Physical property data was used to test two hypotheses pertaining to the impact of a chemical pre-treatment on the qualities of low consistency refined pulp. The first objective was to determine whether the addition of a chemical treatment would effectively accelerate the refining process when compared to a regular pulp. This involved the measurement of the physical property data and how it changed with increased refining energy. The second objective was to determine how the chemical treatment affected fibre development during refining, and whether its implementation could result in enhancement of inter-fibre bondability. Theoretical models for the physical properties of paper were used to study the fibre-to-fibre bonding properties of the tested paper samples. Additionally, SEM images were obtained to study the deferences in morphology of the tested pulp samples.

A empresa estudada está sediada em Porto Alegre, RS, Brasil, e fabrica produtos de limpeza. Os efluentes provêm das águas de lavagens dos tanques e misturadores de produção, recipientes utilizados na separação de matérias-primas e da lavagem do próprio piso da fábrica, onde ocorrem derramamentos de produtos. Foi implantada uma estação de tratamento de efluentes que opera por processos físico-químicos de coagulação/floculação e adsorção. Entretanto, observou-se que era ineficiente para atender aos parâmetros de qualidade de água exigidos pela legislação. Assim, o objeto deste estudo foi minimizar a geração de efluentes e aperfeiçoar a operação da estação de tratamento dos efluentes líquidos da empresa. A metodologia de trabalho consistiu na caracterização do efluente industrial; monitoramento do desempenho da estação de tratamento de efluentes, implantação de mudanças no processo produtivo para verificar a possibilidade de minimização da geração de efluentes bem como da carga poluidora, e estudo de alternativas de tratamento para melhorar a qualidade da água. Os parâmetros avaliados foram pH, DQO, DBO, fósforo total, nitrogênio total, óleos e graxas, surfactantes, sólidos sedimentáveis e sólidos suspensos. Os resultados demonstram que o efluente apresenta pH alcalino, uma elevada carga orgânica, é rico em nitrogênio e fósforo e possui uma alta concentração de surfactantes. Entretanto, a implantação de um sistema de produção mais limpo, através da programação prévia do processo produtivo, e aplicação de novos procedimentos durante as operações de envase, permitiu que o volume de efluentes gerados diminuísse de 8 m3/dia para 6 m3/dia. A carga de poluente na ETE baixou significativamente, resultando em maior eficiência da estação de tratamento de efluentes. Assim, foi possível atingir, exata ou aproximadamente, todos os parâmetros de emissão padrão. O estudo das alternativas de tratamento também comprovou que o tratamento físicoquímico de coagulação/floculação é mais eficiente quando seguido de um tratamento de adsorção por carvão ativado. A fotocatálise heterogênea, com aplicação de luz UV como forma de polimento ao efluente, reduz substancialmente a quantidade de matéria orgânica e surfactantes presentes no efluente. Os valores da relação DBO/DQO, para o efluente tratado, que variam de 0,29 a 0,34, demonstram a possibilidade de degradação biológica, desde que haja aclimatação ou indução dos microrganismos. Esse fato abre a possibilidade de realizar o tratamento biológico do efluente industrial, misturado ou não ao esgoto cloacal gerado na empresa. / The company studied produces cleaning reagents and is located in Porto Alegre, RS, Brazil. The effluent comes from many washing operations, including equipment and ground cleaning. A physical-chemical treatment plant was installed. It is based on coagulation/flocculation and activated carbon adsorption. However, the treatment operation did not reach the water quality emission standards established by the legislation. Thus, the aim of this work was to minimize the effluent generation and to improve the effluent treatment plant efficiency. The methodology consisted of characterization of the industrial effluent, evaluation of effluent treatment plant, implantation of clean technology procedures and the study of new alternatives for water quality improvement. The parameters analyzed were pH, DQO, DBO, total phosphorous, total nitrogen, oils and greases, surfactants, settable solids, and suspended solids. The results showed that the effluent presents an alkaline pH, a high organic load, is rich in nitrogen and phosphorous, and presents a high concentration of surfactants. However, the implantation of clean technology procedures, by process programming and employees training, allowed a volume reduction from 8 m3/day to 6 m3/day. The load of pollutants was significantly reduced, allowing a better performance of the effluent treatment plant. The emission treatment reached, or became very near the standard. The study of new alternatives also proved that the physical-chemical treatment of coagulation/flocculation is more efficient when followed by an activated carbon adsorption treatment. The use of the TiO2 – photocatalysis process – reduced surfactants concentration in effluent. The BOD/COD relationship, ranged from 0,29 to 0,34, showed that biological degradation is possible, provided that there is microorganism acclimatizing. This fact allows the possibility for the biological treatment of the industrial effluent to be either dumped into the general sewage generated in the company or not.

A empresa estudada está sediada em Porto Alegre, RS, Brasil, e fabrica produtos de limpeza. Os efluentes provêm das águas de lavagens dos tanques e misturadores de produção, recipientes utilizados na separação de matérias-primas e da lavagem do próprio piso da fábrica, onde ocorrem derramamentos de produtos. Foi implantada uma estação de tratamento de efluentes que opera por processos físico-químicos de coagulação/floculação e adsorção. Entretanto, observou-se que era ineficiente para atender aos parâmetros de qualidade de água exigidos pela legislação. Assim, o objeto deste estudo foi minimizar a geração de efluentes e aperfeiçoar a operação da estação de tratamento dos efluentes líquidos da empresa. A metodologia de trabalho consistiu na caracterização do efluente industrial; monitoramento do desempenho da estação de tratamento de efluentes, implantação de mudanças no processo produtivo para verificar a possibilidade de minimização da geração de efluentes bem como da carga poluidora, e estudo de alternativas de tratamento para melhorar a qualidade da água. Os parâmetros avaliados foram pH, DQO, DBO, fósforo total, nitrogênio total, óleos e graxas, surfactantes, sólidos sedimentáveis e sólidos suspensos. Os resultados demonstram que o efluente apresenta pH alcalino, uma elevada carga orgânica, é rico em nitrogênio e fósforo e possui uma alta concentração de surfactantes. Entretanto, a implantação de um sistema de produção mais limpo, através da programação prévia do processo produtivo, e aplicação de novos procedimentos durante as operações de envase, permitiu que o volume de efluentes gerados diminuísse de 8 m3/dia para 6 m3/dia. A carga de poluente na ETE baixou significativamente, resultando em maior eficiência da estação de tratamento de efluentes. Assim, foi possível atingir, exata ou aproximadamente, todos os parâmetros de emissão padrão. O estudo das alternativas de tratamento também comprovou que o tratamento físicoquímico de coagulação/floculação é mais eficiente quando seguido de um tratamento de adsorção por carvão ativado. A fotocatálise heterogênea, com aplicação de luz UV como forma de polimento ao efluente, reduz substancialmente a quantidade de matéria orgânica e surfactantes presentes no efluente. Os valores da relação DBO/DQO, para o efluente tratado, que variam de 0,29 a 0,34, demonstram a possibilidade de degradação biológica, desde que haja aclimatação ou indução dos microrganismos. Esse fato abre a possibilidade de realizar o tratamento biológico do efluente industrial, misturado ou não ao esgoto cloacal gerado na empresa. / The company studied produces cleaning reagents and is located in Porto Alegre, RS, Brazil. The effluent comes from many washing operations, including equipment and ground cleaning. A physical-chemical treatment plant was installed. It is based on coagulation/flocculation and activated carbon adsorption. However, the treatment operation did not reach the water quality emission standards established by the legislation. Thus, the aim of this work was to minimize the effluent generation and to improve the effluent treatment plant efficiency. The methodology consisted of characterization of the industrial effluent, evaluation of effluent treatment plant, implantation of clean technology procedures and the study of new alternatives for water quality improvement. The parameters analyzed were pH, DQO, DBO, total phosphorous, total nitrogen, oils and greases, surfactants, settable solids, and suspended solids. The results showed that the effluent presents an alkaline pH, a high organic load, is rich in nitrogen and phosphorous, and presents a high concentration of surfactants. However, the implantation of clean technology procedures, by process programming and employees training, allowed a volume reduction from 8 m3/day to 6 m3/day. The load of pollutants was significantly reduced, allowing a better performance of the effluent treatment plant. The emission treatment reached, or became very near the standard. The study of new alternatives also proved that the physical-chemical treatment of coagulation/flocculation is more efficient when followed by an activated carbon adsorption treatment. The use of the TiO2 – photocatalysis process – reduced surfactants concentration in effluent. The BOD/COD relationship, ranged from 0,29 to 0,34, showed that biological degradation is possible, provided that there is microorganism acclimatizing. This fact allows the possibility for the biological treatment of the industrial effluent to be either dumped into the general sewage generated in the company or not.

A empresa estudada está sediada em Porto Alegre, RS, Brasil, e fabrica produtos de limpeza. Os efluentes provêm das águas de lavagens dos tanques e misturadores de produção, recipientes utilizados na separação de matérias-primas e da lavagem do próprio piso da fábrica, onde ocorrem derramamentos de produtos. Foi implantada uma estação de tratamento de efluentes que opera por processos físico-químicos de coagulação/floculação e adsorção. Entretanto, observou-se que era ineficiente para atender aos parâmetros de qualidade de água exigidos pela legislação. Assim, o objeto deste estudo foi minimizar a geração de efluentes e aperfeiçoar a operação da estação de tratamento dos efluentes líquidos da empresa. A metodologia de trabalho consistiu na caracterização do efluente industrial; monitoramento do desempenho da estação de tratamento de efluentes, implantação de mudanças no processo produtivo para verificar a possibilidade de minimização da geração de efluentes bem como da carga poluidora, e estudo de alternativas de tratamento para melhorar a qualidade da água. Os parâmetros avaliados foram pH, DQO, DBO, fósforo total, nitrogênio total, óleos e graxas, surfactantes, sólidos sedimentáveis e sólidos suspensos. Os resultados demonstram que o efluente apresenta pH alcalino, uma elevada carga orgânica, é rico em nitrogênio e fósforo e possui uma alta concentração de surfactantes. Entretanto, a implantação de um sistema de produção mais limpo, através da programação prévia do processo produtivo, e aplicação de novos procedimentos durante as operações de envase, permitiu que o volume de efluentes gerados diminuísse de 8 m3/dia para 6 m3/dia. A carga de poluente na ETE baixou significativamente, resultando em maior eficiência da estação de tratamento de efluentes. Assim, foi possível atingir, exata ou aproximadamente, todos os parâmetros de emissão padrão. O estudo das alternativas de tratamento também comprovou que o tratamento físicoquímico de coagulação/floculação é mais eficiente quando seguido de um tratamento de adsorção por carvão ativado. A fotocatálise heterogênea, com aplicação de luz UV como forma de polimento ao efluente, reduz substancialmente a quantidade de matéria orgânica e surfactantes presentes no efluente. Os valores da relação DBO/DQO, para o efluente tratado, que variam de 0,29 a 0,34, demonstram a possibilidade de degradação biológica, desde que haja aclimatação ou indução dos microrganismos. Esse fato abre a possibilidade de realizar o tratamento biológico do efluente industrial, misturado ou não ao esgoto cloacal gerado na empresa. / The company studied produces cleaning reagents and is located in Porto Alegre, RS, Brazil. The effluent comes from many washing operations, including equipment and ground cleaning. A physical-chemical treatment plant was installed. It is based on coagulation/flocculation and activated carbon adsorption. However, the treatment operation did not reach the water quality emission standards established by the legislation. Thus, the aim of this work was to minimize the effluent generation and to improve the effluent treatment plant efficiency. The methodology consisted of characterization of the industrial effluent, evaluation of effluent treatment plant, implantation of clean technology procedures and the study of new alternatives for water quality improvement. The parameters analyzed were pH, DQO, DBO, total phosphorous, total nitrogen, oils and greases, surfactants, settable solids, and suspended solids. The results showed that the effluent presents an alkaline pH, a high organic load, is rich in nitrogen and phosphorous, and presents a high concentration of surfactants. However, the implantation of clean technology procedures, by process programming and employees training, allowed a volume reduction from 8 m3/day to 6 m3/day. The load of pollutants was significantly reduced, allowing a better performance of the effluent treatment plant. The emission treatment reached, or became very near the standard. The study of new alternatives also proved that the physical-chemical treatment of coagulation/flocculation is more efficient when followed by an activated carbon adsorption treatment. The use of the TiO2 – photocatalysis process – reduced surfactants concentration in effluent. The BOD/COD relationship, ranged from 0,29 to 0,34, showed that biological degradation is possible, provided that there is microorganism acclimatizing. This fact allows the possibility for the biological treatment of the industrial effluent to be either dumped into the general sewage generated in the company or not.

Este estudo teve o objetivo de avaliar, por meio do ensaio de microtração, o efeito na resistência adesiva e no modo de fratura da Y-TZP quando cimentada a blocos padronizados de resina composta com um cimento resinoso autoadesivo (RelyX Unicem 3M ESPE, Saint Paul/ Minnesota, EUA), sob diferentes tratamentos de superfície, antes e após o envelhecimento. Doze amostras de Y-TZP foram divididas em seis grupos, de acordo com os seguintes tratamentos de superfície: Ru (sem tratamento de superfície); Ap (Alloy Primer); Zp (Z-Prime Plus); Na (solução de hidróxido de sódio - NaOH); NaAp (solução de NaOH, seguida pela aplicação de Alloy Primer); NaZp (NaOH, seguida pela aplicação de Z-Prime Plus). Após os tratamentos de superfície e a cimentação, de acordo com as recomendações do fabricante, os blocos foram armazenados por 24h em água destilada e cortados em seguida. O teste de microtração aconteceu em dois momentos: 72h após os procedimentos de corte e após seis meses de envelhecimento (E). Ao final do teste de microtração, os espécimes foram analisados em estereomicroscópio e no microscópico eletrônico de varredura (MEV), para caracterização do modo de fratura. A distribuição Weibull a dois parâmetros (Synthesis 9, Weibull ++; Reliasoft, Tucson, AZ, USA) foi utilizada para cálculo da probabilidade de sobrevida em função da resistência adesiva em 10 MPa, 15 MPa e 20 MPa. A comparação entre os grupos também foi realizada com o módulo de Weibull e a resistência característica (resistência adesiva). As resistências adesivas imediatas e após o envelhecimento foram: (Ru 15,26 MPa e RuE 12,15 MPa; Ap 13,82 MPa e ApE 10,72 MPa; Zp 14,19 MPa e ZpE 9,72 MPa; Na 17,92 MPa e NaE 13,15 MPa; NaAp 21,25 MPa e NaApE 18,13 MPa; NaZp 16,25 MPa e NaZpE 8,66 MPa). Nos grupos imediatos, a utilização da solução básica, sozinha ou associada aos primers, apresentaram maior quantidade de falhas mistas, porém, após o envelhecimento, as falhas adesivas foram mais frequentes para esses tratamentos. Através dos resultados obtidos, pôde-se concluir que a solução de NaOH associada ao Alloy Primer, foi o único tratamento de superfície que apresentou os maiores valores de resistência adesiva, antes e após o envelhecimento, apresentando modo de fratura predominantemente mista. O tempo de armazenamento levou a uma redução da probabilidade de sobrevida em função da carga de 10 MPa e 15 MPa para todos os tratamentos, exceto para o NaAp. / This study aimed to evaluate, through microtensile test, the effect of bond strength and fracture modes of the Y-TZP when it is cemented to a standard composite resin blocks with a self-adhesive resin cement (RelyX Unicem - 3M ESPE, Saint Paul / Minnesota, USA) under different surface treatments before and after aging. Twelve samples of Y-TZP were divided into six groups, according to the following surface treatments: Ru (no surface treatment); Ap (Alloy Primer); Zp (ZPrime Plus); Na (sodium hydroxide solution - NaOH); NaAp (NaOH solution, followedby Alloy Primer); NaZp (NaOH solution, followed by Z-Prime Plus). After the surface treatment and cementation, according to the manufacturer\'s recommendations, the blocks were stored for 24 hours in distilled water and then cut. The microtensile testing was performed in two times: 72 hours after the cutting procedures and after six months of aging (E). At the end of microtensile test, the specimens were analyzed in stereomicroscope and scanning electron microscope (SEM) to characterize the fracture mode. The 2-parameter Weibull distribution (Synthesis 9, Weibull ++; Reliasoft, Tucson, AZ, USA) was used to calculate the survival probability function of the adhesive strength at 10 MPa, 15 MPa and 20 MPa. Comparisons between groups were also analysed with Weibull modulus and characteristic strength (bond strength). Results showed that the immediate and after aging bond strength were: (Ru 15.26 MPa and RuE 12.15 MPa; Ap - 13.82 MPa and ApE - 10.72 MPa; Zp - 14.19 MPa and ZpE - 9.72 MPa; Na - 17.92 MPa and NaE - 13.15 MPa; NaAp 21.25 MPa and NaApE - 18.13 MPa; NaZp 16.25 MPa and NaZpE - 8.66 MPa). In the immediate groups, using the basic solution, alone or in association with primers the results showed an increased amount of mixed failures, but after aging, the adhesive failures was more frequent for such treatments. It was possible to conclude that the NaOH solution associated with the Alloy Primer was the only surface treatment that showed the highest bond strength values before and after aging, with predominantly mixed fracture mode. The storage time promoted a reduction in survival probability function load of 10 MPa and 15 MPa for all treatments except for the NaAp.

Dentre os resíduos da agroindústria brasileira, a vinhaça, efluente da produção de etanol, se destaca por ser produzida em grande volume e ser altamente poluente. Por apresentar elevada concentração de nutrientes, sua principal aplicação tem sido a fertirrigação da lavoura canavieira, prática que pode causar impactos adversos ao solo e recursos hídricos. Uma alternativa promissora é sua utilização como meio de cultura na produção de biomassa de microalgas, as quais produzem lipídios conversíveis a biodiesel, sendo necessária a redução da concentração de partículas causadoras de cor e turbidez, proporcionando melhoria das condições de entrada de luz nos fotobiorreatores. Nesse sentido, o presente trabalho propôs a utilização das técnicas de coagulação, floculação e sedimentação para a clarificação da vinhaça, visando sua adequação ao cultivo de microalgas. Na etapa I foram investigados os coagulantes cloreto férrico, sulfato de alumínio, hidróxido de cálcio, tanino e cinco polímeros sintéticos, em diferentes concentrações e faixas de pH, visando-se as maiores remoções de cor e turbidez. Nas dosagens empregadas, os coagulantes cloreto férrico e sulfato de alumínio não apresentaram desempenho satisfatório. Os melhores resultados foram obtidos com o uso do polímero catiônicoLAB TAE 409, o qual proporcionou reduções de 22% da cor e 78% da turbidez (com relação à vinhaça pré-centrifugada), mesmo em baixas dosagens (20 mg/L). Na etapa II foram realizados ensaios em jarteste, onde foram determinados a melhor temperatura (30ºC), a dosagem de polímero LAB TAE 409 (20 mg/L), o pH (~4,70, sem ajuste) e os parâmetros de mistura e sedimentação (TML = 5 min, GML = 60 s-1 e VSED = 1 cm/min), os quais proporcionam as maiores reduções de cor (76%) e turbidez (96%), com relação à vinhaça bruta. A partir do melhor tratamento definido na etapa II, a vinhaça foi empregada como meio para o cultivo da microalga Chlorella vulgaris (etapa III), conforme seguintes proporções: V1 (90% vinhaça tratada / 10% inóculo), V2 (45% vinhaça tratada / 45% água deionizada / 10% inóculo), V3 (5% vinhaça tratada / 85% água deionizada / 10% inóculo), comparados ao cultivo em meio padrão WC. Embora menores que os crescimentos (biomassa) obtidos no cultivo em meio padrão WC, os meios constituídos de vinhaça pré-tratada proporcionaram crescimento de Chlorella vulgaris, com velocidades específicas de crescimento próximas ao meio WC, indicando seu potencial uso na obtenção de biomassa dessa espécie de microalga. / Among the brazilian agro-industrial residues, vinasse, effluent from ethanol production, stands out for being produced in large volume and can be highly pollutant. Presenting high concentration of nutrients, its main application has been the irrigation of sugarcane, a practice that may cause adverse impacts to soil and water resources. A promising alternative is to use the vinasse as the culture medium for microalgal biomass production, which produce lipids convertible to biodiesel. Therefore, it is required an adaptation to this type of cultivation, mainly, through the reduction of the concentration of particles that cause turbidity and color, providing improved lighting conditions in photobioreactors. In this way, this work proposed the use of the coagulation, flocculation and sedimentation techniques for clarifying vinasse, aiming the cultivation of microalgae. In step I were investigated the coagulants ferric chloride, aluminum sulfate, calcium hydroxide, tannin and five synthetic polymers, at different concentrations and pH ranges, aiming at the highest color and turbidity removal. In the dosages investigated, ferric chloride and aluminum sulfate did not show satisfactory performance. The best results were obtained with use of the cationic polymer LAB TAE 409, which provided a 22% reduction of color and 78% of turbidity (relative to vinasse pre-centrifuged), even at low dosages (20 mg/L). In step II, tests were carried out in jartest, which were determined the best temperature (30 ºC), the polymer LAB TAE 409 dosage (20 mg/L), pH (~ 4.70, without adjustment), and the mixing and sedimentation parameters (TML = 5 min, GML = 60 s-1 VSED = 1 cm/min), which provided the major reductions in color (76%) and turbidity (96%), relative to the raw vinasse. From the best treatment defined in step II, vinasse was used as medium for the cultivation of microalgae Chlorella vulgaris (stage III), according to the following proportions: V1 (90% treated vinasse / 10% inoculum), V2 (45% vinasse treated / deionized water 45% / 10% inoculum), V3 (5% vinasse treated / deionized water 85% / 10% inoculum), compared to standard WC medium. Although lower than the growths (biomass) obtained in culture using WC, the mediums with pretreated vinasse have provided the growth of Chlorella vulgaris, with specific growth rates near the WC medium, indicating its potential use for obtaining this microalgal biomass.

<p> The effect of low temperature on the physico-chemical treatment (PCT) of domestic wastewater is examined with special emphasis placed on activated carbon adsorption. PCT is a recent processing scheme, wherein wastewater goes through sedimentation, precipitation, deep bed filtration and adsorption. In PCT, activated carbon adsorption takes the place of conventional biological treatment for organic removal.</p> <p> Both batch studies using powdered activated carbon (PAC) and continuous flow studies with granular activated carbon (GAC) on a pure compound, sodium dodecyl sulfate (SDS) and domestic wastewater from the Dundas, Ontario Water Pollution Control Plant were investigated.</p> <p> Theoretical analysis and batch feasibility studies indicate that the effect of low temperature on coagulation, flocculation and sedimentation were quite easily handled within established design parameters. Batch studies on PAC treatment show that the carbon floc is easily separable from wastewater with the aid of a small dosage of polyelectrolyte and high effluent quality is obtainable at temperatures ranging from 2° - 25°C.</p> <p> Granular activated carbon was evaluated first on a pure compound, SDS. Batch isotherms and kinetics were also conducted at the same time to determine parameters needed for continuous flow modelling. Results derived from this phase of the study indicate that the activation energy from column studies is quite low (approximately 3.0 kcal/mole). Close match is obtained between the theoretical model (a modification of Thomas' reaction kinetics) and experimental data.</p> <p> Finally PCT pilot plant studies on domestic wastewater were carried out, at 5°C and 25°C. Soluble organic carbon removal was in excess of that predicted by purely adsorption type phenomenon. This is attributed to microbial activity inside the carbon columns. Greater soluble organic removal was seen at 25°C than at 5°C. Denitrification inside the carbon columns was found to be quite significant, again with stronger denitrifying activity at 25°C than at 5°C. Microbiological investigation of the carbon from the exhausted columns revealed over 10^9 cells/cm^3) of GAC bed volume from the lead column at 25°C. Denitrifiers were also detected in the carbon. Iodine numbers were determined on used carbon, which indicated the exhaustion of activated carbon capacity. Organic removal, however, continued undiminished, due to bacterial activity.</p> <p> The study culminated with the development of a theoretical model incorporating bacterial activity. The results of column effluent profile, however, indicated great discrepancy between theoretical predictions and experimental observations. This was attributed to simplistic assumptions utilized in solving the fixed bed problem.</p> / Thesis / Master of Engineering (MEngr)

Researching efficient removal techniques is essential due to the toxicity of heavy metals, even at low concentrations, and their pervasiveness in a variety of environmental settings. According to WHO, Mercury is one of the most dangerous pollutants for human health. It causes severe damage to the ecosystem and other living beings. But because of its favorable physical-chemical properties, it has been widely used in the industrial activities. Unfortunately, several rivers and aquifers are getting contaminated by this hazardous chemical and inevitably putting importance on how to solve this problem. Most importantly a cost effective and environmentally friendly methods are needed to get a sustainable solution to this contamination. In this study Pinecones and pecan shells were chosen because of its abundance in nature and they are completely free of cost to get. Though some of the studies has been performed to remove some heavy metals by utilizing these two agricultural waste materials, none of the previous study investigated this two-potential bio-sorbents for removing Mercury from water solutions. In addition, there is a chance that metals and other ions will coexist in the environment, which is a complicated situation where there would be a competition among the ions for active cites on the sorbent surface. This study presents the effective removal of Hg2+ at a trace level concentration through adsorption on the grounded pinecones (PC), pecan shells (PS) and Chemically modified pinecones (PC), and pecan shells (PS). The FTIR analysis showed the functional group present in each specimen and pHPZC of each sample was determined to understand the surface chemistry and reactivity of the materials. Chemical modification might result in the increased surface area, porosity, functional groups as compared to the unmodified samples. The factors affecting adsorption efficiency were pH, adsorbent dosage, ionic strength, contact time and metal concentration. The Hg2+ removal efficiency in aqueous solution was found 90-92% for PS and APC, 92-95% for APS, and 80-85% for PC at room temperature with 1 mg/mL dose and pH their optimum pH condition. However, for unmodified PC and PS, the adsorption efficiency was less for all situation as compared to the acid modified PC and PS. The base activated PC and PS were found to be less effective than even the unmodified materials. Thus, results indicate that modification of PC and PS with Nitric acid (HNO3) increases metal adsorption efficiency as compared to unmodified samples. Furthermore, all of the materials tested found to be following the Freundlich's adsorption isotherm in aqueous solutions. Besides, ionic mercury can be readily converted to organic mercury through methylation, and as organic mercury builds up in the food chain, it is very harmful to human health even at a low level. Thus, to provide appropriate protection, the US Environmental Protection Agency (EPA) has set the maximum contamination level of mercury in drinking water at 2.0 ppb. As a result, it becomes very crucial to invent a very sensitive and selective approach for monitoring the low concentration of Hg2+ in the environment. This study aims to create an incredibly sensitive assay for the detection and quantification of Hg2+ (aq) using the single-particle inductively coupled plasma mass spectrometry (spICP-MS). The well-known thymine (T)-Hg2+-T complex forms when AuNPs modified with single-stranded DNA are exposed to Hg2+ (aq) and this formation causes AuNPs to aggregate. By determining the overall reduction in the number of identified AuNPs or NP aggregates the degree of aggregation can quantified. This spICP-MS-based approach has been reported to obtain a substantially lower detection limit of 0.031 part-per-trillion (155 fM) and a larger (10,000-fold) linear range up to 1 ppb when compared to most other Hg assays that use the similar principle of aggregation-dispersion with DNA modified AuNPs. Besides, this approach showed low interference from the sample matrix. Considering the aforementioned advantages, this study focuses on quantifying aqueous Hg2+ using single stranded DNA-gold nanoparticles conjugates with the help of single-particle inductively coupled plasma mass spectrometry (spICP-MS).

No presente trabalho foi operada uma unidade piloto de lodos ativados para o tratamento de esgoto doméstico, pré-tratado anaerobicamente em reator UASB, visando a remoção de nitrogênio e fósforo. O sistema piloto era constituído de reator anóxico, reator aeróbio e decantador. Os experimentos foram conduzidos mantendo a vazão afluente e de retorno de lodo em 50 L/h e a idade do lodo de aproximadamente 10 dias em todas as etapas. Para avaliar a remoção de fósforo foram realizados 4 experimentos com as seguintes condições operacionais: ETAPA 1) sem adição de cloreto férrico nem de polímero; ETAPA 2) adição de 80 mg/L de cloreto férrico e sem adição de polímero; ETAPA 3) adição de 80 mg/L de cloreto férrico e 1 mg/L de polímero catiônico de médio peso molecular; e ETAPA 4) adição de 150 mg/L de cloreto férrico e sem adição de polímero. Foi possível obter as seguintes conclusões: A) O sistema de lodos ativados, como pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios não é eficiente na remoção de nitrogênio devido a pouca disponibilidade de matéria orgânica para os organismos que realizam a desnitrificação; B) Em se tratando da remoção de amônia, o sistema de lodos ativados se mostrou eficaz, foram alcançadas eficiências médias de remoção sempre acima de 95%; C) O uso de cloreto férrico para a remoção físico-química de fósforo mostrou-se eficaz somente para elevadas relações Fe/Ptot do afluente. As relações Fe/Ptot do afluente variaram de: 1,8 a 2,8 na ETAPA 2; 1,7 a 3,0 na ETAPA 3; e 4,9 a 7,1 na ETAPA 4. Com relações Fe/Ptot de 1,5 a 2,1:1 e 2,3 a 2,8:1 esperava-se alcançar remoções de fósforo da ordem de 85% e 95% respectivamente, o que não ocorreu. As eficiências de remoção de fósforo total variaram de: 53 a 74% na ETAPA 2; 65 a 73% na ETAPA 3; e 87 a 99% na ETAPA 4. Tal fato é explicado pelo sistema de mistura do reator aeróbio não ter sido capaz de promover o contato eficaz do coagulante com o fósforo. D) A aplicação de cloreto férrico reduziu a relação SSVTA/SSTA devido a formação de “lodo químico". As relações de SSVTA/SSTA variaram de: 0,62 a 0,75 na ETAPA 1; 0,45 a 0,70 na ETAPA 2; 0,48 a 0,61 na ETAPA 3; e 0,53 a 0,54 na ETAPA 4; e E) O sistema se mostrou eficiente na remoção de matéria orgânica. As eficiências de remoção de matéria orgânica, em termos de DQO total, variaram de 59 a 88% na ETAPA 1; 64 a 97% na ETAPA 2; 47 a 91% na ETAPA 3; e 62 a 79% na ETAPA 4. As eficiências médias de remoção de matéria orgânica considerando a DQO filtrada do efluente (desprezando assim o problema com a perda de sólidos) variaram de 74 a 86% na ETAPA 1; 78 a 97% na ETAPA 2; 82 a 96% na ETAPA 3; e 86 a 98% na ETAPA 4. / In this research work a pilot-scale, activated sludge plant was operated to treat the treated effluent of an anaerobic treatment system, in order to remove nitrogen and phosphorus. The pilot unit was composed of anoxic reactor, aerobic reactor and secondary settler. The experiments were carried out while keeping both the affluent and return sludge flow rates at 50 L/hr and the sludge age at about 10 days during all experimental phases. In order to assess phosphorus removal, four experiments or experimental phases were conducted under certain operational conditions: PHASE 1) without ferric chloride and without polymer addition; PHASE 2) ferric chloride addition (80 mg/L) and no polymer addition; PHASE 3) ferric chloride addition (80 mg/L) and polymer addition (1 mg/L of cationic, medium-sized molecular weight polymer); and PHASE 4) ferric chloride addition (150 mg/L) and no polymer addition. The following conclusions were obtained: A) The activated sludge system utilized to treat effluents from anaerobic reactors is not efficient to remove nitrogen, due to the lack of adequate concentrations of organic matter to the denitrifying microorganisms, B) Regarding ammonia removal the activated sludge system was effective, reaching average removal efficiencies always above 95 %, C) The utilization of ferric chloride for the physico-chemical removal of phosphorus presented good efficiencies for high Fe/Ptot ratios of the affluent to the treatment system. The Fe/Ptot ratios of the affluent to the treatment system varied from: 1,8 to 2,8 in phase 2; 1,7 to 3,0 in phase 3; and 4,9 to 7,1 in phase 4 of experiments. With ratios in the ranges of 1,5 to 2,1:1 and 2,3 to 2,8:1 one expected to obtain phosphorus removal levels around 85 % and 95 % respectively. That did not happen. The phosphorus removal efficiencies varied from: 53 to 74% in phase 2; 65 to 73% in phase 3; and 87 to 99% in phase 4 of experiments. Such facts can be explained by the fact that mixing in the aerobic reactor was not capable of providing adequate contact between the coagulant and the phosphorus, D) The application of ferric chloride reduced the VSS/TSS ratio in the aeration tank due to the formation of “chemical sludge". The VSS/TSS ratios varied from: 0,62 to 0,75 in phase1; 0,45 to 0,70 in phase 2; 0,48 to 0,61 in phase 3; and 0,53 to 0,54 in phase 4 of experiments and E) The treatment system presented good efficiencies of organic matter removal. The removal efficiencies (in terms of total COD) varied from: 59 to 88% in phase 1; 64 to 97% in phase 2; 41 to 91% in phase 3; and 62 to 79% in phase 4 of experiments. The removal efficiencies of organic matter in terms of the filtered effluent COD (thus discarding the problem of loss of solids) varied from: 74 to 86% in phase 1; 78 to 97% in phase 2; 82 to 96% in phase 3; and 86 to 98% in phase 4.

O presente estudo propõe uma alternativa para tratamento químico da urina para redução no consumo de água em descargas residenciais, possibilitando um maior tempo de permanência da água a ser descartada na bacia sanitária antes do acionamento da descarga. O processo consiste em neutralizar os componentes responsáveis pelo odor e cor característicos da urina a partir da reação química com dicloroisocianurato de sódio, NaDCC. O composto também apresenta ação bactericida podendo agir por um determinado período de tempo. Além disso, considera-se a adição de um componente indicador de nível de saturação do meio para otimizar o efeito sobre os aspectos estéticos e sanitários (odor, cor e presença de bactérias). O tratamento proposto deverá apresentar baixo custo estimulando a mudança de paradigmas por meio da conscientização da importância da redução do consumo de água nas residências. Pretende-se acompanhar o desempenho do processo proposto a partir de ensaios físico-químicos e microbiológicos. / The following work proposes an alternative to reduce water consumption in residential toilets by treating urine chemically, making it possible to wait longer until actually flushing the toilet. The process consists in using a tablet capable of neutralizing the components responsible for urine\'s smell and color by reacting them with the tablet\'s main component, Sodium dichloroisocyanurate, NADCC, which also is an antibacterial agent, being able to remain active for a certain period of time. Besides, the addition of an environment saturation indicator is proposed to optimize the effects over the aesthetic and sanitary - odor, color and bacterial presence - aspects. The process includes the advantage of having a low cost, stimulating the change of certain paradigms by inducing people to acknowledge the importance of reducing water consumption at their houses.