Made available in DSpace on 2017-07-24T19:37:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Elisabeth Cuervo.pdf: 3041394 bytes, checksum: d52feeeeb690f6c95144bb6efae990d3 (MD5) Previous issue date: 2016-02-05 / In recent years have been generated innumerable cases of contamination in natural water bodies caused by different types of industry, highlighted water pollution from the textile effluents that are discharged directly into receiving bodies after inadequate treatment and or without treatment. In this context, there is a need to develop more efficient technologies and within of chemical processes applied to the treatment of textile effluents, oxidation and or reduction of pollutants present an attractive alternative for degradation efficiency compared to processes conventional. This way, the use of Fe0 as reducing agent of environmental pollutants has been studied and its main advantages are low toxicity, lower cost and high potential reductant (E0 Fe0/Fe2+ -0.440 V). This work studied the degradation of reactive black dye 5 using the Fe0 in three different matrices (powder, steel wool and nanoparticles immobilized in alginate) as a source for the occurrence of a reductive process and associating this process to Fenton and Fenton advanced system. The dye degradation studies using steel wool at pH 3.0 showed a high efficiency of the process 98 ±1.0 % of removal color in dye solution, when associated with Fenton process the degradation of aromatic intermediates formed was 93.55 ±1.0 % in 120 minutes of total reaction time. The removal of total organic carbon (TOC) was significant with 82.78% ± 1.0 furthermore ecotoxicity studies using biological indicators such as Lactuca sativa and Daphnia magna demonstrated that two processes combination do not present toxicity. The Fenton advanced system showed high degradation efficiency of the dye with 98% of discoloration at reaction times of 45 minutes.The synthesis and immobilization of the zero iron nanoparticles in alginate was efficient,metallic iron evenly distributed was within alginate beads and degradation studies with H2O2 at pH 5.0, obtain 70.3 ± 1.0 % of dye degradation and TOC reduction of 44.7 ± 1.0 % in 60 minutes. The Fenton advanced with steel wool was applied to the effluent from the textile industry obtaining 78.67% discoloration and a decrease of 69.57% in TOC. The results of this work are suitable for possible reuse of water in industry, besides reducing pollution and toxicity in the event of direct release into natural waters. / Nos últimos anos tem-se apresentado inumeráveis casos de contaminação em corpos de águas naturais causados por diferentes tipos de indústrias, em destaque a poluição de água decorrente do lançamento de efluentes têxteis que são lançados diretamente em corpos receptores após tratamento inadequado e ou sem tratamento prévio. Dentro deste contexto, surge a necessidade de desenvolver tecnologias mais eficientes e do ponto de vista dos processos químicos aplicados ao tratamento de efluentes da indústria têxtil, a oxidação e ou a redução de poluentes apresentam uma alternativa atraente por sua eficiência de degradação em comparação aos processos convencionais. Neste sentido, o emprego de Fe0 como agente redutor de poluentes ambientais vem sendo estudado, tendo como principais vantagens a baixa toxicidade, menor custo e alto potencial redutor (E0 Fe0/Fe2+ -0,440 V). ssim, este trabalho teve como principal objetivo estudar a degradação do corante preto reativo 5 utilizando-se o Fe0 em três diferentes matrizes (pó, lã de aço e nanopartículas imobilizadas em alginato) como fonte para que ocorra um processo redutivo e associar este processo ao sistema Fenton e Fenton avançado. Os estudos de degradação do corante via sistema redutivo utilizando lã de aço em pH 3,0 demonstraram alta eficiência do processo obtendo-se 98% 1,0 de remoção da cor e quando associado ao processo de Fenton a degradação dos intermediários aromáticos formados foi de 93,55% 1,0 em um tempo de reação total de 120 minutos. A diminuição do carbono orgânico total (COT) foi significativa apresentando 82,78% 1,0 de remoção, além disso, estudos de ecotoxidade utilizando indicadores biológicos como Lactuca sativa e Daphnia magna demonstraram que combinando os dois processos o efluente não apresenta toxicidade. O sistema de Fenton avançado demonstrou alta eficiência na degradação do corante com índices de descoloração de 98% 1,0 em tempos de reação de 45 minutos. A síntese e imobilização das nanopartículas de ferro zero no alginato foi eficiente, o ferro metálico apresentou-se distribuído uniformemente dentro esferas de alginato possibilitando estudos de degradação em pH 5,0 com H2O2, obtendo 70,3% 1,0 de degradação do corante e diminuição de COT de 44,7% 1,0 em 60 minutos. O tratamento Fenton avançado com lã de aço foi aplicado ao efluente oriundo da indústria têxtil obtendo 78,67 % de descoloração e uma diminuição de 69,57% do COT. Os resultados obtidos neste trabalho são satisfatórios para possível reuso da água na indústria, além diminuir a poluição e a toxicidade em caso de lançamento direto em águas naturais.

Os produtos de cuidado pessoal (PCP) são substâncias utilizadas para fins de saúde, beleza e higiene, enquadrando-se como contaminantes de caráter emergente. Dentre os PCP estão os parabenos (alquil-p-hidroxibenzoatos), considerados desreguladores endócrinos, encontrados em águas fluviais e efluentes de estações de tratamento em concentrações na faixa de ng L-1 a ?g L-1. A presença destes compostos nessas matrizes reforça a importância de processos alternativos de tratamento de efluentes, como o processo de biorreator com membranas (MBR) e o processo oxidativo avançado (POA) baseado em persulfato (PS) ativado. Aliando um reator biológico e membranas de separação, o MBR destaca-se como alternativa para obtenção de efluentes de boa qualidade, com remoção de contaminantes por sorção, biodegradação e/ou retenção física. Em contrapartida, o POA com persulfato ativado utiliza radicais sulfato como espécie oxidante para degradação de poluentes. Este trabalho objetivou avaliar a remoção de metilparabeno (MeP) e propilparabeno (PrP) pelo processo MBR, bem como estudar a degradação de tais compostos por persulfato ativado com radiação UVA (UVA/PS) ou ferro de valência zero (Fe0/PS). Objetivou-se, outrossim, avaliar a remoção dos parabenos do permeado do MBR por esses POA. Os resultados mostraram que o processo MBR apresentou eficiência média de 95,9% na remoção de MeP e PrP ([parabenos]0 = 0,5 mg L-1) e eficiência média de 85% na remoção de PrP ([PrP]0 = 10 mg L-1). A degradação de MeP e PrP em mistura (50-500 ?g L-1, cada) por UVA/PS exibiu interferência de um parabeno sobre o outro. Assim, optou-se por investigar a degradação apenas de PrP (1 mg L-1) via UVA/PS e Fe0/PS. Para UVA/PS (120 min), quanto maior a irradiância e a concentração inicial de PS, menor o tempo de meia-vida, sendo possível atingir t1/2 mínimo de 37,9 min, com remoção máxima de 77,3%. Para Fe0/PS (15 min), obteve-se um mínimo de t1/2 igual a 0,65 min, para [PS]0 = 5,38 mmol L-1 e [Fe0]0 = 51,6 mg L-1, com porcentagens de degradação superiores a 97% para todos os ensaios realizados. Nesses casos, a identificação de intermediários de degradação do PrP para os processos UVA/PS e Fe0/PS permitiu comprovar a formação de benzoato de propila, benzoato de metila, ácido 4-hidroxibenzoico e MeP. Finalmente, no tratamento do permeado do MBR, obtiveram-se remoções de PrP de 24,5% para UVA/PS (120 min) e de 61,2% para Fe0/PS (90 min), o que se deve ao efeito da matriz complexa. / Personal care products (PCP) are substances used for health, beauty and hygiene purposes, and are classified as emerging contaminants. Parabens (alkyl-p-hydroxybenzoates), included among the PCPs, are considered endocrine disrupters and found in river waters and effluents from wastewater treatment plants, at concentrations ranging from ng L-1 to ?g L-1. The presence of these compounds in environmental matrices reinforces the importance of alternative effluent treatments, such as membrane bioreactors (MBR) and advanced oxidation processes (AOP) based on activated persulfate (PS). The MBR combines a biological reactor and membrane separation membranes, standing out as an alternative to obtain good quality effluents, with contaminants removed by sorption, biodegradation and/or physical retention. In contrast, the AOP based on activated persulfate uses sulfate radicals as oxidizing species for the degradation of pollutants. This work aimed to evaluate the removal of methylparaben (MeP) and propylparaben (PrP) by the MBR process, as well as to investigate the degradation of these compounds by using persulfate activated with UVA radiation (UVA/PS) or zero valence iron (Fe0/PS). The results showed that the MBR process achieved 95.9% MeP and PrP removals ([parabens]0 = 0.5 mg L-1), and 85% PrP removal ([PrP]0 = 10 mg L-1). However, the degradation of MeP and PrP in the mixture (50-500 ?g L-1, each) by the UVA/PS process exhibited the interference of one paraben over the other. It was therefore decided to investigate the degradation of only PrP (1 mg L-1) via UVA/PS and Fe0/PS. For the UVA/PS process (120 min), the higher the irradiance and the initial PS concentration, the shorter the PrP half-life time, with a minimum t1/2 of 37.9 min and maximum removal of 77.3%. For Fe0/PS (15 min), a minimum t1/2 equal to 0.65 min was achieved for [PS]0 = 5.38 mmol L-1 and [Fe0]0 = 51.6 mg L-1, with percent removals higher than 97% for all the experiments performed. In these cases, the identification of PrP degradation intermediates for the UVA/PS and Fe0/PS processes allowed to prove the formation of propyl benzoate, methyl benzoate, 4-hydroxybenzoic acid, and MeP. Finally, regarding the post-treatment of the MBR permeate, lower PrP removals of 24.5% for the UVA/PS process (120 min), and 61.2% for Fe0/PS (90 min) were obtained, which are due to the effect of the complex aqueous matrix.

Neste trabalho estudou-se o uso do ferro de valência zero em meio redutivo e oxidativo, a fim de desenvolver um processo que promova tanto a degradação quanto a mineralização de substâncias orgânicas com centros deficientes de elétrons, como, por exemplo, espécies que contêm o grupo nitro ligado ao anel aromático. O processo de degradação empregando-se ferro metálico, em ambos os meios estudados, apresentou grande eficiência no tratamento do p-nitrofenol, utilizado como poluente modelo. Para soluções contendo concentração inicial de p-nitrofenol igual a 100 mg L-1, tanto para o meio redutivo quanto para o oxidativo, em condições ótimas, as taxas de degradação obtidas foram superiores a 98% ao final de 15 minutos de tratamento. Para o meio com atmosfera oxidante, foi possível observar a geração de H2O2 in situ (cerca de 0,030 mmol L-1, em 45 minutos), proporcionando uma reação do tipo Fenton. Dessa forma, foi possível obter uma redução do teor de carbono orgânico dissolvido de cerca de 20%, em 60 minutos de reação. A fim de elevar a taxa de mineralização do p-nitrofenol, realizou-se a integração dos processos redutivo e oxidativo. O emprego deste sistema de tratamento proporcionou um aumento de 100% na redução do teor de carbono orgânico dissolvido, para o mesmo tempo de tratamento. Assim, pode-se inferir que a associação dos processos estudados levou à formação de substâncias mais susceptíveis ao ataque de agentes oxidantes. Por fim, avaliou-se o emprego de ferro de valência zero sintetizado via redução de íons Fe2+ por boridreto de sódio. Utilizando-se o sistema de tratamento integrado, este material proporcionou uma taxa de mineralização de cerca de 50%, demonstrando-se como uma boa alternativa para a obtenção do ferro de valência zero. Dessa forma, pode-se concluir que o sistema integrado apresenta-se como uma alternativa viável e eficiente, com grande potencial de aplicabilidade para o tratamento de substâncias recalcitrantes aos processos de tratamento convencionais, uma vez que apresentou bons resultados na degradação/mineralização da substância modelo. / In this work, we studied the use of zero-valent iron under reductive and oxidative medium, in order to develop a process that promotes the degradation and the mineralization of organic substances with deficient electron centers, such as nitroaromatic compounds. In both mediums, the degradation process promoted by the metallic iron showed good efficiency to degrade p-itrophenol, used as pollutant model. For solutions of p-nitrophenol with initial concentration of 100 mg L-1, degradation percentages were above 98% after 15 minutes of the treatment in reductive and oxidative mediums (optimal conditions). Under oxidant atmosphere, the in situ generation of H2O2 (about 0,030 mmol L-1, in 45 minutes) leaded to a Fenton-like reaction. So, it provided a reduction of total organic carbon levels up to 20% in 60 minutes. In order to raise the mineralization of p-nitrophenol, the reductive and oxidative processes were integrated. The used of this treatment system provided an increase of 100% in the reduction of the dissolved organic carbon, for the same treatment time. Thus, we can in infer that the association of the two processes led to the formation of more susceptible substances to the attack of oxidant agents. Finally, it was evaluated the use zero-valent iron synthesized through reduction of Fe2+ ions by NaBH4. The obtained material provided about 50% of p-nitrophenol mineralization, showing to be a good source of zero-valent iron. So, it can be concluded that the use of the integrated system is a viable and efficient alternative, with a great potential of applicability for the treatment of recalcitrants substances to the conventional treatment processes, because it presented good results in the degradation/mineralization of studied pollutant model.

Neste trabalho estudou-se o uso do ferro de valência zero em meio redutivo e oxidativo, a fim de desenvolver um processo que promova tanto a degradação quanto a mineralização de substâncias orgânicas com centros deficientes de elétrons, como, por exemplo, espécies que contêm o grupo nitro ligado ao anel aromático. O processo de degradação empregando-se ferro metálico, em ambos os meios estudados, apresentou grande eficiência no tratamento do p-nitrofenol, utilizado como poluente modelo. Para soluções contendo concentração inicial de p-nitrofenol igual a 100 mg L-1, tanto para o meio redutivo quanto para o oxidativo, em condições ótimas, as taxas de degradação obtidas foram superiores a 98% ao final de 15 minutos de tratamento. Para o meio com atmosfera oxidante, foi possível observar a geração de H2O2 in situ (cerca de 0,030 mmol L-1, em 45 minutos), proporcionando uma reação do tipo Fenton. Dessa forma, foi possível obter uma redução do teor de carbono orgânico dissolvido de cerca de 20%, em 60 minutos de reação. A fim de elevar a taxa de mineralização do p-nitrofenol, realizou-se a integração dos processos redutivo e oxidativo. O emprego deste sistema de tratamento proporcionou um aumento de 100% na redução do teor de carbono orgânico dissolvido, para o mesmo tempo de tratamento. Assim, pode-se inferir que a associação dos processos estudados levou à formação de substâncias mais susceptíveis ao ataque de agentes oxidantes. Por fim, avaliou-se o emprego de ferro de valência zero sintetizado via redução de íons Fe2+ por boridreto de sódio. Utilizando-se o sistema de tratamento integrado, este material proporcionou uma taxa de mineralização de cerca de 50%, demonstrando-se como uma boa alternativa para a obtenção do ferro de valência zero. Dessa forma, pode-se concluir que o sistema integrado apresenta-se como uma alternativa viável e eficiente, com grande potencial de aplicabilidade para o tratamento de substâncias recalcitrantes aos processos de tratamento convencionais, uma vez que apresentou bons resultados na degradação/mineralização da substância modelo. / In this work, we studied the use of zero-valent iron under reductive and oxidative medium, in order to develop a process that promotes the degradation and the mineralization of organic substances with deficient electron centers, such as nitroaromatic compounds. In both mediums, the degradation process promoted by the metallic iron showed good efficiency to degrade p-itrophenol, used as pollutant model. For solutions of p-nitrophenol with initial concentration of 100 mg L-1, degradation percentages were above 98% after 15 minutes of the treatment in reductive and oxidative mediums (optimal conditions). Under oxidant atmosphere, the in situ generation of H2O2 (about 0,030 mmol L-1, in 45 minutes) leaded to a Fenton-like reaction. So, it provided a reduction of total organic carbon levels up to 20% in 60 minutes. In order to raise the mineralization of p-nitrophenol, the reductive and oxidative processes were integrated. The used of this treatment system provided an increase of 100% in the reduction of the dissolved organic carbon, for the same treatment time. Thus, we can in infer that the association of the two processes led to the formation of more susceptible substances to the attack of oxidant agents. Finally, it was evaluated the use zero-valent iron synthesized through reduction of Fe2+ ions by NaBH4. The obtained material provided about 50% of p-nitrophenol mineralization, showing to be a good source of zero-valent iron. So, it can be concluded that the use of the integrated system is a viable and efficient alternative, with a great potential of applicability for the treatment of recalcitrants substances to the conventional treatment processes, because it presented good results in the degradation/mineralization of studied pollutant model.