Cinza leve de carvão, resíduo gerado em usina termelétrica, foi usada para sintetizar zeólita por meio de tratamento hidrotérmico com solução de NaOH. A cinza leve (CL-2) e a zeólita sintética (ZM-2) que foi predominantemente identificada como hidroxi-sodalita foram utilizadas como adsorventes dos corantes aniônicos índigo carmina (IC) e reativo laranja 16 (RL16) de soluções aquosas. Nos processos de adsorção, os efeitos de tempo de contato, concentração inicial de corantes, pH, massa de adsorventes e temperatura foram avaliados. O estudo cinético de adsorção demonstrou que os resultados apresentaram melhor ajuste ao modelo de pseudo-segunda ordem e que adsorção de superfície e difusão intrapartícula participaram no mecanismo de adsorção. Os parâmetros termodinâmicos demonstraram que a adsorção foi espontânea em todos os processos de adsorção. Os processos de adsorção foram de natureza endotérmica para todos os sistemas, com exceção do sistema IC/ZM-2, em que foi exotérmico. Os dados de entropia mostraram a ocorrência do aumento da desordem na interface sólido/solução durante a adsorção em todos os sistemas, exceto novamente no IC/ZM-2, no qual se verificou a diminuição da desordem na interface. As isotermas de adsorção ajustaram-se à equação linear de Langmuir. As capacidades máximas de adsorção foram 1,48 mg/g para o sistema IC/CL-2; 1,13 mg/g para IC/ZM-2; 0,96 mg/g para RL16/CL-2 e 1,14 mg/g para RL16/ZM-2 à temperatura ambiente. O estudo de dessorção realizado com água, com soluções aquosas ácidas e com solução aquosa básica demonstrou ser ineficiente tanto para a recuperação dos corantes quanto para a regeneração dos adsorventes. / Coal fly ash, a waste generated in coal-fired electric power plant, was used to synthesize zeolite by hydrothermal treatment with NaOH solution. The fly ash (CL-2) and this synthesized zeolite (ZM-2) that was characterized as hydroxy-sodalite were used as adsorbents for anionic dyes indigo carmine (IC), and reactive orange 16 (RO16) from aqueous solutions. Effects of contact time, initial dye concentration, pH, adsorbent mass, and temperature were evaluated in the adsorption processes. The kinetics studies indicated that the adsorption followed the pseudo-second order kinetics and that surface adsorption and intraparticle diffusion were involved in the adsorption mechanism. The thermodynamics parameters demonstrated that the adsorption was spontaneous for all adsorption processes. The enthalpy data confirmed the endothermic nature for all adsorption processes except for IC/ZM-2 system which was exothermic. The entropy data showed an increased disorder at the solid/solution interface during the adsorption for all systems except for IC/ZM-2 whose negative entropy value indicated a decreased disorder at the interface. The adsorption isotherms were closely fitted to the Langmuir linear equation. The maximum adsorption capacities were 1.48 mg/g for the IC/CL-2 system; 1.13 mg/g for IC/ZM-2; 0.96 mg/g for RO16/CL-2, and 1.14 mg/g for RO16/ZM-2 at room temperature. The desorption study carried out with water, with acid aqueous solutions, and with an alkali aqueous solution showed to be inefficient both for recovering the dyes and regenerating the adsorbents.

Cinza leve de carvão, resíduo gerado em usina termelétrica, foi usada para sintetizar zeólita por meio de tratamento hidrotérmico com solução de NaOH. A cinza leve (CL-2) e a zeólita sintética (ZM-2) que foi predominantemente identificada como hidroxi-sodalita foram utilizadas como adsorventes dos corantes aniônicos índigo carmina (IC) e reativo laranja 16 (RL16) de soluções aquosas. Nos processos de adsorção, os efeitos de tempo de contato, concentração inicial de corantes, pH, massa de adsorventes e temperatura foram avaliados. O estudo cinético de adsorção demonstrou que os resultados apresentaram melhor ajuste ao modelo de pseudo-segunda ordem e que adsorção de superfície e difusão intrapartícula participaram no mecanismo de adsorção. Os parâmetros termodinâmicos demonstraram que a adsorção foi espontânea em todos os processos de adsorção. Os processos de adsorção foram de natureza endotérmica para todos os sistemas, com exceção do sistema IC/ZM-2, em que foi exotérmico. Os dados de entropia mostraram a ocorrência do aumento da desordem na interface sólido/solução durante a adsorção em todos os sistemas, exceto novamente no IC/ZM-2, no qual se verificou a diminuição da desordem na interface. As isotermas de adsorção ajustaram-se à equação linear de Langmuir. As capacidades máximas de adsorção foram 1,48 mg/g para o sistema IC/CL-2; 1,13 mg/g para IC/ZM-2; 0,96 mg/g para RL16/CL-2 e 1,14 mg/g para RL16/ZM-2 à temperatura ambiente. O estudo de dessorção realizado com água, com soluções aquosas ácidas e com solução aquosa básica demonstrou ser ineficiente tanto para a recuperação dos corantes quanto para a regeneração dos adsorventes. / Coal fly ash, a waste generated in coal-fired electric power plant, was used to synthesize zeolite by hydrothermal treatment with NaOH solution. The fly ash (CL-2) and this synthesized zeolite (ZM-2) that was characterized as hydroxy-sodalite were used as adsorbents for anionic dyes indigo carmine (IC), and reactive orange 16 (RO16) from aqueous solutions. Effects of contact time, initial dye concentration, pH, adsorbent mass, and temperature were evaluated in the adsorption processes. The kinetics studies indicated that the adsorption followed the pseudo-second order kinetics and that surface adsorption and intraparticle diffusion were involved in the adsorption mechanism. The thermodynamics parameters demonstrated that the adsorption was spontaneous for all adsorption processes. The enthalpy data confirmed the endothermic nature for all adsorption processes except for IC/ZM-2 system which was exothermic. The entropy data showed an increased disorder at the solid/solution interface during the adsorption for all systems except for IC/ZM-2 whose negative entropy value indicated a decreased disorder at the interface. The adsorption isotherms were closely fitted to the Langmuir linear equation. The maximum adsorption capacities were 1.48 mg/g for the IC/CL-2 system; 1.13 mg/g for IC/ZM-2; 0.96 mg/g for RO16/CL-2, and 1.14 mg/g for RO16/ZM-2 at room temperature. The desorption study carried out with water, with acid aqueous solutions, and with an alkali aqueous solution showed to be inefficient both for recovering the dyes and regenerating the adsorbents.

Submitted by Marilene Donadel (marilene.donadel@unioeste.br) on 2018-04-25T20:20:41Z No. of bitstreams: 1 Carolina_Miyashiro_2017 .pdf: 1779339 bytes, checksum: f6b6d1ffc4073370161792334748de1b (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-25T20:20:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carolina_Miyashiro_2017 .pdf: 1779339 bytes, checksum: f6b6d1ffc4073370161792334748de1b (MD5) Previous issue date: 2017-12-11 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / A magnetic biocoagulant (Fe3O4-MO) was produced by the association of nanoparticles of iron oxide (Fe3O4) and Moringa Oleífera Lam (MO) extract in different concentrations (0.5%, 1% and 2%), aiming to evaluate its performance in removal of the reactive dye black 5 (RP5) in aqueous medium (synthetic waste water) and real textile effluent. The MO protein was extracted with saline solution and the nanoparticles were synthesized by the coprecipitation method. The biocoagulant was characterized by X-ray diffractometry (XRD), vibration magnetometry, Fourier Infrared Transformer (FTIR) spectroscopy, scanning electron microscopy with X-ray energy dispersion spectroscopy (SEM / EDS) and transmission electron microscopy (MET). For the coagulation / flocculation / sedimentation process (C/F/S), the operational parameters studied were sedimentation time, biocoagulant concentration and pH. The efficiency of the C/F/S process was determined by the analysis of the apparent color, absorbance, zeta potential and total organic carbon (TOC). After determining the best conditions (concentration of 0.5% MO, dosage of 100 mg L-1 and pH 7) of the C/F/S process, sedimentation kinetic studies for synthetic wastewater (ARS), real effluent (ERT), both with and without magnetic field and the sludge recovered and regenerated with the saline extract of MO (with magnetic field). At the 100 mgL-1 dosage of magnetic biocoagulant at a concentration of 0.5% MO saline, 89% apparent color removals were obtained in the time of 20 min. The C / F / S process shows dependence on the pH of the reaction medium, because at pH 7 color removal values of 83% and 84% were obtained in reaction time 20 and 40 min, respectively. / Um biocoagulante (Fe3O4-MO) magnético foi produzido pela associação de nanopartículas de óxido ferro (Fe3O4) e extrato de Moringa Oleífera Lam (MO) em diferentes concentrações (0,5%, 1% e 2%), para avaliar sua performance na remoção do corante reativo preto 5 (RP5) em meio aquoso (água residuária sintética) e efluente real têxtil. A proteína da MO foi extraída com solução salina e as nanopartículas foram sintetizadas pelo método de coprecipitação. O biocoagulante foi caracterizado por difratometria de raio-X (DRX), magnetometria vibratória, spectroscopia por transformada de Fourier (FTIR), microscopia eletrônica de varredura com espectroscopia por dispersão de energia de Raios-X (MEV/EDS) e microscopia eletrônica de transmissão (MET). Para o processo de coagulação/floculação/sedimentação (C/F/S) os parâmetros operacionais estudados foram tempo de sedimentação, concentração do biocoagulante e pH. A eficiência do processo C/F/S foi determinada pela análise da cor aparente, absorbância, potencial zeta e carbono orgânico total (COT). Após determinar as melhores condições (concentração de MO 0,5%, dosagem de biocoagulante 100 mg L-1 e pH 7) do processo C/F/S, foram realizados estudos cinéticos de sedimentação para água residuária sintética (ARS), efluente real têxtil (ERT), ambos com e sem campo magnético e o lodo recuperado e regenerado com o extrato salino de MO (com campo magnético). Na dosagem 100 mgL-1 de biocoagulante magnético em concentração de 0,5% de solução salina de MO foram obtidos remoções de cor aparente 82% no tempo de 20 min. O processo C/F/S apresenta dependencia em relação ao pH do meio reacional, pois em pH 7 foram obtidos valores de remoção de cor de 83 % e 84 % em tempo de sedimentação 20 e 40 min., respectivamente. Demonstrando-se um materialpromissor na remoção de RP5 e no tratamento de ERT pois possui alta eficiência, preparo simples e condizentes com questões ambientais.

A problemática envolvendo os efluentes têxteis decorre principalmente da elevada coloração que apresentam, devido à presença de corantes que além de serem quimicamente estáveis, podem ser tóxicos e/ou carcinogênicos. Logo, quando são descartados in natura no meio ambiente causam problemas estéticos e, sobretudo, ambientais mesmo em baixas concentrações, além da possibilidade de serem nocivos à saúde humana e dos animais. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi estudar a degradação eletroquímica de dois corantes têxteis, Reativo Azul 19 (RA-19) e o Reativo Preto 5 (RP-5) via Oxidação Anódica (OA), utilizando ânodos de Diamante Dopado com Boro (DDB) suportados em titânio ou em nióbio, via processo Eletro-Fenton (EF) e pela combinação dos processos com H2O2 eletrogerado e OA (CP), usando um eletrodo de Carbono Vítreo Reticulado (CVR) como cátodo. As degradações foram realizadas em célula eletroquímica de um compartimento e em reator de fluxo do tipo filtro-prensa com dois compartimentos. A eficiência das degradações foi monitorada pelas técnicas de espectrofotometria no UV-VIS, Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE) e análise do teor de Carbono Orgânico Total (COT). As variáveis estudadas foram densidade de corrente (10-100 mA cm-2 em célula e 4-41 mA cm-2 em reator), dopagem do eletrodo de DDB/Ti (5.000 e 15.000 ppm B/C), concentração inicial dos íons Fe2+ (0-0,10 mmol L-1) e dos corantes (10-250 mg L-1). As degradações dos corantes apresentaram uma cinética de pseudo ordem zero; exceto quando o corante RP-5 foi degradado pelo processo EF, sendo o melhor ajuste ao modelo de pseudo primeira ordem. Além disso, em iguais condições eletroquímicas o corante RP-5 foi degradado em menor tempo em relação ao RA-19; sendo que em todos os processos estudados os corantes foram totalmente removidos. Considerando a OA em célula com os eletrodos de DDB/Ti, a degradação foi positivamente influenciada pelo aumento da densidade de corrente e dopagem do eletrodo, especialmente em relação a cinética. Além disso, os corantes RA-19 e RP-5 foram completamente removidos em 35 e 50 min de eletrólise quando 100 mA cm-2 foi aplicada ao eletrodo de DDB/Ti dopado com 15.000 ppm relação B/C. Em 2 h, 37% em mineralização foi observado para ambos os corantes e a toxicidade do RA-19 diminuiu contra as bactérias Vibrio fischeri. Ainda nessa condição total mineralização foi alcançada após 8 h de degradação. A remoção de COT foi favorecida utilizando o reator contendo os eletrodos de DDB/Nb e CVR ao invés da célula eletroquímica, chegando a percentuais de 84 e 82% em 30 e 90 min para os corantes RA-19 e RP-5 que foram removidos em 7,5 e 5 min, respectivamente, quando a densidade de 41 mA cm-2 foi aplicada ao DDB/Nb durante a degradação via exclusivamente OA. Entre os processos realizados no reator, o EF foi o energeticamente mais favorável, promovendo remoção em COT de 60 e 74% para os corantes RA-19 e RP-5 com consumo energético de 204 e 208 kWh kg-1, além disso, a completa remoção dos corantes ocorreu em 15 e 7,5 min, respectivamente, quando o eletrólito continha íons Fe2+ na concentração de 0,10 mmol L-1 e aplicando-se -0,4 V vs Ag/AgCl ao eletrodo de CVR. Na degradação os corantes via CP o RA-19 e RP-5 foram completamente removidos em 30 e 15 min com mineralização de 72 e 82% em 90 min associada a consumos energéticos de 562 e 745 kWh kg-1, respectivamente, quando 41 mA cm-2 foi aplicada ao DDB/Nb. Por fim, concluiu-se que os resultados das degradações dos corantes foram promissores, já que rápida remoção dos corantes foi observada, além da parcial mineralização. Logo os processos propostos podem ser aplicados na remoção dos corantes em água; sendo necessários realizar mais estudos, principalmente em relação ao material eletródico e configuração do sistema eletroquímico visando a aplicação industrial. / The main problem involving the textile wastewater is theirs high coloration since they present dyes, which are chemically stable and can be toxic and/or carcinogenic. Therefore, when the textile wastewater are discarded in nature in the environment, even in low concentrations, they may cause not only aesthetic and environmental problems, but also can be harmful to human and animal health. In this context, the aim of the study was to evaluate the electrochemical degradation of two textile dyes, Reactive Blue 19 (RB-19) and Black 5 (RB-5) via Anodic Oxidation (AO) using as anodes Boron Doped Diamond electrodes (BDD) supported on titanium or niobium, via Electro-Fenton (EF) process and by combination of processes with electrogenerated H2O2 and AO (CP) using a Reticulated Vitreous Carbon electrode (RVC) as cathode. The degradations assays were carried out in an electrochemical cell with one compartment and in a filter-press flow reactor with two compartments. The efficiency of degradation was monitored by UV-VIS spectrophotometry, High Performance Liquid Chromatography (HPLC) and analysis of Total Organic Carbon (TOC). The variables studied were current density (10-100 mA cm-2 for cell and 4-41 mA cm-2 for reactor), doping of the BDD/Ti electrodes (5,000 e 15,000 ppm B/C), initial concentration of the Fe2+ ions (0-0,10 mmol L-1) and dyes (10-250 mg L-1). The kinetic results showed that the removal of dyes followed the model of pseudo zero order; except when the RB-5 dye was degraded by EF process, which the best fitted was to pseudo first order model. Furthermore, for equal conditions the RB-5 was degraded in less time in comparison to the RB-19. In addition, the dyes were fully removed in all the processes studied. Regarding the AO in cell with BDD/Ti, the degradation was positively influenced by the increasing in current density and doping of the electrode, primarily the kinetics parameters. In addition, total removal of RB-19 and RB-5 was achieved in 35 and 50 min of electrolysis when 100 mA cm-2 was applied to the electrode doped with 15,000 ppm ratio B/C. In 2 h, 37% in mineralization was attained for both dyes and the toxicity effect of the RB-19 decreased against the bacteria Vibrio fischeri. In this condition, total TOC removed was also reached after 8 h. The TOC removal was enhanced using the reactor fitted with BDD/Nb and RVC instead of the electrochemical cell, achieving TOC removal of 84 and 82% in 30 and 90 min for RB-19 and RB-5 which were removed in 7.5 and 5 min, respectively, when 41 mA cm-2 was applied to the BDD/Nb in the degradation exclusively via AO. Among the processes carried out in the reactor, the EF was the energetically most favourable since TOC removal of 60 and 74% for RB-19 and RB-5 with energy consumption of 204 and 208 kWh kg-1 were noted. In addition, the RB-19 and RB-5 were completely removed in 15 and 7.5 min, respectively, when the electrolyte containing 0.10 mmol L-1 of Fe2+ ions and -0.4 V vs Ag/AgCl was applied to CVR electrode. The combination of processes with electrogenerated H2O2 and AO for degradation of the dyes removed the RB-19 and RB-5 in 30 and 15 min with mineralization of 71.6 and 81.8% in 90 min associated to energy consumptions of 562 and 745 kWh kg-1 respectively, when 41 mA cm-2 was applied to BDD/Nb. Therefore, the degradation results of the dyes were promised since quickly removal of the dyes and partial mineralization were observed hence the proposed processes could be used to remove the dyes from water. However, more studies are needed to enable an industrial application, especially regarding the electrode material and configuration of the electrochemical system.

A problemática envolvendo os efluentes têxteis decorre principalmente da elevada coloração que apresentam, devido à presença de corantes que além de serem quimicamente estáveis, podem ser tóxicos e/ou carcinogênicos. Logo, quando são descartados in natura no meio ambiente causam problemas estéticos e, sobretudo, ambientais mesmo em baixas concentrações, além da possibilidade de serem nocivos à saúde humana e dos animais. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi estudar a degradação eletroquímica de dois corantes têxteis, Reativo Azul 19 (RA-19) e o Reativo Preto 5 (RP-5) via Oxidação Anódica (OA), utilizando ânodos de Diamante Dopado com Boro (DDB) suportados em titânio ou em nióbio, via processo Eletro-Fenton (EF) e pela combinação dos processos com H2O2 eletrogerado e OA (CP), usando um eletrodo de Carbono Vítreo Reticulado (CVR) como cátodo. As degradações foram realizadas em célula eletroquímica de um compartimento e em reator de fluxo do tipo filtro-prensa com dois compartimentos. A eficiência das degradações foi monitorada pelas técnicas de espectrofotometria no UV-VIS, Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE) e análise do teor de Carbono Orgânico Total (COT). As variáveis estudadas foram densidade de corrente (10-100 mA cm-2 em célula e 4-41 mA cm-2 em reator), dopagem do eletrodo de DDB/Ti (5.000 e 15.000 ppm B/C), concentração inicial dos íons Fe2+ (0-0,10 mmol L-1) e dos corantes (10-250 mg L-1). As degradações dos corantes apresentaram uma cinética de pseudo ordem zero; exceto quando o corante RP-5 foi degradado pelo processo EF, sendo o melhor ajuste ao modelo de pseudo primeira ordem. Além disso, em iguais condições eletroquímicas o corante RP-5 foi degradado em menor tempo em relação ao RA-19; sendo que em todos os processos estudados os corantes foram totalmente removidos. Considerando a OA em célula com os eletrodos de DDB/Ti, a degradação foi positivamente influenciada pelo aumento da densidade de corrente e dopagem do eletrodo, especialmente em relação a cinética. Além disso, os corantes RA-19 e RP-5 foram completamente removidos em 35 e 50 min de eletrólise quando 100 mA cm-2 foi aplicada ao eletrodo de DDB/Ti dopado com 15.000 ppm relação B/C. Em 2 h, 37% em mineralização foi observado para ambos os corantes e a toxicidade do RA-19 diminuiu contra as bactérias Vibrio fischeri. Ainda nessa condição total mineralização foi alcançada após 8 h de degradação. A remoção de COT foi favorecida utilizando o reator contendo os eletrodos de DDB/Nb e CVR ao invés da célula eletroquímica, chegando a percentuais de 84 e 82% em 30 e 90 min para os corantes RA-19 e RP-5 que foram removidos em 7,5 e 5 min, respectivamente, quando a densidade de 41 mA cm-2 foi aplicada ao DDB/Nb durante a degradação via exclusivamente OA. Entre os processos realizados no reator, o EF foi o energeticamente mais favorável, promovendo remoção em COT de 60 e 74% para os corantes RA-19 e RP-5 com consumo energético de 204 e 208 kWh kg-1, além disso, a completa remoção dos corantes ocorreu em 15 e 7,5 min, respectivamente, quando o eletrólito continha íons Fe2+ na concentração de 0,10 mmol L-1 e aplicando-se -0,4 V vs Ag/AgCl ao eletrodo de CVR. Na degradação os corantes via CP o RA-19 e RP-5 foram completamente removidos em 30 e 15 min com mineralização de 72 e 82% em 90 min associada a consumos energéticos de 562 e 745 kWh kg-1, respectivamente, quando 41 mA cm-2 foi aplicada ao DDB/Nb. Por fim, concluiu-se que os resultados das degradações dos corantes foram promissores, já que rápida remoção dos corantes foi observada, além da parcial mineralização. Logo os processos propostos podem ser aplicados na remoção dos corantes em água; sendo necessários realizar mais estudos, principalmente em relação ao material eletródico e configuração do sistema eletroquímico visando a aplicação industrial. / The main problem involving the textile wastewater is theirs high coloration since they present dyes, which are chemically stable and can be toxic and/or carcinogenic. Therefore, when the textile wastewater are discarded in nature in the environment, even in low concentrations, they may cause not only aesthetic and environmental problems, but also can be harmful to human and animal health. In this context, the aim of the study was to evaluate the electrochemical degradation of two textile dyes, Reactive Blue 19 (RB-19) and Black 5 (RB-5) via Anodic Oxidation (AO) using as anodes Boron Doped Diamond electrodes (BDD) supported on titanium or niobium, via Electro-Fenton (EF) process and by combination of processes with electrogenerated H2O2 and AO (CP) using a Reticulated Vitreous Carbon electrode (RVC) as cathode. The degradations assays were carried out in an electrochemical cell with one compartment and in a filter-press flow reactor with two compartments. The efficiency of degradation was monitored by UV-VIS spectrophotometry, High Performance Liquid Chromatography (HPLC) and analysis of Total Organic Carbon (TOC). The variables studied were current density (10-100 mA cm-2 for cell and 4-41 mA cm-2 for reactor), doping of the BDD/Ti electrodes (5,000 e 15,000 ppm B/C), initial concentration of the Fe2+ ions (0-0,10 mmol L-1) and dyes (10-250 mg L-1). The kinetic results showed that the removal of dyes followed the model of pseudo zero order; except when the RB-5 dye was degraded by EF process, which the best fitted was to pseudo first order model. Furthermore, for equal conditions the RB-5 was degraded in less time in comparison to the RB-19. In addition, the dyes were fully removed in all the processes studied. Regarding the AO in cell with BDD/Ti, the degradation was positively influenced by the increasing in current density and doping of the electrode, primarily the kinetics parameters. In addition, total removal of RB-19 and RB-5 was achieved in 35 and 50 min of electrolysis when 100 mA cm-2 was applied to the electrode doped with 15,000 ppm ratio B/C. In 2 h, 37% in mineralization was attained for both dyes and the toxicity effect of the RB-19 decreased against the bacteria Vibrio fischeri. In this condition, total TOC removed was also reached after 8 h. The TOC removal was enhanced using the reactor fitted with BDD/Nb and RVC instead of the electrochemical cell, achieving TOC removal of 84 and 82% in 30 and 90 min for RB-19 and RB-5 which were removed in 7.5 and 5 min, respectively, when 41 mA cm-2 was applied to the BDD/Nb in the degradation exclusively via AO. Among the processes carried out in the reactor, the EF was the energetically most favourable since TOC removal of 60 and 74% for RB-19 and RB-5 with energy consumption of 204 and 208 kWh kg-1 were noted. In addition, the RB-19 and RB-5 were completely removed in 15 and 7.5 min, respectively, when the electrolyte containing 0.10 mmol L-1 of Fe2+ ions and -0.4 V vs Ag/AgCl was applied to CVR electrode. The combination of processes with electrogenerated H2O2 and AO for degradation of the dyes removed the RB-19 and RB-5 in 30 and 15 min with mineralization of 71.6 and 81.8% in 90 min associated to energy consumptions of 562 and 745 kWh kg-1 respectively, when 41 mA cm-2 was applied to BDD/Nb. Therefore, the degradation results of the dyes were promised since quickly removal of the dyes and partial mineralization were observed hence the proposed processes could be used to remove the dyes from water. However, more studies are needed to enable an industrial application, especially regarding the electrode material and configuration of the electrochemical system.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Daiana Schimmel.pdf: 595506 bytes, checksum: dbbd0a361e4ff6c113c1cb50439292d0 (MD5) Previous issue date: 2008-12-10 / The textile industries understand one of the largest of the world now in production terms and number of generated jobs. They are characterized by requesting great amounts of water, coloring and chemical products used along a complex productive chain. Besides the enormous consumption of water, those industries generate effluent composed by organic and complex salts, which ones turn pollute more when the liberation of dyes is observed no fastened, or no degraded in the conventional processes of treatment, what represents a high potential of environmental impact. Several methods of removal of dyes and of other existent chemical compositions in the effluent have been used in industrial level. One of the most employed methods is the adsorption onto carbon activated due to the versatility, efficiency and low obtaining costs. However, the project of the treatment of textile effluent for adsorption requests information regarding the removal capacity and of the kinetics. They are several factors that interfere in that process, among them they stand out the temperature and the pH, being this one what has larger effect. In this work the removal of the dyes reactive blue 5G and turquoise blue QG were investigated onto carbon activated commercial driven in system batch, once these dyes are plenty employed in the processes involving fabrics type jeans . Initially they went rehearsals to characterize the adsorbent, determination of the point of zero charge (PCZ) and of the surface area for the method BET using N2 to 77K, infrared to obtain the functional groups of the carbon, and sifting to determine the diameter of the particles. For PCZ the obtained value was of 8,10 and the surface area was of 618,7 m2/g. Kinetic tests were accomplished in pH 2 and in three different temperatures, 30, 45 and 600C. They were appraised the pseudo-first-order models and the pseudo-second-order to describe the kinetics of adsorption of the dyes, and the model of second order presented the best results. It was also certain the coefficient of diffusion of the dyes in the temperatures of 30, 45 and 600C, that presented the following values respectively: 5,38 x 10-7, 1,42 x 10-7, 2,74 x 10-7 cm2/min for the blue color 5G, and 2,54 x 10-7, 9,38 x 10-8, 1,48 x 10-6 cm2 /min for the blue turquise QG. For the influence of the pH and of the temperature in the balance of the adsorption of the dyes experiments were accomplished in system batch. The strip of investigated acidity was among pH 2 even pH 8. It was also accomplished the experiments for the obtaining of the equilibrium data in the temperatures of 30, 45 and 600C and in the best pH condition. The equilibrium data were represented by the following models of Isotherms of adsorption: Langmuir, Freudlich, Toth, Radke-Praunstiz, Sips and Redlich-Peterson. The process of adsorption had a better acting in the conditions of pH 2 and temperature of 300C, the removed amount was of 140,48 mg / g for the dye blue 5G and 148,54 mg / g for the dye turquise blue QG. The Isotherm of Sips, Tóth and Redlich-Peterson were what best represented the experimental data of equilibrium for the dye blue 5G and also for the turquoise blue QG. The thermodynamic parameters ∆H0, ∆G0 and ∆S0 were appraised and they showed that the adsorption of the colors in activated coal is an exothermic and spontaneous process due to the negative values of enthalpy and energy free from Gibbs, respectively. / As indústrias têxteis compreendem atualmente uma das maiores do mundo em termos de produção e número de empregos gerados. Caracterizam-se por requerer grandes quantidades de água, corantes e produtos químicos utilizados ao longo de uma complexa cadeia produtiva. Além do enorme consumo de água, essas indústrias geram efluentes compostos por sais orgânicos e complexos, os quais se tornam ainda mais poluidores quando observa-se a liberação de corantes não fixados, ou não degradados nos processos convencionais de tratamento, o que representa um elevado potencial de impacto ambiental. Vários métodos de remoção de corantes e de outros compostos químicos existentes no efluente tem sido utilizados em nível industrial. Um dos métodos mais empregados é a adsorção em carvão ativado devido à versatilidade, eficiência e baixos custos de obtenção. Entretanto, o projeto do tratamento de efluentes têxteis por adsorção requer informações a respeito da capacidade de remoção e da cinética. São vários fatores que interferem nesse processo, dentre eles destacam-se a temperatura e o pH, sendo este ultimo o que tem maior efeito. Neste trabalho foram investigadas a remoção dos corantes reativos azul 5G e azul turquesa QG em carvão ativado comercial conduzidos em sistema batelada, uma vez que estes corantes são bastante empregados nos processos envolvendo tecidos tipo jeans. Com o objetivo de caracterizar o adsorvente, análises como determinação do ponto de carga zero (PCZ), área superficial pelo método BET utilizando N2 a 77K, infravermelho para obter os grupos funcionais do carvão e peneiramento para determinar o diâmetro das partículas foram realizadas. Para o PCZ o valor obtido foi de 8,10 e a área superficial foi de 618,7 m2/g. Os testes cinéticos tiveram o pH fixado em 2, e foram avaliados em três diferentes temperaturas, 30, 45 e 600C. Os modelos de pseudo-primeira-ordem e o pseudo-segunda-ordem foram realizados para descrever a cinética de adsorção dos corantes, sendo que o modelo de segunda ordem apresentou os melhores resultados. Além disso, o coeficiente de difusão dos corantes foi avaliado nas temperaturas de 30, 45 e 600C, que apresentaram respectivamente os seguintes valores: 5,38 x 10-7, 1,42 x 10-7, 2,74 x 10-7 cm2/min para o corante azul 5G, e 2,54 x 10-7, 9,38 x 10-8, 1,48 x 10-6 cm2/min corante azul turquesa.Para a influência do pH e da temperatura no equilíbrio da adsorção dos corantes foram realizados experimentos em sistema bateladas. A faixa de acidez investigada foi entre pH 2 até pH 8. Também foram realizadas experimentos para a obtenção dos dados de equilíbrio nas temperaturas de 30, 45 e 600C e na melhor condição de pH. Os dados de equilíbrio foram representados pelos seguintes modelos de Isotermas de adsorção: Langmuir, Freudlich, Toth, Radke-Praunstiz, Sips e Redlich-Peterson. O processo de adsorção teve um melhor desempenho nas condições de pH 2 e temperatura de 300C, a quantidade removida foi de 140,48 mg/g para o corante azul 5G e 148,54 mg/g para o corante azul turquesa QG. As Isoterma de Sips, Tóth e Redlich-Peterson foram as que melhor representaram os dados experimentais de equilíbrio para o corante azul 5G e também para o corante azul turquesa QG. Os parâmetros termodinâmicos ∆H0, ∆G0 e ∆S0 foram avaliados e mostraram que a adsorção dos corantes em carvão ativado é um processo exotérmico e espontâneo devido aos valores negativos de entalpia e energia livre de Gibbs, respectivamente.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mauricio M Sinhorim Monarin.pdf: 2075451 bytes, checksum: 650d176482da90355f19fcef0fa451d4 (MD5) Previous issue date: 2012-02-17 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The dyes are present in many plants, producing toxic and carcinogenic effluents that significantly affecting the environment when disposed of untreated. The most commonly used methods for dye removing are biological treatment, coagulation / flocculation / membranes and adsorption processes. The present study aims to evaluate the adsorption of reactive dye textile Crimson HEXL, used in industrial plants (mainly laundries) using two commercial activated carbons: the origin of bovine bones (CAO) and bituminous minerals (CAM). To compare the potential application of these two types of carbons, experiments were performed characterization and adsorption in batch system and in duplicate, consisting of the following steps: i) obtaining from the point of zero charge (pHpzc) for each carbon, ii) evaluate the influence the pH of the dye solution, iii) determine the optimal particle size of the adsorbent, iv) to investigate the influence of the stirring rate in the adsorption process, data acquisition and modeling using kinetic models available in the literature, of obtaining data of equilibrium and modeling at different temperatures using literature modeling, v) desorption of the dye in the best conditions for the particular adsorption system carbon-dye (pH and type of eluent). The experiments showed the best conditions of particle size (approximately 20-30 mesh), shaking (100 rpm) and pH of 2. The kinetic data showed a contact time of 48 hours for the system to reach equilibrium. The kinetic model Pseudo-First-Order, Pseudo-Second-Order and intra-particle diffusion showed good fits of the experimental data with high coefficients of determination and high degree of significance for each parameter in the models studied (p-level < 0,05) for the experimental equilibrium data for systems Crimson HEXL CAO and Crimson HEXL CAM, except for the model of intra-particle diffusion at 100 mg/L of system Crimson HEXL CAO. The simulation using the Langmuir model using as adsorbent CAO represented satisfactorily equilibrium data experimental temperatures of 20, 30, 40 and 50 ° C, unlike the Freundlich model which had adjustment only for the temperature of 20 ° C. To the system Crimson HEXL - CAM did not obtain a proper fit for simulating the experimental data using the equilibrium model isotherm Langmuir and Freundlich. The thermodynamic parameters &#916;Hº, &#916;Gº and &#916;Sº were evaluated and demonstrated that the adsorption of the reactive dye Crimson HEXL in CAO and CAM is an endothermic and spontaneous process. The recovery of activated carbons with reactive dyes had poor results for the recovery of the adsorbent for reuse in adsorption processes. / Os corantes estão presentes em muitas unidades industriais, gerando efluentes que são carcinogênicos e tóxicos afetando significativamente o meio ambiente quando descartados sem tratamento prévio. Os métodos mais empregados para a remoção de corantes são: tratamento biológico, coagulação / floculação / membranas e processos de adsorção. O presente trabalho pretende avaliar a adsorção do corante reativo têxtil Crimson HEXL, utilizado em unidades industriais (lavanderias principalmente) utilizando-se dois carvões comerciais ativados: de origem de ossos bovinos (CAO) e mineral betuminosa (CAM). Para comparar o potencial de aplicação destes dois tipos de carvão, experimentos foram realizados de caracterização e adsorção em sistema batelada e em duplicata, consistindo nas seguintes etapas: i) obtenção do ponto de carga zero (pHpcz) para cada carvão; ii) avaliar influência do pH da solução do corante; iii) determinar o melhor tamanho de partícula do material adsorvente; iv) investigar a influência da velocidade de agitação no processo de adsorção: obtenção de dados cinéticos e modelagem utilizando modelos disponíveis na literatura; obtenção de dados de equilíbrio em diferentes temperaturas e modelagem usando modelos da literatura; v) dessorção do corante nas melhores condições de adsorção determinadas para o sistema carvão-corante (pH e tipo de eluente). Os experimentos realizados indicaram as melhores condições de granulometria (aproximadamente 20-30 mesh), agitação (100 rpm) e pH da solução de 2. Os dados cinéticos apresentaram um tempo de contato de 48 horas para o sistema alcançar o equilíbrio. O modelo cinético de Pseudo-Primeira-Ordem, Pseudo-Segunda-Ordem e Difusão Intra-partícula apresentaram bons ajustes dos dados experimentais com elevados valores dos coeficientes de determinação e elevado grau de significância para cada parâmetro nos modelos estudados (p-level<0,05) para os dados de equilíbrio experimentais para os sistemas Crimson HEXL CAO e Crimson HEXL CAM, exceto para o modelo de Difusão Intra-partícula à 100 mg/L do sistema Crimson HEXL CAO. A simulação realizada utilizando o modelo de Langmuir empregando como adsorvente o CAO representou satisfatoriamente os dados de equilíbrio experimentais para as temperaturas de 20, 30, 40 e 50 ºC, ao contrário do modelo de Freundlich que apresentou ajuste apenas para a temperatura de 20 ºC. Para o sistema Crimson HEXL CAM não se obteve um ajuste adequado para a simulação dos dados experimentais empregando o modelo de isoterma de equilíbrio de Langmuir e Freundlich Os parâmetros termodinâmicos &#916;H0, &#916;G0 e &#916;S0 foram avaliados e mostraram que a adsorção do corante reativo Crimson HEXL em CAO e CAM é um processo endotérmico e espontâneo. A recuperação de carvões ativados com corantes reativos obtiveram resultados pouco satisfatórios para recuperação do adsorvente para reutilização em processos de adsorção.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Patricia C Cervelin.pdf: 689466 bytes, checksum: b74333db0911dc152167518d0ffcac74 (MD5) Previous issue date: 2010-02-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Among the main contributors to the contamination of water by industrial waste is the textile industry. The textile sector is a major producer of chemicals, such as colors, and generator large volumes of effluent. The textile dye is a product of high toxicity, and most of them are considered carcinogenic. Thus the removal of dyes in industrial effluents is of great interest, since such contaminants can affect water clarity, the solubility of gases in receiving bodies and change the processes of photosynthesis. In addition there are technologies for the removal of dye of effluent, such as activated charcoal, few studies have examined the ability of dye removal by biological origin, which would decrease the cost of treating this waste. Thus the process of biosorption used in this study was to investigate the application of macrophyte Salvinia sp. in nature and pre-treated in a basic with NaOH, and an acid with H3PO4, as low cost biosorbent for the removal of dye Blue 5G. The effect of pH and temperature was investigated in the biosorption process and proved to be variables that affect the ability to remove the dye solution. The adsorption data were adjusted to balance using the kinetic models of pseudo-first order and pseudo-second order. The models of adsorption isotherms of Langmuir, Freundlich and Sips were used to describe the experimental data of equilibrium of biosorption process. The thermodynamic parameters of biosorption process were obtained. The results showed that the balance of the system was reached in approximately 48 hours of contact, with removal of dye Blue 5G of 98.35% for the Salvinia sp. in nature, at pH 1 and temperature of 60°C and 97.06% for the Salvinia sp. pre-treated with NaOH, 96.42% for the Salvinia sp. pre-treated with H3PO4 at a temperature of 45°C. The model of pseudo-second order showed satisfactory fit with experimental data. Among the models studied, the Langmuir isotherm described excellently the experimental data for the three biomasses studied, with maximum adsorption capacity of 24.26 mg/g at 30°C for biomass pre-treated in basic mean. The study of thermodynamic parameters of biosorption of dye Blue 5G showed that biosorption is endothermic nature and has a great affinity between the biomass and dye. This study found that the biomass of macrophyte Salvinia sp. pré-treated with NaOH has potential application in the removal of reactive dye Blue 5G, as alternative adsorbent and low cost. / Entre os principais contribuintes para a contaminação de águas por resíduos industriais pode-se citar a indústria têxtil. O setor têxtil é conhecido pela elevada utilização de produtos químicos, como os corantes, e gerador de grandes volumes de efluente. O corante têxtil é um produto de alta toxicidade, sendo que em sua maioria são considerados carcinogênicos. Desta forma a remoção de corantes em efluentes industriais é de grande interesse, uma vez que esse contaminante pode afetar a transparência da água, a solubilidade dos gases nos corpos receptores e alterar os processos de fotossíntese. Mesmo com variadas tecnologias para remoção de corante do efluente, como carvão ativado, são raros os estudos que tem analisado a capacidade de remoção de corantes por origem biológica, o que diminuiria os custos de tratamento desse resíduo. Desta forma o processo de biossorção empregado neste trabalho teve por objetivo investigar a aplicação da macrófita Salvínia sp. in natura, e pré-tratada em meio básico com NaOH, e em meio ácido com H3PO4, como biossorvente de baixo custo para a remoção do corante comercial reativo Azul 5G. O efeito do pH e da temperatura foi investigado no processo de biossorção e mostraram ser variáveis que afetam a capacidade de remoção do corante da solução. Os dados de adsorção de equilíbrio foram ajustados empregando os modelos cinéticos de pseudo-primeira ordem e pseudo-segunda ordem. Os modelos de isotermas de adsorção de Langmuir, Freundlich e Sips foram utilizados para descrever os dados experimentais de equilíbrio do processo de biossorção. Os parâmetros termodinâmicos do processo de biossorção foram obtidos. Os resultados demonstraram que o equilíbrio do sistema foi atingido em aproximadamente 48 horas de contato, com remoção de corante Azul 5G de 98,35% para a Salvínia sp. in natura e 97,06% para a Salvinia sp. pré-tratada com NaOH, em pH 1 e temperatura de 60°C, e remoção de 96,42% para a Salvínia sp. pré-tratada com H3PO4 em temperatura de 45°C. O modelo de pseudo-segunda ordem apresentou ajuste satisfatório com os dados experimentais. Entre os modelos estudados, a isoterma de Langmuir e Sips descreveram satisfatoriamente os dados experimentais para as três biomassas estudadas, apresentando capacidade máxima de adsorção de 24,26 mg/g e 24,83 mg/g, para Langmuir e Sips, respectivamente, à temperatura de 30°C para a biomassa pré-tratada em meio básico. O estudo dos parâmetros termodinâmicos de biossorção do corante Azul 5G demonstrou que a biossorção é de natureza endotérmica e demonstra grande afinidade entre a biomassa e o corante. Este estudo verificou que a biomassa da macrófita Salvínia sp. pré-tratada com NaOH apresenta potencial de aplicação na remoção do corante reativo Azul 5G, como adsorvente alternativo e de baixo custo.