Made available in DSpace on 2015-03-26T12:26:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2077124 bytes, checksum: 59f01201db0c813515df97522a0e48f4 (MD5) Previous issue date: 2008-02-28 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Paper mill industrial processes consume large quantities of water consequently leading to large mill effluent volumes. One way to reduce water consumption is by increasing water reuse in the paper mill. Direct water reuse is not always possible because of poor effluent quality and effluent treatment may be necessary to permit reuse. Membrane bioreactors are a new treatment technology that are little used, mainly due to the lack of scientific and technical knowledge of their implementation. The present study examined the technical viability of thermophilic treatment of paper machine effluents in a membrane bioreactor. The studied was divided into three experiments. The main objective of the first experiment was to compare performance of laboratory-scale conventional activated sludge (CAS) and a membrane bioreactor (MBR) with 0,02µm porosity membranes in treating printing and writing paper machine white water at 35, 45 and 55°C. Results showed that the BRM was more efficient that the CAS in removing part of the effluent contaminant load. Average percent removals of chemistry oxygen demand (COD) in the CAS were 70.0, 78.1 and 76.7% and in the MBR 81.4, 81.9 and 78.7% at temperatures of 35, 45 and 55°C, respectively. Treated effluent total suspend solids (TSS) values in the CAS were 39, 54 and 88 mg.L-1 at of 35, 45 and 55°C. No TSS were detected in the MBR treated effluent. Turbidities of effluents treated in the CAS were 16, 35 and 165 NTU at temperatures 35, 45 and 55°C. MBR treated effluent presented no turbidity. Alkalinity and hardness of effluent treated by CAS were lower than for effluent treated by the MBR. The main objective of Experiment II was to compare performance of MBR effluent treatment under mesophilic (35°C), thermotolerant (45°C) and thermophilic (55°C) conditions. In Experiment II an MBR system composed of three reactors operating in parallel at the three different temperatures were used. This experiment was divided into three stages, with different COD loads in each: Stage 1 2.57 Kg.m-3.d-1; Stage II 4.75 Kg.m-3.d-1 and Stage III 9.43 Kg.m-3.d-1. The results showed that the increase in temperature led to reduction in COD removal efficiencies. Removals of COD in Stage I were 95.5, 94.2 and 91.9%, at temperatures of 35, 45 e 55°C, respectively. In Stage II, removal efficiencies were 97.4, 95.6 and 95.0% at 35, 45 and 55°C, respectively. In Stage II, removal efficiencies were 95.6, 93.3 and 89.7% at 35, 45 and 55°C, respectively. No TSS were detected in any of the treated effluents. Treated effluent turbidity increased with increased treatment temperature. Average turbidity of treated effluents were 0.11, 0.24 and 1.13 NTU in Stage I, 0.10, 0.16 and 1.01 NTU in Stage II and 0.87, 2.00 and 4.34 NTU in Stage III for treatment at 35, 45 e 55°C, respectively. Average conductivities of treated effluents were 1812, 1937 and 2927 µS.cm-1 for Stages I, II and III, respectively. Treated effluent color was greater for treatment at 55°C. Average color was 23, 23 and 102 mg.L-1 Pt in Stage I, 31, 36 and 127 mg.L-1 Pt in Stage II and 46, 58 and 163 mg. L-1 Pt in Stage III for temperatures of 35, 45 and 55°C, respectively. Average hardness values in treated effluents were 258, 203 and 160 mg.L-1 in Stage I, 439, 350 and 292 mg.L-1 in Stage II and 639, 565 and 495 mg.L-1 in Stage III, for treatments at 35, 45 and 55°C. No filamentous bacteria were found at 55°C and flocculation was deficient. The main objective of Experiment III was to evaluate sludge microbial diversity in aerobic MBRs operating under mesophilic and thermophilic conditions. It was found that increased temperature reduced reactor sludge microbial diversity and richness. A new microbial community was established above 45°C that differed structurally from the community present in the MBR operated at 35°C. / Fábricas de papel consomem elevadas quantidades de água nos seus processos industriais gerando, conseqüentemente, grande volume de efluentes. Aumentar o reuso de água é uma forma que as empresas encontram para reduzir o consumo de água nas fábricas de papel. A reutilização da água nem sempre é possível devido a sua qualidade, o que requer um tratamento prévio. Biorreatores a membranas constituem uma nova tecnologia de tratamento, ainda pouco utilizada em decorrência do desconhecimento técnico e científico para sua implementação. O presente estudo verificou a viabilidade técnica de utilização de biorreatores a membranas para o tratamento termofílico de efluentes de máquinas de papel. O estudo foi dividido em três experimentos. O objetivo principal do primeiro experimento foi comparar o desempenho de um sistema de tratamento de efluentes por Lodos Ativados Convencional (LAC) e um sistema de tratamento de efluentes por Biorreator a Membranas (BRM), cuja porosidade das membranas era de 0,02µm, para remover os contaminantes orgânicos e inorgânicos presentes na água branca de uma máquina de papel para imprimir e escrever em três diferentes temperaturas: 35, 45 e 55 °C. Neste experimento foram utilizados dois sistemas laboratoriais de tratamento de efluentes composto de um LAC e um BRM. No experimento I, os estudos mostraram que o BRM foi mais eficiente do que o LAC para remover parte dos contaminantes presentes no efluente. As percentagens médias de remoção de DQO para o LAC foram 70, 78,1 e 76,7% e para o BRM foram 81,4, 81,9 e 78,7%, para as temperaturas de 35, 45 e 55°C, respectivamente. As concentrações de SST no efluente tratado no sistema LAC foram 39, 54 e 88 mg.L-1 para as temperaturas de 35, 45 e 55°C. No BRM não foi detectado SST no efluente tratado. A turbidez do efluente tratado pelo LAC foi 16, 35 e 165 UNT para as temperaturas de 35, 45 e 55°C. No BRM não houve turbidez no efluente tratado. As concentrações de alcalinidade e de dureza no efluente tratado para o LAC foram inferiores às taxas obtidas pelo BRM. O objetivo principal do Experimento II foi comparar os desempenhos dos sistemas de tratamentos de efluentes por BRM em condições mesofílica (35°C), termotolerante (45°C) e termofílica (55°C). No Experimento II foi utilizado um sistema de BRM composto de três reatores, operando em paralelo, em três temperaturas diferentes. Este Experimento foi dividido em três etapas, sendo que, cada etapa foi utilizada uma carga diferente de DQO: Etapa I 2,57 Kg.m-3.d-1; Etapa II 4,75 Kg.m-3.d-1 e Etapa III 9,43 Kg.m-3.d-1. Os resultados demonstraram que o aumento da temperatura ocasionou uma redução nas eficiências de remoção de DQO. As taxas de remoções de DQO na Etapa I, para as temperaturas de 35, 45 e 55°C, foram 95,5, 94,2 e 91,9%, respectivamente. Para a Etapa II, as taxas foram 97,4, 95,6 e 95,0% para as temperaturas de 35, 45 e 55°C, respectivamente. Para a Etapa III, as taxas de remoções de DQO foram 95,6, 93,3 e 89,7% para as temperaturas de 35, 45 e 55°C, respectivamente. Em nenhum tratamento foi detectada concentrações de SST no efluente tratado. A turbidez nos efluentes tratados aumentou à medida que aumentou a temperatura dos tratamentos. As médias de turbidez dos efluentes tratados, para a Etapa I, foram 0,11, 0,24 e 1,13 UNT; na Etapa II foram 0,10, 0,16 e 1,01 UNT e na Etapa III foram 0,87, 2,00 e 4,34 UNT para as temperatura de 35, 45 e 55°C, respectivamente. A média das condutividades dos efluentes tratados foram 1812, 1937 e 2927µS.cm-1 para as Etapas I, II e III, respectivamente. A cor nos efluentes tratados foi maior para os tratamentos realizados à temperatura de 55°C. As médias das concentrações de cor, para a Etapa I, foram 23, 23 e 102 mg.L-1 Pt; na Etapa II foram 31, 36 e 127 e na Etapa III foram 46, 58 e 163 mg. L-1 Pt, para as temperaturas de 35, 45 e 55°C, respectivamente. Quanto à concentração de dureza nos efluentes tratados, na Etapa I as médias foram 258, 203 e 160 mg.L-1. Na Etapa II, as médias foram 439, 350 e 292 mg.L-1 e na Etapa III, as médias foram 639, 565 e 495 mg.L-1, para as temperaturas de 35, 45 e 55°C. Não foram encontradas bactérias filamentosas na temperatura de 55°C e a floculação foi deficiente. O Experimento III teve como principal objetivo avaliar a diversidade biológica dos microrganismos em dois BRMs aeróbios, nas condições mesofílica e termofílica. Este experimento verificou que o aumento da temperatura reduziu a diversidade e a riqueza dos microrganismos presentes no lodo. A partir de 45°C estabeleceu-se uma nova comunidade microbiana, diferente das comunidades presentes nos reatores à temperatura de 35°C.

Submitted by Danilo Santiago Gomes Lucio (lucio.dsg@gmail.com) on 2018-03-29T16:12:59Z No. of bitstreams: 1 Dissertação.pdf: 2575733 bytes, checksum: fd6e8f3765866027ea686275654e5998 (MD5) / Approved for entry into archive by Cristina Alexandra de Godoy null (cristina@adm.feis.unesp.br) on 2018-03-29T16:41:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 lucio_dsg_me_ilha.pdf: 2575733 bytes, checksum: fd6e8f3765866027ea686275654e5998 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-29T16:41:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 lucio_dsg_me_ilha.pdf: 2575733 bytes, checksum: fd6e8f3765866027ea686275654e5998 (MD5) Previous issue date: 2016-02-01 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O tratamento de efluentes oriundos de águas residuárias possui importância significativa para diminuir os impactos ambientais provocados pela ação do homem em determinado meio. Atualmente, existem parâmetros legais que normatizam os processos de tratamento de esgoto doméstico para que o efluente gerado seja processado antes de seu despejo em recursos hídricos com o intuito de diminuir a ação de agentes biológicos e substâncias/compostos químicos nocivos à saúde do homem e do meio ambiente. A investigação de mestrado proposta objetivou analisar a eficiência da remoção de nutrientes, proveniente de esgoto doméstico, por intermédio da utilização de um Reator Granular em Tubo Concêntrico com Circulação, a partir da administração de carvão ativado de bagaço de cana-de-açúcar (CABC) como material de suporte. O reator foi fixado em uma Estação Elevatória de Esgoto do município de Ilha Solteira - SP. Para avaliar a eficácia do tratamento proposto, as variáveis: temperatura, pH, alcalinidade, DQO, sólidos sedimentáveis, sólidos suspensos, sólidos totais, nitrogênio total e fósforo total do efluente submetido ao reator foram monitoradas em consonância com o Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. O estudo foi desenvolvido em duas fases: de partida (desenvolvimento do biofilme no material de suporte) e operacional (aumento dos ciclos operacionais no reator e menor tempo de sedimentação), sendo esta última subdividida em Fase A (análises da DQO, temperatura e pH) e Fase B (avaliação da remoção da matéria carbonáceas, matéria nitrogenada e fósforo). Os resultados demonstram que o os grânulos aeróbios podem ser cultivados em reatores granulares em tubos concêntricos com circulação. A investigação também apresentou viabilidade para a remoção da carga orgânica carbonácea em 65% e 78% nas Fases A e B, respectivamente, quando o sistema foi operado em menores tempos de ciclos e de sedimentação. A remoção da matéria nitrogenada e do fósforo total foram, em média, de 51% e 37%, respectivamente. A diminuição do tempo de operação dos ciclos, bem como do tempo de sedimentação favoreceram a eficácia do sistema. / Treatment of effluents from wastewater has significant importance to reduce the environmental impacts caused by human action. Currently, there are legal standards that regulate the domestic wastewater treatment processes for the effluent to be processed before eliminating on water resources in order to reduce the action of biological agents and harmful chemical substances to human health and the environment. The research proposal aimed to analyze the efficiency of removal of nutrients from sewage, through the use of a Reactor Granular in Concentric pipe with circulation from the activated carbon of sugarcane bagasse (CABC) as a support material. The reactor was set at a pumping station sewage in Ilha Solteira - SP. To evaluate the effectiveness of the proposed treatment variables: temperature, pH, alkalinity, total COD, solids sedimented, suspended solids, total solids, total nitrogen and phosphorus from the reactor was monitored in accordance with the Standard Methods of Examination of Water and Wastewater. The study was conducted in two phases: starting (development of biofilm on the support material) and operational (increased cycle times in the reactor and reduced settling time), the operational phase was subdivided into Phase A (analysis of COD, pH and temperature) and Phase B (evaluation of the removal of carbonaceous matter, nitrogen and phosphorus matter). The investigation also showed viability for removal of carbonaceous organic load at 65% and 78% in phase A and B, respectively, when the system was operated at lower cycle times and sedimentation. The removal of nitrogenous matter and total phosphorus were on average 51% and 37%, respectively. The reduction of the operation cycle time and the settling time favoring the system's effectiveness.

CNPq / Florações de cianobactérias em reservatórios de abastecimento de água têm ocorrido com uma frequência cada vez maior, causando diversos problemas de ordem operacional nos sistemas de tratamento de água em decorrência da elevada densidade de células, além de preocupações quanto à eficiência do tratamento na remoção de metabólitos como cianotoxinas e compostos odoríferos. Este trabalho teve por objetivo avaliar a aplicabilidade da Moringa oleifera Lam pura e associada ao policloreto de alumínio (PACl) na remoção de células de Microcystis aeruginosa, microcistinas, 2-MIB e geosmina por meio de flotação por ar dissolvido e filtração rápida, utilizando carvão ativado granular. Primeiramente, os sais NaCl e CaCl2 foram avaliados para a extração do coagulante de M. oleifera. As amostras consistiram em água sintética adicionada de ácido húmico e células de M. aeruginosa para valores iniciais de 25 uT. O coagulante obtido com 1M CaCl2 de M. oleifera apresentou maior eficiência de remoção de cor, turbidez e número de células, sendo, para ele, indicada como ideal a dose de 50 mg L-1. É indicado que o CaCl2 não permite uma maior eficiência de extração do coagulante, mas sim que participe na formação dos flocos. A partir desses resultados, considerou-se a substituição de 10 a 50% do coagulante salino por PACl. O conjunto de coagulantes em proporções de 70:30 e 60:40 de M. oleifera e PACl permitiram uma melhoria na eficiência de remoção de células e redução do carbono orgânico residual. Finalmente, para essas proporções, foi avaliada a contribuição do uso de carvão ativado granular (CAG) como camada intermediária de filtro de areia visando à remoção de microcistinas, 2-MIB e geosmina. As amostras foram adicionadas de 50 ng L-1 de 2-MIB e geosmina, e 25 μg L-1 de microcistina-LR equivalente, antes dos ensaios. O uso do filtro com camada intermediária de CAG para o conjunto de coagulantes na proporção 70:30 (M.oleifera:PACl) resultou em eficiências globais acima de 95% para a remoção de cor, turbidez, células de M. aeruginosa, microcistinas e geosmina, e de 51 a 75% de remoção de 2-MIB e carbono orgânico dissolvido. Deste modo, o uso de M. oleifera como clarificante de águas com a substituição de 30% por PACl pode reduzir gastos com reagentes por parte de alguns países que hoje importam seu material para clarificação da água, e a adição de CAG no filtro de areia poderia reduzir custos e espaço com a instalação de mais de uma etapa para a remoção de metabólitos. Assim, este conjunto é indicado como uma alternativa de tratamento convencional de água, devido à sua capacidade de remoção de células e metabólitos, além da manutenção de cor, turbidez e microcistinas abaixo dos níveis estipulados para água de consumo. / Nutrient inputs leads to more frequent algal blooms in water supply reservoir which causes operational problems in water treatment plants due to high density of cells, aside from complications induced by its capacity of production of cyanotoxins and taste and odour compounds. The present study had as purpose an evaluation of the applicability of Moringa oleifera Lam as a coagulant with and without polyaluminium chloride (PACl) in the removal of Microcystis aeruginosa cells, microcystins, 2-MIB and geosmin using dissolved air flotation and filtration, using granulated activated carbon (GAC). First, NaCl and CaCl2 salts were studied for extraction of the coagulant. Samples were obtained by the addition of humic acid and M. aeruginosa cells in synthetic water in order to obtain 25 NTU. Coagulant obtained with 1M CaCl2 showed a better performance for color, turbidity and cells removal, being indicated 50 mg L-1 dosage. CaCl2 would not extract better the active component of M. oleifera seeds, but participate on flocs formation. Based on this, PACl addition was evaluated and added in the ranges of 10 to 50% substitution of the saline coagulant. 70:30 and 60:40 proportions of M.oleifera:PACl were indicated in order to to remove turbidity, color and cells. Finally, the use of GAC as an intermediate layer in rapid sand filtration bed was evaluated as a function of microcystins, 2-mib and geosmine retention capacity. Cited proportions were followed by filtration, added of 2-MIB and geosmin 50 ng L-1 as well as 25 μg L-1 of microcystin-LR equivalent before tests. A 70:30 (M.oleifera:PACl) proportion followed by rapid sand filtration combined with GAC led to removal efficiencies above 95% for color, turbidity, M. aeruginosa cells, geosmin and microcystins, and 51 to 75% efficiencies for 2-MIB and dissolved organic carbon. Hence, M. oleifera usage as water coagulant with 30% of PACl can reduce costs for some countries, and the addition of a GAC layer on a sand filter can reduce cost and space in water treatment plants. This process is indicated as an alternative conventional treatment for the removal of cyanobacteria cells and metabolites, besides its capacity to maintain turbidity, color and microcystins below the stipulated levels for water consumption.

CNPq / Florações de cianobactérias em reservatórios de abastecimento de água têm ocorrido com uma frequência cada vez maior, causando diversos problemas de ordem operacional nos sistemas de tratamento de água em decorrência da elevada densidade de células, além de preocupações quanto à eficiência do tratamento na remoção de metabólitos como cianotoxinas e compostos odoríferos. Este trabalho teve por objetivo avaliar a aplicabilidade da Moringa oleifera Lam pura e associada ao policloreto de alumínio (PACl) na remoção de células de Microcystis aeruginosa, microcistinas, 2-MIB e geosmina por meio de flotação por ar dissolvido e filtração rápida, utilizando carvão ativado granular. Primeiramente, os sais NaCl e CaCl2 foram avaliados para a extração do coagulante de M. oleifera. As amostras consistiram em água sintética adicionada de ácido húmico e células de M. aeruginosa para valores iniciais de 25 uT. O coagulante obtido com 1M CaCl2 de M. oleifera apresentou maior eficiência de remoção de cor, turbidez e número de células, sendo, para ele, indicada como ideal a dose de 50 mg L-1. É indicado que o CaCl2 não permite uma maior eficiência de extração do coagulante, mas sim que participe na formação dos flocos. A partir desses resultados, considerou-se a substituição de 10 a 50% do coagulante salino por PACl. O conjunto de coagulantes em proporções de 70:30 e 60:40 de M. oleifera e PACl permitiram uma melhoria na eficiência de remoção de células e redução do carbono orgânico residual. Finalmente, para essas proporções, foi avaliada a contribuição do uso de carvão ativado granular (CAG) como camada intermediária de filtro de areia visando à remoção de microcistinas, 2-MIB e geosmina. As amostras foram adicionadas de 50 ng L-1 de 2-MIB e geosmina, e 25 μg L-1 de microcistina-LR equivalente, antes dos ensaios. O uso do filtro com camada intermediária de CAG para o conjunto de coagulantes na proporção 70:30 (M.oleifera:PACl) resultou em eficiências globais acima de 95% para a remoção de cor, turbidez, células de M. aeruginosa, microcistinas e geosmina, e de 51 a 75% de remoção de 2-MIB e carbono orgânico dissolvido. Deste modo, o uso de M. oleifera como clarificante de águas com a substituição de 30% por PACl pode reduzir gastos com reagentes por parte de alguns países que hoje importam seu material para clarificação da água, e a adição de CAG no filtro de areia poderia reduzir custos e espaço com a instalação de mais de uma etapa para a remoção de metabólitos. Assim, este conjunto é indicado como uma alternativa de tratamento convencional de água, devido à sua capacidade de remoção de células e metabólitos, além da manutenção de cor, turbidez e microcistinas abaixo dos níveis estipulados para água de consumo. / Nutrient inputs leads to more frequent algal blooms in water supply reservoir which causes operational problems in water treatment plants due to high density of cells, aside from complications induced by its capacity of production of cyanotoxins and taste and odour compounds. The present study had as purpose an evaluation of the applicability of Moringa oleifera Lam as a coagulant with and without polyaluminium chloride (PACl) in the removal of Microcystis aeruginosa cells, microcystins, 2-MIB and geosmin using dissolved air flotation and filtration, using granulated activated carbon (GAC). First, NaCl and CaCl2 salts were studied for extraction of the coagulant. Samples were obtained by the addition of humic acid and M. aeruginosa cells in synthetic water in order to obtain 25 NTU. Coagulant obtained with 1M CaCl2 showed a better performance for color, turbidity and cells removal, being indicated 50 mg L-1 dosage. CaCl2 would not extract better the active component of M. oleifera seeds, but participate on flocs formation. Based on this, PACl addition was evaluated and added in the ranges of 10 to 50% substitution of the saline coagulant. 70:30 and 60:40 proportions of M.oleifera:PACl were indicated in order to to remove turbidity, color and cells. Finally, the use of GAC as an intermediate layer in rapid sand filtration bed was evaluated as a function of microcystins, 2-mib and geosmine retention capacity. Cited proportions were followed by filtration, added of 2-MIB and geosmin 50 ng L-1 as well as 25 μg L-1 of microcystin-LR equivalent before tests. A 70:30 (M.oleifera:PACl) proportion followed by rapid sand filtration combined with GAC led to removal efficiencies above 95% for color, turbidity, M. aeruginosa cells, geosmin and microcystins, and 51 to 75% efficiencies for 2-MIB and dissolved organic carbon. Hence, M. oleifera usage as water coagulant with 30% of PACl can reduce costs for some countries, and the addition of a GAC layer on a sand filter can reduce cost and space in water treatment plants. This process is indicated as an alternative conventional treatment for the removal of cyanobacteria cells and metabolites, besides its capacity to maintain turbidity, color and microcystins below the stipulated levels for water consumption.

Este trabalho teve como objetivo investigar a adsorção de corantes têxteis (Vermelho Reativo 194 e Azul de Prociona MX-R) em nanotubos de carbono (NTC) em meio aquoso. Para tanto, empregou-se nanotubos de carbono de paredes múltiplas (NTCPM) e carvão ativo (CA) em pó, ambos comerciais, na remoção do corante têxtil Vermelho Reativo 194 e nanotubos de carbono de parede simples (NTCPS) e NTCPM na remoção do corante têxtil Azul de Prociona MX-R. Os NTCPS foram sintetizados utilizando a técnica de deposição química de vapor catalisada. Os adsorventes foram caracterizados por espectroscopia no infravermelho e Raman, isotermas de adsorção/dessorção de N2 e microscopia eletrônica de varredura e de transmissão. Os efeitos do pH, tempo de agitação e da temperatura na capacidade de adsorção foram investigados. O tempo de contato para obter equilíbrio a 298 K foi fixado em uma hora para o caso onde foi empregado o corante Vermelho Reativo 194 e três horas para o caso onde foi empregado o Azul de Prociona MX-R. A região de pH ácido (pH 2,0) foi favorável para as adsorções de ambos corantes. A energia de ativação do processo de adsorção foi avaliada nas temperaturas entre 298-323 K para os NTCPM e CA, na adsorção do corante Vermelho Reativo 194. O modelo cinético de ordem fracionária de Avrami foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais do corante Vermelho Reativo 194 em comparação com os modelos cinéticos de adsorção de pseudo-primeira ordem e pseudo-segunda ordem. Por outro lado, o modelo cinético de ordem geral foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais do corante Azul de Prociano MX-R, em comparação aos modelos de pseudo-primeira ordem e pseudo-segunda ordem. Tanto para o corante Vermelho Reativo 194, quanto para o corante Azul de Prociona MX-R, os dados de equilíbrio obedeceram ao modelo de isoterma de Liu. O cálculo dos parâmetros termodinâmicos de adsorção indicou que a adsorção de ambos ocorre de forma endotérmica, espontânea e favorável para todas as temperaturas investigadas. Adicionalmente, a magnitude da entalpia indica que a adsorção para os dois corantes se dá através de interação eletrostática. Isso pode ser confirmado por cálculos ab initio, baseados na teoria do funcional da densidade, implementados no código SIESTA, para a adsorção do Azul de Prociona MX-R e um NTCPS (8,0). / This work aimed to investigate the adsorption of textile dyes (Reactive Red M-2BE and Reactive Blue 4) on carbon nanotubes (CNT). To this purpose, multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) and powdered activated carbon (AC), both commercial, were used in removal of textile dye Reactive Red M-2BE and single-wall carbon nanotubes (SWCNT) and MWCNT in the removal of textile dye Reactive Blue 4. The SWCNT were synthesized by catalytical chemical vapour deposition. The adsorbents were characterised by infrared and Raman spectroscopy, N2 adsorption/desorption isotherms and scanning and transmission electron microscopy. The effects of pH, shaking time and temperature on adsorption capacity were studied. The contact time to obtain equilibrium at 298 K was fixed at 1 hour for the case where the Reactive Red M-2BE dye was used and 3 hours for the case where the dye was used Reactive Blue 4. In the acidic pH region (pH 2.0), the adsorption of the both dyes were favourable. The activation energy of the adsorption process was evaluated from 298 to 323 K for MWCNT and AC, in the adsorption of the Reactive Red M-2BE dye. The Avrami fractional-order kinetic model provided the best fit to the experimental data of the Reactive Red M-2BE dye compared with pseudo-first-order or pseudo-second-order kinetic adsorption models. On the other hand, the general order kinetic model provided the best fit to the experimental data of the Reactive Blue 4 dye, compared with pseudo-first order and pseudo-second order kinetic adsorption models. For both the Reactive Red M-2BE and the Reactive Blue 4 dyes, the equilibrium data were best fitted to the Liu isotherm model. The calculation of the thermodynamic parameters of adsorption indicated that adsorption of both dyes by adsorbents occurs so endothermic, spontaneous and favorable for all temperatures studied. Additionally, the magnitude of enthalpy indicates that the adsorption process for both dyes occurs through electrostatic interaction. This can be confirmed by ab initio calculations based on density functional theory, implemented in the SIESTA code, for the adsorption of Reactive Blue 4 textile dye and a SWCNT (8.0).

Este trabalho teve como objetivo investigar a adsorção de corantes têxteis (Vermelho Reativo 194 e Azul de Prociona MX-R) em nanotubos de carbono (NTC) em meio aquoso. Para tanto, empregou-se nanotubos de carbono de paredes múltiplas (NTCPM) e carvão ativo (CA) em pó, ambos comerciais, na remoção do corante têxtil Vermelho Reativo 194 e nanotubos de carbono de parede simples (NTCPS) e NTCPM na remoção do corante têxtil Azul de Prociona MX-R. Os NTCPS foram sintetizados utilizando a técnica de deposição química de vapor catalisada. Os adsorventes foram caracterizados por espectroscopia no infravermelho e Raman, isotermas de adsorção/dessorção de N2 e microscopia eletrônica de varredura e de transmissão. Os efeitos do pH, tempo de agitação e da temperatura na capacidade de adsorção foram investigados. O tempo de contato para obter equilíbrio a 298 K foi fixado em uma hora para o caso onde foi empregado o corante Vermelho Reativo 194 e três horas para o caso onde foi empregado o Azul de Prociona MX-R. A região de pH ácido (pH 2,0) foi favorável para as adsorções de ambos corantes. A energia de ativação do processo de adsorção foi avaliada nas temperaturas entre 298-323 K para os NTCPM e CA, na adsorção do corante Vermelho Reativo 194. O modelo cinético de ordem fracionária de Avrami foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais do corante Vermelho Reativo 194 em comparação com os modelos cinéticos de adsorção de pseudo-primeira ordem e pseudo-segunda ordem. Por outro lado, o modelo cinético de ordem geral foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais do corante Azul de Prociano MX-R, em comparação aos modelos de pseudo-primeira ordem e pseudo-segunda ordem. Tanto para o corante Vermelho Reativo 194, quanto para o corante Azul de Prociona MX-R, os dados de equilíbrio obedeceram ao modelo de isoterma de Liu. O cálculo dos parâmetros termodinâmicos de adsorção indicou que a adsorção de ambos ocorre de forma endotérmica, espontânea e favorável para todas as temperaturas investigadas. Adicionalmente, a magnitude da entalpia indica que a adsorção para os dois corantes se dá através de interação eletrostática. Isso pode ser confirmado por cálculos ab initio, baseados na teoria do funcional da densidade, implementados no código SIESTA, para a adsorção do Azul de Prociona MX-R e um NTCPS (8,0). / This work aimed to investigate the adsorption of textile dyes (Reactive Red M-2BE and Reactive Blue 4) on carbon nanotubes (CNT). To this purpose, multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) and powdered activated carbon (AC), both commercial, were used in removal of textile dye Reactive Red M-2BE and single-wall carbon nanotubes (SWCNT) and MWCNT in the removal of textile dye Reactive Blue 4. The SWCNT were synthesized by catalytical chemical vapour deposition. The adsorbents were characterised by infrared and Raman spectroscopy, N2 adsorption/desorption isotherms and scanning and transmission electron microscopy. The effects of pH, shaking time and temperature on adsorption capacity were studied. The contact time to obtain equilibrium at 298 K was fixed at 1 hour for the case where the Reactive Red M-2BE dye was used and 3 hours for the case where the dye was used Reactive Blue 4. In the acidic pH region (pH 2.0), the adsorption of the both dyes were favourable. The activation energy of the adsorption process was evaluated from 298 to 323 K for MWCNT and AC, in the adsorption of the Reactive Red M-2BE dye. The Avrami fractional-order kinetic model provided the best fit to the experimental data of the Reactive Red M-2BE dye compared with pseudo-first-order or pseudo-second-order kinetic adsorption models. On the other hand, the general order kinetic model provided the best fit to the experimental data of the Reactive Blue 4 dye, compared with pseudo-first order and pseudo-second order kinetic adsorption models. For both the Reactive Red M-2BE and the Reactive Blue 4 dyes, the equilibrium data were best fitted to the Liu isotherm model. The calculation of the thermodynamic parameters of adsorption indicated that adsorption of both dyes by adsorbents occurs so endothermic, spontaneous and favorable for all temperatures studied. Additionally, the magnitude of enthalpy indicates that the adsorption process for both dyes occurs through electrostatic interaction. This can be confirmed by ab initio calculations based on density functional theory, implemented in the SIESTA code, for the adsorption of Reactive Blue 4 textile dye and a SWCNT (8.0).

O presente trabalho teve como objetivo avaliar a remoção de três concentrações diferentes de microcistina extracelular em diferentes combinações de tratamento de águas para abastecimento, em escala de bancada, que tiveram como sequência básica a clarificação associada ou não aos processos de pré-oxidação com \'K\'MN\'O IND.4\', adsorção em CAP e pós-cloração. Os resultados mostraram que para todas as águas estudadas o permanganato de potássio não interferiu nos mecanismos de coagulação/floculação e ainda mostrou-se uma alternativa segura para realização da pré-oxidação no que tange à formação de THMs. Na Fase 1, com concentração inicial de microcistina extracelular em torno de 1,4 \'mü\'g/L, a clarificação (coagulação, floculação, flotação por ar dissolvido e clarificação final) atendeu ao padrão de potabilidade que determina concentrações de microcistina menores que 1,0 \'mü\'g/L. Já na Fase 2, com concentração inicial microcistina extracelular em torno de 21,7 \'mü\'g/L, para o atendimento à legislação foi necessário associar a clarificação à pré-oxidação, dosando-se 1,0 ou 2,0 mg \'K\'MN\'O IND.4\'/L, e à pós-cloração com 3,0 mg \'CL IND.2\'/L. Na Fase 3, com concentração inicial de microcistina extracelular em torno de 64,1 \'mü\'g/L, a associação da clarificação com a adsorção com 60,0 mg/L de CAP e com a pós-cloração com 3,0 mg \'CL IND.2\'/L proporcionou residuais de microcistina extracelular inferiores à 1,0 \'mü\'g/L. Observou-se ainda, que nas Fases 1 e 3 a presença de matéria orgânica dissolvida interferiu negativamente nas sequências de tratamento ao consumir parte do permanganato de potássio destinado à oxidação da microcistina extracelular. Entretanto, na Fase 2 a demanda do pré-oxidante pelas substâncias húmicas parece ter impedido a lise de parte das células de Microcystis sp. / The present work had as objective to evaluate the removal of three different concentrations of extracellular microcystins in different combinations of water treatment for supplying, in bench scale, that had as basic sequence the clarification associated or not with the processes of pre-oxidation with \'K\'MN\'O IND.4\', adsorption on PAC and post-chlorination. The results showed that for all waters studied the potassium permanganate did not interfere in the mechanisms of coagulation/flocculation and also proved to be a safe alternative for achieving the pre-oxidation with regard to the formation of THMs. In Phase 1, with initial concentration of extracellular microcystin around 1.4 \'mü\'g/L, the clarification (coagulation, flocculation, dissolved air flotation and clarification final) met the World Health Organization drinking water guideline value of 1.0 \'mü\'g/L of microcystin. Already, in Phase 2, with initial concentration extracellular microcystin around 21.7 \'mü\'g/L, to meet the legislation was necessary to involved the clarification with the pre-oxidation, dosing 1.0 or 2.0 mg \'K\'MN\'O IND.4\'/L, and with the post-chlorination with 3.0 mg \'CL IND.2\'/L. In Phase 3, with initial concentration of extracellular microcystin around 64.1 \'mü\'g/L, the association of clarification with the adsorption with 60.0 mg/L of PAC and the post-chlorination with 3.0 mg\'CL IND.2\'/L provided residual extracellular microcystin below 1.0 \'mü\'g/L. It was also observed that in Phases 1 and 3 the presence of dissolved organic matter intervened negatively in the sequence of treatment when consuming part of the potassium permanganate destined to the oxidation of extracellular microcystin. However, in Phase 2 the demand for pre-oxidizing by the humic substances seems to have prevented the lysis of some cells of Microcystis sp.

Orientador: Carlos Gomes da Nave Mendes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-07T08:45:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Higa_MarciaFernanda_M.pdf: 694032 bytes, checksum: 6aeb2dc109b978afe0fa9cd54037a168 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: O presente trabalho teve como objetivo principal a investigação do potencial de utilização de reatores de lodos ativados intermitentes para o tratamento conjunto de diversos tipos de águas residuárias geradas na indústria de catalisadores químicos Degussa, localizada no município de Americana - SP, incluindo-se os esgotos sanitários. Foram utilizados reatores de bancada e estudadas duas idades de lodo, simulando-se a aeração convencional e aeração prolongada. Foram investigados também quatro cenários possíveis, ou seja, quatro amostras compostas distintas de efluentes, de serem implantados em escala real. Os resultados obtidos mostraram que o sistema de aeração prolongada foi preferível em todas as situações estudadas, e que três dos cenários foram adequados ao tratamento biológico de lodos ativados por batelada, uma vez que apresentaram eficiências de redução dos valores de DQO superiores à 80%. No caso do tratamento conjunto de todas as águas residuárias da indústria, essa eficiência foi de 85,7 e 92,1% para as idades de lodo de 7 e 20 dias, respectivamente, indicando que o uso de reatores biológicos de lodos ativados por batelada constituiu-se em alternativa viável para a Degussa / Abstract: The present work had as main objective the investigation of the utilization potential of activated sludge sequencing batch reactors on the combined treatment of several kinds of wastewaters originated in the chemical catalyst industry Degussa, located in Americana - SP, including the domestic sewage. Workbench reactors were used and two sludge ages were studied, simulating the conventional and the prolonged aerations. Four possible sceneries, or four different effluent compound samples, possible of being full-scale introduced, were also investigated. The results showed that the system of prolonged aeration was preferable in alI the studied situations, and that three of the sceneries were suitable for the biological treatment by activated sludge using sequencing batch reactors, once they achieved efficiencies of reduction in the COD values greater than 80%. In the treatment inc1uding the total reunion of the industry effluents, this efficiency was 85,7 and 92,1%, to the sludge age of 7 and 20 days, respectively, indicating that the use of activated sludge sequencing batch biological reactors is a feasible alternative for Degussa / Mestrado / Saneamento e Ambiente / Mestre em Engenharia Civil

Orientador: Ruben Bresaola Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-11T06:31:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fernandes_Roberto_M.pdf: 1490135 bytes, checksum: 28ec6cd0c6b627114af37a1ee1c25693 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: O 17'alfa'-Etinilestradiol é um princípio-ativo sintético presente na formulação dos contraceptivos utilizados por parcela expressiva da população feminina. Por ser um composto persistente, o 17'alfa'-Etinilestradiol não absorvido pelo organismo da mulher, fração que pode chegar a 80%, é eliminado pela usuária, principalmente pela urina. Na rede de esgotos, mesmo sobre a existência de tratamento, este não é removido completamente, alcançando, posteriormente, mananciais que podem ser utilizados para abastecimento público. Nesse sentido, o presente trabalho teve por objetivo estudar as eficiências de remoção do 17'alfa'-Etinilestradiol de águas para abastecimento, quando empregadas as tecnologias: pré-oxidação com Hipoclorito de Sódio ou Dióxido de Cloro, adsorção em carvão ativado em pó (CAP) e tratamento físico-químico composto de coagulação, floculação, sedimentação e filtração rápida. A metodologia empregada para as determinações do estrogênio foi a cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE), aplicada após processo de extração em fase sólida (EFS) do analito presente na água. O cromatógrafo HPLC utilizado, possuía coluna cromatográfica modelo C18, de fase reversa e detector de arranjo de diodos com UV. O trabalho mostrou que o Hipoclorito de Sódio foi mais efetivo que o Dióxido de Cloro, na oxidação do 17'alfa'- Etinilestradiol. Sua maior ação foi observada sob dosagens de 5 e 10 mg/L e tempos de oxidação entre 3 e 5 horas. Esta combinação de parâmetros experimentais impactou na redução da concentração do estrogênio na água, em níveis superiores a 97,5%. Este nível de remoção também foi observado, quando aplicado carvão ativado em pó, sob dosagens a partir de 50 mg/L e tempo de contato de 60 minutos. O tratamento físico-químico apresentou melhores resultados quando aumentada a dosagem de carvão para 5 mg/L. Os resultados alcançados constituem-se de fundamental importância na formação de base para futuras soluções dedicadas ao problema, dada a escassez de estudos de remoção de fármacos contaminantes da água / Abstract: The 17'alfa'-Etinilestradiol is a synthetic active pharmaceutical ingredient presents in the formulation of contraceptives used by a large amount of the female population. As a bioaccumulative molecule, the 17'alfa'-Etinilestradiol is not completely absorbed by woman organism; up to 80% can be eliminated by user, mainly by urine. Even after sewage treatment, the residual of 17'alfa'-Etinilestradiol it is not totally removed reaching, later, water sources that can be used for public supplying. In this direction, the present work has for objective the study of 17'alfa'-Etinilestradiol removal efficiency in waters supplies, using different technologies such as: pre-oxidizing with Sodium Hypochlorite or Chlorine Dioxide, adsorption in powder activated carbon (CAP) and physic-chemical treatment composed by coagulation, flocculation, sedimentation and fast filtration. The methodology used for the estrogen determination was the High Performance Liquid Chromatography (HPLC), applied after solid phase extraction process (SFE) of the hormone present in water. The HPLC equipment used was composed by a model C18 chromatographic column with reverse phase, and diodes arrangement detector, with UV. The work showed that the Sodium Hypochlorite was more effective than the Chlorine Dioxide, to the 17'alfa'-Etinilestradiol oxidizing. Its higher action was observed when applying 5 and 10 mg/L of oxidants in a time of reaction between 3 and 5 hours. This interaction between concentration of oxidant and time of reaction provided estrogen concentration reduction in water, in levels upper to 97.5%. This same removal level also was observed when applied powder activated carbon, mainly when 50 mg/L in a contact time of 60 minutes was performed. The physic-chemical treatment presented better results when 5 mg/L of activated carbon was applied. The present results consist of fundamental importance in the base formation for future solutions dedicated to the problem, due to lack of studies present now a days in pharmaceutical products removal from water / Mestrado / Saneamento e Ambiente / Mestre em Engenharia Civil

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Adriana Simane Camera.pdf: 3567207 bytes, checksum: 8d7a8eda99ee4c4d490c232bcc95cfd2 (MD5) Previous issue date: 2011-02-25 / Fundação Araucária / This work aims to study the reduction of hexavalent chromium to trivalent form through the adsorption process as assessed by the Kβ X-ray emission spectrometry. As adsorbent material activated carbon samples were used, while the resin Amberlite IR 120 was used as an indicator of the presence of Cr(III) in all solutions containing Cr(VI). Preliminar speciation tests were performed previously in solutions containing Cr(VI) in order to analyze the possible reduction to Cr(III) due to the effect of solution pH. A EDTA-based colorimetric speciation method of Cr(III) was applied. Preliminary kinetic Cr adsorption tests were performed at controlled temperature and agitation, achieving the equilibrium at 24 h for activated carbon. Batch single equilibrium Cr adsorption experiments using activated carbon and cation exchange resin materials as adsorbents and 8 mequiv.L-1 of Cr (III) and Cr(VI) ions as adsorvates were performed at pH 3.5 and under controlled temperature and agitation. Adsorbent and Cr reference material samples were pressed in pellets for spectrometric analysis. By using a high-resolution spectrometer of Johann type and a 6.1 keV monochromatic X-ray beam, Kβ X-ray emission spectra of Cr-treated adsorbent and reference material samples were registered by a Si detector, scanning the scattering X-ray by a spherycal bent analyzer around the Kβ1,3 spectral line of metallic chromium. The sample, spherical bent analyzer and detector system was positioned on the Rowland circle in order to scan in high resolution condition, focus the maximum back-scattered X-ray beam on the main detector and built Kβ X-ray emission spectra. As the incident monochromatic X-ray beam is a time-depending function, X-ray intensity that was registrated by detector was monitored and it was normalized to monitor-detector intensity. By setting measurement time of 2-4 h for Cr-treated adsorbent samples and 10-30 min for Cr reference material ones, a complete full scan of Kβ X-ray emission region was performed with enough statistic to observe the sattelite lines of chromium, which suffer a strong influence due to the oxidation state of metal ion and the chemical environment. The Cr-Kβ emission spectra were plotted on the basis of recorded X-ray intensity (y-axis) and spherical bent analyzer (SBA) position (x-axis), performing both the monitor-to-normalized intensity and the converted-to-energy SBA position. Besides this, scattered X-rays on matrix bulk and chromium absorption edge effect were systematically subtracted from Cr-Kβ emission spectra, applying pseudo-physical procedures and consequentely allowing enhancing the weaker sattellites lines of chromium. Main physical characteristic such as energy and intensity of main (Cr-Kβ1,3) and satellite lines (Cr-Kβ2,5 and Cr-Kβ ) for Cr-Kβ emission spectra of Cr treated-adsorbent samples were extracted by gaussian type peak fits and then compared with those of Cr reference materials, allowing to assign the oxidation state of chromium ions adsorbed on activated carbon surface and removed by an ion exchange process on cationic resin surface. In addition, no Cr(VI) reduction in acidic solutions was observed according to the EDTA-based colorimetric speciation result as well as with no presence of Cr(III)-Kβ spectral line pattern in Cr(VI) treated cationic resin samples. Based on Cr-Kβ spectral line analysis, the activated carbon samples treated with Cr(III) and Cr(VI) ions have shown the same spectral line pattern corresponding to the Cr(III) one. Thus, the reduction of Cr(VI) to Cr(III) has occurred by the adsorption process / Este trabalho visa estudar a redução do cromo hexavalente à forma trivalente através do processo de adsorção, avaliada pela espectrometria Kβ de emissão. Amostras de carvão ativado foram utilizados como material adsorvente, enquanto a resina Amberlite IR 120 foi usada como um indicador da presença de Cr(III) em todas as soluções contendo Cr(VI). Testes preliminares de especiação foram realizados em soluções contendo Cr(VI), a fim de analisar a possível redução para Cr(III) devido ao efeito do pH da solução. Foi aplicado o método de especiação colorimétrica de Cr(III), usando como complexante o EDTA. Testes preliminares da cinética de adsorção de íons de Cr foram realizados em batelada a temperatura e agitação controlada, alcançando o equilíbrio em 24 h para o carvão ativado. Foram realizados experimentos de adsorção de Cr utilizando carvão ativado e resina de troca catiônica materiais em soluções contendo 8 mequiv L-1 de Cr(III) e Cr(VI) em pH 3,5 e com temperatura e agitação controladas. Foram prensados, em forma de pastilhas, amostras de adsorventes tratados com Cr(III) e (VI), além de materiais de referência de Cr, para análise espectrométrica. Usando um espectrômetro de alta resolução do tipo de Johann e um feixe de raios X monocromático de 6,1 keV, foram registrados, por um detector de Si, espectros de emissão de raios-X Kβ de amostras de material adsorbente tratados com íons de Cr bem como de materiais de referência, fazendo para tanto a varredura em energia dos raios-X espalhados pela amostra em torno da linha espectral principal Kβ do cromo metálico. O conjunto amostra, analisador esfericamente curvado (SBA) e detector foi posicionado sobre um círculo de Rowland, a fim de obter, em condições de alta resolução, a focalização do feixe de raios X retro-espalhados no detector principal e permitindo a construção de espectros de emissão Kβ. Como a intensidade do feixe incidente de raios-X monocromático foi uma função dependente do tempo, a intensidade de raios-X registrada pelo detector foi monitorada e normalizada por aquela registrada pelo detector-monitor. Ao definir o tempo de medição de 2-4 h para amostras adsorvente tratadas com íons de Cr e 10-30 min para os compostos de referência de Cr, uma região completa do espectro de emissão de raios-X foi obtida com estatística suficiente para observar as linhas satélite dos íons de cromo, que sofrem uma forte influência devido ao estado de oxidação do íon metálico e do ambiente químico. Os espectros Kβ foram graficados em intensidade de raios-X contra a posição do analisador curvado (SBA), sendo sistematicamente normalizados a intensidade do detector-monitor e convertendo a posição do SBA em energia. Além disso, o fundo oriundo dos raios X espalhados na amostra e do efeito da borda de absorção do Cr foi subtraído de todos os espectros de emissão Cr-K, destacando assim as linhas satelites de cromo. As características físicas, como a energia e a intensidade, das linhas principais (Cr-Kβ1,3) e linhas satélite (Cr-Kβ2,5 e Cr-Kβ") foram extraídas dos espectros de emissão Cr-K das amostras tratadas com Cr e comparados com os dos materiais de referência, permitindo inferir o estado de oxidação do cromo adsorvido no carvão ativado e os que também foram removidos pela resina catiônica. Além disso, não foi observado a redução do Cr(VI) na solução, de acordo com a ausência das linhas espectrais de Cr(III) em amostras de resina catiônica tratadas com Cr(VI). Baseado na análise das linhas espectrais, as amostras de carvão ativado tratadas com Cr(III) e Cr(VI) têm mostrado o mesmo padrão de linhas espectrais correspondentes ao Cr(III) e portanto, a redução de Cr(VI) para Cr(III) ocorreu durante o processo de adsorção