve formação significativa dos subprodutos da desinfecção no efluente do filtro de areia, ficando os valores encontrados muito abaixo do máximo permitido pelas legislações brasileira e internacional. / One problem that frequently arises in water treatment plants is the inadequacy of the chosen treatment processes with respect to the source water quality. Several studies have shown that processes encompassing conventional water treatment have limited capability to remove compounds associated with algae and their by-products. In Brazil, a technology known as two-stage filtration has been studied and applied to the treatment of waters with high algae concentrations. The process employs two separated filters operated in sequence in the modes up and downflow. This research investigated the application of this technology, associated with chlorine oxidation and powdered activated carbon adsorption, for algae removal using water taken from UHE Lajeado, city of Palmas, TO. Also, the technology was applied for removal of potential by-products formed by reactions between chlorine and organic matter present in water. In order to carry out the research, a pilot installation was assembled. It was constituted by pre-oxidation and carbon adsorption columns, rapid-mix tank, and two-stage filtration. The gravel and sand filters operated up and downflow in sequence, with filtration rates of 120 and 180 m³/m².d, respectively. The input water had cyanobacteria concentrations higher than 105 cel/mL The observed results showed the pilot plant produced water in accordance with Brazilian standards, having turbidity levels lower than 0,5 uT. In all tests, cyanobacteria and chlorophyll removals were above 99% and the retention was achieved mostly by the gravel and sand filters. The use of powdered activated carbon caused an increase in the TOC removal. There was limited formation of by-products and those that were detected presented concentrations below international and Brazilian standards.